CN101302063B

CN101302063B - 工业污水处理装置和工业污水处理方法

Info

Publication number: CN101302063B
Application number: CN2007100404823A
Authority: CN
Inventors: 王旭明; 余强
Original assignee: FEIKAI PHOTOELECTRIC MATERIAL Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: Shanghai Feikai Material Technology Co ltd
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2027-05-10
Also published as: CN101302063A

Abstract

本发明公开了一种工业污水处理装置，尤其是一种利用水力旋流曝气除污器一HAD(Hydrocyclone Aeration Decontaminator)而独特开发的紧凑型、高效的、移动式污水处理装置。该装置包括连接水管，还包括通过连接水管并按水流方向依次串联排列的污水调节池、给药混合装置、U型絮凝调浆管、水力旋流曝气除污器和静态分选槽。本发明应用在工业污水的处理，特别是中小型工业污水的处理。另外，本发明还公开了一种工业污水处理方法。

Description

工业污水处理装置和工业污水处理方法

技术领域

本发明涉及一种工业污水处理装置，尤其是一种利用水力旋流曝气除污器-HAD(Hydrocyclone Aeration Decontaminator)而独特开发的紧凑型、高效的、移动式污水处理装置；另外，本发明还涉及一种工业污水处理方法。

背景技术

在世界范围内，特别在发展中国家，从各种各样的工业生产过程中排放出的工业污水已经给环境造成了严重的危害，给政府和企业带来了沉重的经济负担。环境问题已引起中国政府的高度重视，市政(城市)污水和工业污水处理在中国已成为一个重要的产业。

正常的市政污水处理系统包括污水汇集、预处理、二级处理以及深度处理。居民住宅、商务办公楼和工业生产排放的污水经市政下水道系统汇集排送到市政污水处理厂。第一步是预处理，预处理的设备主要包括：机械的或固定的隔渣筛和曝气沉砂池。机械的或固定的隔渣筛用来除去较大的物体，例如旧布、塑料、木片和砂石，这些物体的存在会影响后续处理的效果，甚至堵塞设备。在有必要的情况下，有时也会用破碎设备来破碎较大的固体。曝气沉砂池主要用来除去较小的砂粒，它们会对后续处理设备造成磨损，所以必须预先将其除去，以减少砂粒对设备的磨损。由隔渣筛和曝气沉砂池脱除的废料经脱水后，由转储车运输到垃圾填埋场进行处置。

第二步是预处理后的二级处理。污水中的大多数悬浮物在初级净化沉砂池中被除去。在这个过程中，污水中大约60％总悬浮固体量(TSS)和大约30％的生化需氧量(BOD)被除去。生化需氧量(BOD)是水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量。生化需氧量愈高，表示水中需氧有机污染物愈多。二级处理通常用两步工序来除去在初级处理中没有被除去的胶体、可溶性颗粒以及有机物。通常的污水二级处理会设有一个常规的活性污泥处理工艺，这个工艺也被称为第一步工艺，它是在曝气沉淀池中使活性污泥(微生物)和污水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对污水中所含有机物进行分解代谢活动。在这个过程中，有机物质被微生物所利用而得以降解、去除，同时不断合成出新的微生物。从活性污泥曝气沉淀池排出的水还含有大量的悬浮的活性污泥，这些悬浮物必须在水排放之前被除去。二级处理的第二步工艺是二级净化沉淀池。二级处理是一个非常敏感的生物反应过程，这个过程常受到飞入水道中的有毒污染物的影响。因此，精确控制排入污染物是二级处理稳定、高效运行的保证。污水的最终处理是消毒处理，例如用紫外光杀死病毒病原体、寄生虫等。

从一级和二级处理过程中排出的沉积物和多余的活性污泥必须经过稳定处理后才能排放、堆存。稳定或消化处理是一个微生物降解过程，在进入隔氧消化处理之前，这些废弃的活性污泥在溶气浮选器中浓缩。在厌氧消化工艺中，废弃的活性有机物和一级处理的废物与空气中的氧气隔绝。厌氧消化处理是一个非常复杂的生化反应过程，并受很多物理和化学因素的影响。这个降解消化过程分两步反应进行。在第一步反应中，在水解产酸菌的作用下，污水中大分子有机物(蛋白质、碳水化合物)被转化成有机脂肪酸。在第二步反应中，产甲烷细菌将脂肪酸转化为甲烷、二氧化碳和其它微量气体。甲烷具有高燃价值，可以用来发电和加热。隔氧(厌氧)过程可以去除80％到90％的有机废料。

