专利名称：高效污水组合处理方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理工业污水的方法和装置，特别是一种纳米二氧化钛光催化氧 化反应器与喷射环流高效生物反应器相结合的污水组合处理装置，属环保工业污水处 理技术领域。
背景技术：
喷射环流高效生物反应器HCR(High Performance Compact Reactor)是由水射器、 循环泵和集成反应器构成的，它融合了高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技
术，其特点是氧的传质效率比较高。作为一种新的好氧生物处理技术具有以下优点 (1)氧传递效率高。射流曝气方式以及其引起的紊流剪切使反应器空气氧转移效率
高，空气氧的转化利用率可高达45%以上，溶解氧含量易保持在5mg/L以上。(2) 容积负荷和污泥负荷高。充足的溶解氧保证了好氧生物处理系统高负荷运行，这正是 HCR工艺的优势所在。(3)布局紧凑、流程简洁、占地面积小、工程造价低、操作 简便。HCR高径比大，还有部分埋于地下，节省了空间，同时紧凑的结构使得运行 管理比较方便，已经广泛地应用于各个领域，特别是工业水处理领域。但是，HCR 对于可生化性差的废水处理效果不好，氧传质效率高的优势得不到利用。
纳米Ti02光催化氧化技术是近年来一种新兴的污染物处理技术，目前主要应用 于废水中一些难降解污染物的处理的研究和开发，已取得显著的效果。当今的纳米 Ti02光催化反应器主要是填充床型光催化反应器，纳米Ti02光催化氧化技术具有良 好的化学稳定性和热稳定性、结构简单、操作简便、无二次污染，且催化剂廉价、无 毒、可重复利用，是一种高效的绿色环保技术，但是目前对纳米Ti02光催化氧化技 术的研究处于小规模的试验阶段，单独的纳米Ti02光催化反应器处理废水还不能达 到排放要求。近年来光催化技术与其他水处理技术联用来提高处理效率和处理效果的 研究成为热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效污水组合处理方法和装置，提高喷射环流高效生 物反应器的可生化性，并提高了污水的处理效率，特别是对高浓度难降解的有机工业 废水具有很好的污水处理效果。
为达到上述目的，本发明的构思是
将光催化氧化技术与喷射环流高效生物反应器处理技术组合，应用于污水处理，
不仅可以提高废水的可生化性，解决了HCR要求的废水可生化性强的问题，同时也
是对新型高级氧化处理技术的有益探索，解决了单独的光催化处理出水效果不达标的 问题，该组合装置可以达到较好的污水处理效果。
本污水处理组合装置，包括光催化反应器和喷射环流高效生物反应器两部分，其
特征是由调速器连接光催化反应器内部的搅拌器以控制和调节搅拌速度；搅拌器旁 侧的圆周方向设置有四根对称等距环形布置的紫外灯管；水槽中放有纳米二氧化钛催 化剂悬浮式填料；在水槽外侧设有与流量计、阀门相连接的进水管，并与水槽上部进 水口相连；水槽下部设有出水管，通过喷射环流高效生物反应器的进水泵与邻接的喷 射环流高效生物反应器的进水管相连接，该进水管通过阀门、液体流量计进入喷射环 流高效生物反应器的内部导流筒，在反应器上部设循环水槽即出水槽，一侧有出水管， 出水管上设真空压力表、流量计和出水泵，另一侧设循环水管，循环水管上设流量计、 循环水泵、真空压力表和水射器；根据循环水管和出水管各自的真空压力表读数控制 循环水量和出水量；光催化反应器和喷射环流高效生物反应器顶部设溢流管，底部设 放空管。
根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案
一种高效污水组合处理方法，其特征在于采用一种光催化反应器与喷射环流高效 生物反应器相结合的污水组合处理装置，对污水，特别是对高浓度难降解的有机工业 废水，先由光催化反应器进行预处理，提高废水的可生化性，继而进入喷射环流高效 生物反应器进行好氧活性污泥法处理，提高污水处理效率，达到良好处理效果。
一种高效污水组合处理装置，包括一个喷射环流高效生物反应器，其特征在于所 述的喷射环流高效生物反应器的进水管上连接一个光催化反应器，所述的光催化反应 器为纳米Ti02光催化氧化反应器。
上述的光催化反应器的结构是在一个水槽的中央垂直设置一个搅拌器，该搅拌 器的驱动电机连接安置在水槽外面的调速器；搅拌器对周围向均布垂直安装若干紫外
