一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置及其方法与流程

1.本发明涉及一种污水处理装置及其方法，特别是一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置及其方法，属于水处理技术领域。


背景技术：

2.随着人们对环境保护意识的逐渐加强，国家对于环保投入的力度也越来越大，同时，国家对于污染污水排放控制的要求和标准也愈来愈高。无论是生活污水还是工业污水，目前常采用的处理工艺都是物化+生化的处理方法，而对于目前越来越严格的排放标准，此类方法远远无法满足要求，通常需要增加后续深度处理工艺。
3.目前的深度处理工艺有物理处理，包括过滤、离心等，物理化学处理，包括离子交换、膜分离、高级氧化等，生物处理，包括生物滤池、生物活性炭等。单一处理方法要么只能去除污水中的部分污染物要么运行成本较高，工艺运行较为复杂，难以完全胜任深度处理工艺要求。因此，往往将多种深度处理工艺进行组合，不同处理单元具有不同的处理功能，有针对性的对污水进行分段处理，提高污水的处理效率和能力，降低处理成本，实现高效低能的处理效果。
4.目前臭氧、双氧水联用处理污水工艺中臭氧通过采用臭氧发生器装置原位获得，双氧水采用现场吨桶存储的形式获得，双氧水浓度一般为27.5%，浓度高于8%属于危险化学品，运输和存储均存在一定风险，且北方地区冬季气候恶劣，运输方面可能存在不及时等问题，造成现场无药可用的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置及其方法，通过专用设备原位产生双氧水和臭氧，在双氧水和臭氧的协同氧化作用下对污水进行处理，从而去除污水中的难降解有机物，使污水达标排放。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置，其特征在于：包括依次连接的砂滤池、中间水池、ep氧化池、生化调节池、bac池和清水池，ep氧化池连接有双氧水发生器、臭氧发生器和臭氧尾气破坏器。
7.进一步地，所述中间水池连接有酸加药管和碱加药管，生化调节池也连接有酸加药管和碱加药管。
8.进一步地，所述中间水池与ep氧化池的连接管道上设置有中间水池出水泵，生化调节池与bac池的连接管道上设置有生化调节池出水泵，清水池的底部设置有清水池出水泵。
9.进一步地，所述中间水池与ep氧化池的连接管道上设置有管道混合器，双氧水发生器出水管路分成两路分别与管道混合器和ep氧化池连接。
10.进一步地，所述ep氧化池外侧设置有两端分别与ep氧化池连通的循环管路，循环
管路上设置有气液混合泵，臭氧发生器与气液混合泵连接。
11.进一步地，所述ep氧化池底部设置有钛板曝气头，臭氧发生器与ep氧化池内的钛板曝气头连接。
12.进一步地，所述双氧水发生器包括电解系统，电解系统包括电解槽和直流电源，电解槽内设置有阳极和气体扩散阴极，在气体扩散阴极远离阳极的一侧设置有与气体扩散阴极相连通的气室，直流电源的正、负极分别连接阳极和气体扩散阴极；供气系统，供气系统向气室提供气体；供液系统，向电解槽提供电解液，电解液为可溶性硫酸盐溶液。
13.进一步地，所述供气系统提供气体为空气或氧气。
14.进一步地，所述可溶性硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种的组合。
15.进一步地，所述双氧水发生器还包括自动化控制系统，自动控制系统基于供气系统发出的气体流量和/或气室的压力信号调节供气系统向电解槽的供气，且自动化控制系统基于电解槽中电解液的电导率和/或供液系统的液体流量信号调节供液系统向电解槽供液；h2报警装置，测定气体扩散阴极所产生的h2浓度，并在所测定的h2浓度超过安全阈值时发出警报；h2o2储罐，连接电解槽用于接收由电解槽产生的h2o2。
16.进一步地，所述供气系统包括干燥器，用于对气体进行干燥；流量计，用于控制干燥后气体的气体流量。
