CN108423895B - 一种污水作为锅炉用水的前处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水作为锅炉用水的前处理系统及方法，前处理系统包括：预处理装置，包括消毒器及中水储罐；混凝沉淀装置，包括混凝罐、投料机、搅拌器、沉淀机构及污泥压滤机；过滤装置，包括多介质过滤器和活性炭过滤器；及离子交换装置，包括依次连接的阳离子交换器、精密过滤器及软化水箱，阳离子交换器的进水端与活性炭过滤器的出水端连接；前处理方法包括依次对污水进行混凝、搅拌、沉淀、过滤、阳离子交换、过滤。本发明通过预处理装置、混凝沉淀装置、过滤装置和离子交换装置依次对污水站二沉池排出的污水进行处理，使其满足锅炉用水水质要求，其提高了对水资源的利用率、避免了水资源的大量浪费。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术，尤其是涉及一种污水作为锅炉用水的前处理系统及方法。
背景技术
目前，过滤用水多为自来水二次处理后形成，而由污水站二沉池排出的污水一般经过后续处理直接排出，其原因在于污水站处理后的污水达到了排放标准，其可用于洗涤、灌溉，但若用于其他方面则需要进一步的处理。一方面处理后的污水直接排放、另一方面则取用自来水进行二次处理，其导致水资源的大量浪费。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种污水作为锅炉用水的前处理系统及方法，解决现有技术中水资源浪费严重的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种污水作为锅炉用水的前处理系统，包括：
预处理装置，其包括消毒器及与所述消毒器的出水端连接的中水储罐；
混凝沉淀装置，其包括与所述中水储罐连接的混凝罐、设于所述混凝罐上方的投料机、部分内置于所述混凝罐的搅拌器、与所述混凝罐的溢流口连通的沉淀机构及分别与所述混凝罐和沉淀机构底部连接的污泥压滤机；
过滤装置，其包括依次与所述沉淀机构的出水端连接的多介质过滤器和活性炭过滤器；及
离子交换装置，其包括依次连接的阳离子交换器、精密过滤器及软化水箱，所述阳离子交换器的进水端与所述活性炭过滤器的出水端连接。
同时，本发明还提供一种污水作为锅炉用水的前处理方法，包括如下步骤：
(1)将污水消毒后加入混凝剂，搅拌、沉淀，取上清液；
(2)将上清液中的杂质过滤；
(3)将过滤后的污水进行阳离子交换，再次过滤即得。
与现有技术相比，本发明通过预处理装置、混凝沉淀装置、过滤装置和离子交换装置依次对污水站二沉池排出的污水进行处理，使其满足锅炉用水水质要求，其提高了对水资源的利用率、避免了水资源的大量浪费。
附图说明
图1是本发明的污水作为锅炉用水的前处理系统的连接结构示意图；
图2是本发明的液位监测机构的连接框图；
图3是本发明的浊度控制阀的一种使用状态下的连接结构示意图；
图4是本发明的浊度控制阀的另一种使用状态下的连接结构示意图；
图5是本发明的浊度控制器的连接框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供了一种污水作为锅炉用水的前处理系统，包括预处理装置10、混凝沉淀装置20、过滤装置30、离子交换装置40和反冲洗装置50。
如图1所示，本实施例预处理装置10包括消毒器11及与所述消毒器11的出水端连接的中水储罐12；消毒器11可采用臭氧消毒器11和紫外线消毒器11中的至少一种，即本实施例可通过臭氧消毒器11和紫外线消毒器11单独对污水站二沉池排出的污水进行消毒，也可通过臭氧消毒器11和紫外线消毒器11依次连接以对污水进行连续消毒。
