CN102249487B - 一种废水废液综合处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种废水废液综合处理装置，至少包括废水预处理池、中低压反渗透膜处理罐、废液电化学预处理池、浓度调节罐、一个厌氧耐盐生化池、一个好氧耐盐生化池以及电化学处理槽，废水预处理池的废水出口与中低压反渗透膜处理罐的入口连接，废液电化学预处理池的入口分别连接市政或工业废液管道以及中低压反渗透膜处理罐的废水出口，废液电化学预处理池的废水出口与浓度调节罐的入口连接，厌氧耐盐生化池的入口与浓度调节罐的出口相连，厌氧耐盐生化池的出口连接好氧耐盐生化池的入口，好氧耐盐生化池的出口连接电化学处理槽的入口。本发明提供的废水废液综合处理装置，通过将水源、热源、能源的综合利用，实现低成本高效率处理废水废液。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理装置，尤其是一种废水废液综合处理装置。
背景技术
废水与废液来自于人们的生产和生活，通常分为较容易处理低浓度废水与难以处理的高浓度废液，前者通常水量大，污染物含量低，具备重复使用的经济性；后者通常水量小，污染物含量很高，基本无法重复利用。
废水是分为经由城市生活污水处理厂集中处理的生活污水，或工业污水处理厂处理的来自生产工艺的综合工业废水，综合工业废水来自于诸如：采油，炼油，石化，电力，冶金，汽车，造船，电镀，PCB，染织，以及制药、塑料、化纤等化工企业。通常电导率在1-10毫西门子/厘米，COD＜1,000毫克/升，氨氮＜100毫克/升的污水，污染浓度较低的生产生活废水通常进入处理厂，采用相对较低成本的生化工艺降低90％以上的污染物达到标准排放，生化处理工艺主要分为三个级别，重点在一级：强化沉淀；二级：强化脱碳；三级：脱氮除磷。现在普遍采用的是在一级二级基础上的三级处理工艺，三级处理工艺的主要难点是脱氮，因为普通生化工艺中的脱氮是通过硝化-反硝化来实现的，硝化工艺需要耗费大量的氧气将废水中的氨态氮通过硝化细菌氧化为硝态氮，然后在厌氧状态下通过反硝化细菌将硝态氮还原为氮气，由于在好氧状态下消耗了大量的碳源，而在反硝化状态往往面临碳源，碱度不足，无法为反硝化细菌提供足够的养分还原氮气，大多数三级生化工艺需要添加碳源(一般为甲醇)，碱度来补充。这种矛盾使得三级处理工艺流程长，效率低，耗费大量的能源。
三级达标排放水可重复利用，作为中水可直接用于绿化，喷洒，冷却水，也可以通过常规膜工艺净化为高等级用水用于更高等级的生产生活用水，但采用常规膜技术面临一个矛盾，就是净化产生的废水水量大，浓度高，往往成为又一个污染源，而治理这部分污染所需的投资很大，抵消了将水重复利用所带来的经济效益。
废液包括来自于城市的垃圾填埋厂，垃圾焚烧厂，垃圾堆肥厂产生的渗滤液，沥滤液，污泥脱水，发酵产生的沼液；来自于工业生产的诸如：炼油，石化，电力，医药，农药，电镀，印刷电路板(PCB)以及其他化工企业产生的废液，主要是：废碱液，废药液，脱硫废液，电镀废液等。通常电导率在10-150毫西门子/厘米，COD在1000-250000ppm，氨氮在1000-150000ppm。这种废液的特点是含高分子有毒，有害物质，以及高盐度，高氨氮等对微生物生化反应产生明显抑制的成分。这种废液的典型特点是难以或者根本不能直接采用常规的污水处理工艺降解污染物。目前普遍采用的工艺是诸如蒸发，焚烧，湿法氧化等需要高温高压，大量耗能的昂贵工艺来降解。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种废水废液综合处理装置，以减少或避免前面所提到的问题。
