CN102381784B

CN102381784B - 多点共投的废水混凝沉淀反应装置及方法

Info

Publication number: CN102381784B
Application number: CN 201110312028
Authority: CN
Inventors: 杨尚源; 杜平; 徐颋
Original assignee: HANGZHOU GLOBAL ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Current assignee: HANGZHOU GLOBAL ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY Co Ltd; Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-10-16
Filing date: 2011-10-16
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-10-16
Also published as: CN102381784A

Abstract

本发明公开了一种多点共投的废水混凝沉淀反应装置及方法，该装置包括：反应器主体、加药混合系统、多点共投布水系统、泥水分离系统、污泥回流系统和出水系统；反应器主体上部为泥水分离区，下部为污泥斗，加药混合系统位于反应器主体顶部，泥水分离系统位于泥水分离区内，出水系统位于泥水分离系统的上部，多点共投布水系统位于泥水分离区和污泥斗交界处，污泥回流系统置于主体反应器之外；应用本发明，无需设计专门的破乳、混凝和絮凝单元，降低了占地面积和建造费用；本发明采用穿孔管布水，采用斜管沉淀器泥水分离，缩短了泥水分离时间、提高了泥水分离效率；本发明通过污泥回流系统回流部分污泥，充分利用未反应药剂，提高了药剂利用率。

Description

多点共投的废水混凝沉淀反应装置及方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种废水处理反应装置及方法。

背景技术

乳化油类在纺织和制革等轻工业、屠宰和食品加工业，机械生产和加工业、交通运输业等工业生产和交通运输领域都有着广泛的应用。在乳化油类的生产和使用过程中会产生大量含油乳化废水。此类废水往往含有大量的有毒有害物质，若未经有效处理直接排放进入周围环境，将对水体、土壤造成严重的污染，严重影响到人类的健康生活和社会的和谐发展。

含油乳化废水由于含有大量的高分子有机污染物质（油类、乳化剂等），且具有强生物抑制性和难降解性，其处理一直是困扰相关企业的水处理难题。含油乳化废水需要经过“破乳+混凝+沉淀”的预处理，去除废水中含有的大量有机污染物，以减轻后续物化或生化处理负荷。预处理效果的好坏决定着整体工艺的技术可行性和处理成本。目前，此类废水的预处理均采用单点进水的方式进水，破乳、混凝和沉淀操作在不同的处理单元独立进行，且采用传统的沉淀池进行泥水分离，导致进水分布不均匀，预处理工艺冗长、操作繁琐、药剂使用量大、处理效果不够理想，而且处理设施的占地面积大，非常浪费土地资源。因此，研究与开发均匀布水、结构紧凑、操作简单、成本低廉、效果理想的新型废水混凝沉淀反应装置对含油乳化废水及其它相关行业废水的低耗高效处理具有非常重要的价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种多点共投的废水混凝沉淀反应装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多点共投的废水混凝沉淀反应装置，它包括：反应器主体、加药混合系统、多点共投布水系统、泥水分离系统、污泥回流系统和出水系统；其中，所述反应器主体上部为泥水分离区，下部为污泥斗，加药混合系统位于反应器主体顶部，泥水分离系统位于反应器主体的泥水分离区内，出水系统位于泥水分离系统的上部，多点共投布水系统位于反应器主体的泥水分离区和污泥斗交界处，与加药混合系统相连接，污泥回流系统置于主体反应器之外，分别与污泥斗和加药混合系统相连接。

进一步地，所述加药混合系统主要由进水管、破乳剂添加口、第一变径管、混凝剂添加口、第二变径管、助凝剂添加口、第三变径管、泥水接触点和第四变径管组成；进水管、第一变径管、第二变径管、第三变径管和第四变径管依次通过管道连接；破乳剂添加口位于进水管上，混凝剂添加口位于第一变径管和第二变径管之间的管道上，助凝剂添加口位于第二变径管和第三变径管之间的管道上，泥水接触点位于第三变径管和第四变径管之间的管道上。

进一步地，所述多点共投布水系统通过管道与加药混合系统的第四变径管相连，它由若干根穿孔管组成，每根穿孔管向下45°、间隔50cm开孔。

进一步地，所述泥水分离系统为斜管沉淀器。

进一步地，所述污泥回流系统包括污泥回流泵、污泥回流阀、污泥回流管、剩余污泥排放阀和污泥排放管；污泥回流泵一端通过管道与污泥斗相连，另一端与剩余污泥排放阀和污泥排放管依次相连，污泥回流阀一端通过污泥回流管与加药混合系统的泥水接触点相接，另一端通过管道接于污泥回流泵19和剩余污泥排放阀之间的管道上。

