曝气生物滤池处理污水一体装置及其处理方法与流程

本发明涉及一种污水处理，尤其是涉及一种应用于曝气生物滤池处理污水的处理装置及其处理方法。

背景技术：

随着社会和经济的发展，种类繁多的化工产品被大量生产出来，与此同时，大量的化工废水也排入到环境中去，对社会的可持续发展造成了严重威胁，我们生活的环境在受到化工、医药、染料等行业所排放废水的影响同时，水污染情况也越来越严重；目前环境科研人员正关注着废水处理技术的研究。废水种类包括工业废水、生活废水两大类，其中厕所、厨房、洗澡等由人类日常活动所排出的废水都属于生活废水，而工业废水是指工厂在生产过程中所生产排放出的各种废水，工业废水的成分复杂，种类繁多，例如，含酚废水，重金属废水，含硫废水，氰化物废水等。而曝气生物滤池作为一种生物法处理工艺，对水质要求高，适用于生化性较好的污水，因此在处理难生物降解的印染废水时，如果直接采用生物法，很难达到较高的去除率，且基于化学氧化法通常成本较高，难以持续提高废水的处理效果及其可生化性。

技术实现要素：

本发明为解决现有曝气生物滤池处理污水装置存在着基于化学氧化法通常成本较高，很难达到较高的去除率，难以持续提高废水的处理效果及其可生化性等现状而提供的一种可有效对含有难生物降解的有机物废水进行更深度的处理，提高去除率，提高废水可生化性，可持续提高废水处理效果的曝气生物滤池处理污水一体装置及其处理方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种曝气生物滤池处理污水一体装置，其特征在于：包括臭氧曝气装置、反冲洗气路结构、反冲洗水路结构和污水处理一体式罐体，所述污水处理一体式罐体内设有臭氧联合h2o2催化氧化层、臭氧分解催化剂层和生物填料层，其中臭氧联合h2o2催化氧化层设在臭氧分解催化剂层的下方，臭氧分解催化剂层上方设有生物填料层，冲洗气路结构包括反冲洗气管，反冲洗水路结构包括反冲洗进水管，臭氧联合h2o2催化氧化层和臭氧分解催化剂层之间设有反冲洗气管和反冲洗进水管，臭氧联合h2o2催化氧化层下方设有h2o2进液管装置和臭氧曝气装置。与层之间通过法兰紧固连接，既有利于拆卸维护又方便装置的安装与更新保养维护；臭氧联合h2o2催化氧化层和臭氧分解催化剂层的一体式罐体结构组合，然后再通过一体式的罐体内生物填料层的生物降解，可有效对含有难生物降解的有机物废水进行更深度的处理，提高去除率，提高废水可生化性，可持续提高废水处理效果。可有效应用于处理含有难生物降解的有机物废水的深度处理。

优选的，所述的反冲洗气路结构包括反冲洗气管和鼓风机，反冲洗气管上设有若干个开口向上的出气喷射头，出气喷射头设置在污水处理一体式罐体内部的臭氧分解催化剂层下方位置处。提高反冲洗气路在臭氧分解催化剂层下方的反冲洗效果。

优选的，所述的反冲洗水路装结构包括反冲洗进水管，反冲洗进水管上设有若干个开口向上的进水喷射头，进水喷射头设置在污水处理一体式罐体内部的臭氧分解催化剂层下方位置处，且处于反冲洗气管下方位置处。提高反冲洗水路在臭氧分解催化剂层下方的反冲洗效果。

优选的，所述的反冲洗气路结构设在反冲洗水路结构上方位置处。提高在臭氧分解催化剂层下方的反冲洗效果。

优选的，所述的臭氧分解催化剂层在上端和底端处分别设有多孔支撑板。提高用于承托分解催化剂以及生物填料的支撑分解效果。

优选的，在生物填料层上方设有正常排水管路和反冲洗出水管路结构，在污水处理一体式罐体内部上端位置处设有正常排水管路导向板和反冲洗出水管路导向板，其中正常排水管路导向板上端开口高于反冲洗出水管路上端开口。提高正常排水的排水水质效果。

优选的，所述的h2o2进液管装置包括h2o2进液管、计量泵和h2o2溶液储箱，h2o2进液管上设有若干个喷液头，若干个喷液头分布在臭氧联合h2o2催化氧化层下方位置处。提高h2o2进液均匀效果。

优选的，所述的臭氧曝气装置包括臭氧发生装置、水射器和臭氧曝气进气管，臭氧曝气进气管上分布设有若干个曝气头，若干个曝气头分布设置在h2o2进液管装置中的h2o2进液管下方位置处，臭氧曝气进气管上的曝气头设在污水处理一体式罐体内最底部位置处。提高污水处理一体式罐体内内的臭氧曝气效果。

