专利名称：一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法
技术领域：
本发明涉及一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法，尤其涉及一种生物膜法和氧化法共同作用，用于处理炼油厂经过除油高浓度污水的反应器及污水处理方法。
背景技术：
随着工业的发展，水污染情况日益严重，整体污水排放量正在逐年增加。近年来， 随着我国石化工业的蓬勃发展，炼油企业的生产规模和加工深度不断扩展和提高，原油质量逐渐下降，加工量逐渐加大，造成污水处理厂来水的成分日趋复杂，污染物浓度日益升高。原有污水处理厂的工艺流程和处理能力已经不适应这种严峻的要求。对于高浓度有机污水需要分流进行预处理或单独处理。对于高浓度有机污水可以采用生物方法进行处理。 生化处理的主要作用是去除污水中的溶解性的可生物降解有机物。常规的好氧生物膜反应器其原理是在反应器内设置微生物生长聚集的载体，在充氧的条件下，微生物在载体表面积聚附着形成生物膜。经过充氧的污水以一定的流速流过载体表面时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化。同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，载体表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得以净化。虽然常规的好氧生物膜反应器在处理有机污水中效果显著，但是对于炼油厂的高浓度污水的处理上还存在着一些不足。第一，炼油厂高浓度污水中BOD比例偏低，可生化性不高。生物法对处理易降解的有机污水效果明显，但是对于污水中的难生物降解的大分子有机物基本没有处理效果；第二，在处理炼油厂高浓度污水的过程中，由于生物的负荷较高，生物膜的增长也比较快，脱落的生物膜的存在，在一定程度上会影响到出水的水质，影响污水的处理效果。CN94114168. 3将废水调勻预处理，然后使其通过装有填料的水处理设施，所用的填料是铁或钢屑或粒或丝。利用填料上的生物膜处理污水，进水中BOD比例偏低和生物膜脱落的问题未能解决。CN200510009647. 1利用臭氧和过氧化氢氧化处理饮用水或污水，虽然可以有效地氧化污水中的大分子有机物，但主要用于污染物较少的饮用水净化和污水处理，对于炼油厂污水来说，不但消耗的氧化剂量大，导致成本增高，而且小分子有机物难以彻底去除，出水效果很难达到达标排放的标准。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于处理炼油厂高浓度污水的反应器， 及处理炼油厂高浓度污水的方法。本发明处理高浓度污水的反应器为在反应器外筒内部设置内筒的套筒结构，反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外筒底部具有间隙，内筒为双层中空结构，内筒内侧均勻开微孔，内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。本发明装置中，内筒为上端和下端敞开的通筒结构，内筒直径为反应器外筒直径的60% 95%。内筒的高度为外筒的40% 90%。内筒与反应器外筒底部的间隙一般为 5 50cmo本发明装置中，在反应器外筒上设进水口和出水口，在反应器顶部设置排气口，反应器内设置测温点和温度控制装置。本发明反应器的具体结构特征如下1)反应器为套筒反应器，反应器内装有载体，载体上长有生物膜，载体在反应器内外筒间循环流动。2)反应器内筒为双层中空结构，内侧均勻开微孔，内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。运行时，气态氧化剂通过反应器内筒内侧微孔均勻地进入到反应器中。微孔直径一般为0. 1 2mm，优选为0. 2 1. 5mm。3)反应器内部装有热电偶，实时测量反应器内的温度。反应器外部附有电炉丝和保温层。温度自控系统通过控制电炉丝加热，调节反应器内的温度，使温度稳定在生物处理最佳温度范围。4)反应器出水口设有格栅，可以有效的防止载体流出。本发明处理高浓度污水方法包括如下内容将经过除油处理后的污水输入生物膜反应器进行生物处理，利用微生物对污染物进行降解，生物处理使用本发明上述反应器，在生物处理过程中加入氧化剂，氧化剂包括气态氧化剂和液态氧化剂，气态氧化剂输送至反应器的内筒，经过内筒内壁的微孔分散到污水中，液态氧化剂通过管道混合器与污水混合后进入反应器。