CN101935113A

CN101935113A - 辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法及其装置

Info

Publication number: CN101935113A
Application number: CN 201010291052
Authority: CN
Inventors: 李孟; 吴建锋; 卢家喜; 徐晓虹; 夏世斌; 廖祁明
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-09-26
Also published as: CN101935113B

Abstract

本发明涉及辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法及装置。该方法是：利用密闭压力式装置实施两级吸附过滤，其中，第一级采用辐射式侧向流进水方式，该侧向流过滤室的滤速沿半径方向递减，第二级采用压力流自上而下竖向进水方式，滤后出水经管道排出；滤料均采用赤泥基环境修复材料，每级过滤室的滤层均保持均质结构；利用反冲洗方式使滤层保持过滤功能，反冲洗水自下而上冲洗滤层，然后经管道流出。该装置主要由过滤系统和反冲洗系统组成。本发明不仅解决了截污量不均匀的问题，还加强了处理效果，同时反冲洗不仅有自下而上的方式，还有侧向反洗的方式，从而加强了反冲洗效果，本发明与传统物化-生化方法相比净化优势明显。

Description

辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法及其装置

技术领域

本发明涉及在电镀废水处理工艺，特别针对电镀废水中重金属离子种类丰富且浓度较高的条件下水处理净化工艺中的辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法及其装置。

背景技术

在水处理的工程实践中，国内外对于电镀废水的处理80%采用化学法。化学法处理电镀废水中的重金属是目前应用最广泛也是最成熟的方法，该方法能一次脱除多种金属离子，但该方法处理后的生产用水不能回收利用，占用场地较大且产泥量大。吸附法是利用吸附剂特殊结构去除重金属离子的一种方法，由于吸附处理法具有不需要投加其他试剂，不产生二次污染，处理效果好，操作简单的优点，近年来发展迅速。

传统的过滤方式仅仅采用单层或多层滤料竖向流进出水形式，无法实现滤料层均匀利用的效果，整个滤料层中截污量分布不均匀，影响出水水质。因此需要设计一套装置来解决这些问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为克服现有技术的缺陷，提供一种低成本、能耗少、出水水质好的辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理方法及其装置。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法，该方法是：利用密闭压力式装置实施两级吸附过滤，其中，第一级采用辐射式侧向流进水方式，该侧向流过滤室的滤速沿半径方向递减，第二级采用压力流自上而下竖向进水方式，滤后出水经管道排出；滤料均采用赤泥基环境修复材料，每级过滤室的滤层均保持均质结构；利用反冲洗方式使滤层保持过滤功能，反冲洗水自下而上冲洗滤层，然后经管道流出。

所述反冲洗方式可以采用先气-水反冲再水冲的方式。

本发明提供的辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法，其由辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理装置实现，该装置主要由过滤系统和反冲洗系统组成。所述过滤系统设有两级过滤室，其中，第一级辐射式侧向流过滤室位于进水室的外部，再往外依次是第一级过滤出水室和第二级竖向流过滤室；在进水室和第一级辐射式侧向流过滤室的室壁上，都设有等间距分布的布水孔；在所述的两级过滤室的内腔中，自上而下设有多孔陶瓷滤料层和承托层。所述反冲洗系统，包括反冲洗配水管和反冲洗废水收集槽，它们分别与所述两级过滤室的底部、侧壁上部连通，环形反冲洗配水管又与反冲洗给水干管连通。

所述的第一级过滤室和第二级过滤室的多孔陶瓷滤料层布置的滤料均可以采用赤泥基环境修复材料，该材料保持均质结构。

所述第一级辐射式侧向流过滤室的多孔陶瓷滤料层的滤料粒径大于第二级竖向流过滤室的多孔陶瓷滤料层的滤料粒径。

在第一级辐射式侧向流过滤室和第二级竖向流过滤室的外部分别设有与之连通的反冲洗排水竖管、反冲洗废水排水管，反冲洗废水排水管由管道与第一级过滤出水室和环形反冲洗废水收集槽连通。

