本发明涉及一种废水处理装置及方法，特别涉及一种中药煎制废水的一体化处理装置及方法，属于废水处理技术领域。
背景技术：
中医是我国传统和特有的医药技术，其中中药是利用中医理论针对人体特征，通过不同动植物药物的性质和药理，合理配制和煎制中药并服用起到治病强身的作用，我国有不少医药企业在从事中药研发工作及中药煎制，大部分的医院、门诊也有中药煎制服务。中药煎制过程中会产生一定量的煎制废水，主要来自于煎制设备的清洗，中药材的清洗和少量滴漏成品药的冲洗水。中药煎制废水的特点是成分复杂、色度高、杂质多、难降解、水量小且季节性变化大。由于中药种类多，不同药物的药理和毒理不同，一旦未经有效处理进入水体环境中将会引起水环境污染问题和一系列不可预估的人体健康风险。
目前针对中药废水处理的研究和应用主要集中药渣的回收利用，或是在较为大型的中药生产企业大水量处理，且相应技术主要为与常规的生活污水混合处理，废水污染物浓度较低，并采用常规混凝沉淀与接触氧化法，处理效果和稳定性有待进一步提升。然而，我国中药生产厂家更多的是规模较小的企业，如医院、门诊、中医堂等，产生水量小，不适宜大型的污水处理系统；另外根据不同生产厂家的不同和所煎制中药类型的不同，以及季节性差异，所产生的中药废水的水质差别较大。总的来说，针对中药煎制废水而言，仍然缺乏一种适用于小规模水量，广谱性强的处理设施及方法，以较好的解决中药废水带来的水环境问题。因此研究和开发一种适用于中药煎制废水处理的一体化装置及处理方法十分必要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种处理手段广谱性强、应用范围广的中药煎制废水的一体化处理装置，保证中药煎制废水的稳定达标排放，解决背景技术中所述的问题。
本发明的另一目的在于提供一种中药煎制废水的处理方法，采用电化学耦合多级生化工艺，提高中药煎制废水污染物的去除效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种中药煎制废水的一体化处理装置，包括依次连接的进水加药系统、电化学预处理系统和多级生化处理系统；所述的进水加药系统包括加药组件、电控组件、调节池，电控组件电连接加药组件，加药组件连接调节池；所述的电化学预处理系统包括依次连接的微电解反应池、多相流化芬顿氧化池、ph调整池、混凝池、沉淀池和中间水箱，微电解反应池内设有微电解填料层，多相流化芬顿氧化池内设有芬顿催化剂填料层，加药组件连接多相流化芬顿氧化池、ph调整池和混凝池；所述的多级生化处理系统包括水解酸化池、第一强化好氧泥膜池、第二强化好氧泥膜池和二沉池，第一强化好氧泥膜池内和第二强化好氧泥膜池内均设有海绵填料层，二沉池设有用于污泥回流水解酸化池、第一强化好氧泥膜池以及第二强化好氧泥膜池的污泥回流管。
作为优选，所述的加药组件包括加酸部件、加碱部件、双氧水投加部件和混凝剂絮凝剂投加部件，加酸部件连接调节池，加碱部件连接ph调整池，双氧水投加部件连接多相流化芬顿氧化池，混凝剂絮凝剂投加部件连接混凝池。
作为优选，所述的微电解填料层内设有颗粒状的微电解填料，微电解填料填充率范围为50％～70％。
作为优选，所述的芬顿催化剂填料层内设有芬顿催化填料，芬顿催化填料填充率范围为40％～60％，芬顿催化填料为直径2mm～5mm的颗粒物。芬顿催化填料为天然沸石和铜铝氧化物的混合物，为市售产品。
作为优选，所述的多相流化芬顿氧化池底设有曝气管，曝气管与芬顿催化剂填料层之间设有布水管，多相流化芬顿氧化池顶设有气提泵和回流泵，气提泵设有伸入多相流化芬顿氧化池内的气提管，回流泵设有伸入多相流化芬顿氧化池底的回流管。
作为优选，所述的ph调整池和混凝池设于沉淀池上方，ph调整池和混凝池内均设有搅拌机，沉淀池内设有斜管填料层，沉淀池底设有污泥泵。
作为优选，所述的中间水箱底部设有曝气管，中间水箱顶部设有中间水箱提升泵。
作为优选，所述的海绵填料层内设有呈条带状悬挂的海绵填料，海绵填料填充率范围为30％～40％，第一强化好氧泥膜池底和第二强化好氧泥膜池底均设有曝气管，曝气管和海绵填料层之间设有布水管。海绵填料为高孔隙率的生物富集填料，为市售产品。