本发明方法中所述的气态氧化剂通常采用臭氧，，液态氧化剂为含过氧化氢、次氯酸或次氯酸钠等氧化剂的溶液。气态氧化剂加入量为10 300mg/L ；液态氧化剂中的氧化剂加入量为10 100mg/L。炼油厂高浓度污水经过初步除油后，其中的COD可以达到1000 50000mg/L，B0D 可以达到100 5000mg/L。污水在进入生物膜反应器进行生物处理时，同时向反应器中均勻地加入氧化剂， 氧化剂为包括气态氧化剂和液态氧化剂。在两种不同形态氧化剂的协同氧化作用下，使污水中难生物降解的大分子有机物氧化分解成易生物降解的小分子有机物，然后利用生物膜反应器中的生物膜对污水中的污染物进行生物降解。生物膜反应器的操作条件一般为反应时间0. 5 4小时，温度15 35°C，溶解氧量1 7mg/L，进水COD = 1000 50000mg/L，进水BOD = 100 5000mg/L。处理后出水中COD的除去率可以达到90%以上，处理后的污水可以直接排放或送到污水处理厂处理。采用本发明的反应器，通过在反应器内加入微生物生长聚集的载体，在充氧的条件下，微生物在载体表面积聚附着形成生物膜。反应器在运行时，气液两种氧化剂按适宜的比例进入反应器。液态氧化剂与污水原水混合后通过反应器进水口进入反应器。气态氧化剂通过气态氧化剂进口进入中空内筒，然后通过内筒内测的微孔缓慢均勻地进入反应器中。在两种氧化剂的协同氧化作用下，使污水中难生物降解的大分子有机物氧化分解成易
4生物降解的小分子有机物。反应器通过热电偶测量反应器内温度，温度自控系统通过控制电炉丝加热，调节反应器内的温度。在适合的温度下，经过充氧的污水以一定的流速流过载体表面时，生物膜中的微生物吸收分解水中的小分子有机物，使污水得到净化。本领域技术人员知道，本发明方法中使用的气态氧化剂和液态氧化剂是微生物的毒物，因此在微生物污水处理系统中引入所述的氧化剂是技术人员所无法预见到的。本发明通过大量研究发现，通过不同形态氧化剂的配合，通过适宜的比例配合，通过适合的氧化剂引入方式，使得在有效提高污水可生化性，提高生化处理效率的同时，对微生物的生长没有明显的毒害作用，可以使微生物稳定生长并净化污水，并且，对生物膜的过度生长和剩余活性污泥的产生了抑制作用，减少了反应器堵塞，避免了流失污泥对出水水质产生影响。本发明反应器，实现了将不同形态氧化剂适宜、均勻地引入反应器中，一方面可以充分利用混合氧化剂的协同作用，将难生物降解的大分子有机物分解成易生物降解的小分子有机物，增加污水的可生化性，大幅减少了氧化剂的用量；另一方面，反应器的特殊结构保证了气态氧化剂均勻的加入，有效避免因为局部氧化剂浓度过高，造成微生物的大量死亡，适量的氧化剂加入还对反应器中生物膜的过度生长和剩余污泥的产生起到抑制作用。 在生物反应器中引入温度控制系统，可以有效的控制反应器内温度处于生物处理最佳温度范围，可以有效的提高反应效率。本发明的反应器运行高效稳定，投资少，操作简便且操作费用低，特别是对于处理生化性差的炼油厂高浓度污水有着非常显著的效果。
图1为本发明的反应器结构示意图。1.反应器进水口，2.压缩空气进口，3.气态氧化剂进口4.中空内筒，5.反应器外筒(附有电炉丝和保温层)，6.反应器出水口，7.反应器排气口，8.热电偶，9.空气分布器
具体实施例方式炼油厂高浓度污水经过初步除油后，其中的COD可以达到1000 50000mg/L，B0D 可以达到100 5000mg/L。从炼油厂装置排出的高浓度污水与液态氧化剂在管道中混合， 混合后从反应器进水口进入反应器。气态氧化剂通过气态氧化剂进口进入中空内筒，然后通过内筒内测的微孔缓慢均勻的进入反应器中。在反应器中，在两种氧化剂的协同氧化作用下，使污水中难生物降解的大分子有机物氧化分解成易生物降解的小分子有机物。反应器通过热电偶(8)实时测量反应器内温度，通过温度自控系统控制加热系统，使反应器内部达到适宜的温度。在适合的温度下，经过充氧的污水以一定的流速流过载体表面时，生物膜中的微生物吸收分解水中的小分子有机物，使污水得到净化。剩余空气通过反应器顶端的排气口排出，处理后的污水通过反应器出水口排出，COD去除率可以达到90%以上。反应出水经过沉淀池沉淀后，送污水处理厂进一步处理。以下结合实施例对本发明进一步说明，实施例中使用如图1所示的反应器结构， 其中内筒直径为外筒直径的75%，内筒高度为外筒高度的50%，内筒内筒微孔直径为 0. 5mm,内筒底部与外筒底部的间隙为20cm，液态氧化剂与污水混合后进入反应器。