进一步地，所述出水系统包括溢流堰和出水管，用于收集泥水分离后的上清液。

一种应用上述装置的多点共投的废水混凝沉淀反应方法，包括以下步骤：

（1）废水以1-5 t/h的流量从进水管进入加药混合系统，在破乳剂添加口以2.5~125 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口以1-30 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管7中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；絮凝剂添加口以1-15 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点进入加药混合系统2，与絮凝后的废水在第四变径管中充分接触和反应。

（2）经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统，经由布水孔以1-5 m/s的孔径流速在主反应器的泥水分离区底部高效、均匀布水。

（3）进入主反应器的泥水分离区内的废水在泥水分离系统内实现高效的泥水分离，水力停留时间为12-60 min。

（4）上清液经溢流堰收集，由出水管流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗内沉淀浓缩后，通过污泥泵泵提，经由污泥回流阀和污泥回流管以50~200%的污泥回流比回流到加药混合系统，剩余污泥经由污泥排放阀和污泥排放管排放。

本发明的有益效果是：

1、应用本发明，废水的破乳反应、混凝反应和絮凝反应均在变径管道中进行，无需设计专门的破乳单元、混凝单元和絮凝单元，大大降低了占地面积和建造费用。

2、采用穿孔管进行多点共投均匀布水，采用斜管沉淀系统进行泥水分离，充分利用反应器主体的有效容积，大大缩短了泥水分离的时间、提高了泥水分离的效率。

3、通过污泥回流系统回流部分污泥，能够充分利用未反应的药剂，提高药剂的利用率，降低处理成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为斜管沉淀器的局部放大图；

图中：反应器主体1、加药混合系统2、进水管3、破乳剂添加口4、第一变径管5、混凝剂添加口6、第二变径管7、助凝剂添加口8、第三变径管9、泥水接触点10、第四变径管11、多点共投布水系统12、泥水分离系统13、斜管沉淀器14、溢流堰15、出水管16、污泥回流系统17、污泥斗18、污泥回流泵19、污泥回流阀20、污泥回流管21、剩余污泥排放阀22、污泥排放管23。

具体实施方式

如图1所示，本发明多点共投的废水混凝沉淀反应装置，包括：反应器主体1、加药混合系统2、多点共投布水系统12、泥水分离系统13、污泥回流系统17和出水系统，反应器主体1上部为泥水分离区，下部为污泥斗18，加药混合系统2位于反应器主体1顶部，泥水分离系统13位于反应器主体1的泥水分离区内，出水系统位于泥水分离系统13的上部，多点共投布水系统12位于反应器主体1的泥水分离区和污泥斗18交界处，与加药混合系统2相连接，污泥回流系统17置于主体反应器1之外，分别与污泥斗18和加药混合系统2相连接。

加药混合系统2主要由进水管3、破乳剂添加口4、第一变径管5、混凝剂添加口6、第二变径管7、助凝剂添加口8、第三变径管9、泥水接触点10和第四变径管11组成；进水管3、第一变径管5、第二变径管7、第三变径管9和第四变径管11依次通过管道连接；破乳剂添加口4位于进水管3上，混凝剂添加口6位于第一变径管5和第二变径管7之间的管道上，助凝剂添加口8位于第二变径管7和第三变径管9之间的管道上，泥水接触点10位于第三变径管9和第四变径管11之间的管道上。

多点共投布水系统12通过管道与加药混合系统2的第四变径管11相连，根据废水处理量和反应器大小，由若干根穿孔管组成，每根穿孔管向下45°、间隔50cm开孔。通过多点共投布水系统12在反应器主体1内均匀布水。

泥水分离系统13为斜管沉淀器14，加药后的泥水混合物在此进行彻底的泥水分离。

污泥回流系统17包括污泥回流泵19、污泥回流阀20、污泥回流管21、剩余污泥排放阀22和污泥排放管23；污泥回流泵19一端通过管道与污泥斗18相连，另一端与剩余污泥排放阀22和污泥排放管23依次相连，污泥回流阀20一端通过污泥回流管21与加药混合系统2的泥水接触点10相接，另一端通过管道接于污泥回流泵19和剩余污泥排放阀22之间的管道上。

污泥回流泵19通过管道从污泥斗18抽泥，经污泥回流阀20和污泥回流管21将部分污泥回流至加药混合系统2的泥水接触点10，由污泥回流阀20控制污泥回流时间和回流量。

