CN104071921B - 一种含藻废水高效复合式净化方法 - Google Patents

一种含藻废水高效复合式净化方法 Download PDF

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Abstract

一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述净化方法包括如下步骤：(1)、首先将含藻废水经过滤室过滤以去除大部分悬浮物和部分藻类；(2)、再将过滤所得水体进入等离子体反应室，向等离子体反应室中通入空气并通过等离子体反应室内的针-板式反应器对水体氧化灭藻；(3)、将氧化灭藻后的水体进入絮凝室絮凝；形成可分离的絮凝物；所述絮凝物与水体中的气泡结合为比重小于水的气浮体浮至水面，凝聚成浮渣；去除浮渣，即得净化的水体。本发明方法除藻效率高、药剂使用量小、出水水质好；采用等离子体放电氧化除藻，大大降低了恶臭气体的散发，降低了恶臭气体对大气环境的污染，该系统不仅具有高效除藻率，而且对于SS、CODCr也有较好的去除效果。

Description

一种含藻废水高效复合式净化方法
技术领域
本发明涉及除藻技术，属于环境保护技术领域，具体说是一种适用于含藻废水处理的高效复合式净化方法。
背景技术：
近年来，随着社会经济的快速发展，大量化学物质的排放使得水体富营养化现象日益严重，藻类大量繁殖，导致水体透明度下降，溶解氧减少，水质不断恶化，水体底层呈缺氧状态，导致一些鱼类窒息死亡。其中，有些藻类会产生藻毒素，对水生生物和人畜的饮水安全也造成了威胁，有些藻类会产生异味，影响周围居民的生活环境。
随着水资源短缺问题的加剧，对于含藻废水的处理特别是对与人类生活最密切的诸如一些以富营养化的湖泊和水库为饮用水水源的地区、城镇污水处理厂以及城市景观水体的处理已成为当务之急。近几十年来，含藻废水的治理一直困扰着诸多学者，至今未找到一套理想的治理方法。
目前，对于含藻废水的处理，国内外主要采取的方法有物理法、化学法和生物法。除了传统的直接过滤除藻、投加化学试剂除藻外，近几年研究较多的是气浮法、超声波和电磁波除藻法等。试验和实践证明了，仅靠单一的方法，治理的效果往往是不理想的。例如，直接过滤除藻法，虽然除藻率较高，但是除氮、除浊、除色、降低CODCr较差；投加化学试剂除藻会带来二次污染，也不利于大规模的推广应用；气浮法虽然也有较高的除藻率，但是也有其弊端：气浮的浮渣难以处理，气浮池通常散发出恶臭，导致周围环境较差，为了保证气浮的效果，在气浮前需要预加氯，但这会危及饮用水的安全。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，在总结各种除藻技术的基础上，提出一种除藻效率高、耗能低、环保节能的高效复合式含藻废水净化方法，为解决含藻废水处理难的问题提供一项新的技术支撑。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种含藻废水高效复合式净化方法，其特点在于，所述净化方法包括如下步骤：
(1)、首先将含藻废水经过滤室过滤以去除大部分悬浮物和部分藻类；
(2)、步骤(1)过滤所得水体进入等离子体反应室，同时向等离子体反应室中通入空气；通过等离子体反应室内的针-板式反应器对水体氧化灭藻；
(3)、步骤(2)氧化灭藻后的水体进入絮凝室絮凝；形成可分离的絮凝物；所述絮凝物与水体中的气泡结合为比重小于水的气浮体浮至水面，凝聚成浮渣；去除浮渣，即得净化的水体。
本发明净化系统结构特点还在于：
所述絮凝室絮凝剂为聚合硫酸盐与硅藻土复合催化剂；用量5-10mg/L；所述聚合硫酸盐与硅藻土的质量比为1:1。
所述过滤室采用滤网过滤，所述滤网的目数范围为120～200目。
所述步骤(3)水体絮凝过程中，按水体10％-50％的体积比回流至步骤(1)的过滤室中。
所述步骤(2)中通入的空气与水的体积比为10:1。
所述聚合硫酸盐选自聚合硫酸铝。