具体来说，本发明提供了一种废水废液综合处理装置，所述废水废液综合处理装置至少包括废水预处理池、操作压力为1-4兆帕的中低压反渗透膜处理罐、废液电化学预处理池、浓度调节罐、一个厌氧耐盐生化池、一个好氧耐盐生化池以及电化学处理槽，其中，市政或工业废水管道与所述废水预处理池的入口相连，所述废水预处理池的废水出口通过管道与所述中低压反渗透膜处理罐的入口连接，所述中低压反渗透膜处理罐的净化水出口连接市政或工业中水管道，所述废液电化学预处理池的入口分别连接市政或工业废液管道以及所述中低压反渗透膜处理罐的废水出口，所述废液电化学预处理池的废水出口通过管道与所述浓度调节罐的入口连接，所述厌氧耐盐生化池的入口与所述浓度调节罐的出口相连，所述厌氧耐盐生化池的出口连接所述好氧耐盐生化池的入口，所述好氧耐盐生化池的出口连接所述电化学处理槽的入口。
优选地，所述废水废液综合处理装置进一步包括操作压力为7-20兆帕的高压反渗透膜处理罐、结晶罐，所述高压反渗透膜处理罐的入口与所述好氧耐盐生化池的出口连接，所述高压反渗透膜处理罐的出口分别与所述电化学处理槽的入口以及所述结晶罐的入口连接。
优选地，所述废水废液综合处理装置进一步包括污泥处理设备，所述污泥处理设备的入口分别与所述废水预处理池、所述厌氧耐盐生化池以及所述好氧耐盐生化池的污泥出口连接。
优选地，所述污泥处理设备的废水出口通过管道接入所述废水预处理池的入口。
优选地，所述废水废液综合处理装置进一步包括蒸汽锅炉，所述废水预处理池的甲烷废气出口、所述厌氧耐盐生化池的甲烷废气出口和所述污泥处理设备的甲烷废气出口分别通过管道连接至所述蒸汽锅炉的燃烧炉。
优选地，所述废水废液综合处理装置进一步包括火力发电机构，所述废水预处理池的甲烷废气出口、所述厌氧耐盐生化池的甲烷废气出口和所述污泥处理设备的甲烷废气出口分别通过管道连接至所述火力发电机构。
本发明提供的一种废水废液综合处理装置，通过将水源，热源，能源的综合利用，达到低成本高效率处理废水废液，最大限度降低水环境的污染的目标，解决了当前废水处理工艺流程长、效率低、耗费大量的能源，废液难以生化、处理成本高、投资高、耗能巨大的问题。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的废水废液综合处理装置的结构示意图；
图2在图1的基础上显示了一个改进的实施例；
图3在图2的基础上显示了一个改进的实施例；
图4在图3的基础上显示了一个改进的实施例。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号，图中的箭头用于表示管道中的气体、液体或者固液混合物的输送方向。
图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的废水废液综合处理装置的结构示意图；如图所示的废水废液综合处理装置1至少包括废水预处理池11、操作压力为1-4兆帕的中低压反渗透膜处理罐12、废液电化学预处理池13、浓度调节罐14、一个厌氧耐盐生化池15A、一个好氧耐盐生化池15B以及电化学处理槽16，其中，市政或工业废水管道2与所述废水预处理池11的入口111相连，所述废水预处理池11的废水出口112通过管道与所述中低压反渗透膜处理罐12的入口121连接，所述中低压反渗透膜处理罐12的净化水出口122连接市政或工业中水管道4，所述废液电化学预处理池13的入口131分别连接市政或工业废液管道3以及所述中低压反渗透膜处理罐12的废水出口123，所述废液电化学预处理池13的废水出口132通过管道与所述浓度调节罐14的入口141连接，所述厌氧耐盐生化池15A的入口151与所述浓度调节罐14的出口142相连，所述厌氧耐盐生化池15A的出口连接所述好氧耐盐生化池15B的入口，所述好氧耐盐生化池15B的出口152连接所述电化学处理槽16的入口161。
所述废水预处理池11内可以包含粗细隔栅、沉淀池和生化池等，主要用于对市政或工业废水管道2中排出的低浓度废水进行预处理，例如，可以通过废水预处理池11进行除碳生化处理，去除废水中的化学需氧量和悬浮物。城市污水管道2中的低浓度废水通过所述入口111进入所述废水预处理池11后，可以通过粗格栅、细格栅排渣和涡流沉砂池排砂，这样就能够清除废水中影响生化处理的垃圾和砂粒等固体物以及油类、砂类等污染物，只剩下一些有害的、看不见的有机污染物在处理后的废水中；之后可以通过沉淀池去除沉淀在所述废水中的悬浮物质；还可以通过生化池利用微生物降解有机污染物，使有机污染物被腐生细菌代谢，转化为有机酸，然后通过厌氧的甲烷细菌降解有机酸为甲烷和二氧化碳，以清除掉废水中的各类污染物质，进一步对所述废水进行除碳处理。
