一种水处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理,具体涉及一种水处理工艺。
背景技术
随着经济的发展,环境问题越来越得到社会的重视,污水处理是其中重要的一环。先有的污水处理中,一般使用生化处理。
生化处理包括A/O(改进的活性污泥法)、A2/O(厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺)、氧化沟(连续循环曝气-活性污泥法)、SBR、CAST、MBR等。其工作原理均以生物菌为生化媒介,同时受内源物质、环境温度、pH值为工艺前提条件的影响。生化处理系统容易导致二次污染,且尤为不适用于温差较大地区使用。故急需一种适用性较高的水处理工艺,来确保水处理效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种水处理工艺,相对生化处理,可在温差较大的情况下稳定运行、处理废水,进而提高了废水的处理效率。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种水处理工艺,包括如下步骤:
S1、将废水汇入调节池内;
S2、将废水依次流经电催化氧化反应器使废水中的污染物进行氧化还原;
S3、将经过电催化氧化反应器处理后的废水流入气源氧化反应器,通过臭氧使废水中的污染物再次进行强氧化还原;
S4、然后使废水流入第二固液沉浸池进行沉淀,将第二固液沉浸池上层清液导入多介质过滤器进行过滤,完成对废水的处理;
在处理的同时,电催化氧化反应器和气源氧化反应器一侧均有用于供给臭氧的臭氧发生器和用于供给絮凝剂的供药箱;
所述电催化氧化反应器包括设有第一进水口和第一出水口的第一壳体、固连于第一壳体的隔板、用于电解废水的正极板和负极板、位于正极板和负极板之间用于催化电解的反应堆,所述隔板沿水平方向设置分隔第一壳体且反应堆穿设过隔板,所述第一出水口高度大于等于第一进水口高度,且其沿水平方向的投影落于反应堆中;
所述气源氧化反应器包括设有第二进水口和第二出水口的第二壳体、固连于第二壳体内的第一格栅板、连接第二进水口且穿设过第一格栅板的第一进水管,所述第二出水口高度大于等于第二进水口高度;
S5、从多介质过滤器流出的水经过总排管汇入市政管网;
S6、第一壳体、第二壳体和第二固液沉浸池内的沉淀物统一进行收集脱水处理。
通过采用上述技术方案,各种废水在调节池内混合均匀,酸性废水和碱性废水还可在调节池内互相进行中和处理。然后使废水均匀的进入电催化氧化反应器内。
在电催化氧化反应器内,污染物在电极上发生直接电化学转化或间接电化学转化。间接电化学转化为利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变的转化。而直接电化学转化通过阳极氧化可使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质,阴极还原则可从水中去除重金属离子。间接电化学转化可利用电化学反应产生的自由基无选择地与废水中的有机污染物反应,可将其降解为二氧化碳、水和简单低分子有机物。进而氧化净化废水中的有机物和重金属离子。
同时在该过程中,臭氧起到了加强氧化的作用,提高了污染物氧化的效率,进而提高废水的处理效率。气源氧化反应器进一步对废水再次用臭氧进行氧化净化,使废水中污染物减少。多介质过滤器过滤掉了废水中未完全在第二固液沉浸池内沉淀掉的颗粒杂质,使废水被净化的更充分。使废水符合国家的排放标准。
本发明的进一步设置为:所述电催化氧化反应器前设有两个内源反应器,所述内源反应器包括设有第三进水口和第三出水口的第三壳体、固连于第三壳体内的第二格栅板、连接第三进水口且穿设过第二格栅板的第二进水管,所述第三壳体内填充有吸附介质,所述第三出水口高度大于等于第三进水口高度;
每个所述内源反应器也连接有供药箱和臭氧发生器,第一个所述内源反应器连接的供药箱内为硫酸溶液,第二个所述内源反应器连接的供药箱内为氢氧化钠溶液,所述电催化氧化反应器连接的供药箱内为PAC溶液,所述气源氧化反应器连接的供药箱内为PAM溶液,