出水系统包括溢流堰15和出水管16，用于收集泥水分离后的上清液。

本发明多点共投的废水混凝沉淀反应方法，包括以下步骤：

1、废水以1-5 t/h的流量从进水管3进入加药混合系统2，在破乳剂添加口4以2.5~125 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管5中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口6以1-30 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管7中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；絮凝剂添加口8以1-15 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管9中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点10进入加药混合系统2，与絮凝后的废水在第四变径管11中充分接触和反应。

2、经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统12，经由布水孔以1-5 m/s的孔径流速在主反应器1的泥水分离区底部高效、均匀布水。

3、进入主反应器1的泥水分离区内的废水在泥水分离系统13内实现高效的泥水分离，水力停留时间为12-60 min。

4、上清液经溢流堰15收集，由出水管16流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗18内沉淀浓缩后，通过污泥泵19泵提，经由污泥回流阀20和污泥回流管21以50~200%的污泥回流比回流到加药混合系统2，剩余污泥经由污泥排放阀22和污泥排放管23排放。

本发明利用独特设计的管道加药混合系统实现药水和泥水的充分接触和反应，利用均匀布置的布水孔实现反应器内的恒速均匀布水，利用高效的泥水分离系统提高泥水的分离速率和效果，利用污泥回流系统充分利用残余的药剂并发挥污泥本身具有的区域沉淀效应。通过各重要处理环节的特殊设计和改进，能够简化操作步骤、降低药剂投加量、提高处理效率、降低设施占地面积、减少投资和运行成本，实现经济、社会、环境效益的统一。

下面根据实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

实施例1

1、乳化硅油废水以1 t/h的流量从进水管3进入加药混合系统2，在破乳剂添加口4以2.5 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管5中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口6以1 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管7中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；絮凝剂添加口8以1 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管9中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点10进入加药混合系统2，与絮凝后的废水在第四变径管11中充分接触和反应。

2、经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统12，经由布水孔以1 m/s的孔径流速在主反应器1的泥水分离区底部高效、均匀布水。

3、进入主反应器1的泥水分离区内的废水在泥水分离系统13内实现高效的泥水分离，水力停留时间为60 min。

4、上清液经溢流堰15收集，由出水管16流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗18内沉淀浓缩后，通过污泥泵19泵提，经由污泥回流阀20和污泥回流管21以50%的污泥回流比回流到加药混合系统2，剩余污泥经由污泥排放阀22和污泥排放管23排放。

经过步骤1 - 4的处理，COD的去除率为59.1 %。

实施例2

1、乳化硅油废水以2 t/h的流量从进水管3进入加药混合系统2，在破乳剂添加口4以25 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管5中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口6以8 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管7中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；絮凝剂添加口8以4 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管9中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点10进入加药混合系统2，与絮凝后的废水在第四变径管11中充分接触和反应。

2、经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统12，经由布水孔以2 m/s的孔径流速在主反应器1的泥水分离区底部高效、均匀布水。

3、进入主反应器1的泥水分离区内的废水在泥水分离系统13内实现高效的泥水分离，水力停留时间为30 min。

4、上清液经溢流堰15收集，由出水管16流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗18内沉淀浓缩后，通过污泥泵19泵提，经由污泥回流阀20和污泥回流管21以100%的污泥回流比回流到加药混合系统2，剩余污泥经由污泥排放阀22和污泥排放管23排放。

经过步骤1 - 4的处理，COD的去除率为64.5 %。

实施例3

1、乳化硅油废水以5 t/h的流量从进水管3进入加药混合系统2，在破乳剂添加口4以125 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管5中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口6以30 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管7中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；絮凝剂添加口8以15 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管9中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点10进入加药混合系统2，与絮凝后的废水在第四变径管11中充分接触和反应。

2、经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统12，经由布水孔以5 m/s的孔径流速在主反应器1的泥水分离区底部高效、均匀布水。

3、进入主反应器1的泥水分离区内的废水在泥水分离系统13内实现高效的泥水分离，水力停留时间为12 min。

4、上清液经溢流堰15收集，由出水管16流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗18内沉淀浓缩后，通过污泥泵19泵提，经由污泥回流阀20和污泥回流管21以200%的污泥回流比回流到加药混合系统2，剩余污泥经由污泥排放阀22和污泥排放管23排放。

经过步骤1 - 4的处理，COD的去除率为55.3 %。

实施例4

4、上清液经溢流堰15收集，由出水管16流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗18内沉淀浓缩后，通过污泥泵19泵提，经由污泥排放阀22和污泥排放管23排放，不进行污泥回流。

