CN107089703A - 阶层式废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阶层式废水处理系统，包括一进水口；多个第一阶储液槽，连结所述进水口，所述第一阶储液槽注入第一溶液；第二阶储液槽，连结所述多个第一阶储液槽，所述第二阶储液槽注入第二溶液；多个连接单元，设置在所述多个第一阶储液槽和所述第二阶储液槽间，每一个连接单元具有一控制阀和一连接管体，所述控制阀设置在所述连接管体上；一控制单元，连接所述多个连接单元，所述控制单元控制所述控制阀的开启或者关闭。本发明的阶层式废水处理系统通过二阶或多阶废水处理，使废水处理得更干净；在处理过程中储液槽间并联连接，避免了工作中某一储液槽体发生问题，使得整个废水处理流程需要停滞下来的缺失。

Description

阶层式废水处理系统

【技术领域】

本发明是关于一种废水处理的技术领域，尤其是一种将工业废水(特别是含有重金属的工业废水)中移除特定和非特定污染物的阶层式废水处理系统。

【背景技术】

传统中，在工业制程中产生含金属(包括有机的和无机的)或其他污染物的废水。由于污染物内含的毒性，控管机关对于某些金属的最大浓度制定了严格的限制，以合法地排放至环境中。为了符合这些规定，工厂利用废水处理程序以从废水中移除控管的物质。以重金属为例，传统中，对重金属废水的处理，通常可区分为两类，其一是化学程序，是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除，例如中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、电解沉淀法、隔膜电解法等方法；其二是物理程序，是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，例如反渗透法、电渗析法、蒸发法和离子交换法等方法。

传统中化学沉淀和离子交换是两种主要的废水处理方法。以化学沉淀为例说明，化学沉淀的方式是从废水中移除已溶解(离子性)金属的方法，通常化学沉淀使用一连串的串联槽体(即一个槽体挨着另一个槽体的方式以进行中和、沉淀(precipitation)、凝聚(coagulation)、絮凝(flocculation)、沉淀(sedimentation)、沉降/过滤(settling/filtration)以及脱水的操作步骤；然而，传统中，在化学沉淀和离子交换操作过程时，在负载相中，一或多个树脂槽可包含新的化学溶剂(例如树脂等)，且废水能被抽取而以指定的速率流过该等化学溶剂槽，以提供废水和要进行离子交换反应之化学溶剂足够的接触时间。当废水流过化学溶剂床，离子交换反应就会发生，且金属和其他离子性污染物能从废水中移除并捕捉至化学溶剂上，当该化学溶剂的交换能力渐渐消耗，一些金属无法被化学溶剂捕捉。有鉴于此，化学溶剂槽被配置为串联方式，使得各个化学溶剂槽都能够捕捉从之前的化学溶剂槽流出的金属或离子，故能确保废水能够成功地处理。一旦化学溶剂槽内的化学溶剂达到饱和，且其无法再有任何经济性或可能性再继续使用化学溶剂，此时就能丢弃耗尽的化学溶剂，而化学溶剂槽可填充新的化学溶剂，再进行再一次的化学程序。串联的化学溶剂槽为了能够达到完整的处理废水，需要串联例如7个槽体，除了众多的槽体会占用许多面积之外，也需要耗费许多时间且同时处理多个槽体内的化学溶剂，且不管废水的处理数量多寡，皆需要同时开启7个槽体。若有其中一个步骤发生问题，则整个流程需要停滞下来，以及槽体的容量是固定的，无法针对不同的废水处理量弹性地调整等缺失。

因此，本发明提出一种阶层式废水处理系统，以解决现有技术所存在的问题。

【发明内容】

本发明欲解决的技术问题是提供一种阶层式废水处理系统，用于达到将一工业废水处理成一输出溶液目的，并增加工业废水处理的效率。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案：本发明一种阶层式废水处理系统，用于将工业废水处理成输出溶液，所述阶层式废水处理系统包括：

一进水口，供接收工业废水；

多个第一阶储液槽，连结所述进水口，所述多个第一阶储液槽中注入第一溶液，所述第一溶液与所述工业废水进行第一次离子交换，以捕捉所述工业废水中的一金属离子，并让所述金属离子沉积在多个第一阶储液槽，并输出第一输出溶液；