中水储罐12包括一罐体121、第一电磁三通阀122、液位监测机构123、第一提升泵124和进出水控制器125，罐体121用于贮存紫外消毒后进入本系统的原水，其目的是为了调节进水流量的变化，防止进水波动对系统运行的影响，保证系统的进水量稳定；第一电磁三通阀122的出水端与罐体121连通，其一进水端与所述消毒器11的出水端连接、另一进水端与自来水接头连接，液位监测机构123可实时检测罐体121内污水的液位，当罐体121内液位达到第一设定液位值时，进出水控制器125可控制第一提升泵124启动，其可将罐体121内的污水输送至混凝沉淀装置20内，而当罐体121内污水液位低于第二设定值时，进出水控制器125可控制第一提升泵124停止工作；其中，当罐体121内污水液位低于第二设定值超过设定时间时，进出水控制器125控制第一电磁三通阀122导通自来水接头和罐体121，从而便于通过自来水补充，避免因污水不足而导致锅炉用水达不到需求量。其中，本实施例的进出水控制器125可采用PLC控制器。
在实际应用时，现有的液位监测机构123一般通过一液位传感器实时监测罐体121内的液位，但是当该液位传感器损坏时，则进出水控制器125无法根据罐体121内液位控制第一提升泵124工作，其一方面会导致第一提升泵124未工作状态下罐体121内污水过多溢出，进而导致安全事故，另一方面则会导致第一提升泵124长期空转工作，进而使得第一提升泵124和罐体121的使用寿命大幅度缩短。
如图2所示，本实施例液位监测机构123包括报警器123a、液位控制器123b及至少两个液位计123c，本实施例至少两个液位计123c可实时检测罐体121内污水的液位，所述液位控制器123b包括至少两个信号采集模块b11、至少一个运算模块b12、至少一个比较模块b13及驱动模块b14，至少两个所述信号采集模块b11与至少两个液位计123c一一对应设置并用于采集所述液位计123c检测液位产生的电信号，至少一个所述运算模块b12用于将任意两个信号采集模块b11采集的电信号进行差值运算，至少一个所述比较模块b13与所述运算模块b12一一对应并用于比较差值运算后的运算信号是否大于设定阈值，所述驱动模块b14用于当所述运算信号大于设定阈值时驱动所述报警器123a报警。
为了便于说明，本实施例以三个液位计123c进行说明，在液位监测时，三个液位计123c实时检测待罐体121内污水的液位，三个信号采集模块b11与三个液位计123c一一对应设置，并分别采集三个液位计123c检测液位产生的电信号，运算模块b12和比较模块b13均设置为两个，其可分别对不同的两个电信号进行差值运算，而比较模块b13则分别比较差值运算后的运算信号是否大于设定阈值，当三个液位计123c均未发生故障时，则三个液位计123c检测液位产生电信号大致相同，则任意两个电信号差值运算后的运算信号均为零或接近零，故当任意两个电信号差值运算后的运算信号一较小的设定阈值时，则说明其中一个液位计123c发生故障，则驱动模块b14可驱动报警器123a报警，检修人员可及时对发生故障的液位计123c进行修复或更换。
需要说明的是，本实施例的液位计123c并不限于两个或三个，也可根据需要设置为更多个，且液位计123c设置的数量越多，则多个液位计123c同时发生故障的可能性越低，其对应监测的安全性越高。其中，本实施例的信号采集模块b11与液位计123c的数量相同设置，其便于采集每一个液位计123c检测液位产生的电信号；为了降低成本，一般运算模块b12的数量比信号采集模块b11的数量少一个，而比较模块b13则与运算模块b12一一对应设置，其可将采集的每个电信号均与其他任意一个电信号进行差值运算，使得只要一个液位计123c未发生故障即可获知其中存在液位计123c发生故障的信号，并进行报警。在运算模块b12进行差值运算时，可将多个电信号分别与其中一个电信号进行差值运算，也可将多个电信号依次两两相邻进行差值运算，例如第一个电信号与第二个电信号进行差值运算，第二个电信号与第三个电信号进行差值运算，第三个电信号和第四个电信号进行差值运算，依次类推可对多个电信号进行两两相邻差值运算，且本实施例优选该方式。