本发明另一个发明目的在于提供一种曝气生物滤池处理污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤

对进入上述技术方案之一的臭氧联合h2o2催化氧化层的污水进行预处理，进行破坏污水中难生物降解的有机污染物，并将其转化为可生物降解的有机物的步骤；

对进入上述技术方案之一的臭氧分解催化剂层的污水进行进一步提高其臭氧氧化分解效率，确保没有因残余的臭氧进入到生物填料层而影响微生物正常降解活动，分解还原得到可被生物填料层中的微生物所利用的氧气的步骤；

对经过初步催化氧化的污水上流到生物填料层中进行生物填料层的步骤；

对经过生物填料层生物降解后分离得到正常水质进行排出的步骤。

有效实现臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池工艺一体化。单一o3氧化效果不好，成本高，通过工艺组合，可以促使o3分解产生·oh，增强对污染物的氧化效果，节省o3投加量。工艺组合的显著优点在于先采用高级催化氧化方式破坏污水中难生物降解的有机物，将其转化为可生物降解的有机物，再利用曝气生物滤池工艺对其进行生化降解，充分发挥高级催化氧化与曝气生物滤池的协同效应，使得含有难生物降解有机物的污水得到有效的处理。

优选的，所述臭氧分解催化剂层的臭氧分解催化剂选用过渡金属氧化物或负载型的贵重金属氧化物，载体选用γ-al2o3、tio2、sio2或分子筛的一种或几种复合成分。提高分解催化效果。

本发明的有益效果是：1.实现臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池一体化。单一o3氧化效果不好，成本高，可以促使o3分解产生·oh，增强对污染物的氧化效果，节省o3投加量。显著优点在于先采用高级催化氧化方式破坏污水中难生物降解的有机物，将其转化为可生物降解的有机物，再利用曝气生物滤池工艺对其进行生化降解，充分发挥高级催化氧化与曝气生物滤池的协同效应，使得含有难生物降解有机物的污水得到有效的处理。

2.在臭氧联合h2o2催化氧化层底部设置了h2o2的进液管、o3曝气头，不同污水的水质特点，可以通过计量泵控制h2o2溶液的投加量。

3.本发明采用法兰连接方式对臭氧联合h2o2催化氧化层、o3分解催化剂层与baf层,进行连接，可随时拆卸，方便设备安装与检修，不仅有利于装填与更换催化剂与生物填料，也有利于更换臭氧联合h2o2催化氧化层中的曝气头。

4.本发明采用o3分解催化剂的方式进一步提高o3的氧化催化效率，进一步确保o3在水中得到完全分解，保护baf层微生物的活性，增加了o3分解催化剂层，通过催化剂促进o3的进一步分解还原为o2，保证没有残余的o3进入到baf层影响好氧微生物的降解活动，以及分解出来的o2可被好氧微生物所用。可有效应用于处理含有难生物降解的有机物废水的深度处理。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