本发明与传统的竖向流过滤形式相比还具有以下的主要优点：

增加了前期的辐射式侧向流过滤，它的特点是过水面积大且沿半径方向递增，能均匀的处理高浓度废水，同时滤速沿着进水的流向逐步降低，有利于确保处理效果；后期的竖向流过滤的特点是滤料层厚度大，因此废水通过该级所走的路径远远大于辐射式侧向流，但接触面积不如辐射式侧向流，它能作为后续处理低浓度废水，优化前期处理出水水质，且确保在辐射式侧向流穿透的情况下出水的水质，另外，当进水浓度较低时，可以仅仅使用辐射式侧向流处理。这样的分级处理不仅解决了截污量不均匀的问题，还加强了处理效果。

同时，辐射式侧向流中滤层的反冲洗不仅有自下而上的方式，还有侧向反洗的方式，从而加强了反冲洗效果。在电镀废水处理工艺中，国内未见此种形式。

由表1可知，主要重金属污染物的出水标准都远低于国家规定的排放标准，去除率均超过95%，传统物化-生化方法只能达到50-70%，因此本发明的净化优势明显。

附图说明

图1是本发明的辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理装置的平面示意图。

图2是图1中的A－A剖面图。

图3是图1中的B－B剖面图。

图4是图1中的C－C剖面图。

图中：1.进水室；2.第一级辐射式侧向流过滤室；3.第一级过滤出水室；4.第二级竖向流过滤室；5.布水孔；6.多孔陶瓷滤料层；7.承托层；8.反冲洗废水排水管；9.环形反冲洗废水收集槽；10.进水管；11.环形反冲洗配水管；12.处理后出水管；13.反冲洗给水干管（与12共用）；14.反冲洗排水竖管；15.第二级过滤室进水管；16.充气管；17.鼓风机。

具体实施方式

所述的辐射式侧向流加竖向流串级精细过滤装置采用一级辐射式侧向流加二级竖向流的多极串联均质滤床结构过滤形式，每级滤层保持均质结构，第一级滤层的平均粒径大于第二级滤层。该装置包括从中心进水室到辐射式侧向流过滤室，经出水室收集出水后到竖向流过滤室，最后通过与反冲洗共用管道收集出水。各级过滤池内设有不同粒度的滤料层及承托层；在进水室和第一级过滤室壁上设有分布布水孔。所述的滤料层采用多孔性陶瓷材料。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

一. 辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法

该方法是：采用辐射式侧向流后串联竖向流的吸附处理方式，并且利用上述辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理装置实现的。滤料采用赤泥基环境修复材料，每级滤层保持均质结构。反冲洗系统通过环形反冲配水管配水，反冲洗方式采用先气-水反冲再水冲的方式。这种方式可以节省罐体空间。

方法实施例1：

原水经提升泵提升至到本辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理装置的进水室内，利用密闭压力式吸附过滤，第一级采用侧向流进水方式，第二级采用压力流自上而下竖向进水方式，其中：第一级辐射式侧向流过滤室2的滤速沿半径方向递减，进水滤速为1.12 m/h，出水滤速为0.22 m/h，第二级竖向流过滤室4的滤速为0.46 m/h。该装置内的滤料均采用赤泥基环境修复材料。第一级辐射式侧向流过滤室的滤料粒径为1.25-1.6mm，铺设厚度为900mm；第二级竖向流过滤室的滤料粒径为1.0-1.25mm，铺设厚度为700mm。反冲洗水冲系统进水从罐体底部的配水干管输送到罐内的环形反冲洗配水管中，通过孔眼流出，自下而上冲洗滤层后经环形反冲洗废水槽收集，再经反冲洗废水配出管汇集后流出。由于第一级辐射式侧向流过滤室室壁分布有布水孔，所以反冲洗时兼有侧向冲洗的方式，加强了反冲洗效果。反冲洗气冲系统进气通过充气管16进入环形反冲洗配水管后对滤层进行反冲洗。反冲洗水冲强度为3L/（s·m²），气冲强度为15L/（s·m²），气-水同时反冲洗历时4min，再水冲洗历时3min。

