一种同步生化高级氧化处理废液方法及装置技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及高盐、高浓度难降解有机废水的处理技术，尤其涉及一种同步生化高级氧化处理废液方法及装置。
背景技术
目前，针对高盐、高浓度难降解有机废水的处理技术较多，常用的有高级氧化法、物化法、生物法等，其中高级氧化法一般包括Fenton、湿式催化氧化、物理场协同高级氧化等技术，生化法一般包括厌氧、兼氧和好氧处理技术，以上几种技术各有优点，分别适用于不同场合的有机废水的处理，通过合理使用可以达到较佳的效果。但同时也存在着各自的缺陷，具体表现为：
（1）常规的高级氧化技术投资大、运行费用高，特别是在高盐、高浓度难降解有机废水处理过程则更大，但也难以处理达标排放，须有后续生化（或其他技术）设施，采用物理场协同（如超声、紫外、微波）虽然可加快反应速度和提高去除率，但仍难以确保达标排放，而且物理场一般左右距离较短，对于直径较大的反应装置效果较差；
（2）生化法处理高盐、高浓度难降解有机废水不论采用厌氧、兼氧还是好氧处理技术，都往往发生难以培菌或受冲击能力差等问题，虽运行费用较高级氧化技术低，但一次投资费用较高、占地大，对付复杂混合污染物的废液往往难以达标。此外水中难降解有机物难以分解或利用，对反硝化无贡献甚至有副作用。废水中往往缺乏微生物新陈代谢所需的Mg、Zn、Mo、Co、Mn和Fe等微量元素，也是造成生化效果不佳的一个重要原因；
（3）目前多采用先高级氧化后生化的处理方式，以此预分解部分有机物或使之转化为微生物易分解的小分子有机物，但此工艺组合投资、占地和运行费用均较高，而且高级氧化使用强氧化剂对后续生化（尤其厌氧）产生不良影响；
常规的单一技术已经难以令高盐、高浓度难降解有机废水排放达到日益严格的环保要求，在新形势下，要考虑不同技术之间的组合，甚至整合在同一反应装置里，以发挥各自优势，克服各自缺点，来确保达标排放。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种能广泛用于处理高盐、高浓度难降解有机废水的同步生化高级氧化处理废液方法及装置。
本发明采用如下方案：
一种同步生化高级氧化处理废液装置，包括生物反应塔和溶气泵，溶气泵与生物反应塔顶部的吸水管和生物反应塔底部的穿孔水管连通，溶气泵1的进液端与用于承装废水的集水池连接，生物反应塔内置两层填料层，上层为占生物反应塔体积1-10%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的30-50%悬挂填料；粒状催化生物填料放置在生物反应塔中间位置，悬挂填料下方距生物反应塔底部20~100cm，生物反应塔上方放置超声换能器变幅杆。
粒状催化生物填料层催化氧化分解废液中有机物，将有机物分解为CO2、H2O或转化为易被微生物分解的小分子物质。
进一步，所述悬挂填料采用常见水处理用生物填料包括软性填料、半软性填料、立体弹性填料、具有远红外自加热功能的长条状生物填料中的至少一种。具体地，所述悬挂生物填料可以是碳纤维填料。
生化反应塔内每隔10~25cm悬挂远红外生物填料、软性填料、半软性填料、立体弹性填料等长条状生物填料中的一种或多种；悬挂生物填料上方设置一层10~30cm高的粒状催化生物填料层；悬挂生物填料距催化生化反应器的罐体底部为20~100cm；优选地，生化反应塔内可设置上述各种填料中的一种或多种组合。
进一步，所述超声换能器变幅杆的超声功率为0.1-10KW，频率为10-100KHz。
进一步，所述粒状催化生物填料层的材料为负载过渡金属氧化物的天然矿物材料。
更进一步，所述过渡金属氧化物为锰、钴、钼、铁、锌金属氧化物中的至少一种，所述天然矿物材料为沸石、火山石、电气石、凹凸棒石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、膨润土、硅藻土等疏松多孔的矿物材料中的至少一种。
粒状催化生物填料层同时具有催化氧化分解有机物和提供微生物生长所需微量元素的功能，它的关键作用是能加快分解溶于废水中的有机物，直接分解为CO2、H2O或转化为易被微生物分解的小分子物质，从而加快降低废水中有机物浓度，利于持续吸收废水中的有机物。
进一步，所述生物反应塔侧壁开设有观测生物反应塔内状态的10cm试镜。
进一步，所述溶气泵上安装有流量计。
进一步，所述溶气泵连接有定时器。
进一步，所述粒状催化生物填料通过100目筛网放置在生物反应塔内。
进一步，所述生物反应塔内加有经培养驯化对污染物进行降解的微生物，微生物对喷淋吸收的有机物进行氧化降解。具体地，微生物依附于所述悬挂生物填料，有利于分解废液中的有机物。通过悬挂生物填料、粒状催化生物填料层和微生物共同作用，有利于强化分解有机物的效果。经培养驯化的优势微生物为污水处理常用技术。
一种同步生化高级氧化处理废液方法，包括以下步骤：
第一步、废水先被溶气泵从集水池抽入生物反应塔，抽吸过程同时曝气；
第二步、生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为0.5-3d，期间曝气和静止时间比为1-4:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作1-20分钟后停止；
