CN104724884B - 一种化工废水外泄污染地表水的处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化工废水外泄污染地表水的处理系统及其处理方法，它通过依次串联的初级处理系统、多级过滤系统和生态强化净化系统的组合系统来处理外泄到地表水环境中的多种污染物。与现有技术相比，本发明采用物理沉淀和多级过滤方法对废水中多种污染物进行逐级削减，工艺简单，经济有效，处理效果好。同时，整个系统串联组合，功能定位清晰，各系统既可各自发挥，也可整合为一个完整的系统，充分发挥各自的功能。
Description
技术领域
本发明属于资源环境保护技术领域，具体涉及一种化工废水外泄污染地表水的处理系统及其处理方法。
背景技术
近年来，溧阳市某地水塘水体持续出现了发红现象，原因在于靠近原采矿矿井附近不断有渗水现象，渗出的水呈红褐色，这种红褐颜色的渗水经过田间的沟渠，流至村民水塘，造成水塘水体色度偏高。对污染水体附近进行了一系列的排查和分析，并走访了附近的村民，村民反映出现渗水的废弃矿井在地下与附近的某化工企业以前废弃的矿井与村内矿井相通，该化工厂有可能通过废弃的矿井进行排污。经有关部门多次调查取证确定该企业存在污水偷排行为，但是由于地下矿井路径复杂无法确定偷排的暗管以及路径等，对受污染水体的治理产生不利影响。该企业为活性染料开发、生产的企业。主要生产多种类型的染色剂，适用于棉、麻、毛、粘胶等纤维织物的染色和印花，其生产工艺所产生的废水为典型的化工废水，废水呈现显著的红褐色，其中COD、色度和三价铁离子浓度非常高，同时废水中含有芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性较大。该矿井中的废水为典型的化工废水，具有典型的高色度、高COD和高有机污染物特征，按照正常的污水处理工艺也属于较难处理的工业废水，同时由于排放时间较长(2～4年)，已经污染了周围大面积的水域，范围大，水量多，浓度低，复合型污染的特点，难以采取常规工艺处理。因此，如何本着经济可行的原则，因地制宜的构建处理工艺，通过低成本、去除率高、易于操作的处理方法，成为技术发明的关键因素。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低，效率高，易操作的化工废水外泄污染地表水的处理系统及其处理方法，以解决现有技术中存在的对大范围低浓度的复合型污水难以净化的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种化工废水外泄污染地表水的处理系统，它包括依次串联的初级处理系统、多级过滤系统和生态强化净化系统。
其中，初级处理系统包括依次串联的废水调节池、混合反应池和混合沉淀池。
其中，多级过滤系统包括1个以上的过滤单元，每个过滤单元包括1个配水池和1个滤池。
其中，生态强化净化系统为净水塘，包括依次相连的浅水净化区、深水净化区和透水围堰。
其中，所述的化工废水为矿井渗水，特别是多水量、低浓度的复合型污水。
其中，初级处理系统中，废水调节池和混合反应池间通过提升水泵相连，混合反应池和混合沉淀池间通过污水泵相连。
其中，混合反应池底部铺设有曝气管，曝气增氧机通过PVC管至微分子曝气管，曝气管均匀扩张并达到设计值，适用压力范围宽：0.06-0.10Mpa，适用水深范围0-3米，大量细微气泡(直径：20～40μn)从壁管冒出，上升速度极慢，溶氧效果显著，曝气30分钟，从而大幅度提高水中的含氧量。
其中，考虑到矿坑渗水的流量极不稳定(最多每天约10m3)，综合考虑占地面积、成本等问题，设置废水调节池有效容积为20m3且位于地势低洼处。其中，废水调节池采用间歇式操作方式，一个批次可处理10吨废水；
多级过滤系统中，每个过滤单元中的配水池底部设有出水口，与滤池底部的布水管相连。
其中，配水池顶部设有进水口，与前一个滤池或混合沉淀池相连。