灯管，水槽中填充纳米Ti02填料； 一根进水管上装有阀门和流量计而接通水槽的上 腔；水槽的下腔有出水管连接所述的喷射环流高效生物反应器的进水管；水槽下腔中 央有曝气头连接曝气管接通水槽外，曝气管上装有阀门；水槽的上部有放气管，水槽 的下部有放空管，其上装有阀门。
上述的水槽的长宽高比为3: 2: 5。
上述的光催化反应器的出水管与所述的喷射环流高效生物反应器的进水管的连 路上装有水泵和流量计，在水泵前、水泵与流量计前和流量计后均装有阀门。
上述的喷射环流高效生物反应器的结构是 一个外筒的上部带有循环水槽，而外 筒中央有内筒， 一个水射器安装在内筒上部进口处，所述的喷射环流高效生物反应器 的进水管与内筒上部进口接通；所述的循环水槽下部接通循环水管后，在循环水管上 依次装有阀门、循环水泵、阀门、流量计、阀门和真空压力表，然后连接水射器；循 环水槽上部有溢流管，而下部有放空管，放空管上装有阀门、真空压力表、流量计和 出水泵；外筒下底装有放空管，其上有阀门。
上述的喷射环流高效生物反应器的高径比H: D为5: 1;内外筒径比为l: 2。
上述的光催化反应器和喷射环流高效生物反应器体积比为3: 1。 本发明一种高效污水组合处理装置结构紧凑，占地面积小，管理方便，抗负荷能 力强。本发明的高效污水组合处理方法处理效果好；对于有机物含量较高、成分复杂、 有毒有害、难生物降解的废水具有较好的处理效果。
图1是本发明一种高效污水处理组合装置的结构示意图
具体实施例方式
现结合附图和实施例将本发明一种高效污水处理组合装置的结构进一步叙述如
下
实施例1:
参见图l，本实施例的高效污水处理组合装置，包括光催化反应器和喷射环流高 效生物反应器两部分；光催化反应器(40)由调速器(6)连接光催化反应器内部的 搅拌器(7)以控制和调节搅拌速度；搅拌器(7)旁侧的圆周方向设置有四根对称等
距布置的紫外灯管(8);水槽中放有纳米二氧化钛催化剂悬浮式填料(4);在水槽外 侧设有与流量计(5)、阀门(3)相连接的进水管(2)，并与水槽(1)上部进水口相
连；水槽(1)下部设有出水管(9)，通过喷射环流高效生物反应器(39)的进水泵 (15)与邻接的喷射环流高效生物反应器(39)的进水管(20)相连接，该进水管(20) 通过阀门(16)、流量计(22)进入喷射环流高效生物反应器(39)的内部导流筒， 在反应器(39)上部设循环水槽即出水槽， 一侧有出水管(33)，出水管(33)上设 真空压力表(31)、流量计(32)和出水泵(34)，另一侧设循环水管(27)，循环水 管(27)上设流量计(21)、循环水泵(17)、真空压力表(25)和水射器(29);根 据循环水管(27)和出水管(33)各自的真空压力表读数控制循环水量和出水量；光 催化反应器(40)和喷射环流高效生物反应器(39)顶部设溢流管(24、 28)，底部 设放空管(13、 38)。
喷射环流高效生物反应器生物处理采用活性污泥法，在生物反应器里对活性污泥 连续进水进行培养。
本高效污水组合处理方法是采用上述的高效污水组合处理装置，对污水，特别是 对高浓度难降解的有机工业废水，先由光催化反应器进行预处理，提高废水的可生化 性，继而进入喷射环流高效生物反应器进行好氧活性污泥法处理，提高污水处理效率， 达到良好处理效果。
上述的高效污水组合处理装置运行操作过程如下
废水首先经污水进水管(2)经阀门(3)、流量计(5)进入光催化反应器(39) 的水槽(1)内，经由调速器(6)控制的搅拌器(7)对槽内被处理的废水进行搅拌， 废水吸收四个紫外灯管(8)发射出的紫外辐射，在水力搅拌和水槽底部曝气头(11) 的曝气作用下，废水中的大分子有机物和其它污染物在小球中负载的纳米Ti02光催 化剂的催化作用下发生催化氧化反应，使污染物质和难降解物质得到初步去除；然后 光催化反应器(40)的出水通过出水管(9)进入喷射环流高效生物反应器(39)中， 与水射器(29)中的循环水一起进入反应器的内部导流筒，在水射器(29)的水力作 用下，流至反应器底部，继而在外筒向上流，形成内部循环，在反应器顶部流入循环 水槽即出水槽。 一部分处理过的废水在循环水泵(17)的作用下经阀门(18)、循环 水泵(19)、流量计(21)、真空压力表(25)流至水射器(29)，再次进入反应器； 还有一部分处理过的废水在出水泵(34)的作用下经阀门(30)、真空压力表(31)、 流量计(32)、出水泵(34)流出。