第二阶储液槽，连结所述多个第一阶储液槽，所述第二阶储液槽注入第二溶液，所述第二溶液与所述第一输出溶液进行第二次离子交换，以捕捉所述第一输出溶液的一金属离子，并输出第二输出溶液；

多个连接单元，设置在所述多个第一阶储液槽和所述第二阶储液槽间，每一个连接单元具有一控制阀和一连接管体，所述控制阀设置在所述连接管体上，以控制所述多个第一阶储液槽与所述多个第二阶储液槽之间的所述第一溶液、所述第二溶液、所述第一输出溶液、所述第二输出溶液的流量；

一控制单元，连接所述多个连接单元，所述控制单元控制所述控制阀的开启或者关闭；

一搅动单元和一温控单元，所述搅动单元和所述温控单元设置于所述多个第一阶储液槽或所述第二阶储液槽，所述搅动单元利用多个梳状棒体搅动所述第一溶液，所述温控单元控制所述第一溶液的温度以改变所述第一溶液的活性和控制所述第二溶液的温度以改变所述第二溶液的活性。

可选地，所述阶层式废水处理系统包括浓度传感器，该浓度传感器设置于所述多个第一阶储液槽和/或第二阶储液槽中，以在所述多个第一阶储液槽测量所述第一溶液的浓度，和/或在所述第二阶储液槽测量所述第二溶液的浓度。

可选地，所述控制单元可根据所述浓度传感器测量的浓度，以控制所述控制阀执行开启动作或关闭动作。

可选地，所述阶层式废水处理系统包括一警示模块，警示模块连接所述控制单元与所述浓度传感器的至少一者，所述警示模块根据所述第一溶液的浓度或所述第二溶液的浓度等于或低于一预设浓度，产生一警示信息。

可选地，所述阶层式废水处理系统还包括深度传感器，该深度传感器设置于所述多个第一阶储液槽和/或所述第二阶储液槽中，以在所述多个第一阶储液槽测量所述金属离子沉积在多个第一阶储液槽的高度，和/或在所述第二阶储液槽测量所述金属离子沉积在多个第二阶储液槽的高度。

可选地，所述阶层式废水处理系统还包括连通管，所述连通管设置于所述多个第一阶储液槽之间，以供所述第一溶液在所述多个第一阶储液槽之间流动。

可选地，所述多个第一阶储液槽之间的容量大小，以2的幂次方进行设置。

可选地，所述第二溶液的浓度不大于所述第一溶液的浓度。

可选地，所述控制单元更包含一计时器，所述控制单元根据所述计时器的计数结果开启或关闭所述控制阀。

可选地，所述阶层式废水处理系统还包括一检测单元和一回收储液槽，所述检测单元连接所述第二阶储液槽，以检测所述第二输出溶液的所述金属离子的数量，所述回收储液槽并接所述第二阶储液槽，所述回收储液槽根据所述检测单元回收所述第二输出溶液，并将所述第二输出溶液导入所述第二阶储液槽。

本发明达到的技术效果是：本发明的阶层式废水处理系统通过二阶或多阶废水处理，使废水处理得更干净；在处理过程中储液槽间并联连接，避免了工作中某一储液槽体发生问题，使得整个废水处理流程需要停滞下来的缺失。

本发明所采用的具体技术方案，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例的阶层式废水处理系统的示意图。

图2是本发明第二实施例的阶层式废水处理系统的示意图。

图3是本发明第三实施例的阶层式废水处理系统的示意图。

【具体实施方式】

为充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做一详细的说明，如下：

请参考图1，是本发明第一实施例的阶层式废水处理系统的示意图。在图1中，阶层式废水处理系统10用于将工业废水2处理成输出溶液4。工业废水2产生自各行各业，主要包括如造纸废水、纺织废水、制革废水、农药废水、冶金废水、炼油废水等；且工业废水2按主要污染物的化学性质分类，可分为含无机污染物为主的无机废水、含有机污染物为主的有机废水、兼含有机污染物和无机污染物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水，例如电镀废水和矿物加工过程中产生的废水是无机废水，食品或石油加工过程中产生的废水是有机废水。输出溶液4指的是能够符合排放标准的液体，可以直接排放到环境中，而不会造成污染。