所述过滤室、等离子体反应室、絮凝室呈由下至上贯通设置。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明方法综合了过滤、气浮、等离子体放电和絮凝等技术，具有除藻效率高、药剂使用量小、出水水质好等特点，对藻的去除率高达90％以上。
2、本发明系统采用以等离子体放电氧化技术为主体的复合式净化系统除藻，通过等离子体放电产生紫外光、冲击波、臭氧与双氧水等活性物质，大大降低了传统工艺中因藻类上浮而散发的恶臭，降低了恶臭气体对大气环境的污染，同时该系统省去了传统的加氯处理单元并能够降低藻毒素的释放几率，增加了饮用水的安全性。
3、本发明方法不仅具有高效除藻率，而且对于SS、CODCr也具有较好的去除效果，对SS和CODCr的去除率分别达95％和85％以上。
附图说明
图1为本发明实施例2高效复合式净化系统立面图。
图2为本发明实施例2高效复合式净化系统的网式布药管示意图。
图3为本发明实施例2高效复合式净化系统的整流栅示意图。
图中：1—过滤室，2—等离子体反应室，3—絮凝室，4—集水室，5—高频高压电源，6—絮凝剂投加装置，7—进水口，8—排渣口，9—滤网，10—针电极，11—板电极，12—整流栅，13—网式布药管，131—中心管，132—米字形阵列管，133—环形阵列管，134—出药孔，14—刮渣装置，15—集泥槽，16—出水口，17—絮凝水体折流板，18—清水折流板，19—充气泵，20—储气罐，21—气体流量计，22—电磁阀Ⅰ，23—光伏阵列，24—光伏扬水变频器，25—水泵，26—电磁阀Ⅱ、27填料层、28筛网。
具体实施方式：
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例1一种含藻废水高效复合式净化方法
一种含藻废水高效复合式净化方法，包括如下步骤：
(1)、首先将含藻废水经过滤室过滤以去除大部分悬浮物和部分藻类；
(2)、步骤(1)过滤所得水体进入等离子体反应室，向等离子体反应室中按空气与水的体积比为10:1的比例通入空气，通过等离子体反应室内的针-板式反应器对水体氧化灭藻；所通入的空气一方面为等离子体放电提供所需空气，另一方面为下一步的气浮提供气体，所通空气流量在50-200L/h。
(3)、步骤(2)氧化灭藻后的水体进入絮凝室絮凝；形成可分离的絮凝物；所述絮凝物与水体中的气泡结合为比重小于水的气浮体浮至水面，凝聚成浮渣；去除浮渣，即得净化的水体。
絮凝室絮凝剂为聚合硫酸盐与硅藻土复合催化剂；用量5-10mg/L；聚合硫酸盐与硅藻土(市售)质量比为1:1；聚合硫酸盐优选市售聚合硫酸铝。
过滤室采用滤网过滤，所述滤网的目数范围为120～200目。
步骤(3)水体絮凝过程中，按水体10％-50％的体积比回流至步骤(1)的过滤室中。
实施例2与实施例1净化方法配套的净化系统
参见附图1所示的一种用于含藻废水处理的高效复合式净化系统，其主体为一净化容器，该容器由下至上依次由过滤室1、等离子体反应室2、絮凝室3、集水室4组成。过滤室1与等离子体反应室2之间设有滤网，等离子体反应室与絮凝室之间设有筛网28；净化容器位于过滤室处设有进水口，位于集水室处设有出水口。
如图1所示，过滤室1侧壁底部设置进水口7和排渣口8，顶部设置有滤网9，滤网9目数范围为120～200目；所述的含藻废水通过滤网9的过滤作用，去除废水中大部分的悬浮物和部分藻类，悬浮物和藻类沉淀到底部，最终通过过滤室1侧壁底部设置的排渣口8排出。
如图1所示，等离子体反应室2内设置针板式反应器，针板式反应器由针电极10和板电极11组成；所述的针电极10位于所述的板电极11之下，二者之间根据不同设备以及反应条件留有相应的距离；所述的板电极上方是直径为5～8mm的玻璃球作为固体填料层27，固定填料层的承托板开有进水孔；所述的针板式反应器的两极分别与外部设置的所述的高频高压电源5相连；所述的高频高压电源5电源可输出峰值(VPP)0～100kV，脉宽500～1000ns，脉冲频率1～200Hz可调；所述的针板式反应器针电极10可以采用中空的不锈钢针电极，板电极11材质为正方形不锈钢板，其面积的大小和正负电极的间距应根据实际需要电流的大小和处理水量来设计；所述的针板式反应器外部用绝缘套包裹，以防止漏电或触电。