17.进一步地，所述供液系统包括软水设备，用于脱除自来水中的碱土金属离子，软水设备为离子交换型软水器或纳滤膜软水器；电解液储备罐，电解液储备罐设有进水口、加料口和出液口，电解液储备罐进水口与软水设备的出水口连接，电解液储备罐进料口用于向电解液储备罐内添加电解质，电解液储备罐出液口连接电解槽以向电解槽提供电解液，电解液储备罐内设有搅拌机以搅拌形成电解液；反应罐，反应罐设有沉淀剂添加口和进液口，反应罐进液口用于向反应罐内添加硫酸钠粗盐溶液，反应罐沉淀剂添加口用于向反应罐内添加沉淀剂以沉淀硫酸钠粗盐溶液中的ca
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；澄清罐，澄清罐连接反应罐以接收来自反应罐的反应液，澄清罐还连接絮凝剂提供装置以向澄清罐内提供絮凝剂；过滤装置，过滤装置连接澄清罐以对来自澄清罐的液体进行过滤，得到一次精制的可溶性硫酸盐溶液。
18.进一步地，所述过滤装置包括砂滤器，砂滤器连接澄清罐，对来自澄清罐的液体进行粗滤得到粗滤液；α-纤维素助滤剂预涂碳素管过滤器，α-纤维素助滤剂预涂碳素管过滤器连接砂滤器，以对来自砂滤器的粗滤液进行精滤，得到一次精制的硫酸钠溶液。
19.进一步地，所述供液系统还包括螯合树脂塔，螯合树脂塔连接过滤装置，以对一次精制的可溶性硫酸盐溶液进行二次精制，得到二次精制的可溶性硫酸盐溶液。
20.进一步地，所述电解槽中设置有阳离子交换膜，阳离子交换膜位于阳极和气体扩散阴极之间。
21.进一步地，所述阳极含有ir氧化物或ir与选自ru、ta、pt、sn中的一种或多种金属的金属氧化物混合物，气体扩散电极负载有催化剂，催化剂为贵金属类催化剂或碳基催化剂。
22.进一步地，所述贵金属类催化剂为au-ni-pt、au-pd、pt-hg、pd-hg、pd-sn、ag-pt催化剂中的一种或多种，碳基催化剂为石墨、活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
23.一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置的处理方法，其特征在于包含以下步骤：待处理污水首先进入砂滤池，经过石英砂过滤后的污水进入中间水池，随后在中间水池出水泵的提升下进入ep氧化池，在臭氧发生器和双氧水发生器产生的臭氧和双氧水的共同作用下，对进水中的有机物进行氧化降解，出水进入生化调节池，在生化调节池出水泵的作用下将污水提升至bac池，污水经活性炭过滤处理，进一步降低出水的有机物浓度，同时过滤和吸附污水中的杂质和部分因臭氧产生的副产物，滤出水进入清水池，在清水池提升泵的作用下将污水排出。
24.进一步地，所述臭氧发生器中臭氧的单位产量为100-400g/h，双氧水发生器的单位产量为90-200/h，砂滤池设计流速为5-8m/h，ep好氧池停留时间为100-140min，bac池接触时间为30-40min。
25.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：（1）本发明采用原位产生双氧水和臭氧，可直接用于污水处理，无需另外准备双氧水和臭氧，双氧水和臭氧分别配有专门的投加装置，可提高两者在水中的溶解度，增加双氧水和臭氧的接触概率，提高羟基自由基的产生率，可将水中部分简单的有机物氧化为水和二氧化碳，同时还可氧化水中的难生物降解的大分子物质，打破分子链，将长链大分子氧化成短链小分子有机物，同时还可将不可生物降解的有机物转化为可降解有机物。提高分子极性和亲水性，改善生物降解性进而加大对污水中有机污染物的去除率，降低出水有机物浓度。
26.（2）本发明采用bac池作为后处理阶段，采用高碘值活性炭对ep氧化池出水进行处理，bac池上层活性炭吸附污水中的臭氧，降低出水中的臭氧的浓度，同时吸附的臭氧会发生分解，为下层活性炭生物降解过程提供氧气，从而进一步降低出水的有机物含量，活性炭通过其较大的比表面积快速吸附水中溶解的有机物，富集水中微生物，依次进行有机物的吸附和微生物的氧化，微生物的氧化分解恢复了活性炭的吸附能力，使活性炭得以再生，活性炭的吸附使微生物获得丰富的营养物质，臭氧的分解为微生物提供了氧气，三者相互促进形成相对稳定的状态，获得稳定的处理效果，从而大大延长了活性炭的再生周期，确保了出水的稳定性。吸附在活性炭上的硝化细菌还可将水中的氨氮氧化为硝态氮和亚硝态氮，降低出水的氨氮浓度。