有关生化池的相关技术内容可以参考彭永臻等在2008年《环境科学》29卷12期(3342-3347)发表的文章“低溶解氧污泥微膨胀节能理论与方法的发现、提出及理论基础”或者王磊等在《中国给水排水》24卷5期(22-26)发表的文章“低氧接触氧化/微曝气人工湿地工艺净化污染河水”。
经过所述废水预处理池11处理后的废水排出所述废水预处理池的废水出口112，通过管道经过所述入口121输送入所述中低压反渗透膜处理罐12，所述中低压反渗透膜处理罐12的操作压力可以为1-4兆帕，利用在高于溶液渗透压的作用下，其他物质不能透过半透膜的原理，将这些物质和水分离开来。所述中低压反渗透膜处理罐12的反渗透膜的膜孔径可以非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。经过所述中低压反渗透膜处理罐12的处理后，所述废水的大部分能够被处理为可直接用于绿化、喷洒、冷却水等用途的中水，并通过所述净化水出口122排入市政或工业中水管道4。
本发明中所用反渗透膜可采用现有市售的产品，其结构及原理乃是公知，不再详细说明。与反渗透膜相关的技术内容可以参考US 5,250,185A或者US6,537,456B2中的描述。
经过所述中低压反渗透膜处理罐12处理后生成的剩余浓缩废水经由所述反渗透膜处理罐的废水出口123向所述废液电化学预处理池13输送，所述浓缩废水与市政或工业废液管道3排出的废液均通过所述入口131进入所述废液电化学预处理池13，在所述废液电化学预处理池13中，可以通过使用能够产生大量羟自由基的强氧化剂氧化废液中的污染物，羟自由基可以直接氧化有机物，生成二氧化碳和水，反应公式为：(HO·)+有机物→CO2+H2O+H-+e-，该反应同时还能间接反应生成双氧水，臭氧等强氧化剂同步降解污染物。所述废液电化学预处理池13将高分子难降解有机物分解为容易降解物质，并同时分解氨氮，硫化物等无机污染物，提高废液的可生化性。
本发明中所用电化学处理方法乃是本领域公知常识，在此不再详细说明。与电化学处理方法相关的技术内容可以参考US 5,399,247A中的描述。
经过所述废液电化学预处理池13处理的废液，从所述废水出口132通过管道输送入所述浓度调节罐14的入口141，在所述浓度调节罐14中，可以通过添加酸或碱将废液的pH值调节至中性，同时还可以加入稀释水来控制废液含盐量在5％以下，从而将所述废液电化学预处理池13处理后的综合废液调整到适宜后续生化处理的范围。
为了能够有效的去除经过所述浓度调节罐14处理的综合废液中的生化需氧量，同时兼顾去除氨氮，磷等其他污染物，可以通过所述厌氧生化池15A和所述好氧生化池15B进一步利用微生物降解有机污染物，可以使有机污染物被腐生细菌代谢，转化为有机酸，然后可以通过甲烷细菌降解有机酸为甲烷和二氧化碳，以去除经所述浓度调节罐14处理的综合废液中的生化需氧量，同时还可兼顾去除氨氮，磷等其他污染物。
所述厌氧生化池15A可以将化学需氧量转化为再生能源甲烷气，所述好氧生化池15B可以进一步去除化学需氧量、氨氮等污染物。
所述厌氧生化池15A可以使用经过耐盐培养的厌氧生物，当厌氧氨氧化反应温度在30摄氏度，可达到最高反应效率，可将1公斤的COD转化为0.35-0.4m3的甲烷气，所述厌氧生化池15A处理后的废液通过管道输送至所述好氧生化池15B。
所述好氧生化池13B可以包括活性污泥，也可以包括固定床/流动床生物膜，可处理经过所述厌氧生化池15A处理后的含盐5％以下的废液，并可达90％的污染物降解率。
有关生化池的相关技术内容可以参考彭永臻等在2008年《环境科学》29卷12期(3342-3347)发表的文章“低溶解氧污泥微膨胀节能理论与方法的发现、提出及理论基础”或者王磊等在《中国给水排水》24卷5期(22-26)发表的文章“低氧接触氧化/微曝气人工湿地工艺净化污染河水”。