如图1所示，絮凝室3底部设置有整流栅12，如图3所示，整流栅12相邻支架之间为孔径为2～5mm的不锈钢筛网28，其作用是将上浮的大气泡分割为数目更多的小气泡，增加与絮凝剂的接触面积，从而提高藻类的去除率；所述的絮凝室3顶部还设置有网式布药管13，网式布药管上设均匀排列有出药孔，网式布药管13通过加药管线与外部设置的所述的絮凝剂投加装置6相连，絮凝剂投加装置6为自动加药装置；所述的网式布药管13是用PP聚乙烯材质制成，布药管上开有均匀分布的小孔；所述的絮凝室3中部分废水经设置在外部的太阳能水泵系统回流至过滤室1，与过滤室1中的进水充分混合后再依次进入等离子体反应室、絮凝室，提高藻类的去除率。
如图2所示，网式布药管13由中心管131、沿中心管径向排列的米字形阵列管132以及沿中心管圆周方向排列的环形阵列管133，米字型阵列管132和环形阵列管133上均匀排列有出药孔134；中心管131、米字型阵列管132和环形阵列管133相互连通。
如图1所示，集水室4由斜置的絮凝水折流板17将其斜分为左上部和右下部，絮凝水折流板17上部向上折弯与净化容器的侧壁形成絮凝水上行通道，位于上行通道的顶部设有一将絮凝水上层气浮体刮入集泥槽的刮渣装置14，位于左上部的集水室侧壁上方设有出水口16，位于进水口前方设有与集水室顶部连接垂直向下设置的清水折流板18；清水折流板的底端与絮凝水折流板存有水流通道。所述的刮渣装置14为链板式刮渣机。
如图1所示，充气装置主要包括充气泵19、储气罐20和气体流量计21，三者均设置有出气口并通过空气管线相连；所述的气体流量计21和所述的储气罐20之间还设置有电磁阀22；所述的气体流量计21的出气口通过空气管线与所述的等离子体反应室2相通；根据实际处理需要，通过气体流量计21来控制进入等离子体反应室2的空气量。
如图1所示，太阳能水泵系统包括光伏阵列23、光伏扬水变频器24和水泵25；所述的光伏扬水变频器24通过电路管线分别与光伏阵列23和水泵25相连；所述的水泵25通过废水管线分别与絮凝室3和过滤室1相通，其中，水泵25与絮凝室3连接的废水管线上还设置有电磁阀26；所述的光伏阵列23亦称太阳能电池组件，主要是将太阳的光能转化成电能，给负载水泵电机提供工作电力；所述的光伏扬水变频器24亦称控制器，主要是对太阳能水泵25的运行实施控制和调节；当需要将絮凝室3中部分废水进行回流时，打开电磁阀26，启动太阳能水泵系统，通过光伏扬水变频器24的控制和调节来控制回流水的量。
应用时，含藻废水首先经过过滤室1过滤，去除大部分的悬浮物和部分藻类后进入等离子体反应室2，等离子体反应产生的强氧化性物质通过氧化作用灭藻，灭藻后的水体进入絮凝室3与投加的絮凝剂混合絮凝，形成可分离的絮凝物，絮凝物与气泡结合形成比重小于水的气浮体，然后气浮体通过网式布药管13后进入集水室4，上浮至水面凝聚成浮渣，通过刮渣装置14刮至集泥槽15，清水经清水折流板18折流后通过出水口16排放，絮凝室3中的部分废水经太阳能水泵系统进行回流，由于回流液中含有絮凝剂等化学试剂，与进水进行混合，在集水室内即进行一定的絮凝作用，去除一部分藻类，有利于后续处理，从而提高藻类去除率。废水回流量可视具体出水水质情况而定，一般回流比不超过50％。
本发明综合了过滤、气浮、等离子体放电和絮凝等技术，采用集成化组合工艺，不仅占地面积小，而且具有除藻效率高、药剂使用量小、出水水质好等特点；系统采用等离子体放电氧化除藻，大大降低了传统工艺中因藻类上浮而散发的恶臭，降低了恶臭气体对大气环境的污染，同时该系统省去了传统的加氯处理单元并能够降低藻毒素的释放几率，增加了饮用水的安全性；系统采用太阳能水泵系统对循环水进行回流，大大降低了能耗；该系统不仅具有高效除藻率，而且对于SS、CODCr也有较好的去除效果。