其中，滤池顶部设有出水口，与下一个配水池或生态强化净化系统中的浅水净化区相连。
其中，滤池中的填料为锰砂、石英砂和活性炭填料中的任意一种。
多级过滤系统中，可以根据水质的变化灵活增加或减少某种类型滤池的数量，优选锰砂滤池、石英砂滤池和活性炭滤池各有一个；其中，初级处理系统中的排水总是先通过所有的锰砂滤池，再通过所有的石英砂滤池，最后通过所有的活性炭滤池。
其中，滤池采用混凝土或砖砌结构进行防渗处理，截面(即图3中所示剖面)可以采用矩形和半地下形式。设计的多级滤池布水方式采用的为从滤料顶部自流到底部的方式，因此滤料的高度越大，废水在滤料中的流程越长，净化效果也越好，因此断面净尺寸拟按照80cm(深)×50cm(宽)设计。每个滤池的净长度为2m。布水管采用硬PVC排水管，管径采用50mm，每个单元优选三根布水管。
经前两个系统处理后，废水的主要污染物指标已经基本有效削减，但是废水中仍有少量有机物指标未达标，加上水塘中的水可能会受未处理污水的影响，故倚靠水塘设置约150m2的生态强化净化系统(净水塘)，主要由浅水净化区、深水净化区和透水围堰组成。
生态强化净化系统中，浅水净化区为岸体至水深为1.0m处的纵向区域，深水净化区为水深1.0m处至水深2.5m处的纵向区域。
其中，浅水净化区中种植挺水植物；其中，挺水植物包括芦苇、香蒲或荻草中的任意一种或几种的组合；其中，高层植物芦苇的株距约10株/m2，中层植物香蒲和荻草的株距约为15株/m2。
其中，深水净化区中种植沉水植物与漂浮植物；其中，沉水植物包括苦草、黑藻、伊乐藻、狐尾藻和金鱼藻中的任意一种或几种的组合，所述的漂浮植物包括浮萍和凤眼莲中的任意一种或几种的组合；其中，沉水植物和漂浮植物按照3～5株(丛)/m2的种植，沉水植物与漂浮植物的株(丛)比例为4：1。
其中，透水围堰采用大块浆砌石抛石而成，围堰下端宽为1.6～2.0m，围堰上端宽为0.8～1.2m；其中，围堰上端高出水面20～30cm。
上述处理系统在化工废水外泄污染地表水中的处理方法，它包括如下步骤：
a.废水经废水混合反应池曝气后，，向混合反应池中加入膨润土脱色剂和石灰，反应完全后的废水通过污水再进入混合沉淀池后静置沉淀，静置沉淀完成后排出池内上层清液，并将沉淀池内的污泥清出；
b.排出的上层清液进入多级过滤系统(2)中的配水池(10)中进行过滤；其中，上层清液进入配水池(10)后，通过布水管(12)进入滤池(11)中，再由滤池顶部的出水口进入下一个过滤单元的配水池(10)或生态强化净化系统(3)的浅水净化区(13)中；
c.多级过滤系统(2)出水进入生态强化净化系统(3)，并依次通过浅水净化区(13)、深水净化区(14)和透水围堰(15)净化后，排入就近水体。
步骤a中，膨润土脱色剂的加入量为2ppm，石灰的加入量为10ppm(计算的基准为混合反应池中废水的质量)；其中，加入方法为：先加入膨润土脱色剂，15-20分钟后加入石灰，反应30～45分钟。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1、采用物理沉淀和多级过滤方法对废水中多种污染物进行逐级削减，工艺简单，经济有效，处理效果好。
2、整个系统串联组合，功能定位清晰，各系统既可各自发挥，也可整合为一个完整的系统，充分发挥各自的功能。
附图说明
图1为本发明处理系统示意图。
图2为初级处理系统流程图。
图3为多级过滤系统平面图。
图4为多级过滤系统剖面图。
图5为生态强化净化系统剖面图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
如图1和图3所示，本发明的化工废水外泄污染地表水的处理系统，其按照处理流程包括依次串联的初级处理系统1、多级过滤系统2和生态强化净化系统3。
所述的初级处理系统1包括依次串联的废水调节池4、混合反应池5和混合沉淀池6；其中废水调节池4和混合反应池5间通过提升水泵7相连，混合反应池5和混合沉淀池6间通过污水泵8相连；其中，混合反应池布置有曝气增氧机，底部铺设有曝气管。