有时为了除去营养元素，进一步的强化处理是必要的。例如，用絮凝剂来除去磷，用气提法来除去氮。

总之，市政污水处理系统是一个多级的处理过程，目的是在污水被排入自然水系之前降低或除去有机物、固体含量和病毒病原体。不同的自然水系都有其自身的可接受的排放限制，其目的是保证当处理过的水排入自然水系后不会影响或降低自然水系的质量。

工业污水处理系统是用来处理工业生产过程中排放出的工业污水。目的是为了改善水的质量，降低废水对环境的影响，或使废水重新利用。这个处理过程是用物理和化学方法来除去或降低水中的污染物。工业污水处理工艺基本上类似于市政污水处理工艺，但是必须注意的是工业污水中的污染物、营养平衡、温度等因素。这些因素对工艺和设备的选择都有很大的影响。不同的工业过程排放的污水都具有其特点，比如由机场排出的用来化冰的含化学药剂的污水，以及电镀厂、屠宰厂、消防训练中心、废轮胎焚烧厂和垃圾厂的污水都必须有独特的处理工艺和设备。

在当今的中国，几乎每个城市都有自己的污水处理厂。一般来说，在工业污水排入公共下水道系统之前，各个企业都必须对他们排放的污水进行处理。中小型企业，由于受到土地和财政等因素的制约，没有自己的污水处理设施。这些企业所排放的污水已成为了主要的污染源，这些污染源不仅给环境造成了污染，降低了市政污水处理系统的效率，而且也严重地影响了这些中小型企业的经济发展。虽然大型企业都有自己的污水处理设施来对废水进行一级和二级处理，但这些污水处理设施也存在着系统庞大、资金投入大、运行成本高、处理时间长等缺点。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种紧凑、高效、移动式工业污水处理装置，以弥补现有技术的不足和缺陷，解决中小型工业污水的处理。

本发明所要解决的技术问题之二在于提出上述工业污水处理装置的应用，提出一种工业污水处理方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明通过利用水力旋流曝气除污器-HAD(Hydrocyclone Aeration Decontaminator)而开发实现的。本发明提出的工业污水处理装置，包括连接水管，其创新点在于，该装置还包括通过连接水管并按水流方向依次串联排列的污水调节池、给药混合装置、U型絮凝调浆管、水力旋流曝气除污器和静态分选槽，其中：

上述给药混合装置包括静态在线搅拌器，并具有药剂注入口、给水入口和出水口，药剂注入口离静态在线搅拌器的距离为1cm-100cm，药剂注入口还设有逆向阀；

上述U型絮凝调浆管的直径和连接水管的直径比为1∶1-100∶1；

上述水力旋流曝气除污器具有污水入口、压缩空气入口、挥发性物质出口和污水出口；

上述静态分选槽具有静态分选区、二次沉淀区和排水调节区，静态分选区内设有沉渣挡板，并藉由底流出水口和二次沉淀区相连通；二次沉淀区设有溢流板，清水通过溢流板进入排水调节区，排水调节区底部设有清水排出口。

本发明上述工业污水处理装置中，污水调节池和给药混合装置之间设有水泵。水泵的流量最好为0.1m³/h-100m³/h。

本发明上述工业污水处理装置中，污水调节池的体积最好为1m³-100m³。

为了解决上述技术问题之二，本发明提出的工业污水处理方法，使用了上述工业污水处理装置，工业污水先经过污水调节池进行水质、水量的调节；经过调节的污水与药剂经过给药混合装置由静态在线搅拌器搅拌混合后进入U型絮凝调浆管；从U型絮凝调浆管出来的溶液与压缩空气一起进入水力旋流曝气除污器进行充分的混合；从水力旋流曝气除污器出来的气液混合体在静态分选槽进行分离，浮渣和泡沫由刮泡器或者人工刮出，澄清的水从出水管中排出。