Claims (5)

1.一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述净化方法包括如下步骤：
(1)、首先将含藻废水经过滤室过滤以去除大部分悬浮物和部分藻类；
(2)、步骤(1)过滤所得水体进入等离子体反应室，同时向等离子体反应室中通入空气；通过等离子体反应室内的针-板式反应器对水体氧化灭藻；
(3)、步骤(2)氧化灭藻后的水体进入絮凝室絮凝；形成可分离的絮凝物；所述絮凝物与水体中的气泡结合为比重小于水的气浮体浮至水面，凝聚成浮渣；去除浮渣，即得净化的水体；
所述絮凝室的絮凝剂为聚合硫酸盐与硅藻土复合催化剂；用量5-10mg/L；所述聚合硫酸盐与硅藻土的质量比为1:1；所述聚合硫酸盐选自聚合硫酸铝；
所述净化方法通过配套的净化系统实现净化；所述净化系统包括一净化容器，所述净化容器由下至上依次由过滤室(1)、等离子体反应室(2)、絮凝室(3)和集水室(4)组成，所述过滤室(1)与等离子体反应室(2)之间设有滤网(9)，所述等离子体反应室(2)与絮凝室(3)之间设有筛网；所述净化容器位于过滤室处设有进水口(7)，位于集水室处设有出水口(16)；
所述集水室(4)由斜置的絮凝水折流板(17)将其斜分为左上部和右下部，所述絮凝水折流板(17)上部向上折弯与净化容器的侧壁形成絮凝水上行通道，位于上行通道的顶部设有一将絮凝水上层气浮体刮入集泥槽的刮渣装置(14)，所述出水口(16)设于左上部的集水室侧壁上方，位于进水口前方设有与集水室顶部连接垂直向下设置的清水折流板(18)；所述清水折流板的底端与絮凝水折流板存有水流通道；
所述絮凝室(3)和过滤室(1)之间设有回流管路，所述回流管路用于絮凝室(3)中部分废水回流至过滤室(1)，与过滤室(1)中的进水充分混合后再依次进入等离子体反应室、絮凝室。
2.根据权利要求1所述的一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述过滤室采用滤网过滤，所述滤网的目数范围为120～200目。
3.根据权利要求1所述的一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述步骤(3)水体絮凝过程中，按水体10％-50％的体积比回流至步骤(1)的过滤室中。
4.根据权利要求1所述的一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述步骤(2)中通入的空气与水的体积比为10:1。
5.根据权利要求1所述的一种含藻废水高效复合式净化方法，其特征在于，所述过滤室、等离子体反应室、絮凝室呈由下至上贯通设置。
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