在步骤S2之前,废水需依次经过两个内源反应器、电催化氧化反应器、第一固液沉浸池和气源氧化反应器,且在经过第一个内源反应器之前,通过供药箱将废水调节至中性。
通过采用上述技术方案,先通过内源反应器过滤吸附掉一部分废水中的粉尘颗粒等大颗粒污染物,并对废水进行初步的氧化。进而减小了污染物结垢在阴极板和阳级板上影响电催化氧化反应器催化效果的情况发生的概率。
可通过该前两个供药箱来调节内源反应器内和电催化氧化反应器内的PH值,进而在其他条件相同的情况下,提高过滤吸附污染物和氧化污染物的效率,进而提高处理废水的效率。且絮凝剂可让水和杂质更快的分离开来,提高了净化效果和效率。
本发明的进一步设置为:在步骤S2中,废水在经过第二个内源反应器之后,通过供药箱将废水调节至ph=8.5~9.5。
通过采用上述技术方案,当其他条件相同时,电催化氧化反应在该环境下对废水的氧化效率最高。在PH值控制在该范围内,可提高对废水的净化效率。
本发明的进一步设置为:在步骤S2中,若废水为含重金属离子的废水,则在进入电催化氧化反应器之前通过调节池将废水浓度调节到13mg/l~18mg/l,且废水在电催化氧化反应器中的反应时间为50~70s,电解的电流密度为5A/cm2~10A/cm2。
通过采用上述技术方案,当其他条件相同时,电催化氧化反应在该环境下对废水的氧化效率最高。可提高对废水的净化效率。
本发明的进一步设置为:所述内源反应器和电催化氧化反应器之间设有第一固液沉浸池,所述第一固液沉浸池连接于内源反应器的第三出水口和电催化氧化反应器的第一进水口;
在步骤S2中,废水依次经过调节池、内源反应器、第一固液沉浸池、电催化氧化反应器、气源氧化反应器、第二固液沉浸池和多介质过滤器。
通过采用上述技术方案,进而对即将进入电催化氧化反应器的废水进行沉淀分解,将上层清液导入电催化氧化反应器中,进而减小了污染物结垢在阴极板和阳级板上,影响电催化氧化反应器催化效果的情况发生的概率。
本发明的进一步设置为:所述调节池和第一个内源反应器之间连接有稳压水箱,所述第一固液沉浸池和电催化氧化反应器之间连接有稳流水箱,所述第二固液沉浸池和多介质过滤器之间均设有中间水箱;
在步骤S2中,废水依次经过调节池、稳压水箱、内源反应器、第一固液沉浸池、稳流水箱。电催化氧化反应器、气源氧化反应器、第二固液沉浸池、中间水箱和多介质过滤器。
通过采用上述技术方案,对废水有一个缓存的作用,可更方便的控制内源反应器、电催化氧化反应器和多介质过滤器的进废水速度,从而使整个系统在运行时更加顺畅。同时当废水进入稳压水箱、稳流水箱或中间水箱时,由于水流的截面积突然变大,可起到缓压的作用,使废水流动更稳定。
本发明的进一步设置为:所述第一壳体、第二壳体和第三壳体内沿竖直方向均固定穿设有清洗喷淋水管,所述清洗喷淋水管下端沿水平方向连接有喷淋总管,所述第一壳体内的喷淋总管位于第一壳体下端,所述第二壳体和第三壳体内的喷淋总管位于第一格栅板和第二格栅板下方,所述清喷淋总管外壁沿水平方向设有喷淋分管,所述喷淋分管上端面开设有喷淋孔,所述喷淋分管沿喷淋总管轴向设有若干个。
通过采用上述技术方案,在需清洗内源反应器、电催化氧化反应器和气源氧化反应器时,可直接向清洗喷淋水管内通水,水流到喷淋分管内,向上喷淋冲洗,完成对第一壳体、第二壳体和第三壳体的清洗,不需人工进入设备内进行清洗,使维护更方便。
本发明的进一步设置为:所述多介质过滤器和总排管之间设有清水回用水箱,所述清水回用水箱连接清洗喷淋水管,所述清水回用水箱一侧连接有清水输送泵;
当系统停机,且清水回用水箱内水量大于其容量的1/2时,清水回用水箱向清洗喷淋水管供水3-5min。
通过采用上述技术方案,不需外接水源,直接用净化后的水对系统进行清洗,充分利用水资源。同时减少了清洗维护所需的外接水源的工作,提高了清洗效率。
