專利名稱：：羥基自由基活性氧-生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明屬于污水處理領域，特別是涉及一種羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理方法。
背景技術(shù)：
：目前，污水處理的方法很多，對不同類型的污水有著不同的處理方法，大多數(shù)城市污水和工業(yè)污水通常采用曝氣池或活性污泥法，是利用微生物作用把污水中呈溶解、膠體及微細懸浮狀態(tài)的有機污染物分解或轉(zhuǎn)化為無污染的二氧化碳、水及穩(wěn)定的無害物，一部分合成微生物物質(zhì)，促使微生物增長，從而使污水的COD、BOD大大降低。這種傳統(tǒng)的活性污泥法系統(tǒng)龐大，工藝復雜、占地面積大，投資巨大，動力消耗高，一般占污水處理成本的60~70%，而且氮、磷等有機物的去除效果也不理想；排出的剩余活性污泥造成二次污染，處理很困難，再造成環(huán)境公害。羥基自由基活性氧處理是一種高級氧化處理技術(shù)。當前的高級氧化處理技術(shù)主要有Fenton法、氧化絮凝法、電催化法、臭氧法、超聲降解法和光催化法等。這些方法中的有些方法如Fenton法、電催化法在有機廢水處理方面具有較好的效果，在降解和脫色上卓有成效。但是，要使污水中的有機物徹底降解，需要較長的時間，而且處理成本很高，加上有些技術(shù)還存在一些不能克服的問題，限制了它們在污水處理中的應用。隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人們生活水平不斷提高，由工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的污水和城市生活污水數(shù)量迅速增加，其中難降解有機物的數(shù)量也大為增加，這給污水處理帶來了很大的難度。很多工業(yè)污水，采用傳統(tǒng)工藝處理，已經(jīng)很難達標排放。此外，隨著環(huán)保問題的日益嚴峻，將污水深度處理后再排放或回用，已是大勢所趨。但是，當前很多的污水處理廠或站都是按照污水綜合排放二級標準設計，要達到一級排放標準需要對工藝進行較大調(diào)整，有些污水由于可生化性較差，沒有合適的工藝可以將排水深度處理到合格標準。羥基自由基活性氧發(fā)生裝置是一種高效的羥基自由基活性氧發(fā)生裝置。它是利用國際上燃料電池的前沿技術(shù)制備高效電催化膜電極，能在溫和條件下、集反應與分離為一體的合成羥基自由基活性氧，是一種節(jié)能、原子經(jīng)濟反應、環(huán)境友好的新型化工過程。其產(chǎn)生的羥基自由基活性氧具有很高的氧化性，可有效氧化、降解污水中的各種有機物。羥基自由基活性氧，氧化電勢:2.8V，僅低于氟，高于臭氧等。雖然羥基自由基活性氧的處理效果很好，但是，若由它來完全降解二級排放污水中的有機物，由于有機物的種類和數(shù)量繁多，仍然存在處理不能完全達標及造成成本特高，無法應用于污水處理中的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)污水深度處理技術(shù)對污水處理廠或站二級排水特別是可生化性較差的排水處理效果有限、成本高的問題，經(jīng)發(fā)明人長期從事污水處理的開發(fā)、研究和實踐，提供一種更有效的羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理的方法。本發(fā)明提供的一種羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理方法，其特征在于主要包括下列兩個處理單元羥基自由基活性氧處理和生物活性炭處理兩個單元。O羥基自由基活性氧處理待處理污水首先與由羥基自由基活性氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的羥基自由基活性氧混合均勻，其中羥基自由基活性氧投加量為待處理每升污水5~25mg，優(yōu)選10~~20mg，隨后進入氧化塔底部布水器，經(jīng)氧化塔內(nèi)部填充具有催化作用的填料；帶有羥基自由基活性氧的污水向上流經(jīng)氧化塔，停留時間為520min，優(yōu)選為15~20，污水中的有機污染物被迅速氧化、降解或分解、轉(zhuǎn)化而去除，經(jīng)羥基自由基活性氧處理后的污水從氧化塔頂部的出水口流出。O)生物活性炭處理經(jīng)步驟O)處理的污水從生物活性炭反應器的一側(cè)流入，流經(jīng)所述反應器中填充的生物活性炭層，停留時間在30180min之間，污水中的有機物被進一步降解、去除，處理后的污水從所述反應器的另一側(cè)流出，達到一級排放標準。按照本發(fā)明提供的污水深度處理的方法中，所述羥基自由基活性氧處理單元中的羥基自由基活性氧發(fā)生器裝置(市售產(chǎn)品)是一種高效的羥基自由基活性氧發(fā)生裝置，產(chǎn)生的羥基自由基活性氧具有很高的氧化性，例如OH自由基、H20+、H202、H30等是很強的活潑離子，不僅與有機物發(fā)生奪氫反應，而且有加成自由基復合等，是強的氧化劑與無機溶解物發(fā)生反應，尤其污水中重金屬離子還原成金屬離子，它具有極高的氧化電勢=2.8￥，僅低于氟，高于臭氧等。