阶层式废水处理系统10包括进水口12及多个连接于所述进水口12一端的第一阶储液槽14、16、18、19，该进水口12的另一端与废水排出口连接，废水排出口可以为会产生废水污染的工厂的废水出水口(图未示)。值得注意的是，进水口12可以同时接收来自于多个工厂的多个废水出水口。于另一实施例中，进水口12可以在多个工厂中选择其中一者进行废水的优先处理。进水口12可以是多端进口跟多端出口的形态，多端进口可以分别连接多个废水出水口，以及多端出口可以分别输出至多个第一阶储液槽14、16、18、19。在本实施例中，第一阶储液槽14、16、18、19是以四个槽体为例进行说明，于其他实施例中，第一阶储液槽的数量可以为2个、3个、或大于4个。再者，第一阶储液槽14、16、18、19的形状可设置为任何形状，在本发明实施例中以圆柱槽体为例进行说明。

图1中，第一阶储液槽14、16、18、19中的液体储存容量是可弹性选择的，即其中的液体储存容量是可以变化的，例如其容量可以以2的幂次作为设计。再者，第一阶储液槽14、16、18、19分别连接进水口12的多端出口。举例而言，第一阶储液槽14、16、18、19的液体容量分别为1千公升(2的0次方)、2千公升(2的1次方)、4千公升(2的2次方)、8千公升(2的3次方)。例如，某一次的废水处理量为10千公升，则本次的处理只需要用到其中的两个第一阶储液槽16、20，而无须启动所有的第一阶储液槽。

第一阶储液槽14、16、18、19中注入第一溶液22，第一溶液22可以为酸性溶液、碱性溶液、生物溶液等，第一阶储液槽14、16、18、19中可以分别地注入不同的第一溶液22或相同的第一溶液22。工业废水2自进水口12进入第一阶储液槽14、16、18、19中，与储存于第一阶储液槽14、16、18、19中的第一溶液22进行第一次离子交换，第一溶液22可以捕捉工业废水2中的某一金属离子，让金属离子沉积在多个第一阶储液槽14、16、18、19中，并输出第一输出溶液24。一般而言，第一输出溶液24有可能尚存在一些尚未完成作用的金属离子，换言之，第一输出溶液24仍然具有污染性，仍属于工业废水，相较于工业废水2，其差异仅在于废金属离子浓度较低，污染性降低了。由于本发明的第一阶储液槽14、16、18、19的液体容量为弹性可变化的，只有用到的时候才需要添加相关的第一溶液22。因此，可以减少第一溶液22的使用量或是可以有效地运用第一溶液22。

本发明还包括第二阶储液槽26和多个连接单元32、34、36、38，第二阶储液槽26通过多个连接单元32、34、36、38与多个第一阶储液槽14、16、18、19连通。在本实施例中，第二阶储液槽26是以一个槽体为例说明，于其他实施例中，第二阶储液槽的数量可以为大于1个或多个。再者，第二阶储液槽26的形状可不限于任何形状，本发明实施例以矩形柱槽体为例进行说明。

第二阶储液槽26中注入第二溶液28，第二溶液28的种类可与第一溶液22的种类相同，两者的差别仅在于浓度的差异。前述浓度的差异，决定可以捕捉金属离子的数量、速度和饱和度。于其他实施例中，第二溶液28的种类与第一溶液22的种类可以不同，在不同的情况下，可以用来解决利用不同的溶液处理不同的金属离子。第一输出溶液24自第一阶储液槽14、16、18、19输出后进入第二阶储液槽26中，与储存于第二阶储液槽26中的第二溶液28进行第二次离子交换，以捕捉第一输出溶液24中的某一或另一金属离子，并输出第二输出溶液30。第二输出溶液30即是符合排放标准的工业废水。

于本实施例中，第二溶液28的浓度不大于第一溶液22的浓度，由于，第二溶液28是注入第二阶储液槽26，第二阶储液槽26接收金属离子含量较低的第一输出溶液24，因此，第二溶液28可以使用例如经过稀释过后的第一溶液22，以降低成本，前述稀释过后的第一溶液22也可以是第一阶储液槽14、16、18、19使用过一阵子之后经替换的溶液，其虽然化学作用或物理作用的效率有限，但是对于已经减少很多金属离子的第一输出溶液24已经足够进行反应，因此，除了降低使用成本之外，还可以继续使用已作用过后的第一溶液22，可以达到环保、有效利用等功效与目的。