所述的多级过滤系统2包括3个的过滤单元9，每个过滤单元包括1个配水池10和1个滤池11；其中，每个过滤单元9中的配水池10底部设有出水口，与滤池11底部的布水管12相连；其中，配水池10顶部设有进水口，最右边配水池10的进水口与混合沉淀池6相连，其余配水池10的进水口与前一个滤池11相连；其中，滤池11顶部设有出水口，最左边滤池的出水口与生态强化净化系统3中的浅水净化区13相连，其余滤池11的出水口与下一个配水池10相连；其中，3个滤池11中的填料从左到右依次为活性炭、石英砂和锰砂，初级处理系统的出水依次通过配水池、锰砂滤池、配水池、石英砂滤池、配水池和活性炭滤池；其中，每个滤池11底部铺设有三根布水管，如图3所示。
所述的生态强化净化系统3为净水塘，包括依次相连的浅水净化区13、深水净化区14和透水围堰15。
其中，浅水净化区13为岸体至水深为1.0m处的纵向区域，深水净化区14为水深1.0m处至水深2.5m处的纵向区域；其中，浅水净化区13中种植挺水植物16，包括芦苇、香蒲或荻草中的任意一种或几种的组合其中，深水净化区14中种植漂浮植物17与沉水植物18，沉水植物18包括苦草、黑藻、伊乐藻、狐尾藻和金鱼藻中的任意一种或几种的组合，所述的漂浮植物17包括浮萍和凤眼莲中的任意一种或几种的组合。
其中，透水围堰15采用浆砌石抛石而成，围堰下端宽为1.6～2.0m，围堰上端宽为0.8～1.2m；其中，围堰上端高出水面20～30cm。
实施例2：
矿坑泄露来水进入调节池，进入混合反应池按照曝气时间28分钟后，按照投加脱色剂2ppm和石灰10ppm的投加量质量分数，加入脱色剂反应15分钟后再加入石灰，反应半小时，反应过程完成后开启水泵将废水送入混凝沉淀池50分钟后将池内上层清水导入三级滤池，滤池中分别锰砂、石英砂以及活性炭填料，滤池断面净尺寸按照80cm(深)×50cm(宽)×2m(长)，布水管采用硬PVC管，管径采用50mm，每个单元采用三根布水管，滤池出水水质见表1。
表1.一级和二级处理矿井渗水效果
实施例3：
水塘中的水导入调节池，进入混合反应池按照曝气时间30分钟后，按照投加脱色剂1.2ppm和石灰6ppm的投加量质量分数，加入脱色剂反应10分钟后再加入石灰，反应半小时，反应过程完成后开启水泵将废水送入混凝沉淀池30分钟后将池内上层清水导入三级滤池，滤池中分别锰砂、石英砂以及活性炭填料，滤池断面净尺寸按照80cm(深)×50cm(宽)×2m(长)，布水管采用硬PVC管，管径采用50mm，每个单元采用三根布水管，滤池出水水质见表2。
表2.一级和二级处理水塘中水的效果
矿坑泄露来水进入调节池，进入混合反应池按照曝气时间28分钟后，按照投加脱色剂3ppm和石灰12ppm的投加量质量分数，加入脱色剂反应18分钟后再加入石灰，反应半小时，反应过程完成后开启水泵将废水送入混凝沉淀池1小时后将池内上层清水导入三级滤池，滤池中分别锰砂、石英砂以及活性炭填料，滤池断面净尺寸按照80cm(深)×50cm(宽)×2m(长)，布水管采用硬PVC管，管径采用50mm，每个单元采用三根布水管，滤池出水进入水塘与水塘水混合后进入150m2的生态强化净化区，浅水区正常水深设计值为1.2m，以挺水植物为主，主要种类有芦苇、香蒲、荻草，高层植物芦苇(株距约8株/m2)、中层香蒲、荻草(株距约12株/m2)。深水区正常水深设计值为1.8m，为沉水植物及漂浮植物种植区，沉水植物有苦草、黑藻、伊乐藻、狐尾藻和金鱼藻，漂浮植物有浮萍、凤眼莲等，沉水植物和漂浮植物按照4株(丛)/m2的种植，沉水植物与漂浮植物比例为4：1，透水围堰的施工和构成较为简单，采用大块的浆砌石抛石而成，高出水面20cm，矿坑渗水及受污染的水塘经过三级处理的效果见表3。
表3.矿坑渗水及受污染的水塘经过三级处理效果
*单位：有机物定性匹配度％