特別是與污水混合后，在氧化塔(市售)中帶有催化作用填料的作用下，羥基自由基活性氧可迅速的氧化水中的有機污染物，使有機污染物被更快的降解或去除，同時更高比例的有機物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為容易被生物降解的物質(zhì)，顯著改善污水的可生物降解性。在羥基自由基活性氧處理單元投加的羥基自由基活性氧的量可根據(jù)進污水水質(zhì)和出水水質(zhì)的目標確定，在5mg/L~25mg/L，優(yōu)選為10~20;待處理的污水在羥基自由基活性氧處理單元和生物活性炭處理單元停留的時間越長，投加的羥基自由基活性氧越多，則污水的深度處理效果越好，處理后的水質(zhì)越好，但是會增加處理成本一般停留時間在520分之間，優(yōu)選為15~20分。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在生物活性炭單元，在活性炭表面長了較多的各種微生物菌，在污水流經(jīng)過生物活性炭層時，污水中的污染物特別是有機物經(jīng)羥基自由基活性氧處理而被轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機物再次被生物活性炭吸附和降解被除去，殘留的難生物降解有機物，也可通過活性炭內(nèi)部的厭氧菌得到部分去除。羥基自由基活性氧處理和生物活性炭處理相結(jié)合后，污水只要在羥基自由基活性氧處理單元進行初步的處理，使污水中的污染物更多的轉(zhuǎn)化為可生物降解的物質(zhì)，而不需要完全降解。這明顯大大縮短了羥基自由基活性氧的用量和處理時間，所以能降低羥基自由基活性氧處理單元的處理成本；同時，污水經(jīng)過羥基自由基活性氧處理后，污水中可生物降解有機物的比例提高，更適合生物活性炭處理，生物活性炭處理效率也提高。本發(fā)明的污水深度處理的方法中涉及各種設備均為市售產(chǎn)品，催化活性填料亦是市售。本發(fā)明提供的污水深度處理方法的特點為是將羥基g由基活性氧和生物活性炭處理技術(shù)經(jīng)過反復試驗和實踐有機組合在一起，適用于二級排水的污水深度處理，兼?zhèn)淞肆u基自由基活性氧處理和生物活性炭處理各自特點，并遠超越兩者各自處理的效果及克服了兩者各自無法達到的效果和缺點，開創(chuàng)適合于一級排水的深度處理的新一代方法。利用羥基自由基極強的氧化性，使有機物的結(jié)構(gòu)發(fā)生適合于生物(微生物菌)降解的變化以改善可生物降解性，結(jié)合生物活性炭技術(shù)能經(jīng)濟有效去除可生物降解有機物的特點，從而經(jīng)濟高效的降解污水中的有機物。與單獨的羥基自由基活性氧處理方法相比，這種方法更為經(jīng)濟。本發(fā)明提供的污水深度處理方法能廣泛適用于現(xiàn)有城市生活污水及工業(yè)污水的一級排放的深度處理。圖1為羥基自由基活性氧-生物活性炭聯(lián)合的污水深度處理的工藝流程示意圖。具體實施例方式本發(fā)明用以下實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并非下列實施例。實施例h來自城市污水首先經(jīng)過通常包括格柵、沉沙池、初沉池等機械處理過的污水或二級排水與羥基自由基活性氧發(fā)生裝置1(如圖1市售)產(chǎn)生的羥基自由基活性氧混合，羥基自由基活性氧投加量為進入污水量的10g/M，經(jīng)管道混合器2混合均勻后進入氧化塔3底部布水器4;所述氧化塔內(nèi)部填充具有催化活性的填料5，帶有羥基自由基的污水向上流經(jīng)氧化塔，停留時間在12min左右，例如水中的有機物在帶有催化作用填料的作用下，羥基自由基活性氧可迅速的氧化水中的有機污染物，使有機污染物被更快的降解或去除，同時更高比例的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易被生物降解的物質(zhì)，顯著改善污水的可生物降解性。，提高可生化性。經(jīng)初步處理后的污水從所述氧化塔頂部的出水口6流出；經(jīng)上述初步處理的污水從生物活性炭反應器7的頂側(cè)進水口8流入，水流經(jīng)所述反應器中填充的生物活性炭層9，停留時間160min，在生物活性炭單元，在活性炭表面長了較多的微生物，在水流經(jīng)過生物活性炭時，水中的污染物被生物活性炭吸附和降解。那些在羥基自由基活性氧處理單元被轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機物在生物活性炭單元被去除，殘留的難生物降解有機物，也可通過活性炭內(nèi)部的厭氧菌得到部分去除，處理后的水從所述反應器的底側(cè)出水口IO流出。根據(jù)水中污染物的濃度及處理要求，還可以向生物活性炭單元中曝氣。生物活性炭單元運轉(zhuǎn)一段時間后，要進行反沖洗以更新生物活性炭的表面。反沖洗水從生物活性炭單元下部的排水口IO流入，經(jīng)過砂石11和生物活性炭層9，最后從上部反沖洗水的出水口12排出。