CN106517600A - 含pam的废水处理系统中的臭氧分路系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，包括控制单元，臭氧源、臭氧氧化装置、富余臭氧流量调节装置；臭氧源主通道与臭氧氧化装置连通，富余臭氧通道与废水处理净化完成的回用水管道连通；回用水管道上，位于与富余臭氧通道连接部位之后的位置上设置有与控制单元电连接的、用于实时监测回用水中氧化还原电位的ORP仪，控制单元根据ORP仪的实时监测数据实时调节富余臭氧流量调节装置的开度。本发明利用富余的臭氧，为处理后的水体进行杀菌处理，同时通过ORP仪实时在线监测臭氧杀菌后水中氧化还原电位从而判断臭氧是否过量，进而自动调节杀菌用臭氧的流量，避免管道氧化腐蚀，同时也充分利用富余的臭氧，避免浪费。

Description

含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统，具体来说，是一种含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，属于含PAM的废水处理技术领域。

背景技术

选矿企业在洗矿作业后的矿浆需要再次浓缩分离，有时会由于矿石性质的变化导致矿浆在浓缩机中难以沉降，出现浓缩机跑浑现象，使得炭浸系统矿浆浓细度不达标，尾渣品位超标，严重影响生产，浪费有用尾矿成分。为了避免上述问题发生，国内很多选矿厂在浮选过程以及尾矿水处理时，一般要添加大量的聚丙烯酰胺(PAM)，加速矿浆沉降与浓缩效果。由于大量的使用聚丙烯酰胺，造成尾矿回水COD浓度偏高，黏度增大，经常堵塞设备管道，仅靠常规的混凝沉淀工艺，难以满足循环水使用标准，严重制约选矿企业的发展。现有技术中，针对PAM的降解，有采用高铁酸钾、次氯酸钠、Fenton试剂等方法将PAM彻底氧化为无机物，从而实现PAM的去除，但这样做，需要使用大量的化学药剂，除了污泥量增加、运行费用高昂外，还因为投药后，废水中的药剂和含盐量都增加，处理后的废水只能进行排放，无法再回用。

因此，如何找到一种合理、经济的方法来处理回用尾矿废水，成为选矿企业的头等大事，也成本了本领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是，为含PAM的尾矿废水处理循环系统中PAM的去除，提供一种新的处理思路，先采用臭氧预氧化，使PAM大分子发生开环、断链，转变为简单的小分子有机物，为后续的混凝絮凝创造有利条件，解决PAM去除工作运行成本高昂、污泥量增加、处理后废水中药剂和含盐量增加导致无法回用的技术问题。同时，利用富余的臭氧，为处理后的水体进行杀菌处理，同时通过ORP仪实时在线监测臭氧杀菌后水中氧化还原电位(从而判断臭氧是否过量)，进而自动调节杀菌用臭氧的流量，避免管道壁被氧化进而导致管道阻塞，同时也充分利用富余的臭氧，避免浪费。

本发明采取以下技术方案：

一种含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，包括控制单元，臭氧源、臭氧氧化装置、富余臭氧流量调节装置；所述臭氧源具有主通道和富余臭氧通道，所述主通道与臭氧氧化装置连通，富余臭氧通道与废水处理净化完成的回用水管道连通；所述回用水管道上，位于与富余臭氧通道连接部位之后的位置上设置有与控制单元电连接的、用于实时监测回用水中氧化还原电位的ORP仪，所述控制单元根据所述ORP仪的实时监测数据实时调节所述富余臭氧流量调节装置的开度。

进一步的，还包括黏度计，所述黏度计实时监测臭氧氧化装置前端的废水黏度，所述控制单元分别与所述臭氧氧化装置上用于臭氧供给的流量控制阀、及所述黏度计电连接，并根据所述黏度仪与PAM的浓度之间的对应关系实时调节所述臭氧源主通道的臭氧流量。

进一步的，所述含PAM混合液是矿石分选产生的废水。

更进一步的，所述含PAM的废水处理系统包括依次连接并连通的尾矿废水调节池、臭氧氧化装置、混凝絮凝反应池、物理过滤装置；经所述物理过滤装置过滤后的净水管路与矿石分选的进水口连接；臭氧与废水在所述臭氧氧化装置处混合，混凝絮凝反应池与外接的、用于使PAM絮凝的PAC及PAM添加通道连接。