Claims (9)
1.一种化工废水外泄污染地表水中的处理方法，它是利用化工废水外泄污染地表水处理系统进行处理，其特征在于，包括如下步骤：
a.废水经废水调节池(4)，进入混合反应池(5)曝气后，向混合反应池(5)中加入膨润土脱色剂和石灰，反应完全后的废水进入混合沉淀池(6)后静置沉淀，静置沉淀完成后排出池内上层清液，并将沉淀池内的污泥清出；
b.排出的上层清液进入多级过滤系统(2)中的配水池(10)中进行过滤；其中，上层清液进入配水池(10)后，通过布水管(12)进入滤池(11)中，再由滤池顶部的出水口进入下一个过滤单元的配水池(10)或生态强化净化系统(3)的浅水净化区(13)中；
c.多级过滤系统(2)出水进入生态强化净化系统(3)，并依次通过浅水净化区(13)、深水净化区(14)和透水围堰(15)净化后，排入就近水体；
其中，所述的化工废水外泄污染地表水处理系统包括依次串联的初级处理系统(1)、多级过滤系统(2)和生态强化净化系统(3)；初级处理系统(1)包括依次串联的废水调节池(4)、混合反应池(5)和混合沉淀池(6)；多级过滤系统(2)包括1个以上的过滤单元(9)，每个过滤单元包括1个配水池(10)和1个滤池(11)；生态强化净化系统(3)为净水塘，包括依次相连的浅水净化区(13)、深水净化区(14)和透水围堰(15)。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤a中，膨润土脱色剂的加入质量比为2ppm，石灰的加入质量比为10ppm；其中，加入方法为：先加入膨润土脱色剂，15～20分钟后加入石灰，反应30～45分钟。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的化工废水为矿井渗水。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的初级处理系统(1)中，废水调节池(4)和混合反应池(5)间通过提升水泵(7)相连，混合反应池(5)和混合沉淀池(6)间通过污水泵(8)相连。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的多级过滤系统(2)中，每个过滤单元(9)中的配水池(10)底部设有出水口，与滤池(11)底部的布水管(12)相连；
其中，
配水池(10)顶部设有进水口，与前一个滤池(11)或混合沉淀池(6)相连；
滤池(11)顶部设有出水口，与下一个配水池(10)或生态强化净化系统(3)中的浅水净化区(13)相连；
滤池中的填料为锰砂、石英砂和活性炭填料中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述的生态强化净化系统(3)中，浅水净化区(13)为岸体至水深为1.0m处的纵向区域，深水净化区(14)为水深1.0m处至水深2.5m处的纵向区域。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，浅水净化区(13)中种植挺水植物(16)；其中，挺水植物(16)包括芦苇、香蒲或荻草中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，深水净化区(14)中种植漂浮植物(17)与沉水植物(18)；其中，沉水植物包括苦草、黑藻、伊乐藻、狐尾藻和金鱼藻中的任意一种或几种的组合，所述的漂浮植物包括浮萍和凤眼莲中的任意一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，透水围堰(15)采用浆砌石抛石而成，围堰下端宽为1.6～2.0m，围堰上端宽为0.8～1.2m；其中，围堰上端高出水面20～30cm。
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