本发明的进一步设置为:所述电催化氧化反应器和臭氧发生器之间设有气源分配管,所有所述臭氧发生器均连接于气源分配管,所述气源分配管上设有五个曝气管,每个内源反应器、电催化氧化反应器和气源氧化反应器分别连接一个曝气管,所述曝气管上设有用于控制出气量的控制阀。
通过采用上述技术方案,进而可更好的控制各个内源反应器、电催化氧化反应器和气源氧化反应器的臭氧进量,且当一个臭氧发生器破损后,整个系统依旧可以顺利运行。若一个曝气管破损后,将破损曝气管对应的设备接到备用的曝气管上,使系统可快速再进入正常处理废水的状态,加快了维修速度。
本发明的进一步设置为:所述曝气管连接于清洗喷淋水管,所述曝气管上安装有单向阀。
通过采用上述技术方案,进而使臭氧也是直接均匀的通入废水中的,增大了臭氧和废水的接触面积,提高了废水氧化净化的效率。单向阀可防止废水倒灌到曝气管内。
本发明具有以下优点:
1、相对生化处理来说,可适应的温度变化差较大,在10~35℃的环境下系统可一直稳定处理废水;
2、处理废水的效率较高;
3、不需添加氧化还原实际,减小了二次污染。
附图说明
图1为实施例的结构示意图;
图2为实施例中内源反应器的结构示意图;
图3为实施例中稳压水箱的结构示意图;
图4为实施例中电催化氧化反应器的结构示意图;
图5为实施例中气源氧化反应器的结构示意图;
图6为实施例中臭氧发生器的结构示意图;
图7为实施例中喷淋总管和喷淋分管的结构示意图;
图8为实施例的工艺流程图。
附图标记:1、调节池;2、内源反应器;2.1、第三壳体;2.2、第二格栅板;2.3、第三进水口;2.4、第三出水口;2.5、第二进水管;2.6、吸附介质;3、第一固液沉浸池;4、电催化氧化反应器;4.1、第一壳体;4.2、隔板;4.3、反应堆;4.4、正极板;4.5、负极板;4.6、第一进水口;4.7、第一出水口;5、气源氧化反应器;5.1、第二壳体;5.2、第一格栅板;5.3、第二进水口;5.4、第二出水口;5.5、第一进水管;6、第二固液沉浸池;7、多介质过滤器;8、总排管;9、稳压水箱;10、计量泵;11、抽水泵;12、供药箱;13、稳流水箱;14、中间水箱;15、清水回用水箱;16、清水输送泵;17、臭氧发生器;18、气源分配管;19、曝气管;20、控制阀;21、清洗喷淋水管;22、单向阀;23、喷淋总管;24、喷淋分管;25、污泥脱水机;26、污泥排放管;27、流量计。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
实施例一:
如图1所示,一种水处理系统,包括依次连接的调节池1、两个内源反应器2、第一固液沉浸池3、电催化氧化反应器4、气源氧化反应器5、第二固液沉浸池6、多介质过滤器7和总排管8。废水流入调节池1内汇总,然后依次经过上述设备过滤氧化后,通过总排管8排放到市政管道内,回收使用。
如图1所示,调节池1和内源反应器2之间设有稳压水箱9。如图2所示,内源反应器2包括设有第三壳体2.1,第三壳体2.1内填充有吸附介质2.6。第三壳体2.1内沿水平方向固设有第二格栅板2.2,第二格栅板2.2将第三壳体2.1分隔成上下两个腔体。第三壳体2.1上设有第三进水口2.3和第三出水口2.4,第三出水口2.4高度大于等于第三进水口2.3高度。第三进水口2.3上连接有第二进水管2.5,第二进水管2.5位于第三壳体2.1内,且穿设过第二格栅板2.2。
如图1所示,调节池1和稳压水箱9之间连接有管道。如图3所示,且该管道上设有计量泵10。稳压水箱9一侧连接有用于加压的抽水泵11。如图1和图2所示,稳压水箱9和第二进水管2.5之间也连接有管道。前一个内源反应器2的第三出水口2.4和后一个内源反应器2的第三进水口2.3之间连接有管道。
废水从调节池1流入稳压水箱9内进行缓冲后,通过第二进水管2.5流入内源反应器2内。在第二格栅板2.2将废水分流后,流入吸附介质2.6中,除去废水中的可吸附污染物。然后从第三出水口2.4流出。
如图1所示,两个内源反应器2均连接有供药箱12,第一个供药箱12内放置有酸性溶液,如硫酸。第二个供药箱12内放置有碱性溶液,如氢氧化钠。通过供药箱12供药来调节进入内源反应器2废水的PH值,和离开内源反应器2的PH值。方便工人根据实际反应情况调节,使反应效率一直维持在较高的水平。