方法实施例2：

原水经提升泵提升至到本辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理装置的进水室内，利用密闭压力式吸附过滤，第一级采用侧向流进水方式，第二级采用压力流自上而下竖向进水方式，其中：第一级辐射式侧向流过滤室2的滤速沿半径方向递减，进水滤速为1.52 m/h，出水滤速为0.42 m/h，第二级竖向流过滤室4的滤速为0.30 m/h。该装置内的滤料均采用赤泥基环境修复材料。第一级辐射式侧向流过滤室的滤料粒径为1.6-2.0mm，铺设厚度为800mm；第二级竖向流过滤室的滤料粒径为1.25-1.6mm，铺设厚度为800mm。反冲洗水冲系统进水从罐体底部的配水干管输送到罐内的环形反冲洗配水管中，通过孔眼流出，自下而上冲洗滤层后经环形反冲洗废水槽收集，再经反冲洗废水配出管汇集后流出。由于第一级辐射式侧向流过滤室室壁分布有布水孔，所以反冲洗时兼有侧向冲洗的方式，加强了反冲洗效果。反冲洗气冲系统进气通过充气管进入环形反冲洗配水管后对滤层进行反冲洗。反冲洗水冲强度为4L/（s·m²），气冲强度为18L/（s·m²），气-水同时反冲洗历时4min，再水冲洗历时4min。

二. 辐射式侧向流加竖向流串级吸附水处理装置

该装置的结构如图1至图4所示，主要由过滤系统和反冲洗系统组成。

所述过滤系统由进水室1、进水管10、第二级过滤室进水管15、处理后出水管12、第一级辐射式侧向流过滤室2、第一级过滤出水室3和第二级竖向流过滤室4组成，其中：进水管10由管道与进水室1的顶部相连。第二级过滤室进水管15由管道与第二级竖向流过滤室4连通。处理后出水管12由管道与第二级竖向流过滤室4连通。第一级辐射式侧向流过滤室2位于进水室1的外部，再往外依次是第一级过滤出水室3和第二级竖向流过滤室4。在进水室1和第一级辐射式侧向流过滤室2的室壁上，都设有等间距分布的布水孔5。在第一级辐射式侧向流过滤室2和第二级竖向流过滤室4的内腔中，自上而下设有多孔陶瓷滤料层6和承托层7。

所述多孔陶瓷滤料层6布置的滤料可以采用赤泥基环境修复材料，保持均质结构。

所述承托层7的作用是：可防止赤泥基环境修复材料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。

所述反冲洗系统，设有反冲洗废水排水管8、环形反冲洗废水收集槽9、环形反冲洗配水管11、反冲洗给水干管13和反冲洗排水竖管14，其中：反冲洗废水排水管8布置在第二级竖向流过滤室4的外部，其由管道与第二级竖向流过滤室4、第一级过滤出水室3、第一级辐射式侧向流过滤室2、环形反冲洗废水收集槽9和反冲洗排水竖管14连通。环形反冲洗配水管11与第二级竖向流过滤室4的底部及反冲洗给水干管13连通。反冲洗给水干管13由管道分别与第一级辐射式侧向流过滤室2和第一级过滤出水室3连通。

该装置的过滤过程是：电镀废水从进水室1进来后由侧向布置的布水孔5流入到第一级辐射式侧向流过滤室2中，经第一级辐射式侧向流过滤室2过滤后的出水收集在第一级过滤出水室3中，再通过压力管即第二级过滤室进水管15进入第二级竖向流过滤室4进行过滤，滤后出水最后通过处理后出水管12收集流出。在上述过滤的过程中，电镀废水自上而下通过多孔陶瓷滤料层6和承托层7。

该装置的反冲洗过程是：净水从反冲洗给水干管13进入后经环形反冲洗配水管11分别进入第一级辐射式侧向流过滤室2、第一级过滤出水室3和第二级竖向流过滤室4中，将第一级辐射式侧向流过滤室2、第一级过滤出水室3和第二级竖向流过滤室4中的多孔陶瓷滤料层6进行高速水流反冲洗，反冲洗后水经环形反冲洗废水收集槽9收集，再依次通过反冲洗废水排水管8、反冲洗排水竖管14后排出。

