一种处理难降解有机物的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机物的深度处理和中水回用领域，具体地说，涉及一种处理化工园 区废水中难降解有机物的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，目前化工企业正朝着园区化的特点发展。化工园区废水经 过企业一级预处理后，主要呈现有机物种类复杂、可生化性差、水质及水量波动大、具有一 定生物毒性等特点，为二级废水厂的设计及运行带来极大的难度。研究显示，臭氧催化氧化 技术对于废水处理有着重要的中间作用，生物膜法具有对低浓度废水适应性较好、耐冲击 负荷等优点，近年来在新建废水厂被广泛运用，而曝气生物滤池也是近年来水处理领域研 究的重点。
[0003] "臭氧氧化+曝气生物滤池"联用技术被广泛应用于污水厂二级出水的提标改造和 中水回用处理中。黎兆中、汪晓军等（华南理工大学）发表在《广东化工》中的《臭氧催化 氧化-曝气生物滤池工艺对印染废水的深度处理研究》中指出，采用"臭氧氧化+曝气生物 滤池"联用技术对于污水厂提标改造有一定的作用；刘国明（中国地质大学水资源与环境 学院）、吴昌永（中国环境科学研究院水污染控制技术研究中心）等发表在《环境科学》中 的《臭氧-曝气生物滤池组合工艺处理石化二级出水的试验研究》表明，"臭氧+曝气生物 滤池"对于二级出水具有一定的指导意义，是目前运用较为广泛的深度处理工艺。但是乡镇 工业园区内化工企业中较大部分的工业废水如光固化废水、环己酮生产废水中有机物的含 量较高，且难降解，而"臭氧氧化+曝气生物滤池"联用技术对于难降解的工业废水处理容 易出现波动，含芳香烃、喹啉类的废水在深度处理过程中难度较大，采用常规的"臭氧氧化+ 曝气生物滤池"无法稳定达标。
【发明内容】
[0004] 1.要解决的技术问题
[0005] 针对污水厂二级出水的提标改造和中水回用处理过程中难降解的工业废水处理 容易出现波动，无法稳定达标，含芳香烃的废水在深度处理过程中难度较大的问题，本发明 提供了一种处理难降解有机物的系统及方法。它通过采用"臭氧催化氧化技术+复合生物 技术"的耦合深度处理工艺与预涂层超滤膜/反渗透工艺的联用，可以实现：对难降解的大 分子物质有更好的断裂和降解作用，有效去除常规深度处理工艺难以降解的有机污染物又 能够达到中水回用的目标。
[0006] 2.技术方案
[0007] 为实现上述目的，本发明提供的一种处理难降解有机物的系统，包括臭氧氧化系 统、曝气生物滤池和超滤膜系统，所述臭氧氧化系统、曝气生物滤池和超滤膜系统依次顺序 连接。
[0008] 进一步的，所述的臭氧氧化系统中采用的臭氧催化剂为TiO2-MnO2Al2O 3，所述臭 氧催化剂的用量与臭氧的摩尔比为0.01?5:1。
[0009] 进一步的，所述曝气生物滤池充填陶粒作为生物填充材料，所述的生物填料的陶 粒由多孔的陶瓷小球通过高温烧结而成，粒径直径为3?5mm。
[0010] 进一步的，所述的超滤膜系统上设置有预涂层。
[0011] 进一步的，所述超滤膜系统预涂层材料采用沸石粉。
[0012] 采用上述提供的一种处理难降解有机物的系统处理难降解有机物的方法，其步骤 为：
[0013] (1)采用臭氧催化氧化技术预处理污水厂的二沉池出水；
[0014] (2)采用曝气生物滤池生物技术处理经步骤（1)处理过的出水；
[0015] (3)采用预涂层的超滤膜系统处理经步骤（2)处理过的出水。
[0016] 进一步的，所述步骤⑴中采用TiO2-MnO2Al 2O3作为臭氧催化剂，臭氧催化剂的用 量与臭氧的摩尔比为〇. 01?5:1。
[0017] 进一步的，所述步骤（1)中臭氧的投加量为15mg/L，气速为80mg/L。
[0018] 进一步的，所述步骤（1)的出水在所述步骤（2)的曝气生物滤池中停留时间为 12h。
[0019] 3.有益效果
[0020] 相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
[0021] (1)采用"臭氧催化氧化系统+曝气生物滤池+预涂层的超滤系统"的系统及组合 工艺，用以处理难降解的工业废水，能有效去除常规深度处理工艺难以降解的有机污染物 又能够达到中水回用的目标；
[0022] (2)难降解工业废水首先进入臭氧催化氧化系统进行预处理，采用TiO2-MnO 2/ Al2O3作为臭氧催化剂，提高了臭氧氧化效率，促进了大分子有机物的断裂、COD的降解以及 难降解物质的去除，大大减少后续臭氧氧化处理中臭氧的投加量，从而降低处理成本，并且 降低了后端的处理负荷；
[0023] (3)曝气生物滤池内充填的陶粒填料为微生物的附着提供了巨大的比表面积，因 此比一般的生化反应器具有更高的去除能力，通过调节微生物的种类，使一些菌种成为优 势菌种，通过细菌及其微生物的协同作用有效控制C0D，保证水质稳定进入曝气生物滤池， 在曝气生物滤池中通过微生物的氧化作用使得各种难降解有机物的配位键断裂，COD和氨 氮通过生物氧化作用初步去除；
[0024] (4)采用创新型的预涂膜的超滤膜/反渗透系统，对经"臭氧催化氧化+复合生物 技术"处理后得到的COD控制在65mg/L的废水再进行处理，能够提高C0D、总氮、总磷等污 染物的去除效果，达到工业用水的回用标准，还能够缓解膜污染，对于膜组件的应用推广具 有很好的作用；