如图1所示,第二个内源反应器2的第三出水口2.4和第一固液沉浸池3之间连接有管道。第一固液沉浸池3为斜管沉浸池。第一固液沉浸池3的和电催化氧化反应器4之间设有稳流水箱13。稳流水箱13和第一固液沉浸池3连接有管道,且稳流水箱13和电催化氧化反应器4之间也连接有管道。稳流水箱13一侧连接有用于加压的抽水泵11。进而将第一固液沉浸池3中的上层清液抽到稳流水箱13进行缓存,再从稳流水箱13流入电催化氧化反应器4内。
如图4所示,电催化氧化反应器4包括第一壳体4.1,第一壳体4.1内沿水平方向固设有隔板4.2,隔板4.2将第一壳体4.1分隔成上下两个空腔。隔板4.2上穿设固定有反应堆4.3,反应堆4.3两侧设有用于电解废水的正极板4.4和负极板4.5。反应堆4.3可起到催化电解的作用。第一壳体4.1上设有第一进水口4.6和第一出水口4.7。第一进水口4.6用于引入从第一固液沉浸池3抽取的清液。第一出水口4.7高度大于等于第一进水口4.6高度,且其沿水平方向的投影落于反应堆4.3中。
如图1所示,电催化氧化反应器4也连接有一供药箱12,供药箱12内设有PAC溶液,PAC溶液可使废水中的杂质和清液快速分层。
如图5所示,气源氧化反应器5包括第二壳体5.1,第二壳体5.1内沿水平方向固设有第一格栅板5.2,第一格栅板5.2将第二壳体5.1分隔成上下两个腔体。第二壳体5.1上设有第二进水口5.3和第二出水口5.4,第二出水口5.4高度大于等于第二进水口5.3高度。第二进水口5.3上连接有第一进水管5.5,第一进水管5.5位于第二壳体5.1内,且穿设过第一格栅板5.2。
如图1所示,第一进水管5.5和第一出水口4.7之间连接有管道。使废水经过电催化氧化反应器4电解氧化后进入到气源氧化反应器5内。气源氧化反应器5也连接有一供药箱12,供药箱12内设有PAM溶液,PAM溶液可使废水中的杂质和清液快速分层。
如图1所示,气源氧化反应器5的第二出水口5.4和第二固液沉浸池6之间连接有管道。第二固液沉浸池6为斜管沉浸池。第二固液沉浸池6和多介质过滤器7之间设有中间水箱14。中间水箱14和第二固液沉浸池6之间连接有管道。且中间水箱14和多介质过滤器7之间连接有管道。中间水箱14一侧连接有用于加压的抽水泵11。
多介质过滤器7设有若干个,且相邻多介质过滤器7之间通过管道连接。使废水经过气源氧化反应器5氧化后,进入到第二固液沉浸池6沉淀。第二固液沉浸池6的上层清液被抽取到中间水箱14内进行缓存。然后废水从中间水箱14内抽入多介质过滤器7内进行过滤。
如图1所示,多介质过滤器7后连接有清水回用水箱15,总排管8连接于清水回用水箱15一侧。清水回用水箱15一侧连接有清水输送泵16。废水再经过过滤后进入清水回用水箱15进行缓存,然后从总排管8排放到市政管道内即可。
如图6所示,系统还包括臭氧发生器17,臭氧发生器17设有若干个。臭氧发生器17通过水冷进行冷却,冷却水可通过清水回用水箱15提供。臭氧发生器17一端连接有气源分配管18,所有臭氧发生器17的出气管均连接汇总到气源分配管18内。臭氧发生器17的出气管上设有流量计27。气源分配管18还连接有空气输入源,如空压机等。气源分配管18上设有五个曝气管19,每个内源反应器2、电催化氧化反应器4和气源氧化反应器5分别连接一个曝气管19,另一个曝气管19作为备用。曝气管19上设有用于控制出气量的控制阀20。
如图2、图4和图5所示,第一壳体4.1、第二壳体5.1和第三壳体2.1内沿竖直方向均固定穿设有清洗喷淋水管21。可单独看图2,以内源反应器2为例,曝气管19连接于清洗喷淋水管21,曝气管19上安装有单向阀22,臭氧通过清洗喷淋水管21供臭氧到第一壳体4.1、第二壳体5.1和第三壳体2.1内。且清水回用水箱15和清洗喷淋水管21之间设有管道,清水回用水箱15通过管道供水给清洗喷淋水管21。