27.（3）本发明还在ep氧化池前后设置了酸碱的投加装置，可根据需要改变ep氧化池
进出水的ph值，可适应不同水质的污水，增加了设备的适应性。
28.（4）本发明的双氧水发生器的各组件整合在一个长方体的集装箱中，可灵活运输，即装即用，快速实现其功能。
29.（5）本发明采用两种臭氧投加装置，分别为钛板曝气投加和气液混合投加，可根据不同需求进行选择，同时两种投加装置互为备用，可避免当一种投加装置出现问题时设备无法正常运行的状况。
附图说明
30.图1是本发明的一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置的示意图。
31.图2是本发明的双氧水发生器的连续电化学合成系统的示意图。
32.图3是本发明的双氧水发生器的供液系统的示意图。
33.图4是本发明的双氧水发生器的电解槽示意图。
具体实施方式
34.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
35.如图1所示，本发明的一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置，包括依次连接的砂滤池1、中间水池2、ep氧化池3、生化调节池17、bac池4和清水池5，ep氧化池3连接有双氧水发生器11、臭氧发生器10和臭氧尾气破坏器12。采用原位产生双氧水和臭氧，可直接用于污水处理，无需另外准备双氧水和臭氧，双氧水和臭氧分别配有专门的投加装置，可提高两者在水中的溶解度，增加双氧水和臭氧的接触概率，提高羟基自由基的产生率，可将水中部分简单的有机物氧化为水和二氧化碳，同时还可氧化水中的难生物降解的大分子物质，打破分子链，将长链大分子氧化成短链小分子有机物，同时还可将不可生物降解的有机物转化为可降解有机物。提高分子极性和亲水性，改善生物降解性进而加大对污水中有机污染物的去除率，降低出水有机物浓度。本发明采用bac池作为后处理阶段，采用高碘值活性炭对ep氧化池出水进行处理，bac池上层活性炭吸附污水中的臭氧，降低出水中的臭氧的浓度，同时吸附的臭氧会发生分解，为下层活性炭生物降解过程提供氧气，从而进一步降低出水的有机物含量，活性炭通过其较大的比表面积快速吸附水中溶解的有机物，富集水中微生物，依次进行有机物的吸附和微生物的氧化，微生物的氧化分解恢复了活性炭的吸附能力，使活性炭得以再生，活性炭的吸附使微生物获得丰富的营养物质，臭氧的分解为微生物提供了氧气，三者相互促进形成相对稳定的状态，获得稳定的处理效果，从而大大延长了活性炭的再生周期，确保了出水的稳定性。吸附在活性炭上的硝化细菌还可将水中的氨氮氧化为硝态氮和亚硝态氮，降低出水的氨氮浓度。
36.中间水池2连接有酸加药管6和碱加药管7，生化调节池17也连接有酸加药管6和碱加药管7。在ep氧化池前后设置了酸碱的投加装置，可根据需要改变ep氧化池进出水的ph值，可适应不同水质的污水，增加了设备的适应性。
37.中间水池2与ep氧化池3的连接管道上设置有中间水池出水泵9，生化调节池17与bac池4的连接管道上设置有生化调节池出水泵13，清水池5的底部设置有清水池出水泵14。
38.中间水池2与ep氧化池3的连接管道上设置有管道混合器8，双氧水发生器11出水管路分成两路分别与管道混合器8和ep氧化池3连接。
39.ep氧化池3外侧设置有两端分别与ep氧化池3连通的循环管路，循环管路上设置有气液混合泵15，臭氧发生器10与气液混合泵15连接。本实施例中设置有两组臭氧发生器10，通过主备切换，保证系统的稳定运行。ep氧化池3底部设置有钛板曝气头16，臭氧发生器10与ep氧化池3内的钛板曝气头16连接。本发明采用两种臭氧投加装置，分别为钛板曝气投加和气液混合投加，可根据不同需求进行选择，同时两种投加装置互为备用，可避免当一种投加装置出现问题时设备无法正常运行的状况。