結(jié)果列于表2，采用本發(fā)明所述的羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用深度處理后出水COD、BOD和氨氮濃度分別下降到37mg/L、5mg/L和4mg/L，而只采用生物活性炭處理的方法，保持同樣的停留時間，處理后出水COD、BOD和氨氮濃度分別下降到112mg/L、8mg/L和15mg/L(見表3);單純用羥基自由基活性氧氧化，處理后出水COD和氨氮的變化不大，但BOD有大幅上升(見表4)，可見羥基氧的加入可明顯改善污水的可生化性。由于可生化性的改善，羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用深度處理方法對有機污染物的去除效果明顯提高。表2羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用深度處理工藝的處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表4羥基自由基活性氧氧化處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例2-3:本實例2-3的處理步驟相同于例1，不同時待處理的污水在羥基自由基活性氧處理單元中氧化塔內(nèi)停留15min，在生物活性炭反應器停留120min。當羥基自由基活性氧投加量分別為6mg/L(例2)和12mg/L(例3)時，氧化塔對COD和氨氮的去除率可見表5。而本發(fā)明所述的羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用深度處理方法，在羥基自由基活性氧投加量為12mg/L時，對COD和氨氮的去除率分別達到75.4%和90.5%?？梢娕c單純羥基自由基活性氧處理相比，羥基自由基活性氧—生物活性炭聯(lián)用深度處理法對有機污染物的去除效果要高的多，而處理成本較低。表5羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用深度處理方法的處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>比較例1本實施例單獨生物活性炭處理，工藝步驟相同于實施例中生物活性炭處理，結(jié)果列于表3.比較例2本實例為羥基自由基活性氧處理，工藝步驟相同于例1中羥基自由基活性氧處理，結(jié)果列于表4，由表3及4結(jié)果看出效果明顯差于本發(fā)明的深度處理結(jié)果。權(quán)利要求1、一種羥基自由基活性氧一生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理方法，其特征在于①羥基自由基活性氧處理待處理污水首先與由羥基自由基活性氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的羥基自由基活性氧混合均勻，隨后進入氧化塔底部布水器，經(jīng)氧化塔內(nèi)部填充具有催化作用的填料，帶有羥基自由基活性氧的污水向上流經(jīng)氧化塔，停留時間在5～20min，污水中的有機污染物迅速被氧化、降解或分解、轉(zhuǎn)化而除去，經(jīng)初步處理后的污水從所述氧化塔頂部的出水口流出，其中羥基自由基活性氧的投加量為待處理每升污水5～25mg；②生物活性炭處理經(jīng)步驟①處理的污水從生物活性炭反應器的一側(cè)流入，流經(jīng)所述反應器中填充的生物活性炭層，停留時間在30～180min之間，水中的有機污染物進一步被降解、去除；處理后的污水從所述反應器的另一側(cè)流出，達到一級排放水2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水深度處理方法，其特征在于所述羥基自由基活性氧處理單元中羥基自由基活性氧的投加量為待處理每升污水的10mg/L20mg/L，停留時間15~20分。全文摘要本發(fā)明涉及羥基自由基活性氧-生物活性炭聯(lián)用的污水深度處理方法，其特征在于包括羥基自由基活性氧處理和生物活性炭處理兩個單元待處理污水首先與由羥基自由基活性氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的羥基自由基活性氧混合均勻，投加量為5-25mg/L，隨后從氧化塔底部進入，在氧化塔內(nèi)完成氧化反應；塔內(nèi)停留時間5～20min，水中的有機污染物被去除或分解、轉(zhuǎn)化；初步處理后的水從氧化塔頂部流出，進入生物活性炭反應器，停留時間60～180min，水中有機污染物被生物降解、去除。本方法能高效的去除有機污染物，處理效果好，成本低，可廣泛被應用于城市生活污水及工業(yè)污水一級排放的深度處理。文檔編號C02F3/34GK101591129SQ20091014789公開日2009年12月2日申請日期2009年6月17日優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日發(fā)明者徐俊偉,朱志翔,梅林,沙曉峰,蔡衛(wèi)濱,馬國慶,建黃申請人:常州華鈦化學股份有限公司