进一步的，臭氧氧化装置包括依次连接的空压机、制氧机、臭氧发生器、臭氧氧化池，臭氧与废水在所述气水混合器中混合，进入臭氧氧化池。

更进一步的，所述物理过滤装置包括依次连接的斜管沉淀池、砂滤池。

再进一步的，所述斜管沉淀池与砂滤池之间设有实时监测废水浊度的浊度仪，所述控制单元还分别与所述浊度仪以及用于PAM絮凝的PAC添加流量控制阀电连接。

再进一步的，所述砂滤池之后设有用于实时监测废水中COD浓度的COD仪，所述COD仪之后设有双通阀门，双通阀门的第一路与尾矿废水调节池连通，第二路与矿石分选的进水口连通；所述控制单元分别与所述COD仪及所述双通阀门电连接，当COD浓度达标开启第二路关闭第一路，当COD浓度不达标，开启第一路关闭第二路。

本发明的有益效果在于：

1)为含PAM的尾矿废水处理循环系统中PAM的去除，提供一种新的处理思路，先采用臭氧预氧化，使PAM大分子发生开环、断链，转变为简单的小分子有机物，为后续的混凝絮凝创造有利条件，解决PAM去除工作运行成本高昂、污泥量增加、处理后废水中药剂和含盐量增加导致无法回用的技术问题。

2)利用富余的臭氧，为处理后的水体进行杀菌处理，将废水处理富裕出臭氧投到回用水系统中，杀菌消毒，减少资源浪费，自动化程度高，污泥沉淀量少，减少安全风险，降低投资和运行费用；同时通过ORP仪实时在线监测臭氧杀菌后水中氧化还原电位(从而判断臭氧是否过量)，进而自动调节杀菌用臭氧的流量，避免管道壁被氧化进而导致管道阻塞，同时也充分利用富余的臭氧，避免浪费。

2)提高废水的处理效率及重复利用率，是选矿企业响应国家节能减排与资源化的关键手段；

3)根据矿石废水浊度较大的特点，巧妙的采用黏度仪对臭氧氧化前的废水的黏度进行实时监控，并反馈给控制单元，控制单元据此实时控制臭氧供给的流量，从而达到最佳效果；

4)整个处理过程，采用自动检测仪表反馈控制机制，实时调整臭氧和PAC的投加量，充分发挥臭氧氧化和PAC混凝沉淀效率，节省电耗和药剂费用；

附图说明

图1是实施例一中，含PAM的尾矿废水处理循环系统的整体工艺流程图。

图2是制取臭氧及混合投加流程的示意图。

图3是在臭氧供给过程中，黏度仪与ORP仪对相应流量控制阀开度控制的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明原理进一步说明。

实施例一：

参见图1-3，本发明基于该废水COD处理负荷不高，可生化性差，因此在臭氧处理的后续工艺选择物化处理，即臭氧预氧化+混凝沉淀+砂滤的组合工艺，确保出水稳定满足循环水水质要求，实现废水回用。整个工艺采用黏度、浊度、水中臭氧浓度等反馈机制，实现药剂投加量的自动控制，有利于水回用的良性循环。

臭氧+混凝沉淀+砂滤工艺组合处理含PAM尾矿废水回用的工艺流程如下：

含PAM的尾矿废水主要来源于矿石分选工艺排水、尾矿池溢流水及矿渣浓缩液等，主要含有未完全反应的PAM及少量的金属离子、悬浮物、胶体、微量浮选药剂等，由各个收集系统排至PAM尾矿废水调节池内，进行均质均量后，泵入臭氧氧化池内，经过臭氧水的预氧化，改变废水中PAM和微量浮选药剂的结构和化学特性，使其发生开环、断链，变成易于物化处理的小分子有机物，减少后续水处理设备的清洗频率和加药量，通过混凝絮凝及斜管沉淀后，去除废水中大部分PAM、悬浮物和胶体物质，消除出水黏性，降低COD浓度，并在末端增加砂滤系统，通过COD在线监测，合格水达标回用至车间分选工艺或设备用水的循环冷却水系统。不合格水、循环水排污水及砂滤反冲洗水，各自收集，通过排污管网返回调节池重新处理。

斜管沉淀池的沉淀污泥，利用高效絮凝沉淀原理，将污泥泵入尾矿池，既可增强尾矿的沉淀效果，又能减少单独处理的费用。尾矿浓浆经矿渣浓缩机浓缩后，矿渣可做建筑材料或其他综合利用，浓缩液返回调节池重新处理。