连接单元32、34、36、38设置在多个第一阶储液槽14、16、18、19和第二阶储液槽26间，每一个连接单元32、34、36、38分别包含一控制阀40和一连接管体42。控制阀40可为一个Y型体42，其包含一进口44、一控制口46和一出口48。控制阀40可设置在第一阶储液槽14、16、18、19和第二阶储液槽26之间、多个第一阶储液槽14、16、18、19之间，或设置在第一阶储液槽14、16、18、19或第二阶储液槽26的输出端。进口44连接第一阶储液槽14、16、18、19，出口48连接第二阶储液槽26，控制口46控制进口44与出口48之间的流量，例如控制口46可为一个阀体。换言之，控制阀40用来控制多个第一阶储液槽14、16、18、19和多个第二阶储液槽26之间的第一溶液22、第二溶液28、第一输出溶液24或第二输出溶液30的流量。

本发明还包括控制单元20，控制单元20连接在多个连接单元32、34、36、38上。控制单元20控制控制阀40的开启与关闭的至少一者。于另外一实施例中，控制单元20更包含计时器(图未示)，控制单元20根据计时器的计数结果开启或关闭控制阀40。利用计时器可以根据不同的处理时程、处理物、溶剂溶度等因素，控制化学或物理作用的时间，以提高工业废水2被处理的效率。

本发明还包括一搅动单元62和一温控单元64。搅动单元62可透过例如泵浦执行反覆的作动，例如顺时针方向或逆时针方向转动。搅动单元62可为多个梳状棒体622，第一溶液22或第二溶液28受到梳状棒体622的推动或牵引，也形成顺时针方向或逆时针方向转动。转动的第一溶液22或第二溶液28能够加速与工业废水2进行作用。此外，温控单元64可以改变或维持第一阶储液槽14、16、18、19或第二阶储液槽26中的液体温度，且凭借液体温度改变其活性，例如温控单元64可为加热器或制冷器。于一实施例中，温控单元64可独立于搅动单元62而设置，于其他的实施例中，温控单元64也可以直接设置在搅动单元62例如梳状棒体622上，让搅动单元62转动一定时间后，一并改变其温度。

请参考图2，是本发明第二实施例的阶层式废水处理系统的示意图。在图2中，阶层式废水处理系统10’除包含第一实施例的进水口12、多个第一阶储液槽14、16、18、19、第二阶储液槽26、多个连接单元32、34、36、38和控制单元20之外，更包含浓度传感器50、警示模块52、深度传感器54和连通管56。

浓度传感器50设置于多个第一阶储液槽14、16、18、19和第二阶储液槽26中，以在多个第一阶储液槽14、16、18、19测量第一溶液22的浓度，以及在第二阶储液槽26中测量第二溶液28的浓度，浓度传感器50用于适时感测第一溶液22和第二溶液28的浓度状态，由于前述溶液在作用过程中，将随着作用的情况，逐渐朝向饱和的状态，导致作用的反映日趋缓慢更甚至于无法作用。因此，透过浓度传感器50可以知悉当前溶液的状态，以决定持续使用或是更换第一溶液22和第二溶液28。于另一实施例中，控制单元20可根据浓度传感器50测量的浓度，控制控制阀40执行开启动作或关闭动作。

警示模块52连接控制单元20和浓度传感器50的其中之一。警示模块52根据第一溶液22的浓度或第二溶液28的浓度等于或低于一预设浓度，产生一警示信息MS，例如警示信息MS可以透过声音、光线等方式进行警示。藉由警示模块52可以避免工业废水2无效的被处理。

深度传感器54设置于多个第一阶储液槽14、16、18、19和第二阶储液槽26的其中之一上，用以检测多个第一阶储液槽14、16、18、19的金属离子并测量金属离子沉积在多个第一阶储液槽14、16、18、19的高度，以及以在第二阶储液槽26测量金属离子沉积在多个第二阶储液槽26的高度。利用深度传感器54可以判断是否对已沉积的金属离子进行清淤的动作，由于沉积或沉淀的高度相关于处理工业废水的容量，因此，凭借深度传感器54可以有效地监控金属离子作用的状态。除了可以判断是否需要清淤之外，更还可以判断化学作用或物理作用是否有效。举例而言，若化学作用或物理作用的情况不甚理想，则可以进一步考量是否更换溶液种类、溶液浓度等。

连通管56连接于多个第一阶储液槽14、16、18、19之间，以供第一溶液22在多个第一阶储液槽14、16、18、19之间流动。换言之，多个第一阶储液槽14、16、18、19可以透过连通管56进行流通，在一些应用中，第一阶储液槽14、16、18、19之间的第一溶液22可以交互流动或移动。