经过步骤1- 4的处理，COD的去除率为49.8 %。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种多点共投的废水混凝沉淀反应装置，其特征在于，它包括：反应器主体（1）、加药混合系统（2）、多点共投布水系统（12）、泥水分离系统（13）、污泥回流系统（17）和出水系统；其中，所述反应器主体（1）上部为泥水分离区，下部为污泥斗（18），加药混合系统（2）位于反应器主体（1）顶部，泥水分离系统（13）位于反应器主体（1）的泥水分离区内，出水系统位于泥水分离系统（13）的上部，多点共投布水系统（12）位于反应器主体（1）的泥水分离区和污泥斗（18）交界处，与加药混合系统（2）相连接，污泥回流系统（17）置于反应器主体（1）之外，分别与污泥斗（18）和加药混合系统（2）相连接；所述加药混合系统（2）主要由进水管（3）、破乳剂添加口（4）、第一变径管（5）、混凝剂添加口（6）、第二变径管（7）、助凝剂添加口（8）、第三变径管（9）、泥水接触点（10）和第四变径管（11）组成；进水管（3）、第一变径管（5）、第二变径管（7）、第三变径管（9）和第四变径管（11）依次通过管道连接；破乳剂添加口（4）位于进水管（3）上，混凝剂添加口（6）位于第一变径管（5）和第二变径管（7）之间的管道上，助凝剂添加口（8）位于第二变径管（7）和第三变径管（9）之间的管道上，泥水接触点（10）位于第三变径管（9）和第四变径管（11）之间的管道上。

2.根据权利要求1所述多点共投的废水混凝沉淀反应装置，其特征在于，所述多点共投布水系统（12）通过管道与加药混合系统（2）的第四变径管（11）相连，它由若干根穿孔管组成，每根穿孔管向下45°、间隔50cm开孔。

3.根据权利要求1所述多点共投的废水混凝沉淀反应装置，其特征在于，所述泥水分离系统（13）为斜管沉淀器（14）。

4.根据权利要求1所述多点共投的废水混凝沉淀反应装置，其特征在于，所述污泥回流系统（17）包括污泥回流泵（19）、污泥回流阀（20）、污泥回流管（21）、剩余污泥排放阀（22）和污泥排放管（23）；污泥回流泵（19）一端通过管道与污泥斗（18）相连，另一端与剩余污泥排放阀（22）和污泥排放管（23）依次相连，污泥回流阀（20）一端通过污泥回流管（21）与加药混合系统（2）的泥水接触点（10）相接，另一端通过管道接于污泥回流泵（19）和剩余污泥排放阀（22）之间的管道上。

5.根据权利要求1所述多点共投的废水混凝沉淀反应装置，其特征在于，所述出水系统包括溢流堰（15）和出水管（16），用于收集泥水分离后的上清液。

6.一种应用权利要求1所述装置的多点共投的废水混凝沉淀反应方法，包括以下步骤：

（1）废水以1-5 t/h的流量从进水管（3）进入加药混合系统（2），在破乳剂添加口（4）以2.5~125 L/h的流量加入0.2 kg/L的CaCl₂溶液，废水和CaCl₂溶液在第一变径管（5）中充分接触并发生破乳反应，得到破乳后的废水；混凝剂添加口（6）以1-30 L/h的流量加入0.1 kg/L的PAC溶液，PAC溶液与破乳后的废水在第二变径管（7）中充分接触并发生混凝反应，得到混凝后的废水；助凝剂添加口（8）以1-15 L/h的流量加入0.005 kg/L的PAM溶液，PAM溶液与混凝后的废水在第三变径管（9）中充分接触并发生絮凝反应，得到絮凝后的废水；回流污泥在泥水接触点（10）进入加药混合系统（2），与絮凝后的废水在第四变径管（11）中充分接触和反应；

（2）经过破乳、混凝、絮凝处理后的废水进入多点共投布水系统（12），经由布水孔以1-5 m/s的孔径流速在反应器主体（1）的泥水分离区底部高效、均匀布水；

（3）进入反应器主体（1）的泥水分离区内的废水在泥水分离系统（13）内实现高效的泥水分离，水力停留时间为12-60 min；

（4）上清液经溢流堰（15）收集，由出水管（16）流出，进入后续处理单元；污泥在污泥斗（18）内沉淀浓缩后，通过污泥回流泵（19）泵提，经由污泥回流阀（20）和污泥回流管（21）以50~200%的污泥回流比回流到加药混合系统（2），剩余污泥经由污泥排放阀（22）和污泥排放管（23）排放。