图1是本发明曝气生物滤池处理污水一体装置的结构示意图。

图2是本发明曝气生物滤池处理污水一体装置中的多孔支撑板结构示意图。

具体实施方式

图1、图2所示的实施例中，一种曝气生物滤池处理污水一体装置，括臭氧曝气装置、反冲洗气路结构、反冲洗水路结构和污水处理一体式罐体，所述污水处理一体式罐体内设有臭氧联合h2o2催化氧化层14、臭氧分解催化剂层9和生物填料层10，其中臭氧联合h2o2催化氧化层14设在臭氧分解催化剂层9的下方，臭氧分解催化剂层9上方设有生物填料层10；冲洗气路结构包括反冲洗气管6，反冲洗水路结构包括反冲洗进水管13，臭氧联合h2o2催化氧化层和臭氧分解催化剂层之间设有反冲洗气管6和反冲洗进水管13，臭氧联合h2o2催化氧化层14下方设有h2o2进液管装置和臭氧曝气装置。污水处理一体式罐体材质根据污染水质特性选用不锈钢材质制成或碳钢材质制成，层与层之间通过法兰紧固安装连接，生物填料层10在英文上为：biologicalaeratedfilter也即曝气生物滤池，也可简称为baf层。生物填料层内装填了大量的生物填料，生物填料的种类选择对曝气生物滤池的处理效率较为重要，在选择生物填料时要充分考虑填料的比表面积、粒径大小、表面亲水性、表面电荷、表面粗糙度、密度、孔隙率等特征因素，决定了附着生物填料生长的生物膜量的多少，还影响曝气生物滤池中的水动力学状态。生物填料通常选用塑料、砂、褐煤、沸石、炉渣、活性炭、焦炭、陶粒和火山岩等，其中最常用的是陶粒和火山岩。陶粒填料通常是以煤粉和黏土加少量的造孔剂经过高温烧结而成。火山岩填料为天然滤料，通过人工烧结破碎、筛选而成。生物填料选型后在市面上直接购买即可。反冲洗气路结构包括反冲洗气管6和鼓风机5，反冲洗气管上设有若干个开口向上的出气喷射头61，出气喷射头61设置在污水处理一体式罐体内部的臭氧分解催化剂层9下方位置处。反冲洗气管上安装有气管开关阀62，可随时控制反冲洗气管的开关，反冲洗气管6在污水处理一体式罐体内部部分采用水平盘旋状分布结构，在水平盘旋状分布结构的反冲洗气管6上安装分布有多个开口向上的出气喷射头61，提高反冲洗气效果。反冲洗水路装结构包括反冲洗进水管13，反冲洗进水管13上安装有若干个开口向上的进水喷射头63，进水喷射头63设置在污水处理一体式罐体内部的臭氧分解催化剂层9下方位置处，且处于反冲洗气管6下方位置处。反冲洗气路结构设在反冲洗水路结构上方位置处。反冲洗进水管13在污水处理一体式罐体内部部分采用水平盘旋状分布结构，在水平盘旋状分布结构的反冲洗进水管13上安装分布有多个开口向上的进水喷射头63，提高反冲洗进水效果。臭氧分解催化剂层9在上端和底端处分别设有多孔支撑板8。多孔支撑板8上开设多个通过孔81，提供污水处理是自下而上的流动,在支撑的同时提高污水流动处理的通过性；在生物填料层10上方安装有正常排水管路12和反冲洗出水管路11结构，在污水处理一体式罐体内部上端位置处设有正常排水管路导向板121和反冲洗出水管路导向板111，其中正常排水管路导向板121上端开口高于反冲洗出水管路111上端开口。h2o2进液管装置包括h2o2进液管15、计量泵16和h2o2溶液储箱17，h2o2进液管上设安装有若干个喷液头151，若干个喷液头151分布在臭氧联合h2o2催化氧化层14下方位置处。臭氧曝气装置包括臭氧发生装置2、水射器3和臭氧曝气进气管32，臭氧曝气进气管32上分布安装有若干个曝气头4，若干个曝气头分布设置在h2o2进液管装置中的h2o2进液管15下方位置处，臭氧曝气进气管上的曝气头4设在污水处理一体式罐体内最底部位置处。h2o2进液管15在污水处理一体式罐体内部部分采用水平盘旋状分布结构，在水平盘旋状分布结构的h2o2进液管15上安装分布有多个开口向上的喷液头151，提高h2o2在罐体内的进液喷射均匀效果。臭氧曝气进气管32在污水处理一体式罐体内部部分采用水平盘旋状分布结构，在水平盘旋状分布结构的臭氧曝气进气管32上安装分布有多个开口向上的曝气头4，提高纯氧源在罐体内的曝气进气均匀效果，污水从污水进水管31处进入水射器与臭氧发生器产生的臭氧一起通过曝气头4从污水处理一体式罐体内底部进入罐体内部。在反冲洗进水管13、反冲洗气管6、h2o2进液管15、臭氧曝气进气管32、正常排水管路12和反冲洗出水管路11的管道上均安装有开关控制阀62，提高在污水处理时的开关控制操作安全、方便、灵活性。污水、o3、h2o2均由装置底部进入，可以根据不同污水的水质特点，通过计量泵来控制h2o2溶液的投加量。

本发明提供另外还提供了一种曝气生物滤池处理污水处理方法，括如下步骤

对进入上述技术方案的臭氧联合h2o2催化氧化层的污水进行预处理，进行破坏污水中难生物降解的有机污染物，并将其转化为可生物降解的有机物的步骤；

对进入上述技术方案的臭氧分解催化剂层的污水进行进一步提高其臭氧氧化分解效率，确保没有因残余的臭氧进入到生物填料层而影响微生物正常降解活动，分解还原得到可被生物填料层中的微生物所利用的氧气的步骤；