本发明上述工业污水处理方法中，药剂最好为三氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、盐酸和/或聚丙烯酰胺。

相对于现有技术，本发明是利用水力旋流曝气除污器发展起来的工业污水处理系统，具有体积小、效率高的特点，能适用于多种工业类型的工业污水处理。该装置操作简单，运行成本低，可移动。独特的工业设计、紧凑的设备配置和水力旋流曝气除污器的高效分离效果使该系统成为一个先进的工业污水处理工艺。本发明的工业污水处理装置的有益效果是显而易见的：

(1)给药混合装置独特的设计，能够保证药剂与污水进行充分地混合，使药剂得到最大程度的利用，从而节约了污水的运行成本。

(2)U型絮凝调浆管独特的设计，能够使污水有足够的时间来形成絮团，同时也克服了传统方法中叶轮能够打碎絮团和形成沉淀的缺点，使污水中的污染物得到充分的絮凝，提高了污水的去除效果。

(3)水力旋流曝气除污器中的微孔空气分散器能够保证空气与高速旋流进来的污水进行充分的混合，从而保证了在静态分选槽中，形成的絮团能够充分浮于水面。这大大地提高了装置分选效率。

(4)静态分选槽的独特设计，能够使比水密度大的物质沉于槽底，比水轻的物质浮于水面，再用刮泡器刮出，使污水中的污染物与清水充分分离，而且，整个反应时间很短，只需要几分钟。它具有浮选分离和多级静态沉淀的功能，这大大地提高单位处理量。

(5)该装置操作简单，容易掌握。

(6)该装置各个设备安装紧凑、体积小，可以安装在不同的地方，具有很强的适应性。它可以很方便地用于工业污水的处理，尤其是中小型工业污水的处理。

附图说明

图1是本发明工业污水处理装置的结构示意图；

图2是本发明工业污水处理装置给药混合装置的结构示意图；

图3是本发明工业污水处理装置U型絮凝调浆管的结构示意图；

图4是本发明工业污水处理装置水力旋流曝气除污器的结构示意图；

图5是本发明工业污水处理装置静态分选槽结构横断面示意图。

其中：1为给药混合装置；2为U型絮凝调浆管；3为水力旋流曝气除污器；4为静态分选槽；5为进水管；6为出水管；7为给水泵；8为污水调节池；9为刮泡器；17为药剂入口；18为给水入口；19为逆向阀；20为静态在线搅拌器；21为出水口；22为给水管；23为出水管；24为U型管；25为挥发性物质出口；26为污水入口；27为空气入口；28为压力表；29为污水出口；30为静态分选区；31为沉渣挡板；32为底流出水口；33为二次沉淀区；34为溢流板；35为清水排出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述。

如图1所示，本发明一较佳实施例提出的工业污水处理装置，包括材质为塑料、橡胶或不锈钢的连接水管，另外该装置还包括通过连接水管并按水流方向依次串联排列的污水调节池8、给药混合装置1、U型絮凝调浆管2、水力旋流曝气除污器3和静态分选槽4，连接水管和各装置的接口为法兰、螺纹接口或管箍，显然，本实施的工业污水处理装置具有四个关键部件：

(1)给药混合装置

如图2所示的给药混合装置，药剂由药剂计量泵泵入给水主管道18，并经静态在线搅拌器20与污水混合搅拌后进入U絮凝调浆管2形成絮团。药剂注入口17设逆向阀19，防止药剂朝进水口方向流出。药剂注入口17离静态在线搅拌器20的距离为1cm-100cm。这个距离很重要，如果太大药剂会形成团与水的搅拌混合不充分。