在实际应用时，至少两个液位计123c可采用相同型号的液位计123c，也可采用不同型号的液位计123c，也可采用不同检测原理的液位计123c，例如：可设置三个液位计123c，其中一个液位计123c可采用超声波液位计、一个为浮球液位计、一个则为雷达液位计，由于采用不能类型的液位计123c时其产生的电信号为不同等级，例如超声波液位计产生的电信号为0.4～20mA，而浮球液位计123c产生的电信号为4～20mA，当对上述两个液位计123c产生的两个电信号进行差值运算时，其并不能产生接近零的运算信号，其易产生较大的误差；故本实施例所述液位控制器123b还包括至少两个放大模块b15，其与所述信号采集模块b11一一对应设置并用于将信号采集模块b11采集的电信号放大，即可设置放大模块b15将不同类型或不同型号的液位计123c产生的电信号放大至相同等级，例如，可将超声波液位计123c产生的电信号放大10倍至4～20mA，而将浮球液位计123c产生的电信号放大1倍至4～20mA，其可将不同等级的电信号放大至相同等级，从而便于运算模块b12进行差值运算。其中，本实施例优选采用不同类型的液位计123c，其可分别适应不同的环境，避免因环境因素而导致多个液位计123c同时发生故障。
本实施例信号采集模块b11可采用常规的信号采集电路，比较模块b13可采用常规的比较电路，驱动模块b14可采用常规的驱动电路，例如信号采集模块b11、比较模块b13及驱动模块b14可采用授权公告号为CN06778U的发明专利公开的电路模块；放大模块b15可采用常规的放大电路，例如常规的三极管放大电路；运算模块b12可采用差分绝对值电路，例如其可采用公开号为CN069A的发明专利公开的电路模块，由于上述电路模块均可采用常规电路结构实现，故本实施例对其电路结构不作详细赘述。
其中，本实施例的进出水控制器125可根据液位监测机构123中任意一个液位计123c检测的液位控制第一提升泵124开启和停止工作。
如图1所示，混凝沉淀装置20包括与所述中水储罐12连接的混凝罐21、设于所述混凝罐21上方的投料机22、部分内置于所述混凝罐21的搅拌器23、与所述混凝罐21的溢流口连通的沉淀机构24、分别与所述混凝罐21和沉淀机构24底部连接的污泥压滤机25、与所述沉淀机构24的出水端连接的过渡池26及用于将过渡池26内污水输送至过滤装置30的第二提升泵27；本实施例投料机22可向混凝罐21内投入混凝剂，在搅拌器23的搅拌作用下，混凝剂与混凝罐21内污水充分接触，并形成絮凝状物质以沉淀于混凝罐21底部，而为了便于沉淀，本实施例设置沉淀机构24，该沉淀机构24优选采用斜板沉淀器或斜管沉淀器，其可将混凝后形成的污泥快速沉淀；而混凝罐21和沉淀机构24底部沉淀的污泥则可输送至污泥压滤机25，经过污泥压滤机25处理后污泥可收集起来集中处理。
过滤装置30，其包括依次与所述沉淀机构24的出水端连接的多介质过滤器31和活性炭过滤器32，其通过多介质过滤器31和活性炭过滤器32依次对沉淀后的污水进行过滤处理，多介质过滤器31可将污水中的泥沙、悬浮物、胶体等杂质过渡，从而减低SDI值，实现初步净化，其可降低污水的浊度，而活性炭过滤器32则主要吸附污水中的游离物、微生物及部分重金属离子，且可降低污水的色度。