作为优选，所述的二沉池顶设有污泥回流泵，污泥回流泵连接污泥回流管，污泥回流管分别连通二沉池和水解酸化池、二沉池和第一强化好氧泥膜池以及二沉池和第二强化好氧泥膜池。
一种采用上述中药煎制废水的一体化处理装置进行中药煎制废水处理的方法，具体步骤为：
(1)、将初步过滤后的中药煎制废水泵入调节池，通过电控组件控制加药组件向调节池内投加稀硫酸，调节池内废水ph值范围为3～3.5；
(2)、将步骤(1)的废水泵入微电解反应池，对微电解反应池内曝气，控制气水比为3～7：1，微电解填料层在酸性条件下发生电化学反应对废水进行氧化分解，废水在微电解反应池内停留1～2.5h；
(3)、步骤(2)的废水流入多相流化芬顿氧化池，对多相流化芬顿氧化池内曝气，控制气水比为5～10：1，通过电控组件控制加药组件向多相流化芬顿氧化池内投加双氧水，投加量为0.1～0.4％(v/v)，使步骤(2)的废水中的亚铁离子与双氧水形成芬顿试剂，发生芬顿氧化反应，废水在多相流化芬顿氧化池内停留0.5～1h；
(4)、步骤(3)的废水依次进入ph调整池、混凝池和沉淀池，废水在ph调整池和混凝池内分别停留10～20min，通过电控组件控制加药组件向ph调整池内投加液碱，使池内ph值范围为7.5～8.5，通过电控组件控制加药组件向混凝池内投加混凝剂和絮凝剂，废水在沉淀池内停留1～2h，上清液流入中间水箱，沉淀池底污泥排出；
(5)、步骤(4)的上清液在中间水箱内停留3～6h后泵入水解酸化池；
(6)、将水解酸化池内厌氧活性污泥浓度保持在15～25g/l，废水在水解酸化池内停留12～20h；
(7)、步骤(6)的废水依次流入第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，分别对第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池进行曝气，控制池内溶解氧浓度为2.0～5.0mg/l，控制池内悬浮好氧活性污泥浓度为4～7g/l，总活性污泥浓度为9～15g/l，废水在第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池内总停留时间10～15h；
(8)步骤(7)的废水流入二沉池，废水在二沉池内停留3～5h，二沉池底污泥以回流比0.1～0.3：1回流至水解酸化池，，二沉池底污泥回流以回流比2～3：1回流至第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，二沉池内上清液达标排出。
本发明的有益效果是：
本发明的一种中药煎制废水的一体化处理装置及方法，采用一体化设备，可成套生产，安装简便，占地小，操作简单，特别适用于小型中药生产企业的废水处理；本发明采用广谱性强的电化学强化氧化预处理与多级强化生化处理，能有效针对各种浓度各种水质的中药煎制废水实现高效的污染物去除，使其得到有效的处理，出水稳定；本发明对中药煎制废水中的氮磷污染物也具有同步的去除效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的主视结构示意图。
图中：1、加药组件，2、电控组件，3、调节池，4、微电解反应池，5、多相流化芬顿氧化池，6、ph调整池，7、混凝池，8、沉淀池，9、中间水箱，10、水解酸化池，11、第一强化好氧泥膜池，12、第二强化好氧泥膜池，13、二沉池，14、曝气管，15、布水管，16、气提泵，17、回流泵，18、气提管，19、回流管，20、搅拌机，21、中间水箱提升泵，101、加酸部件，102、加碱部件，103、双氧水投加部件，104、混凝剂絮凝剂投加部件，401、微电解填料层，501、芬顿催化剂填料层，801、斜管填料层，802、污泥泵，1101、海绵填料层，1301、污泥回流管，1302、污泥回流泵。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