通过自动分路系统和自动阀，将废水处理富裕的臭氧量，投入到回用水系统中，杀菌消毒，减少臭氧浪费的同时消除回用水系统的微生物，并对管路系统起到一定的阻垢和缓蚀作用。

综上所述，整个尾矿废水处理过程，无废水外排、矿渣和污泥综合利用，资源循环利用，完全实现零排放。

其中控制工艺部分：

1.臭氧自动智能投加：根据水中黏度，折算PAM用量，通过PLC控制和自动阀，自控调节臭氧的投加量，提高臭氧利用率，减少臭氧发生成本，节能降耗；

2.PAC的智能投加：根据回用水浊度控制指标，采用浊度仪自动反馈控制PAC加药量，减少药剂投加量，节省药剂费用的同时降低TDS；

3.出水达标回用智能控制：利用COD在线监测和浊度仪，合格水达标回用，不合格水返回调节池重新处理；

4.回用水清洁无污染智能控制：通过自动分路系统和PLC调控，将废水处理富裕臭氧，自动投入到回用水系统中，杀菌消毒，并利用ORP仪表，实时监控回用水中氧化还原电位，以防投加臭氧过量腐蚀后续管网，这样减少臭氧浪费的同时消除回用水系统的微生物，并对管路系统起到一定的阻垢和缓蚀作用。

处理结果分析：

1、PH值的影响

通过小试实验可知，用臭氧处理选矿废水，在中性或碱性条件下,即pH7-9最佳，对PAM有较好的去除率。

2、臭氧投加浓度的影响

在废水PH为8左右，随着臭氧投加浓度的增加，PAM浓度下降较快，黏度逐渐降低，在2.5mg/l左右时，氧化反应30min，水的黏度接近蒸馏水，而COD的去除率仅10％左右，逐渐加大臭氧投加量，COD下降不明显，考虑节能减耗，组合混凝沉淀及砂滤处理，经小试实验，COD去除效果明显，去除率可达80％；

3、臭氧接触反应时间的影响

在废水PH为8左右，投加臭氧浓度为2.5mg/l，在反应5min时，臭氧对PAM质量浓度开始下降，10min后，降低50％左右，但是对COD的去除率并不明显，由于臭氧投加初期，打断PAM分子变为小分子有机物，增加COD浓度，反应20min后，部分小分子有机物被氧化为CO₂，COD浓度开始下降，接触时间越长，COD去除效果越好。但考虑经济性，仅采用臭氧进行预氧化，氧化时间选在30min左右，组合混凝沉淀工艺，更加经济合理。

总之,臭氧氧化处理改善出水堵塞管路问题，起到了非常重要的作用，且经臭氧预氧化-混凝沉淀-砂滤工艺处理后,COD去除率达80％、SS去除率达85％、浊度去除率达93％。臭氧预氧化处理选矿废水效果是显著的，不增加额外污泥沉淀量、不产生二次污染,可以稳定达到相关水质标准，并在回用水管路中投加适量臭氧，消除循环水中生物黏泥，减少管道的结垢和腐蚀，并防止设备管道堵塞。

实施例二：

某铝矿厂原尾矿回用水中含聚丙烯酰胺，经过简单的混凝沉淀处理后回用，经常堵塞设备管道系统，增加设备清洗频率和工人工作强度，影响企业的生产效率。为此，我们取该厂水样进行小试实验，经过多次工艺组合和比选，最终选出臭氧预氧化+混凝沉淀+砂滤的组合工艺。在尾矿出水PH值弱碱性条件，投加臭氧1-4mg/L，反应30min后，用粘度计测量水中粘度，控制粘度在1mPa·s以内，出水进入混凝反应池，投加PAC 120mg/l，视矾花大小，实时调整PAC的加药量或适当添加微量PAM助凝，经过斜管沉淀后，COD去除率约73％、SS去除率约87％、浊度去除率约92.3％，达到预期处理效果。为了确保回用水稳定达标，又在末端增设砂滤系统，去除废水中剩余的悬浮物。沉淀污泥泵入尾矿池，与矿渣一起经过矿渣浓缩机浓缩后，矿渣综合利用，浓缩液回流至调节池重新处理。砂滤出水满足回用水标准，重新循环使用，响应国家节水减排要求。