对经过初步催化氧化的污水上流到生物填料层中进行生物填料层的步骤；

对经过生物填料层生物降解后分离得到正常水质进行排出的步骤。

臭氧分解催化剂层的臭氧分解催化剂选用过渡金属氧化物或负载型的贵重金属氧化物，载体选用γ-al2o3、tio2、sio2或分子筛的一种或几种复合成分。

臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水的方法：

一体化臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺，先通过臭氧发生装置将o2制备成o3，臭氧简称为o3，污水与o3经由曝气头从装置底部进入，h2o2溶液通过计量泵投加到装置中，在臭氧联合h2o2催化氧化层中，o3与h2o2协同作用于污水，使得部分有毒的、不易被生物降解的大分子有机物被降解为可生物降解的小分子有机物。o3在环境中活性高，容易分解还原为o2，要保证有一定的催化氧化的处理停留时间，确保o3与污染物充分反应。接着，污水上流到o3分解催化剂层，促使残余的o3加快分解，避免o3进入baf层影响微生物的降解活性。接着，污水上流到baf层进行生物降解，在baf层内含有大量的生物填料，好氧微生物附着在填料上生长，对污水中有机污染物进行降解。在o3分解催化剂层底部安装了反冲洗水管以及反冲洗气管，定期对baf层进行反冲洗，确保微生物降解效果，反冲洗气管除了用于反冲洗作用外，还用于为baf层补充o2，确保baf层中的溶解氧含量充足，保证好氧微生物的正常生命活动。

更具体的实施例如下：

如图1所示，曝气生物滤池处理污水一体装置也可称为臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池一体化装置，主要由臭氧联合h2o2催化氧化层14、臭氧简称为o3，o3分解催化剂层9以及baf层10构成，污水处理一体式罐体材质根据污染水质特性选用不锈钢材质制成或碳钢材质制成；层与层之间由连接法兰7进行连接，有利于拆卸，方便装置的安装与维修；在o3分解催化剂层9底部与baf层10底部均安装有多孔支撑板8，用于承托o3分解催化剂以及生物填料。臭氧联合h2o2催化氧化层14高度大约为2～3m，保证污水有足够的水力停留时间，污水在催化氧化层能够得到充分的降解，同时，o3能够充分被还原为o2，避免o3进入baf层影响微生物的生命活动。臭氧发生装置2把纯氧源1中的o2转化为o3，污水与o3在水射器3中预混合后，通过臭氧曝气头4从装置底部进入，h2o2溶液储箱17中的h2o2溶液通过计量泵16也从装置底部进入。o3分解催化剂层9装填了大量的o3分解催化剂，装填高度大约为0.5～1m，o3分解催化剂可选过渡金属氧化物和负载型的贵重金属氧化物，过渡金属氧化物可采用fe2o3、mno2、cuo、nio、co3o4、tio2和/或al2o3等，负载型的贵重金属氧化物如ru和/或pd等，载体则采用γ-al2o3、tio2、sio2和/或分子筛的一种或几种复合成分。baf层10内装填了大量的生物填料，装填高度大约为2～4m，在o3分解催化剂层9底部设有反冲洗气管6和反冲洗水管13，反冲洗气管6除了起到反冲洗作用外，在曝气生物滤池缺氧的情况下，同时起到补充溶解氧的作用，确保baf层10内的溶解氧满足微生物生命活动所需。处理后污水从正常排水管15排出，反冲洗水从反冲洗出水管11排出。在o3分解催化剂层底部设有反冲洗气管和反冲洗水管，反冲洗气管除了起到反冲洗作用外，在曝气生物滤池缺氧的情况下，同时起到补充溶解氧的作用，确保baf层内的溶解氧满足微生物生命活动所需。

实施例1

采用臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺对印染废水进行深度处理。臭氧发生装置2把纯氧源1中的o2转化为o3，污水与o3在水射器3中预混合后，通过臭氧曝气头4从装置底部进入，h2o2溶液储箱17中的h2o2溶液通过计量泵16也从装置底部进入，在臭氧联合h2o2催化氧化层14中，o3与h2o2协同作用于污水，使得部分有毒的、不易被生物降解的大分子有机物被降解为可生物降解的小分子有机物。o3在环境中活性高，容易分解还原为o2，要保证有一定的催化氧化的处理停留时间，确保o3与污染物充分反应。接着，污水上流到o3分解催化剂层9，装填了大量的o3分解催化剂，装填高度大约为0.5~1m，o3分解催化剂能进一步提高o3的氧化能力，提高去除水中难降解有机物能力，同时提高o3的分解速度，从而提高装置对o3的浓度负荷和抗冲击能力，o3分解还原成的o2进入baf层10可以被微生物利用。接着，污水上流到baf层10进行生物降解，在baf层10内含有大量的生物填料，好氧微生物附着在填料上生长，对污水中有机污染物进行降解。在o3分解催化剂层9底部安装了反冲洗水管13以及反冲洗气管6，定期对baf层10进行反冲洗，确保微生物降解效果，反冲洗气管6除了用于反冲洗作用外，还用于为baf层10补充o2，确保baf层10中的溶解氧含量充足，保证好氧微生物的正常生命活动。