实施例：
如图1所示的一种中药煎制废水的一体化处理装置，包括依次连接的进水加药系统、电化学预处理系统和多级生化处理系统。进水加药系统包括加药组件1、电控组件2、调节池3，电控组件电连接加药组件，加药组件连接调节池。电化学预处理系统包括依次连接的微电解反应池4、多相流化芬顿氧化池5、ph调整池6、混凝池7、沉淀池8和中间水箱9，微电解反应池内设有微电解填料层401，多相流化芬顿氧化池内设有芬顿催化剂填料层501，加药组件连接多相流化芬顿氧化池、ph调整池和混凝池。多级生化处理系统包括水解酸化池10、第一强化好氧泥膜池11、第二强化好氧泥膜池12和二沉池13，第一强化好氧泥膜池内和第二强化好氧泥膜池内均设有海绵填料层1101，二沉池设有用于污泥回流水解酸化池、第一强化好氧泥膜池以及第二强化好氧泥膜池的污泥回流管1301。
加药组件包括加酸部件101、加碱部件102、双氧水投加部件103和混凝剂絮凝剂投加部件104，加酸部件连接调节池，加碱部件连接ph调整池，双氧水投加部件连接多相流化芬顿氧化池，混凝剂絮凝剂投加部件连接混凝池。其中，加酸和加碱为电控组件自动控制，其余为定量投加。
微电解填料层内设有颗粒状的微电解填料，微电解填料填充率范围为50％～70％。
芬顿催化剂填料层内设有芬顿催化填料，芬顿催化填料填充率范围为40％～60％，芬顿催化填料为直径2mm～5mm的颗粒物。芬顿催化填料为天然沸石和铜铝氧化物的混合物，为市售产品。
多相流化芬顿氧化池底设有曝气管14，曝气管与芬顿催化剂填料层之间设有布水管15，多相流化芬顿氧化池顶设有气提泵16和回流泵17，气提泵设有伸入多相流化芬顿氧化池内的气提管18，回流泵设有伸入多相流化芬顿氧化池底的回流管19。芬顿催化填料在气提泵的作用下由多相流化芬顿氧化池底部提升至顶部，实现催化剂的流动，增加芬顿催化填料的使用效率和使用寿命，回流泵用于多相流化芬顿氧化池顶部的废水回流至底部，为芬顿催化填料的流化提供额外的动力。
ph调整池和混凝池设于沉淀池上方，ph调整池和混凝池内均设有搅拌机20，沉淀池内设有斜管填料层801，沉淀池底设有污泥泵802。
中间水箱底部设有曝气管，中间水箱顶部设有中间水箱提升泵21。
海绵填料层内设有呈条带状悬挂的海绵填料，海绵填料填充率范围为30％～40％，第一强化好氧泥膜池底和第二强化好氧泥膜池底均设有曝气管，曝气管和海绵填料层之间设有布水管。海绵填料为高孔隙率的生物富集填料，为市售产品，该填料能较好的富集好氧微生物，形成较厚的生物膜，膜内部造成缺氧环境，适宜不同种类微生物的生长，废水中的污染物质能够通过好氧和缺氧途径得到同步高效的去除，能有效去除部分的氮磷污染物。
二沉池顶设有污泥回流泵1302，污泥回流泵连接污泥回流管，污泥回流管分别连通二沉池和水解酸化池、二沉池和第一强化好氧泥膜池以及二沉池和第二强化好氧泥膜池。
一种采用上述中药煎制废水的一体化处理装置进行中药煎制废水处理的方法，该方法具体步骤如下，
(1)、将初步过滤后的中药煎制废水泵入调节池，通过电控组件控制加药组件向调节池内投加稀硫酸，调节池内废水ph值范围为3～3.5；
(2)、将步骤(1)的废水泵入微电解反应池，对微电解反应池内曝气，控制气水比为3～7：1，微电解填料层在酸性条件下发生电化学反应对废水进行氧化分解，废水在微电解反应池内停留1～2.5h；
(3)、步骤(2)的废水流入多相流化芬顿氧化池，对多相流化芬顿氧化池内曝气，控制气水比为5～10：1，通过电控组件控制加药组件向多相流化芬顿氧化池内投加双氧水，投加量为0.1～0.4％(v/v)，使步骤(2)的废水中的亚铁离子与双氧水形成芬顿试剂，发生芬顿氧化反应，废水在多相流化芬顿氧化池内停留0.5～1h；在芬顿催化填料的作用下，产生更多的强氧化自由基，进一步氧化降解废水中的纤维类和芳香族有机物，形成小分子易/可降解有机物，有利于后续的生化系统；
