CN104003503A - 一种芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种泥水分离设备和方法，主要针对难降解工业废水完全混合连续式芬顿氧化并分别经中和、混凝处理后泥水混合液的高效分离。进水1首先自流进入浮渣分离区2完成初步泥水分离，之后进入斜板浮沉区3，该区由斜板或斜管7上的隔板8、9将其分为三级串联浮沉分离，然后经浮渣挡板10和导流板11进入接触过滤区4进行精细泥水分离，最后通过出水阀门12进入出水区5自出水口6流出。比重较大絮体沉入泥斗14、15、16、17中，浮渣通过浮渣槽19、20排出。通过控制出水阀门12、反冲洗水泵13和气源18的开闭定期对接触过滤区进行气水反冲洗。设备结构紧凑，泥水分离效率高，出水SS低，外排污泥含水率低。

Description

一种芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置和方法

技术领域

本发明属于一种泥水分离设备，主要针对难降解工业废水完全混合连续式芬顿化学氧化处理后泥水的高效分离，具体为一种芬顿反应化学氧化反应的一体化泥水分离装置。

背景技术

工业废水普遍具有成分复杂、难生物降解和有毒有害的特性，单纯的生化处理方法难以达到预期的处理效果。因此，在生化处理方法的基础上在预处理单元或深度处理单元辅以物化处理成为目前实现难降解工业废水达标处理的主要趋势。

但是，难降解工业废水完全混合连续式芬顿化学氧化反应后，经过中和反应和混凝反应的泥水混合液由于含有一定量的溶出性微气泡存在着泥水分离的问题。

发明内容

本发明的目的是针对难降解工业废水完全混合连续式芬顿化学氧化反应后，经过中和反应和混凝反应的泥水混合液的泥水分离问题，提供一种结构紧凑、操作简便、外排污泥含水率低，可实现高效泥水分离的一体化泥水分离装置以及相应的泥水分离方法。

在一个方面，本发明提供了一种芬顿化学氧化反应的泥水一体化分离装置，该装置包括依次顺向布置的浮渣分离区、斜板浮沉区、接触过滤区和出水区；所述浮渣分离区设有以便芬顿反应后的泥水混合液由此进入的进水口，所述斜板浮沉区内的中部安装有正向和反向两层斜板或斜管，基于浅层沉淀理论可显著强化絮体泥水沉淀分离效果；所述斜板浮沉区内的上部为气浮分离区域，其中设有两道隔板，将其分为三级串联气浮，根据完全混合连续式反应器理论和液流流态，多级串联可显著提高装置对污泥絮体的泥水气浮分离效果；并且所述斜板浮沉区的出水一侧设有浮渣挡板和导流板，不但可有效截留上浮的浮渣污泥和气泡，而且可将进入该区域的脱稳下沉絮体和接触过滤区反冲洗污泥顺利沉淀并导流进入下部的污泥斗。

在上述芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置中，优选地，第一浮渣槽设于所述浮渣分离区上部一侧，槽沿高于液面，以便所述浮渣分离区中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除；第二浮渣槽设于所述斜板浮沉区上部一侧，槽沿高于液面，以便在所述斜板浮沉区中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除。

在上述芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置中，优选地，所述浮渣分离区的底部设置有第一污泥斗，以便所述浮渣分离区中下沉的部分污泥絮体沉入其中；所述斜板浮沉区的底部设置有第二、第三和第四污泥斗，以便所述斜板浮沉区中下沉的部分污泥絮体沉入其中。