可单独看图2,以内源反应器2为例,清洗喷淋水管21下端沿水平方向连接有喷淋总管23,三个喷淋总管23分别位于第一壳体4.1、第二壳体5.1和第三壳体2.1内。第一壳体4.1内的喷淋总管23位于第一壳体4.1下端,第二壳体5.1和第三壳体2.1内的喷淋总管23位于第一格栅板5.2和第二格栅板2.2下方。如图7所示,清喷淋总管23外壁沿水平方向设有喷淋分管24,喷淋分管24上开设有喷淋孔,喷淋孔朝上开始。喷淋分管24沿喷淋总管23轴向设有若干个。
如图1所示,系统还包括污泥脱水机25。如图2、图4和图5所示,第一壳体4.1下端、第二壳体5.1下端、第三壳体2.1下端、第一固液沉浸池3下端和第二固液沉浸池6下端均设有污泥排放管26。污泥排放管26位于第一格栅板5.2和第二格栅板2.2下方。如图1所示,污泥排放管26连接污泥脱水机25进料端,污泥脱水机25的出液端连接于调节池1。沉淀下来的污泥线经过污泥脱水机25脱水后再从污泥脱水机25出料端排放。而从污泥中脱出的水继续进入调节池1内,进行下一个循环。
实施例二:
如图8所示,一种水处理系统,包括以下步骤:
S1、将废水汇入调节池1内,然后流入稳压水箱9进行缓存;
S2、稳压水箱9内的废水流入第一个内源反应器2内,通过供药箱12将废水调节至中性,内源反应器2对废水中的大颗粒污染物进行过滤;
S3、从第一个内源反应器2内流出的废水流入第二个内源反应器2内,进行二次过滤;在两个内源反应器2过滤废水的同时,喷淋分管24向内源反应器2内的废水中通入臭氧,对污染物进行氧化,进而净化部分污染物;
S4、通过供药箱12供药,将从第二个内源反应器2中流出的废水的PH值调节至9;
S5、从第二个内源反应器2流出的废水流入第一固液沉浸池3进行沉淀,上层清液进入到稳流水箱13内进行缓存,稳流水箱13内的废水持续流入电催化氧化反应器4进行电解氧化反应;与此同时臭氧对污染物同步进行氧化,PAC溶液使废水中的杂质尽快分离,提高废水的沉淀效率和净化效率;
若废水为含重金属离子的废水,则在进入电催化氧化反应器4之前通过调节池1将废水浓度调节到13mg/l~18mg/l,且废水在电催化氧化反应器4中的反应时间为50~70s,电解的电流密度为5A/cm2~10A/cm2;若废水为含较多有机污染物的废水,则废水在电催化氧化反应器4中的反应时间为5min~6min;
在电催化氧化反应器4内,污染物在电极上发生直接电化学转化或间接电化学转化。间接电化学转化为利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变的转化。而直接电化学转化通过阳极氧化可使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质,阴极还原则可从水中去除重金属离子。间接电化学转化可利用电化学反应产生的自由基无选择地与废水中的有机污染物反应,可将其降解为二氧化碳、水和简单低分子有机物。进而氧化净化废水中的有机物和重金属离子;
S6、从电催化氧化反应器4流出的废水流入气源氧化反应器5内,再次被臭氧氧化,提高其对废水的净化率;同时PAM溶液使废水中的杂质尽快分离,提高废水的沉淀效率;
S7、从气源氧化反应器5流出的废水流入中间水箱14进行缓存后,依次流经多个多介质过滤器7,使废水被再次过滤颗粒;过滤完的废水流入清水回用水箱15进行储存;
S8、清水回用水箱15内的清水通过总排管8向市政管道供水;
S9、第一壳体4.1、第二壳体5.1、第三壳体2.1、第一固液沉浸池3和第二固液沉浸池6内的沉淀物通过污泥排放管26流入污泥脱水机25进行脱水处理,脱水处的废水流回调节池1进行下一轮废水处理;
S10、当需清理第一壳体4.1、第二壳体5.1和第三壳体2.1时,使系统停机,此时若清水回用水箱15内水量大于其容量的1/2,则清水回用水箱15向清洗喷淋水管21供水3-5min,清洗分管向上喷淋清水,进而清洗设备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。