经过所述好氧耐盐生化池15B处理后的综合废液，从所述好氧耐盐生化池15B的出口152通过管道经由所述入口161输送入所述电化学处理槽16，在所述电化学处理槽16中，对所述综合废液进行进一步氧化处理，最终使废液被处理后能够达标，从而可以安全排放至自然界。本发明中所用电化学处理方法乃是本领域公知常识，在此不再详细说明。与电化学处理方法相关的技术内容可以参考US 5,399,247A中的描述。
图2在图1的基础上显示了一个改进的实施例，如图2所示，在图1所示实施例的基础上，图2所示废水废液综合处理装置1中，所述废水废液综合处理装置1进一步包括高压反渗透膜处理罐17、结晶罐18，所述高压反渗透膜处理罐17的入口171与所述好氧耐盐生化池15B的出口152连接，所述高压反渗透膜处理罐17的出口172分别与所述电化学处理槽16的入口161以及所述结晶罐18的入口181连接。
所述高压反渗透膜处理罐17的操作压力在7-20兆帕，其可以用于将所述耐盐生化池15处理后的综合废液进一步高压浓缩，使其成为电导率达到100毫西门子/厘米以上的高盐废水，达到进入所述结晶罐18的标准。
所述高压反渗透膜处理罐17产生的浓缩废水可以通过所述出口172经由所述入口181进入所述结晶罐18，在所述结晶罐18内所述浓缩废水可以以1-3米/秒的流速被强制循环，在循环过程中，所述浓缩废水被蒸发结晶，从而得到能够用于填满处理的固体废弃物。
所述高压反渗透膜处理罐17产生的净化水以及所述结晶罐18产生的蒸发后的冷却水还可以作为冷却水，清洗水，锅炉用水等用途的中水。
在浓缩废水达不到结晶标准时，所述高压反渗透膜处理罐17还可以将产生的浓缩废水输送至所述电化学处理槽16，经由所述电化学处理槽16处理达到结晶标准后再输送入所述结晶罐18进行蒸发结晶。
图2所示实施例其余部分与图1所示实施例完全相同，在此不再一一赘述。
图3在图2的基础上显示了一个改进的实施例，如图3所示，在图2所示实施例的基础上，图3所示废水废液综合处理装置1进一步包括污泥处理设备19，所述污泥处理设备19的入口191分别与所述废水预处理池11的污泥出口113以及所述厌氧耐盐生化池15A的污泥出口153和所述好氧耐盐生活池15B的污泥出口154连接。
所述废水预处理池11、所述厌氧耐盐生化池15A、所述好氧耐盐生化池15B在废水废液处理过程产生的污泥，可以分别通过所述污泥出口113、153、154经由管道输送到所述污泥处理设备19的入口191，并进入所述污泥处理设备19进行进一步脱水处理。所述污泥处理设备19还可以包括一个中温消化池，在所述中温消化池中，在隔绝氧气的情况下，污泥中的有机物先是被腐生细菌代谢，转化为有机酸，然后可以通过厌氧的甲烷细菌降解有机酸为甲烷和二氧化碳，整个过程的温度控制在33～35℃进行，这样就可以通过利用微生物的作用，使污泥中的有机物转化为较稳定物质。
所述污泥处理设备19还可以包括一个机械脱水装置，所述机械脱水装置可以将污泥的含水量进一步降低，使脱水后的干污泥能够被通过固体填埋等方式进行进一步处理。
在一个优选实施例中，所述污泥处理设备19的废水出口192通过管道接入所述废水预处理池11的入口111，从而能够进一步对废水进行处理。
图3所示实施例其余部分与图2所示实施例完全相同，在此不再一一赘述。
图4在图3的基础上显示了一个改进的实施例，如图4所示，在图3所示实施例的基础上，图4所示废水废液综合处理装置1中，所述废水废液综合处理装置1进一步包括蒸汽锅炉10，所述废水预处理池11的甲烷废气出口114、所述厌氧耐盐生化池15A的甲烷废气出口155和所述污泥处理设备19的甲烷废气出口193分别通过管道连接至所述蒸汽锅炉的燃烧炉。
对于所述废水预处理池11、所述厌氧耐盐生化池15A和所述污泥处理设备19在工作过程中产生的甲烷废气，可以经由所述甲烷废气出口114、155和193分别通过管道连接至所述蒸汽锅炉10的燃烧炉，作为燃料在燃烧后提供热量给所述蒸汽锅炉10，使所述蒸汽锅炉10产生蒸汽。