在利用上述芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置进行泥水分离的方法中，芬顿反应后分别经中和反应和混凝反应的泥水混合液，首先从进水口自流进入泥水分离装置的浮渣分离区，在此大部分较大尺寸污泥絮体由于Fenton反应残余H₂O₂快速分解所产生O₂微气泡的溶出而发生上浮，形成浮渣并通过第一浮渣槽予以去除；少部分污泥絮体由于尺寸小、较密实且所附着的O₂微气泡较少而沉入浮渣分离区下部的第一污泥斗中。其余泥水混合液自浮渣分离区下部进入斜板浮沉区，该区中部安装有正向和反向两层斜板或斜管，经进一步碰撞絮凝后尺寸较小、密实度较高、粘附O₂微气泡较少的絮体由于比重较大而沉淀至该区底部的第二、第三和第四污泥斗中。另外该区斜板(或斜管)上部区域由隔板平均分为3个部分，经进一步碰撞絮凝后尺寸较大、密实度较低、粘附O₂微气泡较多的絮体随混合液穿过斜板或斜管进入上部区域，在隔板的阻挡下进行三级串联气浮，浮渣量由前至后逐渐减少，浮渣通过第二浮渣槽予以去除。斜板浮沉区出水一侧设有浮渣挡板和导流板，以尽量减少污泥絮体随液流的流失。之后液流进入接触过滤区，经过固定床颗粒滤料的接触过滤作用，实现较彻底的泥水分离，过滤后的出水经过出水阀门进入出水区，并最终从出水口流出。

在上述方法中，优选地，当固定床颗粒滤料截留的污泥絮体达到预设水平后，过滤水头损失增加，接触过滤区液位增加至预设值时，关闭出水阀门，开启气源对滤床进行单独气洗，以松动滤床；然后开启反冲洗水泵，利用出水区内的清洁出水和气源对滤床进行气水联合反冲洗，之后关闭气源，进行单独水洗，控制滤床反冲洗膨胀率15-20％，使滤床内截留的污泥返流回斜板浮沉区，在重力作用下沉淀至第二、第三和第四污泥斗。

本发明针对难降解工业废水完全混合连续式芬顿化学氧化反应后，经过中和反应和混凝反应的泥水混合液的泥水分离问题，在普通沉淀池的基础上，将沉淀、气浮、接触絮凝、过滤等多种泥水分离技术进行集成，研发针对芬顿化学氧化反应出水具有高效泥水分离效果的装置。该一体化泥水分离装置基于芬顿反应混合液加碱中和并絮凝反应后，残余H₂O₂后续逐步分解产生O₂微气泡的现象，首先让泥水混合液在装置的浮渣分离区借助气浮作用进行泥水分离，形成浮渣，同时少部分尺寸小、较密实且附着O₂微气泡较少的污泥絮体沉入下部的污泥斗。之后混合液在装置的斜板浮沉区在气浮和沉淀的共同作用下进行进一步的泥水分离。该区中部设置正向和反向两层斜板(或斜管)以强化污泥絮体的沉淀作用；同时上部区域由隔板平均分为3个部分，进行三级串联气浮分离，基于多级完全混合连续式反应器理论以强化气浮分离效果，优化该区尾部出水效果。斜板浮沉区的尾部，设置浮渣挡板和导流板，以减少污泥絮体的流失。最后，混合液通过接触过滤区，利用颗粒滤料床的接触絮凝和过滤作用截留细小污泥絮体，进一步降低混合液SS，最终保障良好出水水质。

该一体化泥水分离装置充分考虑了多级完全混合连续式芬顿化学氧化反应终止后残余H₂O₂后续逐步分解产生O₂微气泡的现象，将沉淀、气浮、接触絮凝、过滤等多种泥水分离技术进行集成，并同时以浮渣和沉淀污泥的形式进行泥水分离，既提高了泥水分离效果，又可降低分离污泥的整体含水率，具有较好的应用前景。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的具体实施案例，其中：

图1为本发明所述的一种芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置的立面图。

图2为本发明所述的一种芬顿化学氧化反应的一体化泥水分离装置的平面图。

附图标记列表：

1-进水口，2-浮渣分离区，3-斜板浮沉区，4-接触过滤区，5-出水区，6-出水口，7-斜板或斜管，8-隔板-I，9-隔板-II，10-浮渣挡板，11-导流板，12-出水阀门，13-反冲洗水泵，14-污泥斗-I，15-污泥斗-II，16-污泥斗-III，17-污泥斗IV，18-气源，19-浮渣槽I，20-浮渣槽II。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。