由于本实施例多介质过滤器31的在污水过滤时，其滤料表面粘附了大量悬浮物和胶体等杂质，互相粘结的杂质甚至会造成滤料结成泥球，而当滤料粘附了大量杂质后，其过滤效率大幅度降低，使得其出水浊度增大，其易导致其处理的污水达不到要求。故本实施例一反冲洗装置50，其包括反冲洗泵51和空压机52，所述反冲洗泵51的进水端与所述罐体121连接，其出水端分别与所述多介质过滤器31、活性炭过滤器32连接；由于多介质过滤器31的滤料表面粘附的杂质仅仅用水进行冲洗很难去除，故本实施例设置空压机52和反冲洗泵51配合进行气水混合物冲洗，具体可设置一气水混合器53，空压机52和反冲洗泵51均与气水混合器53连接，其可将空压机52和反冲洗泵51分别输入的气体和污水混合，而气水混合器53的出水端则与多介质过滤器31、活性炭过滤器32连接，其产生的气水混合物可对多介质过滤器31、活性炭过滤器32进行反冲洗，其反冲洗时，气体在水中分散成微小气泡，带动滤料互相摩擦，同时借助水的作用，则能够将泥球打散并使粘附于滤料表面的杂质剥落下来，然后用水冲走，从而提高过滤器的反洗效果。
如图3～5所示，由于多介质过滤器31的出水浊度无法实时监测，其易导致达不到浊度要求的污水排入下一工序，故本实施例所述过滤装置30还包括一浊度控制阀33，其可设置于多介质过滤器31和活性炭过滤器32之间，其包括第二电磁三通阀331及控制组件332，所述第二电磁三通阀331具有一进水口331a、一出水口331b、一回流口331c及一电磁阀331d，所述进水口331a与所述多介质过滤器31的出水端连接且其内形成有检测腔体331e，所述出水口331b与所述活性炭过滤器32连接，所述回流口331c与所述沉淀机构24连接；如图3所示，当电磁阀331d的线圈失电时，进水口331a和出水口331b之间导通，则多介质过滤器31过滤后的污水进入活性炭过滤器32，如图4所示，当电磁阀331d的线圈得电时，进水口331a和回流口331c之间导通，多介质过滤器31处理后的污水回流至沉淀机构24，其可经过沉淀后再次输入多介质过滤器31进行二次处理，以保证进入活性炭过滤器32的污水的浊度达到设定要求；其中，为了便于检测浊度，本实施例在该第二电磁三通阀331的进水口331a形成有检测腔体331e，所述控制组件332包括对应设置于所述检测腔体331e内壁的发光部332a和光传感器332b，以及一用于根据所述光传感器332b检测的电信号控制所述检测腔体331e与所述出水口331b或回流口331c导通的浊度控制器332c，其通过发光部332a产生光线，并通过光传感器332b检测发光部332a穿过检测腔体331e形成的投射光和/或散射光，而浊度控制器332c可根据光传感器332b的电信号判断检测腔体331e内污水的浊度，进而控制进水口331a与出水口331b或回流口331c导通。其中，本实施例的发光部332a可采用LED灯。
如图3、图4所示，为了提高污水的浊度检测精度，本实施例优选采用透射-散射法进行污水的浊度检测，即本实施例所述光传感器332b包括一用于检测发光部332a在检测腔体331e内形成的透射光的第一光传感器b1及一用于检测发光部332a在检测腔体331e内形成的散射光的第二光传感器b2；如图5所示，本实施例所述浊度控制器332c包括一用于放大所述第一光传感器b1和第二光传感器b2分别检测的第一电信号和第二电信号的前置放大器c11、一用于将放大的第一电信号和第二电信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号的A/D转换模块c12及一用于当第二数字信号与第一数字信号的比值大于设定阈值时驱动所述第二电磁三通阀331导通所述检测腔体331e与所述回流口331c的控制模块c13；其作用时，发光部332a产生一束光线，部分光线透射第一光传感器b1，部分光线散射至第二光传感器b2，第一光传感器b1和第二光传感器b2在透射光和散射光作用下分别产生第一电信号和第二电信号，其在前置放大器c11放大后经过A/D转换模块c12分别转换为第一数字信号和第二数字信号，前置放大器c11可采用两个放大电路分别对第一电信号和第二电信号进行放大，A/D转换模块c12则可分别采用两个转换模块将第一电信号和第二电信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