(2)U型絮凝调浆管

如图1所示，本实施例的工业污水处理装置具有二级U型絮凝调浆管2。二级U型絮凝调浆管的结构如图3所示，具有U型管24、给水管22和出水管23，絮凝剂由计量药剂泵泵入污水给水主管道(如图2所示)，经静态在线搅拌器20与水混合后由给水管22进入至U型絮凝调浆管2，由于U型絮凝调浆管的体积突然放大，使污水有足够的停留时间来形成絮团。而混合所采用的常规做法是用慢速搅拌机进行混合，这种方法一方面会形成沉淀，另一方面叶轮会打碎絮团。U型絮凝调浆管的直径和给出水管的直径比为1∶1-100∶1。

(3)水力旋流曝气除污器3

如图4所示的水利旋流曝气除污器具有压力表28，调完浆的污水从U型絮凝调浆管的出水管23(如图3所示)以切线方向从污水入口26进入水力旋流曝气除污器3中，形成高速旋转的旋流。压缩空气从水力旋流曝气除污器3的微孔空气分散器空气入口27注入，注入的空气被高速旋流切割成大量的微泡并与污水混合，疏水的絮团与气泡结合后上浮到水面，用刮泡器9刮出，清水则由污水出口29底流排出进入静态分选槽4。同时，水力旋流曝气除污器3还可以加速VOC从水中挥发出来，其主要原理是让含有挥发性有机物的污水与空气充分接触，有机挥发物从液相转移到气相，并随空气从挥发性物质出口25一起离开液相从而达到分离的效果。

(4)带有刮泡器的静态分选槽

如图5所示的是静态分选槽的横断面的示意图，其具有静态分选区30、二次沉淀区33和排水调节区，静态分选区30内设有沉渣挡板31，并藉由底流出水口32和二次沉淀区33相连通；二次沉淀区33设有溢流板34，清水通过溢流板34进入排水调节区，排水调节区底部设有清水排出口35，最终从清水排出口排出。沉渣挡板31的作用是当有沉淀物时会被挡住，不会随着清水流出，清水由底部的出水口32流入第二沉淀区33进行进一步的沉淀分选。

下面结合附图说明上述实施例提供的工业污水处理装置处理工业污水的方法。

如图1所示，污水藉由进水管5进入污水调节池8并通过出水管6和给水泵7连接后进入给药混合装置1，凝聚剂三氯化铁与进入的污水经过静态在线搅拌器20搅拌后进入第一级U型絮凝调浆管2(a)停留一定的时间。同时，絮凝剂聚丙烯酰胺与从第一级U型絮凝调浆管2(a)排出的水经静态在线搅拌器20搅拌混合后进入第二级U型絮凝调浆管2(b)，细小的颗粒会絮化成较大的疏水絮团。调完浆的污水以切线方向进入水力旋流曝气除污器3中，形成高速旋转的旋流。压缩空气从水力旋流曝气除污器3的微孔空气分散器注入，注入的空气被高速旋流切割成大量的微泡并与污水混合。疏水的絮团与气泡结合后上浮到水面，用刮泡器9将其刮出，清水则由底流排出进入静态分选槽4。由于静态分选槽4的容积比较大，它可以提供了一个平静的分离环境，这样可以大大提高分离精度。经过上述处理过程，污水中的大部分的污染物都能够被有效的去除。

同时，水力旋流曝气除污器3将水力旋流器和气泡浮选结合在一起，使污水与气泡充分结合。这既可以作为曝气反应器和浮选装置，同时又可以作为气提设备(Air Stripping)，通常情况下，这三种分离作用可以同时发生。这些特点使得本实施例的污水处理方法具有适应性强，分离效果好，运行成本低等优点。特别是设备投资少的优点，使得大多数中小型工业企业有能力装备此装置来减少工厂排放污染源，或使其回收再利用。

实施例1(含油污水的处理)

含油污水以4.5m³/h流量泵入给药混合装置1，将FeCl₃凝聚剂(FeCl₃从温州天盛电化有限公司购买)以每升含油污水5～10mg的用量注入输水管道中与含油污水搅拌混合，经过混合后的溶液进入第一级U型絮凝调浆管2(a)，并停留1～2min。将聚丙烯酰胺絮凝剂(聚丙烯酰胺从美国的ALLIED COLLOIDS公司购买)以每升含油污水10mg的用量与从第一级U型絮凝调浆管2(a)排出的污水进行再次混合。混合后进入第二级U型絮凝调浆管2(b)。调完浆的污水以切线方向注入水力旋流曝气除污器3中，同时，将压强为68.9kpa的压缩空气从水力旋流曝气除污器3的微孔空气分散器注入，疏水的絮团与气泡粘附在一起，结合后上浮到水面用刮泡器刮出，清水则由底流排出。下表1是本实施例含油污水处理前后各污染物的实际检测结果(其中：TSS为总悬浮物，FOG为脂肪、油、油脂，BOD₅为五日生物需氧量，COD_Cr为化学需氧量)：

表1.