图4所示实施例其余部分与图3所示实施例完全相同，在此不再一一赘述。
在另一个具体实施例中，所述蒸汽锅炉10的蒸汽出口可以通过管道分别连接至所述结晶罐18、所述厌氧耐盐生化池15A和所述好氧耐盐生活池15B。所述蒸汽锅炉10可以产生的1-5.4兆帕的蒸汽，所述蒸汽锅炉10可以将其产生的1兆帕的蒸汽输送至所述结晶罐18，以利于将所述结晶罐18中的浓缩废水蒸发结晶；所述蒸汽锅炉10也可以将其产生的蒸汽输送至所述厌氧耐盐生化池15A和所述好氧耐盐生活池15B，以利于调节所述厌氧耐盐生化池15A和所述好氧耐盐生活池15B中的温度，使其保持在能够达到最高反应效率的温度环境。
在另一个具体实施例中，所述废水废液综合处理装置1进一步包括火力发电机构，所述废水预处理池11的甲烷废气出口114、所述厌氧耐盐生化池15A的甲烷废气出口155和所述污泥处理设备19的甲烷废气出口193分别通过管道连接至所述火力发电机构。
对于所述废水预处理池11、所述耐盐生化池15和所述污泥处理设备19在工作过程中产生的甲烷废气，还可以经由管道输送给所述火力发电机构，为所述火力发电机构提供甲烷作为燃料，所述火力发电机构发出的电能可以为所述废水废液综合处理装置1提供动力。
本发明提供的一种废水废液综合处理装置，通过将水源，热源，能源的综合利用，达到低成本高效率处理废水废液，最大限度降低水环境的污染的目标，解决了当前废水处理工艺流程长、效率低、耗费大量的能源，废液难以生化、处理成本高、投资高、耗能巨大的问题。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种废水废液综合处理装置，其特征在于，所述废水废液综合处理装置至少包括废水预处理池、操作压力为1-4兆帕的中低压反渗透膜处理罐、废液电化学预处理池、浓度调节罐、一个厌氧耐盐生化池、一个好氧耐盐生化池以及电化学处理槽，其中，市政或工业废水管道与所述废水预处理池的入口相连，所述废水预处理池的废水出口通过管道与所述中低压反渗透膜处理罐的入口连接，所述中低压反渗透膜处理罐的净化水出口连接市政或工业中水管道，所述废液电化学预处理池的入口分别连接市政废液管道以及所述中低压反渗透膜处理罐的废水出口，所述废液电化学预处理池的废水出口通过管道与所述浓度调节罐的入口连接，所述厌氧耐盐生化池的入口与所述浓度调节罐的出口相连，所述厌氧耐盐生化池的出口连接所述好氧耐盐生化池的入口，所述好氧耐盐生化池的出口连接所述电化学处理槽的入口。
2.根据权利要求1所述的废水废液综合处理装置，其特征在于，所述废水废液综合处理装置进一步包括操作压力为7-20兆帕的高压反渗透膜处理罐、结晶罐，所述高压反渗透膜处理罐的入口与所述好氧耐盐生化池的出口连接，所述高压反渗透膜处理罐的出口分别与所述电化学处理槽的入口以及所述结晶罐的入口连接。
3.根据权利要求2所述的废水废液综合处理装置，其特征在于，所述废水废液综合处理装置进一步包括污泥处理设备，所述污泥处理设备的入口分别与所述废水预处理池、所述厌氧耐盐生化池以及所述好氧耐盐生化池的污泥出口连接。
4.根据权利要求3所述的废水废液综合处理装置，其特征在于，所述污泥处理设备的废水出口通过管道接入所述废水预处理池的入口。
5.根据权利要求4所述的废水废液综合处理装置，其特征在于，所述废水废液综合处理装置进一步包括蒸汽锅炉，所述废水预处理池的甲烷废气出口、所述厌氧耐盐生化池的甲烷废气出口和所述污泥处理设备的甲烷废气出口分别通过管道连接至所述蒸汽锅炉的燃烧炉。
6.根据权利要求5所述的废水废液综合处理装置，其特征在于，所述废水废液综合处理装置进一步包括火力发电机构，所述废水预处理池的甲烷废气出口、所述厌氧耐盐生化池的甲烷废气出口和所述污泥处理设备的甲烷废气出口分别通过管道连接至所述火力发电机构。
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