CN100421763C - 高效混凝悬浮层过滤方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效混凝悬浮层过滤方法及装置。方法的特征在于以下步骤：(1)混凝剂和污水进入混凝室，在污水含颗粒浓度1-50克/升，搅拌速度200-400转/分条件下进行搅拌，使混凝剂与污水中的悬浮颗粒接触，形成悬浮絮体；(2)含悬浮絮体的污水，经二次流发生器产生二次流，使悬浮絮体在沉降室内形成大颗粒团聚物再进入浓缩室，经反射板反射至四周，悬浮絮体进入过滤室形成悬浮过滤层，团聚物进浓缩室浓缩后排出；(3)混凝反应后的出水由下向上通过悬浮层过滤，进一步降低污水中悬浮物的含量。高效混凝悬浮层过滤器，集混凝反应、沉降、过滤和滤层有效高度控制于一体。本发明主要用于高浓度微细颗粒污水的无滤料处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤方法及装置，尤其涉及对各种含高浓度微细颗粒污水进行处理的高效混凝悬浮层过滤方法及装置。
背景技术
近年来，随着城镇工业化加快，水资源紧缺的矛盾日益凸现，水污染治理的问题也就变得越来越重要。
在废水处理中，各种废水都是以水为介质的分散体系。根据分散相粒度不同，污水可分为三类：分散相粒度为0.1-1nm间的称为真溶液；分散相粒度为1-100nm称为胶体溶液；分散相粒度大于100nm称为悬浮液。其中粒度在100um以上的悬浮液可采用沉淀或过滤处理，而粒度在1nm-100um间的部分悬浮液和胶体可采用混凝处理。
在水处理工艺技术中，过滤是指用石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质的过程。过滤技术适合于较低浓度的悬浮液，然而随着实际生产的需要，出现很多高浓度微细颗粒污泥水急需处理，采用传统的水处理工艺，废水处理一般采用二至三个混凝沉降环节加过滤的方法，但处理的效果不理想，其原因是：
采用传统自然沉降方法，一方面由于颗粒细，颗粒表面积与质量比相对比较大，沉降速度低，另一方面由于浓度高，颗粒间干扰沉降现象严重，沉淀池的容积将是非常庞大；
采用加药沉降，药剂用量很大，处理成本很高，即使在经济允许范围内虽能起到一定的固液分离作用，但处理效率十分低下；
采用传统过滤方法，对高浓度微细颗粒的废水有效处理，直接过滤，由于其浓度高，颗粒很容易穿透过滤层，既造成处理效果差。满足不了工业生产的需要，又需对滤料频繁的反冲洗和更换，不但操作复杂，而且增加运行成本。
因此，如何对高浓度微细颗粒的废水进行有效处理，既能用一种简单的集成工艺，操作简单，在投加少量絮凝剂的情况下便能取得好的过滤效果，又能保证底流浓度高的处理设备，已成为水处理工作者的一个急待解决的课题，
现在国内外过滤设备种类繁多，对其设备的开发和研制方面，投入的人力和物力越来越大。归纳起来却存在以下缺陷：
1、原理单一，只能用于过滤；
2、占地面积大，传统混凝工艺需建造单独的反应池和沉淀池；
3、入料要求高，只能处理低浊度(少于50mg/l)的水；
4、需要成套反冲洗装置，并且存在滤料冲洗不彻底的现象；
5、底流的浓度低，给污泥的后续处理增加难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原理先进、结构紧凑、工艺简单、运行可靠，投资和运行费用低、适用范围广的高效混凝悬浮层过滤方法及装置，以克服上述缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：充分利用设备的空间，集混凝反应、沉降、过滤于一体，使水处理工艺流程大为简化，设备占地面积大为缩小。
