[发明专利]集约曝气内循环铁碳微电解装置

说明书

本发明公开了一种集约曝气内循环铁碳微电解装置，包括池体和集约曝气循环导流装置。池体内自下而上设置有配水区、承托层、填料区和压顶水层区。集约曝气循环导流装置包括外导流筒、内导流筒、集约曝气头和吸水导管。外导流筒的下端与配水区连通，上端高出压顶水层区。内导流筒位于外导流筒内，上端高出压顶水层区，下端封闭。集约曝气头位于内导流管内的下部。吸水导管的上端位于外导管外的压顶水层区内，下端与内导流管的下部连通。具备优良的脱碳(去除有机物)效果，又兼具改善来水的可生化性的功能；同时，还具有不会板结、不钝化、不返色、运行成本低、核心工艺设施制作简单、安装及操作方便、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种能同时实现高效生物脱碳、除色度且改善来水可生化性的集约曝气内循环铁碳微电解装置。

背景技术

微电解法是利用金属腐蚀原理形成原电池对废水进行处理的工艺方法，又称内电解法、零价铁法、铁屑过滤法等。该工艺具有使用范围广、工艺简单、处理效果好等特点。为了提高铁碳填料对废水的去除效率，从第一代的铸铁屑或铁刨花到第二代铁碳固定床再到第三代高温烧结微孔铁碳作为池内填料，填料的利用率越来越高，而填料钝化、板结、出水返色、产生铁泥等一系列实质问题并未得到彻底有效的解决。

传统的铁碳微电解装置大多采用带滤头滤帽式样的承托板，在长期的运行过程中由于截留的悬浮物与脱落的填料表层不断增多，其承托滤板上的滤头滤帽很容易堵塞，往往都会导致配水配气不均匀从而影响处理效果；大多采用直接反洗水冲刷式进行填料反洗和填料松动，在长期的运行过程中底部的填料由于板结严重而使各填料床层间的阻力不一，导致在反洗水冲刷时水直接穿透阻力小的地方而形成短流，部分填料由于未清洗到位板结严重而影响其去除效果。

后来，开发了借助机械搅拌装置与气升式内循环来代替传统铁碳微电解底部曝气来实现延迟填料板结、钝化等问题。底部的配水及承托装置采用穿孔管，故其具有相对较大的过流面积而不会发生堵塞，加上内部循环的作用使得过流量是正常进水量的数倍甚至数十倍，通过大流量配水能保证承托层配水的相对均匀；底部采用穿孔管进行气水联合反洗，通过多次脉冲式气洗来使底部板结填料松动，再经过反洗水将填料里面截留的悬浮物随水流出，通过气水联合脉冲式反洗可有效的松动板结填料，且可节约反冲洗用水，比传统的铁碳微电解的反洗时间缩短一半。

然而，实践证明，该改进方法(或装置)不仅增加了设备成本，也存在很多不能克服的重大缺陷，其主要表现为：

1、待处理污水在曝气筒(或导流筒)内被曝气提升后进入池内自上而下经过铁碳微电解的铁碳填料层，从而实现内部循环的单次循环或多次循环；由于水流方向与重力方向一致，很容易在长周期的运行后导致填料层逐步被压实并板结，同时由于进水带来的悬浮物及填料表层的脱落，使得铁碳填料层很容易被堵塞，从而影响整个系统的传质，大幅降低处理效率。

2、微电解原理是基于电化学、氧化还原、物理吸附等的共同作用下对废水进行处理，属于有氧化学反应，所以想达到理想的处理效果，反应过程中氧气量是否充足至关重要。该装置采用分离式提升曝气充氧，池内部的氧含量来源主要靠经曝气提升后溶解在污水中的部分氧气，这部分溶解氧在随着污水自上而下经过填料层的过程中，一部分被附着于上层液，另外一大部分参与水质中的有氧化学反应。溶解氧在自上而下的过程中随着填料床层阻力的逐级增大，污水在向下流的过程中为克服其阻力很容易将溶解在污水中的氧气释放到分压更低的大气当中，故最终底部铁碳填料能利用的溶解氧比例较低，而随污水深入填料底部的溶解氧则基本没有。这势必造成整个系统能承载的去除效果降低，且主要存在于上层液及表层较浅的铁碳填料中，而填料床层区域则以缺氧甚至厌氧状态为主，整个床层靠下的区域参与有氧化学反应的铁碳填料较少，基本只起到过滤的作用。所以在实际的工程运用中，其CODcr去除率将随着设备运行的长度逐渐降低。

综上可知，传统的铁碳微电解以及后来经改进的内循环式铁碳微电解在实际运用过程中均存在较为明显的缺陷，如：填料容易板结、钝化或出水返色等，极大的增加了后期的运行成本和人为劳动力，从而影响此类技术的推广及应用。

发明内容