第三步、处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的20-60%，排放完毕后，关闭排水阀，完成一个处理周期。
本发明采用1m3/h溶气泵循环曝气，每次曝气时间5-7h，静止时间1-3h，交替进行，控制溶解氧在2ppm以内。处理效果：COD去除率58-82%，氨氮去除率75-99.4%，总氮去除率72-82%。
进一步，生物反应塔配备相应流量的溶气泵、液位控制器、溶解氧在线监测仪和ORP在线监测仪。
本发明有益效果：
1）处理能力强，有机负荷高，处理效果高于同类处理工艺的2-3倍，具有投资少、占地少等优点。
2）一泵两用，电耗降10-30%，并避免了常规曝气设施堵塞导致处理效果大降等问题。
3）对各种冲击负荷有极强的稳定性和恢复能力，特别适宜处理“四高”废水（高COD、高氨氮、高盐、高毒性）。
4）把难降解有机物和部分污泥转化为反硝化所需的碳源，避免了反硝化补充碳源。
5）在NH3-N≤2g/L情况下，无需蒸氨、吹脱等预处理设施，由此极大地降低了初始投资和运行费用。
6）本发明集高级氧化、超声分解和微生物分解技术于一体，具有操作维护简便、净化效率高、投资和运行费用低等优点，尤其适用于用地紧张情况下的难降解有机废水处理。
附图说明
图1为本发明同步生化高级氧化处理废液装置的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
附图标记：
1-溶气泵；2-流量计；3-超声发生器；4-10cm试镜；5-电磁开关；6-100目筛网；7-定时器；8-碳纤维填料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1。
如图1和图2所示，本发明的同步生化高级氧化处理废液装置包括生物反应塔和溶气泵1，溶气泵1与生物反应塔顶部的吸水管和生物反应塔底部的穿孔水管连通，溶气泵1用于将废水从集水池抽入生物反应塔或驱使塔内水循环，生物反应塔内置两层填料层，上层为占生物反应塔体积1%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的30%悬挂填料如图1中的碳纤维填料8；粒状催化生物填料放置在生物反应塔中间位置，悬挂填料下方距生物反应塔底部20cm，塔底布置穿孔水管，生物反应塔上方放置超声换能器变幅杆，超声换能器变幅杆上部安装超声发生器3。
所述悬挂填料采用常见生物填料为碳纤维填料8。超声换能器变幅杆的超声功率为0.1KW，频率为10KHz。生物反应塔侧壁开设有观测生物反应塔内状态的10cm试镜4，溶气泵1上安装有流量计2，生物反应塔各出口通过电磁开关5控制打开和关闭。
进一步，粒状催化生物填料通过100目筛网6放置在生物反应塔内，溶气泵1还连接有定时器7，生物反应塔内加有经培养驯化对污染物进行降解的微生物。
本发明的同步生化高级氧化处理废液方法，包括以下步骤：
第一步、废水先被溶气泵1从集水池抽入生物反应塔，抽吸过程同时曝气；
第二步、生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为0.5d，期间曝气和静止时间比为1:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作2分钟后停止；
第三步、处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的20%，排放完毕后，关闭排水阀，完成一个处理周期。
进一步，生物反应塔配备相应流量的溶气泵、液位控制器、溶解氧在线监测仪和ORP在线监测仪。
废水含各种有机物和无机物，有机物如醇、酮、醛、羧酸、脂类、胺类、烃类（含芳香烃、卤代烃等）、杂环等挥发性有机物，COD含量在0-10g/m3；无机物指氨氮、总氮和重金属等，其中氨氮、总氮含量在0-2g/m3。
距反应塔上方近水面处顶部设置吸水管，通过溶气泵循环抽吸水和气形成超细气泡溶气水回到反应塔底部，经穿孔水管释放；
本发明生物反应塔采用SBR运行模式，即序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，控制过程溶解氧设置厌氧、兼氧和好氧等处理过程。
实施例2。
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的所述粒状催化生物填料层的材料为负载过渡金属氧化物的天然矿物材料。所述过渡金属氧化物为锰金属氧化物，所述天然矿物材料为凹凸棒石。所述悬挂式生物填料包括长条状的远红外生物填料和高软性填料。
上层为占生物反应塔体积3%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的35%悬挂填料；悬挂填料下方距生物反应塔底部40cm；超声换能器变幅杆的超声功率为0.3KW，频率为20KHz。
生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为1d，期间曝气和静止时间比为2:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作5分钟后停止；处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的25%。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3。