本发明的高效混凝悬浮层过滤器，包括混凝沉降装置、过滤装置、滤层有效高度控制装置，其特征在于：
A、所述的混凝沉降装置包括圆柱体(23)、锥形浓缩室(12)和斜板沉降室(22)，圆柱体(23)的上端设有污水进水管(1)和加药管(28)并与之相连通，下端设有沉降室(7)和絮体集锥(8)并与之相连通，圆柱体(23)内还设有带叶片(5)的搅拌轴(3)，该圆柱体被隔板(24)分隔成至少两个混凝反应室(2)，混凝反应室(2)的下端还设有二次流发生器(6)；
B、所述的过滤装置包括过滤室(15)，其上端与支架(20)相连，下端与锥形浓缩室(12)相连通，锥形浓缩室(12)内还设有反射锥体(9)和反射板(10)；
C、所述的滤层有效高度控制装置包括絮体回流管(13)、絮层控制管(17)和导向筒(18)，絮体回流管(13)的一端与导向筒(18)相连通，另一端插入锥形浓缩室(12)内并与之相连通，絮层控制管(17)的一端也与导向筒(18)相连通，另一端与过滤室(15)相连通，导向筒(18)内，还设有导向杆(19)，其一端与浮标(16)相连，另一端与接近开关(26)相连。
利用本发明的高效混凝悬浮层过滤器的高效混凝悬浮层过滤方法，采用混凝剂在机械搅拌下对浓度范围宽、含微细悬浮颗粒的污水进行处理，其特征在于以下步骤：
(1)混凝反应，混凝剂和污水进入混凝反应室，在污水含颗粒浓度1-50克/升，机械搅拌速度200-400转/分的条件下进行搅拌，使混凝剂与污水中的悬浮颗粒接触，形成悬浮絮体；
(2)沉降反应，含悬浮絮体的污水，经二次流发生器产生二次流，使悬浮絮体在沉降室内形成大颗粒团聚物，该团聚物经反射板反射进入浓缩室内被浓缩排出；悬浮絮体进入过滤室内形成悬浮过滤层，过滤后水经斜板沉降器进行二次沉降，沉降后的絮体经滤层下沉至浓缩室浓缩后排出；
(3)悬浮层过滤，混凝反应后的出水由下向上通过悬浮层过滤，进一步降低污水中悬浮物的含量。
本发明的优点是：
1.应用“流体力化学”原理，给药剂与污水中颗粒反应创造一个良好的水力条件，保证药剂与污水中悬浮颗粒充分接触。
2.无需添加滤料：滤层是污水处理过程中药剂(混凝剂)与微细颗粒反应后产生的絮体形成的，应用“二次流”原理，使悬浮的絮体在极短时间内形成大且结实的絮体团聚物，该絮体团聚物在装置中能形成一个致密度高的悬浮层，而且总保持着稳定的物理吸附和电化学吸附性能。
3.滤层有效高度的自动控制，污泥自动排放，使滤层保持着稳定的有效高度，保证滤层过滤效果的稳定性。
4.无需成套反冲洗装置，滤层中的滤料是污水处理过程中药剂与微细颗粒反应后产生的絮体自动补充和添加，在滤层有效高度控制器的自动控制下，污泥从排污管和底部定期排出，保证了悬浮层在一定时间内不断更新，无须反冲洗。
5.药剂用量低(只有传统药剂用量的1/3)，一方面是由于颗粒浓度高，颗粒与药剂能充分接触，从而发生聚结，使颗粒由小变大，完成药剂对颗粒的包裹作用最终变成大絮体沉降下来，另一方面缓慢的搅动会助长絮凝，因为搅动会引起液体中速度梯度的形成，而速度梯度会引起液体中颗粒的相对运动，从而造成颗粒间以及颗粒与药剂间的相互接触，从而使更多的颗粒被包裹进去，形成的直径较大絮体，便于沉降和过滤层的形成。
附图说明
附图是本发明高效混凝悬浮层过滤器的结构示意图。
图中：1-污水进水管，2-混凝反应室，3-搅拌轴，4-溢流管，5-叶片，6-二次流发生器，7-沉降室，8-絮体集锥，9-反射锥体，10-反射板，11-排污管，12-锥形浓缩室，13-絮体回流管，14-排污管，15-过滤室，16-浮标，17-絮层控制管，18-导向筒，19-导向杆，20-支架，21-外壳，22-斜板沉降器，23-圆柱体，24-隔板，25-调节杆，26-接近开关，27-延时开关，28-加药管，29-减速机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明及其具体实施方式作进一步详细说明，并给出以下实施例：