如图1和2所示，根据本发明的一体化泥水分离装置包括依次顺向布置的浮渣分离区2、斜板浮沉区3、接触过滤区4和出水区5。浮渣分离区2设有进水口1，以便芬顿反应后分别经中和反应和混凝反应的泥水混合液由此自流进入浮渣分离区2。斜板浮沉区3内中部安装有正向和反向两层斜板或斜管7，基于浅层沉淀理论可显著强化絮体泥水沉淀分离效果；斜板浮沉区3内的上部为气浮分离区域，其中设有两道隔板8和9，将其分为三级串联气浮，根据完全混合连续式反应器理论和液流流态，多级串联可显著提高装置对污泥絮体的泥水气浮分离效果；斜板浮沉区3的出水一侧设有浮渣挡板10和导流板11，不但可有效截留上浮的浮渣污泥和气泡，而且可将进入该区域的脱稳下沉絮体和接触过滤区4反冲洗污泥顺利沉淀并导流进入下部的污泥斗15、16、17。

浮渣槽19设于浮渣分离区2上部一侧，槽沿高于液面，比如1cm，以便浮渣分离区2中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除。浮渣槽20设于斜板浮沉区3上部一侧，槽沿高于液面，比如1cm，以便在斜板浮沉区3中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除。

浮渣分离区2的底部设置有污泥斗14，以便浮渣分离区2中下沉的部分污泥絮体沉入其中。

下面结合图1和2描述根据本发明的一体化泥水分离装置的运行流程。

如图1和2所示，芬顿反应后分别经中和反应和混凝反应的泥水混合液，首先从进水口1自流进入浮渣分离区2，在此大部分较大尺寸污泥絮体发生上浮，形成浮渣并通过设于浮渣分离区上部一侧的浮渣槽19予以去除；少部分污泥絮体沉入下部污泥斗14中。其余泥水混合液自下部进入斜板浮沉区3，该区中部安装有正向和反向两层斜板或斜管7，经进一步碰撞絮凝后比重大于水的絮体沉淀至底部的污泥斗15、16和17中。另外该区斜板(或斜管)上部区域由隔板8和9平均分为三个部分，经进一步碰撞絮凝后比重小于水的絮体随混合液穿过斜板或斜管7进入上部区域，在隔板的阻挡下进行三级串联气浮，浮渣量由前至后逐渐减少，浮渣通过设于斜板浮沉区3上部一侧的浮渣槽20予以去除。斜板浮沉区3出水一侧设有浮渣挡板10和导流板11，以尽量减少污泥絮体随液流的流失。之后液流进入接触过滤区4，经过固定床颗粒滤料的接触过滤作用，实现较彻底的泥水分离，过滤后的出水经过出水阀门12进入出水区5，并最终从出水口6流出。

当固定床颗粒滤料截留的污泥絮体达到一定程度后，过滤水头损失增加，接触过滤区4液位增加至一定程度时，关闭出水阀门12，开启气源18对滤床进行一定时间的气洗，比如1分钟，以松动滤床；然后开启反冲洗水泵13，利用出水区5内的清洁出水对滤床进行气水联合反冲洗一定时间(比如3分钟)后关闭气源18，进行单独水洗，比如4分钟，控制滤床反冲洗膨胀率15-20％，使滤床内截留的污泥返流回斜板浮沉区3，在重力作用下沉淀至污泥斗15、16和17中。

