催化鐵耦合生物濾池工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種催化鐵耦合生物濾池工藝，在生物濾池前設置催化鐵反應池，所述生物濾池上部設催化鐵床，下部設曝氣管，底部為進水口，生物濾池上部設PVC填料層，下部設曝氣管，底部連接催化鐵反應池頂部一側出水口；具體步驟為：來自工業難降解的廢水進入催化鐵反應池，控制進水pH值為5.0-10.0；催化鐵反應池中采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為0.01-5.0mg/L，催化鐵床的堆積密度為0.1-0.5kg?dm-3,水力停留時間控制在0.5-1h。催化鐵反應池的出水作為生物濾池的進水進行生物處理，控制生物濾池的進水pH值為6.0-8.0；生物濾池中也采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為2.0-4.0mg?L-1，生物濾池中PVC填料的堆積密度控制在0.01-0.05kg?dm-3，水力停留時間控制在2.0-4.0h。經過生物濾池的出水排放入水體。經本發明專利技術方法凈化生化處理后的工業廢水，其COD的去除率可達到50%，實現新標準的穩定達標。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水污染控制工程領域，具體涉及一種污水深度處理工藝，特別是使用催化鐵耦合生物濾池工藝深度處理難降解工業廢水。
技術介紹
隨著社會的發展和人們生活水平的提高，對水環境質量要求越來越高，政府不斷制定更為嚴格的廢水排放標準。因此，污水的深度處理技術，特別是難降解工業廢水的深度處理技術越來越受到關注。在污水處理領域，一般把使用簡章的重力分離技術，稱為一級處理；把生物方法處理稱為二級處理；把生物方法后的深度處理稱為三級處理。因此，深度處理主要解決生物處理尚不能完全解決的污染物凈化或分離問題。對于處理對象主要為生活污水的城市污水處理廠，因為有機污染物對微生物無毒性、易于生物降解，故溶解性的有機污染物往往不是深度處理的對象，而微生物體與凈化后的廢水不能很好的分離，成為主要問題，因此深度處理的主要技術是固液分離技術。對于難降解工業廢水處理，往往溶解性有機物的降解是主要難題，大量難降解有機物不易被微生物降解，且部分難降解有機物對微生物有毒害和抑制作用。因此，難降解工業廢水的深度處理，任務艱巨，其技術突破意義重大。對于城市 污水處理廠，若固液分離問題是深度處理的關鍵，可采用砂濾技術、微孔無機材料過濾技術、濾布過濾技術等。這些技術固液分離效果好，但往往過濾阻力大，能耗大。對于難降解工業廢水的深度處理，溶解性有機物是深度處理的關鍵，為了解決難降解有機物的降解問題，往往采用化學氧化法?；瘜W氧化法分為一般化學氧化和高級氧化方法。一般的化學氧化法使用Cl2、NaC10、C102等氧化廢水中溶解性有機物，但這些氧化劑氧化能力有限，部分有機物不能被徹底氧化，處理效果不夠理想；特別是氧化中間產物一氯化有機物污染問題近年來受到高度關注，使用含氯氧化劑化學氧化方法越來越受到限制。高級氧化方法成為污水處理化學氧化方法的熱門研究領域，通常使用H202、03等為氧化劑，在催化劑(如Fe2+)或催化條件下(如高溫高壓、紫外照射)形成羥基自由基· 0H，進一步氧化溶解性有機物。·OH氧化能力很強、選擇性差，較少形成氧化中間產物，氧化有機物效果較為理想，故在一些特殊廢水處理中得到工程化應用。但高級氧化方法存在著氧化劑價格高、催化劑難以回收、或反應條件苛刻、成本高的問題，沒有得到大規模的應用。目前，我國對工業廢水處理后排放標準提出了更為嚴格的要求，上述方法很難在工程實踐中解決問題。
技術實現思路
本專利技術的目的，是通過強化功能性微生物附著生長、鐵離子羥基化水合物吸附、曝氣鐵促進高級催化氧化，實現廢水中難降解有機物的去除；適用范圍是催化鐵耦合生物濾池工藝深度處理難降解工業廢水。本專利技術提出的催化鐵耦合生物濾池工藝，在生物濾池前設置催化鐵反應池，所述生物濾池上部設有催化鐵床，下部設有曝氣管，底部為進水口，生物濾池上部設有PVC填料層，下部設有曝氣管，底部通過管道連接催化鐵反應池頂部一側出水口 ；具體步驟如下(I)來自工業難降解的廢水進入催化鐵反應池，控制進水PH值為5. 0-10.0 ;催化鐵反應池中采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為O. 01-5. Omg/L，催化鐵床的堆積密度為O. 1-0. 5kg*dm_3，水力停留時間控制在O. 5-lh。(2)催化鐵反應池的出水作為生物濾池的進水進行生物處理，控制生物濾池的進水PH值為6. 0-8. O ;生物濾池中也采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為2. 0-4. O mg·!/1，生物濾池中PVC填料的堆積密度控制在O. 01-0. 05 kg*dm_3，水力停留時間控制在2. 0-4. Oh0(3)經過生物濾池的出水排放入水體。本專利技術中，所述催化鐵床內采用雙金屬電極，所述雙金屬電極采用銅屑與鐵屑混合；或者鐵屑表面鍍有少量單質銅；或者工程塑料刨花表面鍍滿單質銅，再與鐵屑混合中的任一種；上述三種雙金屬中的銅鐵質量比均應控制在(O. 01-0. 5%) :1。本專利技術實施的工藝流程是生物濾池前置催化鐵反應池。