(4)、步骤(3)的废水依次进入ph调整池、混凝池和沉淀池，废水在ph调整池和混凝池内分别停留10～20min，通过电控组件控制加药组件向ph调整池内投加液碱，使池内ph值范围为7.5～8.5，通过电控组件控制加药组件向混凝池内投加混凝剂和絮凝剂，废水在沉淀池内停留1～2h，上清液流入中间水箱，沉淀池底污泥排出；
(5)、步骤(4)的上清液在中间水箱内停留3～6h后泵入水解酸化池；
(6)、将水解酸化池内厌氧活性污泥浓度保持在15～25g/l，废水在水解酸化池内停留12～20h；水解酸化细菌在厌氧条件下对废水进行再次利用分解，将大分子有机物水解为小分子，便于后续好氧微生物的利用；
(7)、步骤(6)的废水依次流入第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，分别对第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池进行曝气，控制池内溶解氧浓度为2.0～5.0mg/l，控制池内悬浮好氧活性污泥浓度为4～7g/l，总活性污泥浓度为9～15g/l，废水在第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池内总停留时间10～15h；
(8)步骤(7)的废水流入二沉池，废水在二沉池内停留3～5h，二沉池底污泥以回流比0.1～0.3：1回流至水解酸化池，，二沉池底污泥回流以回流比2～3：1回流至第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，二沉池内上清液达标排出。
应用例：
按照实施例中所述的方法，将表1中所述指标的中药煎制废水加入实施例中所述一体化装置，处理数量10t/d，一体化装置运行稳定后4周，进出水水质如表1所示。
表1实施例装置处理中药煎制废水的进出水数据(处理规模10t/d)
表1数据可知，本发明所述的装置可有效针对各种浓度各种水质的中药煎制废水实现高效的污染物去除，使其得到有效的处理，出水稳定；本发明对中药煎制废水中的氮磷污染物也具有同步的去除效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种中药煎制废水的一体化处理装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
1.一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：该中药煎制废水的一体化处理装置包括依次连接的进水加药系统、电化学预处理系统和多级生化处理系统；所述的进水加药系统包括加药组件（1）、电控组件（2）、调节池（3），电控组件电连接加药组件，加药组件连接调节池；所述的电化学预处理系统包括依次连接的微电解反应池（4）、多相流化芬顿氧化池（5）、ph调整池（6）、混凝池（7）、沉淀池（8）和中间水箱（9），微电解反应池内设有微电解填料层（401），多相流化芬顿氧化池内设有芬顿催化剂填料层（501），加药组件连接多相流化芬顿氧化池、ph调整池和混凝池；所述的多级生化处理系统包括水解酸化池（10）、第一强化好氧泥膜池（11）、第二强化好氧泥膜池（12）和二沉池（13），第一强化好氧泥膜池内和第二强化好氧泥膜池内均设有海绵填料层（1101），二沉池设有用于污泥回流水解酸化池、第一强化好氧泥膜池以及第二强化好氧泥膜池的污泥回流管（1301）。
2.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的加药组件包括加酸部件（101）、加碱部件（102）、双氧水投加部件（103）和混凝剂絮凝剂投加部件（104），加酸部件连接调节池，加碱部件连接ph调整池，双氧水投加部件连接多相流化芬顿氧化池，混凝剂絮凝剂投加部件连接混凝池。
3.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的微电解填料层内设有颗粒状的微电解填料，微电解填料填充率范围为50%~70%。