权利要求
1.一种高效污水组合处理方法，其特征在于采用一种光催化反应器与喷射环流高效生物反应器相结合的污水组合处理装置，对污水，特别是对高浓度难降解的有机工业废水，先由光催化反应器进行预处理，提高废水的可生化性，继而进入喷射环流高效生物反应器进行好氧活性污泥法处理，提高污水处理效率，达到良好处理效果。
2. —种高效污水组合处理装置，包括一个喷射环流高效生物反应器(39)，其特征在于所述 的喷射环流高效生物反应器(39)的进水管(20)上连接一个光催化反应器(40)，所述的光 催化反应器(40)为纳米Ti02光催化氧化反应器。
3. 根据权力要求2所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的光催化反应器(40)的 结构是在一个水槽(1)的中央垂直设置一个搅拌器(7)，该搅拌器(7)的驱动电机连接 安置在水槽(1)外面的调速器(6);搅拌器(7)对周围.向均布垂直安装若干紫外灯管(8)， 水槽(1)中填充纳米TiCb填料(4); 一根进水管(2)上装有阀门(3)和流量计(5)而接 通水槽(1)的上腔；水槽(1)的下腔有出水管(9)连接所述的喷射环流高效生物反应器(39) 的进水管(20);水槽(1)下腔中央有曝气头(11)连接曝气管接通水槽(1)夕卜，曝气管上 装有阀门(12);水槽(1)的上部有放气管(24)，水槽(O的下部有放空管(13)，其上装 有阀门(14)。
4. 根据权利要求2所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的水槽(1)的长宽高比 为3: 2: 5。
5. 根据权利要求2或3所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的光催化反应器(40) 的出水管(9)与所述的喷射环流高效生物反应器(39)的进水管(20)的连路上装有水泵(15) 和流量计(22)，在水泵(15)前、水泵(15)与流量计(22)前和流量计(22)后均装有阀 门(10、 16、 23)。
6. 根据权利要求2所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的喷射环流高效生物反应 器(39)的结构是 一个外筒(36)的上部带有循环水槽，而外筒(36)中央有内筒(35), 一个水射器(29)安装在内筒(35)上部进口处，所述的喷射环流高效生物反应器(39)的 进水管(20)与内筒(35)上部进口接通；所述的循环水槽下部接通循环水管(27)后，在 循环水管(27)上依次装有阀门(18)、循环水泵(17)、阀门(19)、流量计(21)、阀门(25) 和真空压力表(26)，然后连接水射器(29);循环水槽上部有溢流管(28)，而下部有放空管(33)，放空管(33)上装有阀门(30)、真空压力表(31)、流量计(32)和出水泵(34); 外筒(36)下底装有放空管(38)，其上有阀门(37)。
7. 根据权力要求6所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的喷射环流高效生物反应 器(39)的高径比H: D为5: 1;内外筒径比为l: 2。
8.根据权利要求2所述的高效污水组合处理装置，其特征在于所述的光催化反应器(40)和 喷射环流高效生物反应器(39)体积比为3: 1。
全文摘要
本发明涉及一种高效污水组合处理方法和装置。本组合处理方法是采用一种光催化反应器与喷射环流高效生物反应器相结合的污水组合处理装置，对污水，特别是对高浓度难降解的有机工业废水，先由光催化反应器进行预处理，提高废水的可生化性，继而进入喷射环流高效生物反应器进行好氧活性污泥法处理，提高污水处理效率，达到良好处理效果。本组合装置是一个喷射环流高效生物反应器的进水管上连接一个光催化反应器，该催化反应器为纳米TiO<sub>2</sub>光催化氧化反应器。本发明的装置结构紧凑，抗负荷能力强。本发明的组合处理方法处理效果好。
文档编号C02F9/14GK101182086SQ200710047478
公开日2008年5月21日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者官春芬, 徐高田, 辉 王, 哲 秦, 军 赵, 赵朋卫 申请人:上海大学