[发明专利]高铁集便废水的深度处理装置和方法

说明书

本发明实施例提供了一种高铁集便废水的深度处理装置及处理方法。该装置包括：电化学‑臭氧复合催化单元、臭氧/活性炭二次催化单元、臭氧发生单元和臭氧检测单元；电化学‑臭氧复合催化单元包括：桶状钛基涂层电极、填充催化剂型不锈钢曝气和脉冲直流电源；臭氧发生单元采用低能耗板式臭氧发生器以及微纳气泡发生装置强化臭氧传质。本发明将高铁集便废水依次通过复合催化单元和二次催化单元进行处理，实现集便废水中常规指标以及药物类新型污染物的高效、快速、安全处理，将处理出水达到回用要求；本发明具有羟基自由基产量高，氧化能力强，结构简洁、模块化设计、易推广等特点，可用于难降解有机废水预处理或深度处理。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种高铁集便废水的深度处理 装置和方法。

背景技术

高铁运营中引起的水污染是我国高速铁路跨越式发展中亟待解决的重要 环境问题。众所周知，经过十余年的发展，我国已成为世界上高铁系统技术 最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国 家。截止至2015年底，我国高速铁路总规模已达4万公里以上，基本覆盖50万 人口以上城市，铁路营业里程达1.8万公里，占世界高铁运营里程的60％以 上。现如今，随着高铁快速发展，其运营过程中势必产生大量废水，如列车 集便设施中的集便废水以及机车清洗废水，其中以集便废水对环境的危害最 为严重。

由于我国高速列车中的尿液污水主要通过新型真空系统直接抽吸至密闭 的集便器中，收集效率高、冲洗水量少，因此污染物浓度非常高，具有高 COD(1000mg/L～6000mg/L)，高氨氮(1000mg/L～3000mg/L)，高总磷 (60mg/L～150mg/L)的“三高”特点，此外尿液中还含有人类代谢过程中 如抗生素、消炎药等残留，即个人药物及护理品(PPCPs)类新兴有机污染 物，其浓度竟高达mg/L级别，有报道发现其中布洛芬、麻黄素以及普萘洛尔 等药物残留可达5.0mg/L～15.0mg/L。因此，迫切需要对高铁集便废水进行 有效处理，对典型污染物、毒性进行有效控制，从而解决高铁行业水污染问 题。

相比高铁技术的发展，我国高铁行业的水处理技术发展却相对滞后。我 国主要列车站点(郑州站、上海站、济南站等)均没有成熟的污水处理工 艺，集便废水多数是经化粪池简单处理后通过稀释就近排入市政管网，但由 于高铁飞速发展，集便器废水的排放量增多，用于稀释的水源也严重不足， 不仅导致混合水质无法满足市政管网的纳管要求，同时更严重影响下游污水 处理厂的安全与稳定运行。

近些年来，国内外部分学者也对列车尿液污水有关技术的应用进行了广 泛研究，但主要技术目标是针对COD、BOD、氮、磷等常规指标的去除效 果，对于废水中的PPCPs等新兴污染物以及生物毒性方面关注甚少。现有技术 中所采取的运行工艺主要是基于生物处理法，如膜生物反应器技术、厌氧+好 氧的组合处理技术，包括：厌氧折流板+移动生物床反应器+膜生物反应器工 艺，“ABR+SBR+厌氧氨氧化+SBR”组合工艺等，这些技术虽对COD、BOD有较好的去除效果，但对TN、TP去除效果不佳，出水很难达到《污水 综合排放标准》一级A的要求。更为重要的，现有生物处理工艺对PPCPs类难 降解有机物的处理能力非常有限，处理能力也极易受到水质波动的影响，难 以同时满足常规水质指标及生物毒性指标的技术需求。即便水质常规指标合 格，出水中药物等残留还会排入水体，极大危害环境安全。

相比生物法，高级氧化技术(AOPs)由于氧化能力强、高反应速率、分 解彻底等特点成为新兴难降解有机物污染、生物毒性控制的有效方法之一， 备受关注。但单一的高级氧化反应对药物类污染物的降解速率仍较低，氧化 能力有待提高，易导致中间有毒产物积累。因此，将多个高级氧化反应进行 耦合形成新的复合氧化技术，不仅能显著地增加活性氧物质(ROS)的生 成，提高污染物的降解速率，还能够加速有毒中间产物的降解与矿化，已成 为AOPs发展的趋势，其中电化学-臭氧复合催化技术倍受关注。