40.如图2所示，双氧水发生器包括电解系统，电解系统包括电解槽和直流电源，电解槽内设置有阳极和气体扩散阴极，在气体扩散阴极远离阳极的一侧设置有与气体扩散阴极相连通的气室，直流电源的正、负极分别连接阳极和气体扩散阴极；供气系统，供气系统向气室提供气体；供气系统提供气体为空气或氧气。供气系统包括干燥器，用于对气体进行干燥；流量计，用于控制干燥后气体的气体流量。
41.供液系统，向电解槽提供电解液，电解液为可溶性硫酸盐溶液。可溶性硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种的组合。
42.自动化控制系统，自动控制系统基于供气系统发出的气体流量和/或气室的压力信号调节供气系统向电解槽的供气，且自动化控制系统基于电解槽中电解液的电导率和/或供液系统的液体流量信号调节供液系统向电解槽供液；h2报警装置，测定气体扩散阴极所产生的h2浓度，并在所测定的h2浓度超过安全阈值时发出警报；h2o2储罐，连接电解槽用于接收由电解槽产生的h2o2。
43.上述双氧水发生器的各组件整合在一个长方体的集装箱中，可灵活运输，即装即用，快速实现其功能。
44.其中，如图3所示，供液系统包括软水设备，用于脱除自来水中的碱土金属离子，软水设备为离子交换型软水器或纳滤膜软水器；电解液储备罐，电解液储备罐设有进水口、加料口和出液口，电解液储备罐进水口与软水设备的出水口连接，电解液储备罐进料口用于向电解液储备罐内添加电解质，电解液储备罐出液口连接电解槽以向电解槽提供电解液，电解液储备罐内设有搅拌机以搅拌形成电解液；反应罐，反应罐设有沉淀剂添加口和进液口，反应罐进液口用于向反应罐内添加硫酸钠粗盐溶液，反应罐沉淀剂添加口用于向反应罐内添加沉淀剂以沉淀硫酸钠粗盐溶液中的ca
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；澄清罐，澄清罐连接反应罐以接收来自反应罐的反应液，澄清罐还连接絮凝剂提供装置以向澄清罐内提供絮凝剂；过滤装置，过滤装置连接澄清罐以对来自澄清罐的液体进行过滤，得到一次精制
的可溶性硫酸盐溶液。
45.螯合树脂塔，螯合树脂塔连接过滤装置，以对一次精制的可溶性硫酸盐溶液进行二次精制，得到二次精制的可溶性硫酸盐溶液。
46.其中，过滤装置包括砂滤器，砂滤器连接澄清罐，对来自澄清罐的液体进行粗滤得到粗滤液；α-纤维素助滤剂预涂碳素管过滤器，α-纤维素助滤剂预涂碳素管过滤器连接砂滤器，以对来自砂滤器的粗滤液进行精滤，得到一次精制的硫酸钠溶液。
47.如图4所示，电解槽中设置有阳离子交换膜，阳离子交换膜位于阳极和气体扩散阴极之间。阳极含有ir氧化物或ir与选自ru、ta、pt、sn中的一种或多种金属的金属氧化物混合物，气体扩散电极负载有催化剂，催化剂为贵金属类催化剂或碳基催化剂。贵金属类催化剂为au-ni-pt、au-pd、pt-hg、pd-hg、pd-sn、ag-pt催化剂中的一种或多种，碳基催化剂为石墨、活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
48.一种原位生成双氧水和臭氧的污水深度处理装置的处理方法，包含以下步骤：待处理污水首先进入砂滤池，经过石英砂过滤后的污水进入中间水池，随后在中间水池出水泵的提升下进入ep氧化池，在臭氧发生器和双氧水发生器产生的臭氧和双氧水的共同作用下，对进水中的有机物进行氧化降解，出水进入生化调节池，在生化调节池出水泵的作用下将污水提升至bac池，污水经活性炭过滤处理，进一步降低出水的有机物浓度，同时过滤和吸附污水中的杂质和部分因臭氧产生的副产物，滤出水进入清水池，在清水池提升泵的作用下将污水排出。
49.其中，臭氧发生器中臭氧的单位产量为100-400g/h，双氧水发生器的单位产量为90-200/h，砂滤池设计流速为5-8m/h，ep好氧池停留时间为100-140min，bac池接触时间为30-40min。
50.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。