催化鐵反應基于電化學原理廢水為電解液，單質銅與鐵構成雙金屬電極，陰極材料銅的存在大大強化了陽極金屬鐵的還原能力，單質鐵被氧化后形成鐵離子。催化鐵反應池安裝曝氣管，通過曝氣量的調節，控制鐵離子形成的量和價態。雙金屬電極可由三種形式構成銅屑與鐵屑混合；鐵屑表面鍍有少量單質銅；工程塑料刨花表 面鍍滿單質銅，再與鐵屑混合。生物濾池采用固定床，PVC材質的填料堆積池中，下部布有曝氣裝置,水流可采用上流式，也可采用下流式。本專利技術中，難降解工業廢水經預處理和生物處理后，廢水中的主要污染物是溶解性的難降解有機物。由于濃度低、且難以被微生物利用，因此深度處理過程微生物難以培養。理論上，幾乎所有有機物均可被微生物降解。難降解與易降解有機物的區別，不僅在于微生物降解的速度；而且在于降解前者的微生物生長慢，世代時間特別長。在常規的活性污泥法中，泥齡時間很短，遠小于這些微生物的世代時間，故它們不可能在活性污泥法系統中生長繁殖，因此造成難降解有機物去除效果差。解決這一問題的途徑是將活性污泥法改為生物膜法，以無限延期泥齡時間，理論上可以培養世代有長的微生物。此時關鍵難題是微生物的培養，即在載體上的固著生長。生物濾池是生物膜法的一種，特征是作為載體的填料不隨水流流動，填料堆積填放，水流從其縫隙中流動，亦稱固定床。生物濾池的特點是相對密集的填料，有利于富集更多的微生物。目前生物濾池使用較多的填料是PVC材料，PVC材料優勢是化學穩定性好、價廉、無毒性。但前期研究發現=PVC材料表面帶負電荷，而微生物表面也帶負電荷，故難以粘附微生物，微生物“掛膜”困難。本專利技術前置催化鐵段，通過曝氣量調節催化鐵反應池產生一定量的Fe2+，帶正電荷鐵離子可以實現對填料表面負電荷的電中和，從而實現對生物濾池填料的表面改性。由此改性后，填料與微生物的粘附力大幅度增加，“掛膜”困難問題得到解決。本專利技術中，催化鐵段形成的Fe2+，流進生物濾池后很快被氧化成Fe3+，除少部分起到填料表面的電中和改性外，大部分與水中的0H—發生水合作用，由于羥基成鍵作用，同時形成多種多核絡離子聚合體[Fex(OH)y] (3x-y)+，這些聚合體對廢水中的難降解有機物有一定的吸附作用，通過最后的化學沉淀，去除有機物。生物濾池不僅有較高的氧化還原電位，且填料形成狹小的水流空隙，形成一定的水流紊動強度，有利于鐵離子水解聚合物對有機物的吸附。 本專利技術中，催化鐵原理是通過陰極金屬的電催化作用，強化陽極金屬給電子能力，具有較高的還原能力，可將水中的部分溶解氧還原過氧化氫Fe — Fe2++ 2qO2 + 2H+ + 2e_ — H2O2H2O2在Fe2+催化下可生成· 0H,這就是典型的Fenton試劑氧化法反應。在這個過程中，部分難降解得到氧化。本專利技術的意義在于目前工業園區廢水處理設施大都按出水COD為100 mg/L設計，目前國家對排放標準提出了更嚴格的要求，大部分地區必須執行出水COD為60 mg/L的標準。而單純的生物處理方法難以達到這一標準，深度處理盡管有高級氧化、膜法、吸附法等多種工藝，但成本過高，不具工程經濟可行性。本專利技術通過上述三種途徑，凈化生化處理后的工業廢水，其COD的去除率可達到50%，實現新標準的穩定達標。 本專利技術與其它工藝比較如下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種催化鐵耦合生物濾池工藝，其特征在于在生物濾池前設置催化鐵反應池，所述生物濾池上部設有催化鐵床，下部設有曝氣管，底部為進水口，生物濾池上部設有PVC填料層，下部設有曝氣管，底部通過管道連接催化鐵反應池頂部一側出水口；具體步驟如下：(1)來自工業難降解的廢水進入催化鐵反應池，控制進水pH值為5.0?10.0；催化鐵反應池中采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為0.01?5.0mg/L，催化鐵床的堆積密度為0.1?0.5?kg?dm?3,水力停留時間控制在0.5?1h；(2)催化鐵反應池的出水作為生物濾池的進水進行生物處理，控制生物濾池的進水pH值為6.0?8.0；生物濾池中也采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為2.0?4.0?mg?L?1，生物濾池中PVC填料的堆積密度控制在0.01?0.05?kg?dm?3，水力停留時間控制在2.0?4.0h；(3)經過生物濾池的出水排放入水體。

【技術特征摘要】
1.一種催化鐵耦合生物濾池工藝，其特征在于在生物濾池前設置催化鐵反應池，所述生物濾池上部設有催化鐵床，下部設有曝氣管，底部為進水口，生物濾池上部設有PVC填料層，下部設有曝氣管，底部通過管道連接催化鐵反應池頂部一側出水口 ；具體步驟如下 (1)來自工業難降解的廢水進入催化鐵反應池，控制進水PH值為5.0-10.0 ;催化鐵反應池中采用曝氣管曝氣，控制溶解氧濃度為0. 01-5. Omg/L，催化鐵床的堆積密度為0. 1-0. 5kg*dm^3,水力停留時間控制在0. 5-lh ； (2)催化鐵反應池的出水作為生物濾池的進水進行生物處理，控制生...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬魯銘，劉飛萍，王夢月，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：