该装置还设有鼓风机17，该鼓风机由充气管16向反冲洗给水干管13鼓风，以便对滤料进行气水联合反冲。

本装置特别针对电镀废水中重金属离子种类丰富且浓度较高的条件下实现对重金属离子的高效去除。本装置与传统的竖向流过滤形式相比，增加了前期的辐射式侧向流过滤，尽可能的利用辐射式侧向流滤料层截留较高浓度的重金属离子，减轻竖向流滤层的负担。而且辐射式侧向流中流速随着半径方向逐渐减小，且可供接触的滤料逐渐增多，此条件可以使废水均匀的与滤料层接触，从而避免局部堵塞严重现象，但辐射截面大小积始终有限。于是在辐射式侧向流的后面串联一级竖向流，竖向流填料层高度大于辐射式侧向流截面半径，使得废水与滤料层充分的接触，从而加强了处理效果，并节约成本，降低装置占地面积。同时，这种多级精细过滤装置的侧向流进水方式所带来的杂质截污量分布情况也更有利于滤料自下而上的反洗。

附表

表1

项目	进水浓度（mg/L）	出水浓度（mg/L）	去除率（%）	平均滤速（m/h）
					Cu²⁺	5.762	0.167	97.1%	1.52
Pb²⁺	7.887	0.103	98.7%	1.47
					As（Ⅴ）	2.974	0.143	95.2%	1.41
Cd²⁺	4.885	0.171	96.5%	1.45

Claims

1.一种水处理方法，其特征是一种辐射侧向流加竖向流串级吸附水处理方法，具体是：利用密闭压力式装置实施两级吸附过滤，其中，第一级采用辐射式侧向流进水方式，该侧向流过滤室的滤速沿半径方向递减，第二级采用压力流自上而下竖向进水方式，滤后出水经管道排出；滤料均采用赤泥基环境修复材料，每级过滤室的滤层均保持均质结构；利用反冲洗方式使滤层保持过滤功能，反冲洗水自下而上冲洗滤层，然后经管道流出。

2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是第一级进水的滤速为1.12 m/h，出水滤速为0.22 m/h。

3.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是第二级竖向进水的滤速为0.46 m/h。

4.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是反冲洗方式采用先气-水反冲再水冲的方式。

5.一种水处理装置，其特征是实现权利要求1至4中任一权利要求所述方法的装置，该装置主要由过滤系统和反冲洗系统组成，其中：

所述过滤系统设有两级过滤室，其中，第一级辐射式侧向流过滤室（2）位于进水室（1）的外部，再往外依次是第一级过滤出水室（3）和第二级竖向流过滤室（4）；在进水室（1）和第一级辐射式侧向流过滤室（2）的室壁上，都设有等间距分布的布水孔（5）；在所述的两级过滤室的内腔中，自上而下设有多孔陶瓷滤料层（6）和承托层（7）；

所述反冲洗系统，包括反冲洗配水管（11）和反冲洗废水收集槽（9），它们分别与所述两级过滤室的底部、侧壁上部连通，环形反冲洗配水管（11）又与反冲洗给水干管（13）连通。

6.根据权利要求5所述的水处理装置，其特征是第一级和第二级过滤室的多孔陶瓷滤料层（6）布置的滤料均采用赤泥基环境修复材料，该材料保持均质结构。

7.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征是所述第一级辐射式侧向流过滤室（2）的多孔陶瓷滤料层（6）的滤料粒径大于第二级竖向流过滤室的多孔陶瓷滤料层（6）的滤料粒径。

8.根据权利要求5所述的水处理装置，其特征是在第一级辐射式侧向流过滤室（2）和第二级竖向流过滤室（4）的外部分别设有与之连通的反冲洗排水竖管（14）、反冲洗废水排水管（8），反冲洗废水排水管（8）由管道与第一级过滤出水室（3）和环形反冲洗废水收集槽（9）连通。

9.根据权利要求5所述的水处理装置，其特征是该装置设有鼓风机（17），该鼓风机经充气管（16）与反冲洗给水干管（13）和环形反冲洗配水管（11）连通。