利用上述装置作为泥水分离单元处理石化腈纶聚合废水两级连续流芬顿反应后分别再经中和反应和混凝反应的泥水混合液的一个实例如下：装置尺寸为：L(长)×B(宽)×H(高)＝1.5m×0.5m×2.70m，总有效容积2.133m³，有效停留时间为3.8h。装置混合液进水负荷为0.56m³/h、固体浓度为170-180g/L时，出水SS＜5mg/L，浮渣含水率为96.3％、沉淀排泥含水率为99.1％，混合泥渣含水率约为96.8％，较单纯沉淀法排泥量减少3-4倍，板框压滤成型泥饼含水率为66.7％。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制。因此，在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员可作出各种改变、替换和变型。很显然，但这些改变、替换和变型都应涵盖于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种芬顿化学氧化反应的泥水一体化分离装置，其特征在于：该装置包括依次顺向布置的浮渣分离区(2)、斜板浮沉区(3)、接触过滤区(4)和出水区(5)，所述浮渣分离区(2)设有以便芬顿反应后的泥水混合液由此进入的进水口(1)，所述斜板浮沉区(3)内的中部安装有正向和反向两层斜板或斜管(7)，所述斜板浮沉区(3)内的上部为气浮分离区域，其中设有两道隔板(8，9)，将其分为三级串联气浮，并且所述斜板浮沉区(3)的出水一侧设有浮渣挡板(10)和导流板(11)。

2.按照权利要求1所述的一体化泥水分离装置，其特征在于：第一浮渣槽(19)设于所述浮渣分离区(2)上部一侧，槽沿高于液面，以便所述浮渣分离区(2)中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除；第二浮渣槽(20)设于所述斜板浮沉区(3)上部一侧，槽沿高于液面，以便在所述斜板浮沉区(3)中上浮的部分污泥絮体由此刮渣去除。

3.按照权利要求1或2所述的一体化泥水分离装置，其特征在于：所述浮渣分离区(2)的底部设置有第一污泥斗(14)，以便所述浮渣分离区(2)中下沉的部分污泥絮体沉入其中；所述斜板浮沉区(3)的底部设置有第二、第三和第四污泥斗(15，16，17)，以便所述斜板浮沉区(3)中下沉的部分污泥絮体沉入其中。

4.一种使用按照权利要求1至3中任一所述的一体化泥水分离装置进行泥水分离的方法，其包括步骤：

i.芬顿反应后分别经中和反应和混凝反应的泥水混合液，从进水口(1)自流进入泥水分离装置的浮渣分离区(2)，在此部分污泥絮体发生上浮，形成浮渣并通过浮渣槽(19)去除；部分污泥絮体沉入底部的第一污泥斗(14)中，其余泥水混合液自下部进入斜板浮沉区(3)；

ii.在斜板浮沉区(3)中，泥水混合液经由位于其中部的正向和反向两层斜板或斜管(7)的碰撞絮凝后，比重大于水的絮体沉淀至底部的第二、第三和第四污泥斗(15、16和17)中，并且借助于斜板或斜管(7)上部区域中设置的两道隔板(8，9)，经进一步碰撞絮凝后比重小于水的絮体随混合液穿过斜板或斜管(7)进入上部区域，在隔板的阻挡下进行三级串联气浮，浮渣量由前至后逐渐减少，浮渣通过另一浮渣槽(20)去除，之后液流进入接触过滤区(4)；

iii.在接触过滤区(4)中，经过固定床颗粒滤料的接触过滤作用，过滤后的出水经过出水阀门(12)进入出水区(5)，并最终从出水口(6)流出。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：当固定床颗粒滤料截留的污泥絮体达到预设水平后，过滤水头损失增加，接触过滤区(4)液位增加至预设值时，关闭出水阀门(12)，开启气源(18)进行单独气洗；然后开启反冲洗水泵(13)，利用出水区(5)内的清洁出水和气源(18)对滤床进行气水联合反冲洗；之后再关闭气源(18)，进行单独水洗，控制滤床反冲洗膨胀率15-20％，使滤床内截留的污泥返流回斜板浮沉区(3)，在重力作用下沉淀至第二、第三和第四污泥斗(15、16，17)。