实施例1炼油厂排放的高浓度污水，经过除油处理后，其中COD为5200mg/L，BOD为800mg/ L，属于难生物处理的高浓度污水，在下列条件下，反应器容积15m3，进水量5m3/h，温度 25°C，水力停留时间池，溶解氧％ig/L。氧化剂由气态和液态两种组合而成。使用臭氧作为气态氧化剂，加入量50mg/L ；使用过氧化氢水溶液作为液态氧化剂，过氧化氢加入量20mg/ L。经本发明工艺处理后，出水达到排放标准直接排放。实施例2 3采用不同工艺条件，处理不同浓度的炼油厂高浓度污水，其条件和处理结果见表 1。比较例1高浓度进水、生物膜反应器及处理条件皆与实施例3相同，只是未通入氧化剂，处理结果列于表1。由表1可以看出，氧化剂的加入对于处理进水中难生物降解的大分子有机物有着明显的效果。本发明方法可以利用生物膜法和氧化剂共同作用，处理炼油厂高浓度污水，整个处理工艺完善，处理效果明显。表1实施例及比较例实验条件及反应效果
权利要求
1.一种处理高浓度污水的反应器，反应器为在反应器外筒内部设置内筒的套筒结构， 反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外筒底部具有间隙，其特征在于内筒为双层中空结构，内筒内侧均勻开微孔，内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。
2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于内筒为上端和下端敞开的通筒结构，内筒直径为反应器外筒直径的60% 95%。
3.按照权利要求1或2所述的反应器，其特征在于内筒的高度为外筒的40% 90%。
4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于在反应器外筒上设进水口和出水口，在反应器顶部设置排气口。
5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于反应器内筒内侧微孔直径为0.1 2mm ο
6.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于反应器出水口设有格栅。
7.—种处理高浓度污水方法，包括如下内容将经过除油处理后的污水输入生物膜反应器进行生物处理，利用微生物对污染物进行降解，其特征在于生物处理过程使用权利要求1至6任一权利要求所述的反应器，在生物处理过程中加入氧化剂，氧化剂包括气态氧化剂和液态氧化剂，气态氧化剂输送至反应器的内筒，经过内筒内壁的微孔分散到污水中，液态氧化剂通过管道混合器与污水混合后进入反应器。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于气态氧化剂为臭氧，液态氧化剂为含氧化剂的溶液，氧化剂为过氧化氢、次氯酸或次氯酸钠。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于污水中气态氧化剂加入量为10 300mg/ L，液态氧化剂中氧化剂加入量为10 100mg/L。
10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于生物膜反应器的操作条件为反应时间 0. 5 4小时，温度15 35°C，溶解氧量1 7mg/L，进水COD = 1000 50000mg/L，进水 BOD = 100 5000mg/L。
全文摘要
本发明公开了一种处理高浓度污水的反应器及污水处理方法，反应器为在反应器外筒内部设置内筒的套筒结构，反应器内设置填料，反应器底部设置曝气装置，内筒与反应器外筒底部具有间隙，内筒为双层中空结构，内筒内侧均匀开微孔，内筒中空部分与反应器气态氧化剂进口相连。本发明污水处理方法使用上述反应器，同时使用气态氧化剂和液态氧化剂。经本装置处理后污水COD去除率可以达到90％以上。本发明反应器及方法具有高效稳定，占地面积小，投资少，操作简便，费用低等优点。
文档编号C02F9/14GK102311200SQ20101022123
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者朱峰, 许谦 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院