该实施例的处理水量为5m³/h,含酚废水原污水的cod含量为750～1500mg/l,o3的投加量为1.5mg/l，h2o2投加量为30mg/l,o3在臭氧联合h2o2催化氧化层14中的水力停留时间约为2h，在o3分解催化剂层9的水力停留时间约为0.5h，在baf层10中的水力停留时间约为2h，经过高级氧化与生物降解处理后，污水的cod含量为150～300mg/l,cod去除率达到80%，印染废水经过臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺处理后，不仅cod得到显著降解，而且废水色度也有所改善。与单一o3处理工艺相对比，臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺组合减少了o3使用量1mg/l，废水中的难降解有机物处理效果明显。

实施例2

采用臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺对生活废水进行处理。臭氧发生装置2把纯氧源1中的o2转化为o3，污水与o3在水射器3中预混合后，通过臭氧曝气头4从装置底部进入，h2o2溶液储箱17中的h2o2溶液通过计量泵16也从装置底部进入，在臭氧联合h2o2催化氧化层14中，o3与h2o2协同作用于污水，使得部分有毒的、不易被生物降解的大分子有机物被降解为可生物降解的小分子有机物。o3在环境中活性高，容易分解还原为o2，要保证有一定的催化氧化的处理停留时间，确保o3与污染物充分反应。接着，污水上流到o3分解催化剂层9，装填了大量的o3分解催化剂，装填高度大约为0.5～1m，o3分解催化剂能进一步提高o3的氧化能力，提高去除水中难降解有机物能力，同时提高o3的分解速度，从而提高装置对o3的浓度负荷和抗冲击能力，o3分解还原成的o2进入baf层10可以被微生物利用。接着，污水上流到baf层10进行生物降解，在baf层10内含有大量的生物填料，好氧微生物附着在填料上生长，对污水中有机污染物进行降解。在o3分解催化剂层9底部安装了反冲洗水管13以及反冲洗气管6，定期对baf层10进行反冲洗，确保微生物降解效果，反冲洗气管6除了用于反冲洗作用外，还用于为baf层10补充o2，确保baf层10中的溶解氧含量充足，保证好氧微生物的正常生命活动。

该实施例的处理水量为10m³/h,原污水的cod含量为1000～1500mg/l,o3的投加量为2.5mg/l，h2o2投加量为50mg/l,o3在臭氧联合h2o2催化氧化层14中的水力停留时间约为2.5h，在o3分解催化剂层9的水力停留时间约为0.5h，在baf层10中的水力停留时间约为2h，经过高级氧化与生物降解处理后，污水的cod含量为200～350mg/l,cod去除率达到78%，与单一o3处理工艺相对比，臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池处理污水工艺组合减少了o3使用量1mg/l，处理效果明显。

本发明有如下的有益效果

1.本发明采用工艺组合方式，实现臭氧联合h2o2催化氧化-曝气生物滤池工艺一体化。单一o3氧化效果不好，成本高，通过工艺组合，可以促使o3分解产生·oh，增强对污染物的氧化效果，节省o3投加量。工艺组合的显著优点在于先采用高级催化氧化方式破坏污水中难生物降解的有机物，将其转化为可生物降解的有机物，再利用曝气生物滤池工艺对其进行生化降解，充分发挥高级催化氧化与曝气生物滤池的协同效应，使得含有难生物降解有机物的污水得到有效的处理。

2.在臭氧联合h2o2催化氧化层底部设置了h2o2的进液管、o3曝气头，不同污水的水质特点，可以通过计量泵控制h2o2溶液的投加量。

3.本发明采用法兰连接方式对臭氧联合h2o2催化氧化层、o3分解催化剂层与baf层,进行连接，可随时拆卸，方便设备安装与检修，不仅有利于装填与更换催化剂与生物填料，也有利于更换臭氧联合h2o2催化氧化层中的曝气头。

4.本发明采用o3分解催化剂的方式进一步提高o3的氧化催化效率，进一步确保o3在水中得到完全分解，保护baf层微生物的活性，增加了o3分解催化剂层，通过催化剂促进o3的进一步分解还原为o2，保证没有残余的o3进入到baf层影响好氧微生物的降解活动，以及分解出来的o2可被好氧微生物所用。

以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本发明范围之内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。