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的所述悬挂式生物填料包括长条状的远红外生物填料和软性填料。所述过渡金属氧化物为钴金属氧化物，所述天然矿物材料为膨胀蛭石。
上层为占生物反应塔体积5%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的40%悬挂填料；悬挂填料下方距生物反应塔底部50cm；超声换能器变幅杆的超声功率为0.5KW，频率为40KHz。
生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为1.5d，期间曝气和静止时间比为3:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作8分钟后停止；处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的30%。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例4。
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的所述悬挂式生物填料包括长条状的远红外生物填料和半软性填料。所述过渡金属氧化物为钼金属氧化物，所述天然矿物材料为膨润土、硅藻土以质量比为1:1的混合物。
上层为占生物反应塔体积6%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的45%悬挂填料；悬挂填料下方距生物反应塔底部60cm；超声换能器变幅杆的超声功率为0.6KW，频率为50KHz。
生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为2d，期间曝气和静止时间比为2:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作10分钟后停止；处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的40%。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例5。
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的所述悬挂式生物填料包括长条状的远红外生物填料、软性填料和高软性填料。所述过渡金属氧化物为锰和锌以质量比为2:1的混合金属氧化物，所述天然矿物材料为沸石、火山石、电气石以质量比为1:1:2的混合物。
上层为占生物反应塔体积8%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的50%悬挂填料；悬挂填料下方距生物反应塔底部80cm；超声换能器变幅杆的超声功率为0.7KW，频率为60KHz。
生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为2.5d，期间曝气和静止时间比为4:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作15分钟后停止；处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的50%。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的所述悬挂式生物填料包括长条状的远红外生物填料、高软性填料和立体弹性填料。所述过渡金属氧化物为锰、钴和铁、锌以质量比为3:1:1的混合金属氧化物，所述天然矿物材料为沸石、火山石、电气石、凹凸棒石以质量比为1:1:1:2的混合物。
上层为占生物反应塔体积10%的粒状催化生物填料，下层为占生物反应塔体积的40%悬挂填料；悬挂填料下方距生物反应塔底部100cm；超声换能器变幅杆的超声功率为0.8KW，频率为100KHz。
生物反应塔采用序批式处理，在每批次处理过程设置交替曝气、静止过程，处理周期为3d，期间曝气和静止时间比为2:1；每次曝气结束时开启超声换能器变幅杆，工作20分钟后停止；处理周期完毕后，开启生物反应塔排水阀排放污水，排放的体积占生物反应塔体积的60%。
本实施例的其余内容与实施例1相同，这里不再赘述。
应用例：
对东莞垃圾电厂的渗滤液采用本组合技术设备进行处理。工艺设计风量为1m3/周期，2天为一个周期，塔尺寸为Φ1000*4000，其中内置一层200mm高的粒状催化生物填料，下层悬挂组合填料（软性填料、半软性填料、立体弹性填料、具有远红外自加热功能的长条状生物填料中的至少一种），上方放置20KHz均匀辐射的超声换能器变幅杆，每次工作1-8分钟，采用1m3/h溶气泵循环曝气，每次曝气时间6h，静止时间2h，交替进行，控制溶解氧在2ppm以内。处理效果：COD去除率58-82%，氨氮去除率75-99.4%，总氮去除率72-82%。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。