4.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的芬顿催化剂填料层内设有芬顿催化填料，芬顿催化填料填充率范围为40%~60%，芬顿催化填料为直径2mm~5mm的颗粒物。
5.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的多相流化芬顿氧化池底设有曝气管（14），曝气管与芬顿催化剂填料层之间设有布水管（15），多相流化芬顿氧化池顶设有气提泵（16）和回流泵（17），气提泵设有伸入多相流化芬顿氧化池内的气提管（18），回流泵设有伸入多相流化芬顿氧化池底的回流管（19）。
6.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的ph调整池和混凝池设于沉淀池上方，ph调整池和混凝池内均设有搅拌机（20），沉淀池内设有斜管填料层（801），沉淀池底设有污泥泵（802）。
7.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的中间水箱底部设有曝气管，中间水箱顶部设有中间水箱提升泵（21）。
8.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的海绵填料层内设有呈条带状悬挂的海绵填料，海绵填料填充率范围为30%~40%，第一强化好氧泥膜池底和第二强化好氧泥膜池底均设有曝气管，曝气管和海绵填料层之间设有布水管。
9.根据权利要求1所述的一种中药煎制废水的一体化处理装置，其特征在于：所述的二沉池顶设有污泥回流泵（1302），污泥回流泵连接污泥回流管，污泥回流管分别连通二沉池和水解酸化池、二沉池和第一强化好氧泥膜池以及二沉池和第二强化好氧泥膜池。
10.一种采用权利要求1-9任一所述的中药煎制废水的一体化处理装置进行中药煎制废水处理的方法，其特征在于：该方法具体步骤如下，
（1）、将初步过滤后的中药煎制废水泵入调节池，通过电控组件控制加药组件向调节池内投加稀硫酸，调节池内废水ph值范围为3~3.5；
（2）、将步骤（1）的废水泵入微电解反应池，对微电解反应池内曝气，控制气水比为3~7：1，微电解填料层在酸性条件下发生电化学反应对废水进行氧化分解，废水在微电解反应池内停留1~2.5h；
（3）、步骤（2）的废水流入多相流化芬顿氧化池，对多相流化芬顿氧化池内曝气，控制气水比为5~10：1，通过电控组件控制加药组件向多相流化芬顿氧化池内投加双氧水，投加量为0.1~0.4%（v/v），使步骤（2）的废水中的亚铁离子与双氧水形成芬顿试剂，发生芬顿氧化反应，废水在多相流化芬顿氧化池内停留0.5~1h；
（4）、步骤（3）的废水依次进入ph调整池、混凝池和沉淀池，废水在ph调整池和混凝池内分别停留10~20min，通过电控组件控制加药组件向ph调整池内投加液碱，使池内ph值范围为7.5~8.5，通过电控组件控制加药组件向混凝池内投加混凝剂和絮凝剂，废水在沉淀池内停留1~2h，上清液流入中间水箱，沉淀池底污泥排出；
（5）、步骤（4）的上清液在中间水箱内停留3~6h后泵入水解酸化池；
（6）、将水解酸化池内厌氧活性污泥浓度保持在15~25g/l，废水在水解酸化池内停留12~20h；
（7）、步骤（6）的废水依次流入第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，分别对第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池进行曝气，控制池内溶解氧浓度为2.0~5.0mg/l，控制池内悬浮好氧活性污泥浓度为4~7g/l，总活性污泥浓度为9~15g/l，废水在第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池内总停留时间10~15h；
（8）步骤（7）的废水流入二沉池，废水在二沉池内停留3~5h，二沉池底污泥以回流比0.1~0.3：1回流至水解酸化池，，二沉池底污泥回流以回流比2~3：1回流至第一强化好氧泥膜池和第二强化好氧泥膜池，二沉池内上清液达标排出。
技术总结