请参考图3，是本发明第三实施例的阶层式废水处理系统的示意图。在图3中，阶层式废水处理系统10’’除包含第一实施例的进水口12、多个第一阶储液槽14、16、18、19、第二阶储液槽26、多个连接单元32、34、36、38与控制单元20之外，更包含检测单元58和回收储液槽60。

检测单元58连接第二阶储液槽26以检测第二输出溶液30的金属离子的数量。

回收储液槽60并接第二阶储液槽26。回收储液槽60根据检测单元58的指令回收第二输出溶液30，并将第二输出溶液30导入第二阶储液槽26，以再次执行化学作用与物理作用。

虽然本发明的实施例揭露如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉相关技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，凡是依本发明权利要求的形状、构造、特征、方法及数量当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围需视本说明书所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种阶层式废水处理系统，用于将工业废水处理成输出溶液，其特征在于：所述阶层式废水处理系统包括：

一进水口，供接收工业废水；

多个第一阶储液槽，连结所述进水口，所述多个第一阶储液槽中注入第一溶液，所述第一溶液与所述工业废水进行第一次离子交换，以捕捉所述工业废水中的一金属离子，并让所述金属离子沉积在多个第一阶储液槽中，并输出第一输出溶液；

第二阶储液槽，连结所述多个第一阶储液槽，所述第二阶储液槽注入第二溶液，所述第二溶液与所述第一输出溶液进行第二次离子交换，以捕捉所述第一输出溶液的一金属离子，并输出一第二输出溶液；

多个连接单元，设置在所述多个第一阶储液槽和所述第二阶储液槽间，每一个连接单元具有一控制阀和一连接管体，所述控制阀设置在所述连接管体上，以控制所述多个第一阶储液槽与所述多个第二阶储液槽之间的所述第一溶液、所述第二溶液、所述第一输出溶液、所述第二输出溶液的流量；

一控制单元，连接所述多个连接单元，所述控制单元控制所述控制阀的开启或者关闭；以及

一搅动单元和一温控单元，所述搅动单元和所述温控单元设置于所述多个第一阶储液槽或所述第二阶储液槽，所述搅动单元利用多个梳状棒体搅动所述第一溶液，所述温控单元控制所述第一溶液的温度以改变所述第一溶液的活性、和控制所述第二溶液的温度以改变所述第二溶液的活性。

2.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述阶层式废水处理系统包括浓度传感器，该浓度传感器设置于所述多个第一阶储液槽和/或第二阶储液槽中，以在所述多个第一阶储液槽测量所述第一溶液的浓度，和/或在所述第二阶储液槽测量所述第二溶液的浓度。

3.根据权利要求2所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述控制单元可根据所述浓度传感器测量的浓度，以控制所述控制阀执行开启动作或关闭动作。

4.根据权利要求3所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述阶层式废水处理系统包括一警示模块，警示模块连接所述控制单元与所述浓度传感器的至少一者，所述警示模块根据所述第一溶液的浓度或所述第二溶液的浓度等于或低于一预设浓度，产生一警示信息。

5.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述阶层式废水处理系统还包括深度传感器，该深度传感器设置于所述多个第一阶储液槽和/或所述第二阶储液槽中，以在所述多个第一阶储液槽测量所述金属离子沉积在多个第一阶储液槽的高度，和/或在所述第二阶储液槽测量所述金属离子沉积在多个第二阶储液槽的高度。

6.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述阶层式废水处理系统还包括连通管，所述连通管设置于所述多个第一阶储液槽之间，以供所述第一溶液在所述多个第一阶储液槽之间流动。

7.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述多个第一阶储液槽之间的容量大小，以2的幂次方进行设置。

8.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述第二溶液的浓度不大于所述第一溶液的浓度。

9.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述控制单元更包含一计时器，所述控制单元根据所述计时器的计数结果开启或关闭所述控制阀。

10.根据权利要求1所述的阶层式废水处理系统，其特征在于，所述阶层式废水处理系统还包括一检测单元和一回收储液槽，所述检测单元连接所述第二阶储液槽，以检测所述第二输出溶液的所述金属离子的数量，所述回收储液槽并接所述第二阶储液槽，所述回收储液槽根据所述检测单元回收所述第二输出溶液，并将所述第二输出溶液导入所述第二阶储液槽。