实例1
将浓度为25mg/1的混凝剂如聚丙烯酰胺100升与含颗粒浓度为1克/升的污水20M3经加药管28和污水进水管1分别进入混凝反应室2中，起动电机及其减速机29，带动搅拌轴3和叶片5转动，调节转速为400转/分，使混凝剂与污水中的悬浮颗粒充分接触，形成絮体悬浮物，含这种絮体悬浮物的污水经二次流发生器6产生二次流，使絮体悬浮物在沉降室7内形成大颗粒絮体团聚物，污水经絮体集锥8流入反射锥体9，其中的絮体团聚物经反射板10反射至四周，一部分进入锥形浓缩室12内浓缩后被排出，另一部分悬浮絮体在上升水流作用下进入过滤室15形成悬浮过滤层，污水经过滤室15中的悬浮过滤层时进行逆向过滤，过滤后水经斜板沉降器22进行二次沉降，沉降后的溢流水从溢流管4排出。当污水中悬浮过滤层高度达到絮层控制管17的高位时，悬浮絮体流入导向筒18内将浮标16浮起，浮标16顶起导向杆19与接近开关26接触，延时开关27开始工作，锥形浓缩室12内的絮体经絮体回流管13进入导向筒18内，通过排污管14排出。当悬浮过滤层高度低于有效高度时，延时开关27断开，浮标16下沉关闭絮体进入导向筒18的进口和絮体回流管13的进口。
实例2
污水含颗粒浓度为30克/升，污水处理量为60M3，搅拌轴3的转速为300转/分，其余同实例1。
实例3
污水含颗粒浓度为50克/升，污水处理量为100M3，搅拌轴转速为200转/分，其余同实例1。
含颗粒浓度小于1克/升或大于50克/升的污水也在本专利的保护范围之列。
Claims (2)
1. 一种高效混凝悬浮层过滤器，包括混凝沉降装置、过滤装置、滤层有效高度控制装置，其特征在于：
A、所述的混凝沉降装置包括圆柱体(23)、锥形浓缩室(12)和斜板沉降室(22)，圆柱体(23)的上端设有污水进水管(1)和加药管(28)并与之相连通，下端设有沉降室(7)和絮体集锥(8)并与之相连通，圆柱体(23)内还设有带叶片(5)的搅拌轴(3)，该圆柱体被隔板(24)分隔成至少两个混凝反应室(2)，混凝反应室(2)的下端还设有二次流发生器(6)；
B、所述的过滤装置包括过滤室(15)，其上端与支架(20)相连，下端与锥形浓缩室(12)相连通，锥形浓缩室(12)内还设有反射锥体(9)和反射板(10)；
C、所述的滤层有效高度控制装置包括絮体回流管(13)、絮层控制管(17)和导向筒(18)，絮体回流管(13)的一端与导向筒(18)相连通，另一端插入锥形浓缩室(12)内并与之相连通，絮层控制管(17)的一端也与导向筒(18)相连通，另一端与过滤室(15)相连通，导向筒(18)内，还设有导向杆(19)，其一端与浮标(16)相连，另一端与接近开关(26)相连。
2. 一种利用权利要求1的高效混凝悬浮层过滤器的高效混凝悬浮层过滤方法，采用混凝剂在机械搅拌下对浓度范围宽、含微细悬浮颗粒的污水进行处理，其特征在于以下步骤：
(1)混凝反应，混凝剂和污水进入混凝反应室，在污水含颗粒浓度1-50克/升，机械搅拌速度200-400转/分的条件下进行搅拌，使混凝剂与污水中的悬浮颗粒接触，形成悬浮絮体；
(2)沉降反应，含悬浮絮体的污水，经二次流发生器产生二次流，使悬浮絮体在沉降室内形成大颗粒团聚物，该团聚物经反射板反射进入浓缩室内被浓缩排出；悬浮絮体进入过滤室内形成悬浮过滤层，过滤后水经斜板沉降器进行二次沉降，沉降后的絮体经滤层下沉至浓缩室浓缩后排出；
(3)悬浮层过滤，混凝反应后的出水由下向上通过悬浮层过滤，进一步降低污水中悬浮物的含量。
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