实施例2(含二氯甲烷废水的气提法处理)(Air Stripping)

含有二氯甲烷的污水直接以70L/min流量泵入到HAD除污器3中，压缩空气分别以1850L/min、3750L/min、3936L/min、5000L/min的流量由水力旋流曝气除污器3的微孔空气分散器注入，有机挥发物二氯甲烷随空气一起离开液相，去除率随空气流量的增加而增加，挥发出来的有机物用装有活性炭的吸收箱吸收。下表2是本实施例含二氯甲烷污水处理前后二氯甲烷的实际检测结果：

表2.

实施例3(印染废水的处理)

含印染污水以2m³/h流量泵入给药混合装置1，用盐酸(盐酸从河北省东昊化工有限公司)将pH调节到2.5～3，经过混合后的溶液进入第一级U型絮凝调浆管2(a)，并停留1～2min。将聚丙烯酰胺絮凝剂(聚丙烯酰胺从美国的ALLIED COLLOIDS公司购买)以每升印染污水20mg的用量与从第一级U型絮凝调浆管2(a)排出的污水进行再次混合。混合后进入第二级U型絮凝调浆管2(b)。调完浆的污水以切线方向注入水力旋流曝气除污器3中，同时，将压强为68.9kpa的压缩空气由水力旋流曝气除污器3的微孔空气分散器注入，疏水的絮团与气泡粘附在一起，结合后上浮到水面用刮泡器刮出，清水则由底流排出。下表3是本实施例含印染污水处理前后各污染物的实际检测结果(其中：TSS为总悬浮物，O/G为油、油脂，BOD₅为五日生物需氧量，Cu为铜，Zn为锌)：

表3.

Claims

1.一种工业污水处理装置，包括连接水管，其特征是，该装置还包括通过连接水管并按水流方向依次串联排列的污水调节池、给药混合装置、U型絮凝调浆管、水力旋流曝气除污器和静态分选槽，其中：

2.根据权利要求1所述的工业污水处理装置，其特征是，连接水管的管径为1mm-100mm；连接水管的材质选自塑料、橡胶和不锈钢。

3.根据权利要求1或2所述的工业污水处理装置，其特征是，污水调节池和给药混合装置之间设有水泵。

4.根据权利要求3所述的工业污水处理装置，其特征是，水泵的流量为0.1m³/h-100m³/h。

5.根据权利要求1所述的工业污水处理装置，其特征是，污水调节池的体积为1m³-100m³。

6.根据权利要求1所述的工业污水处理装置，其特征是，水力旋流曝气除污器设有压力表。

7.根据权利要求1所述的工业污水处理装置，其特征是，静态分选槽设有刮泡器。

8.根据权利要求1所述的工业污水处理装置，其特征是，连接水管和各装置的接口为法兰、螺纹接口或管箍。

9.一种工业污水处理方法，其特征是，使用权利要求1-8中任何一项所述的工业污水处理装置，工业污水先经过污水调节池进行水质、水量的调节；经过调节的污水与药剂经过给药混合装置由静态在线搅拌器搅拌混合后进入U型絮凝调浆管；从U型絮凝调浆管出来的溶液与压缩空气一起进入水力旋流曝气除污器进行充分的混合；从水力旋流曝气除污器出来的气液混合体在静态分选槽进行分离，浮渣和泡沫由刮泡器或者人工刮出，澄清的水从出水管中排出。

10.根据权利要求9所述的工业污水处理方法，其特征是，药剂为三氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、盐酸和/或聚丙烯酰胺。