在最佳投药条件下，试验处理效果如下表：

由上表可知，经臭氧预氧化-混凝沉淀+砂滤工艺处理后,出水均能满足相关水质标准，明显改善出水堵塞管路问题，且不增加额外污泥沉淀量、不产生二次污染,提高废水处理效率及重复利用率，是选矿企业实现节能减排与资源化的关键手段。

实施例三：

某油田驱采废水中含有大量的PAM，废水粘度大、含油量高，可生化性差，场区现有一套隔油-混凝沉淀处理系统，由于设备不断老化，环保要求更加严格，现有设施不能满足要求，因此对现有废水处理设施进行升级改造。经过仔细分析现有水质和多次小试试验，并充分利用现有的废水处理设施基础上，优化设计，决定采用：隔油沉淀、臭氧氧化预处理及生化处理工艺，最终处理出水循环使用。

升级改造处理工艺流程如下：

油田驱采废水收集至调节池后，先进行隔油沉淀处理，去除废水中的油类，然后经过臭氧氧化预处理，降低废水中的PAM浓度，也即降低了废水粘度，提高废水的可生化性，再经过生物接触氧化池，去除废水中大部分有机物，为了确保回用水稳定达标，在生物接触氧化池的末端，增加MBR生物反应器，代替传统的二次沉淀池，利用池中较高的污泥浓度，进一步降低废水中的有机物，同时滤除废水中的悬浮物，出水达标回用。

在臭氧氧化池之前，增设黏度仪，用于监测进入臭氧氧化池之前的废水黏度，并将监测信号实时反馈到PLC控制中心，控制中心预设PAM浓度与废水黏度一一对应的关系的程序，并根据测得的PAM浓度实时调整臭氧供给的流量。

经过升级改造处理后，废水处理效率明显提高，出水水质较好，完全满足回用水要求，提高了水的重复利用率，响应国家环保节水减排政策。

Claims (8)

1.一种含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：

包括控制单元，臭氧源、臭氧氧化装置、富余臭氧流量调节装置；

所述臭氧源具有主通道和富余臭氧通道，所述主通道与臭氧氧化装置连通，富余臭氧通道与废水处理净化完成的回用水管道连通；

所述回用水管道上，位于与富余臭氧通道连接部位之后的位置上设置有与控制单元连接的、用于实时监测回用水中氧化还原电位的ORP仪，所述控制单元根据所述ORP仪的实时监测数据实时调节所述富余臭氧流量调节装置的开度。

2.如权利要求1所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：还包括黏度计，所述黏度计实时监测臭氧氧化装置前端的废水黏度，所述控制单元分别与所述臭氧氧化装置上用于臭氧供给的流量控制阀、及所述黏度计电连接，并根据所述黏度仪与PAM的浓度之间的对应关系实时调节所述臭氧源主通道的臭氧流量。

3.如权利要求1所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：所述含PAM混合液是矿石分选产生的废水。

4.如权利要求3所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：

所述含PAM的废水处理系统包括依次连接并连通的尾矿废水调节池、臭氧氧化装置、混凝絮凝反应池、物理过滤装置；经所述物理过滤装置过滤后的净水管路与矿石分选的进水口连接；

臭氧与废水在所述臭氧氧化装置处混合，混凝絮凝反应池与外接的PAC及PAM添加通道连接。

5.如权利要求1所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：臭氧氧化装置包括依次连接的空压机、制氧机、臭氧发生器、臭氧氧化池，臭氧与废水在所述气水混合器中混合，进入臭氧氧化池。

6.如权利要求4所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：所述物理过滤装置包括依次连接的斜管沉淀池、砂滤池。

7.如权利要求6所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：所述斜管沉淀池与砂滤池之间设有实时监测废水浊度的浊度仪，所述控制单元还分别与所述浊度仪以及用于PAM絮凝的PAC添加流量控制阀电连接。

8.如权利要求6所述的含PAM的废水处理系统中的臭氧分路系统，其特征在于：所述砂滤池之后设有用于实时监测废水中COD浓度的COD仪，所述COD仪之后设有双通阀门，双通阀门的第一路与尾矿废水调节池连通，第二路与矿石分选的进水口连通；所述控制单元分别与所述COD仪及所述双通阀门电连接，当COD浓度达标开启第二路关闭第一路，当COD浓度不达标，开启第一路关闭第二路。