[0025] (5)超滤膜系统采用沸石粉作为预涂层材料，对于膜通量的下降有很好的控制作 用，使得超滤膜的膜通量相比于空白超滤膜，污染指数更低。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的工艺流程图；
[0027] 图2为采用预涂层前后膜通量的效果对比图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
[0029] 实施例1
[0030] 一种处理难降解有机物的系统，包括臭氧氧化系统、曝气生物滤池和超滤膜系统， 所述臭氧氧化系统、曝气生物滤池和超滤膜系统依次顺序连接；
[0031] 臭氧氧化系统采用的臭氧催化剂为Ti02-Mn02/Al 203;Ti0 2-Μη02/Α1203与臭氧的摩 尔比为〇· 01?5:1 ;
[0032] 曝气生物滤池（BAF)充填陶粒作为生物填充材料；
[0033] 超滤膜系统上设置有预涂层，其材料为沸石粉，通过蠕动泵以100mg/L通过砂滤 进入超滤膜。
[0034] 其中，TiO2-MnO2Al2O 3臭氧催化剂采用"浸渍一烘干一焙烧"工艺制备。
[0035] 曝气生物滤池（BAF)为上流式曝气生物滤池，生物填料的陶粒由多孔的陶瓷小球 通过高温烧结而成，粒径直径为3?5_。生物填料采用城市污水处理厂二沉池回流污泥接 种，污泥直接投加到BAF中，污泥投加量为BAF有效容积的3 % -5 %，挂膜启动，挂膜期间采 用葡萄糖溶液进行微生物的培养，进水中COD初始浓度为0,经过一个星期的挂膜启动后逐 步提高进水中的COD浓度进行微生物的驯化培养，进水为稀释后的化工园区废水，连续培 养40?60天。曝气生物滤池还包括反冲洗装置，所述的反冲洗装置包括反冲洗气管、反冲 洗进水口及反冲洗出水口，反冲洗用水可采用处理后的废水。
[0036] 超滤膜系统的膜组件采用中空纤维膜，使用压力为0. 1?0. 3MPa。
[0037] 超滤膜系统以5m3/h将实验用水从原水箱输出，经过砂滤，精密过滤器和超滤膜， 最终进入产水箱。过滤周期为lh，反冲洗时间为lmin，正洗时间为30s，过滤压力为0. IMPa， 反冲洗压力为〇· IMPa。
[0038] 实施例2
[0039] 某乡镇化工工业园污水厂出水水质情况如表1 :
[0040] 表1出水水质
[0041]
【主权项】
1. 一种处理难降解有机物的系统，包括臭氧氧化系统、曝气生物滤池和超滤膜系统，所 述臭氧氧化系统、曝气生物滤池和超滤膜系统依次顺序连接。
2. 根据权利要求1所述的一种处理难降解有机物的系统，其特征在于：所述的臭氧氧 化系统采用的臭氧催化剂为Ti02-Mn0 2/Al203，所述臭氧催化剂的用量与臭氧的摩尔比为 0? 01 ?5:1。
3. 根据权利要求1或2所述的一种处理难降解有机物的系统，其特征在于：所述曝气 生物滤池充填陶粒作为生物填充材料，所述陶粒由多孔的陶瓷小球通过高温烧结而成，粒 径直径为3?5mm。
4. 根据权利要求1或2所述的一种处理难降解有机物的系统，其特征在于：所述的超 滤膜系统上设置有预涂层。
5. 根据权利要求4所述的一种处理难降解有机物的系统，其特征在于：所述超滤膜系 统预涂层材料采用沸石粉。
6. 采用权利要求1的系统处理难降解有机物的方法，其步骤为： (1) 采用臭氧催化氧化技术预处理污水厂的二沉池出水； (2) 采用曝气生物滤池生物技术处理经步骤（1)处理过的出水； (3) 采用预涂层的超滤膜系统处理经步骤（2)处理过的出水。
7. 根据权利要求6所述的一种处理难降解有机物的方法，其特征在于，所述步骤（1)中 采用Ti02-Mn0 2/Al203作为臭氧催化剂，臭氧催化剂的用量与臭氧的摩尔比为0. 01?5:1。
8. 根据权利要求7所述的一种处理难降解有机物的方法，其特征在于，所述步骤（1)中 臭氧的投加量为15mg/L，气速为80mg/L。
9. 根据权利要求7或8所述的一种处理难降解有机物的方法，其特征在于，所述步骤 (1)的出水在所述步骤（2)的曝气生物滤池中停留时间为12h。
【专利摘要】本发明提供了一种处理难降解有机物的系统及方法，属于化工园区污水厂难降解有机物的深度处理和中水回用领域。本发明采用“高级氧化+复合生物技术”的耦合深度处理工艺，在其高级氧化过程中进行臭氧催化剂的优化控制，臭氧催化剂筛选为TiO2-MnO2/Al2O3；处理后的废水进入曝气生物滤池，停留时间为12h，进一步脱除废水中的COD、氨氮等污染物；最后采用预涂层超滤膜/反渗透工艺，超滤膜系统的预涂层材料采用沸石粉，反渗透的出水达到回用标准，可以为园区的企业回用，很好的利用了水资源。本发明将为化工园区污染治理提供一种新选择且在工业用水回用方面具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C02F9-14
【公开号】CN104529048
【申请号】CN201410610355
【发明人】涂勇, 唐敏, 张耀辉, 陈勇, 李根峰, 曹春艳, 白永刚, 徐军
【申请人】江苏省环境科学研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月3日