号，控制模块c13对第一数字信号和第二数字信号进行处理后并获取第二数字信号与第一数字信号的比值，若该比值大于设定阈值时，则说明检测腔体331e内的污水浊度超过设定值，控制模块c13控制电磁阀331d的线圈得电，则检测腔体331e与出水口331b导通，由进水口331a进入的污水由回流口331c排出，而当该比值小于设定阈值时，则说明检测腔体331e内的污水浊度低于设定值，控制模块c13控制电磁阀331d的线圈不得电，电磁阀331d在复位拉簧的作用下导通检测腔体331e和出水口331b，则由进水口331a进入的污水由出水口331b排出。本实施例控制模块c13可采用单片机或PLC控制器，其与现有的浊度仪的控制方式基本相同，故不作详细赘述。可以理解的是，本实施例也可以仅仅设置第一光传感器b1或第二光传感器b2，即当仅仅只设置第一光传感器b1时，则通过透射法检测污水浊度，而仅仅设置第二光传感器b2时，则可通过散射法检测污水浊度。
其中，本实施例也可设置一显示模块c14，其可实时显示检测的污水浊度。
为了便于检测浊度，本实施例所述检测腔体331e呈U型，其包括一沿进水口331a的进水方向布置的检测腔本体e11、由检测腔本体e11靠近其两端分别垂直延伸形成的两个连通腔e12，两个所述连通腔e12上端分别与所述进水口331a的进水端和出水端连通；所述发光部332a和第一光传感器b1分别设置于所述检测腔本体e11两端内壁，所述第二光传感器b2设于所述检测腔本体e11中部且贴附于所述检测腔本体e11侧壁。本实施例的连通腔e12分别靠近检测腔本体e11设置，其可使得检测腔本体e11两端部分突出于连通腔e12，进而降低连通腔e12进内进出污水对发光部332a和第一光传感器b1的冲击力，其有利于延长发光部332a和第一光传感器b1的使用寿命。
离子交换装置40包括依次连接的阳离子交换器41、精密过滤器42及软化水箱43，所述阳离子交换器41的进水端与所述活性炭过滤器32的出水端连接。本实施例阳离子交换器41由氢型阳离子交换器411和钠型阳离子交换器412构成，二者将过滤后的污水软化，使其达到锅炉用水的水质要求，而软化后的水可经过精密过滤器42过滤后存储于软化水箱43内，以供锅炉用水的需求。其中，本实施例的气水混合器53的出水端还与阳离子交换器41连接，其同时对多介质过滤器31、活性炭过滤器32及阳离子交换器41进行气水反冲洗，以保证处理效果。
本实施例污水作为锅炉用水的前处理系统的污水处理流程如下：污水进入消毒器11进行消毒处理，消毒后的污水可存储于中水储罐12内以进行水质调节，避免对后续流程产生冲击，调节后的污水进入混凝罐21内，投料机22向混凝罐21内投入混凝剂，同时搅拌器23不间断搅拌，在混凝剂作用下，部分絮凝状污泥沉淀于混凝罐21底部，另一部分则随污水进入沉淀机构24并在沉淀于沉淀机构24底部，沉淀后的上清液可输送至过滤装置30，经过多介质过滤器31和活性炭过滤器32的依次过滤后去除杂质、色度和部分金属离子，然后在阳离子交换器41的作用下软化，软化后的原水经过过滤后即可达到锅炉用水的水质要求，其可存储于软化水箱43内待用。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种污水作为锅炉用水的前处理系统，其特征在于，包括：
预处理装置，其包括消毒器及与所述消毒器的出水端连接的中水储罐；
混凝沉淀装置，其包括与所述中水储罐连接的混凝罐、设于所述混凝罐上方的投料机、部分内置于所述混凝罐的搅拌器、与所述混凝罐的溢流口连通的沉淀机构及分别与所述混凝罐和沉淀机构底部连接的污泥压滤机；所述中水储罐包括一罐体、用于检测所述罐体内液位的液位监测机构、一用于将罐体内污水输送至混凝罐的第一提升泵及一用于根据液位监测机构检测的液位控制所述第一提升泵运行和停止的进出水控制器；所述中水储罐还包括一出水端与所述罐体连接的第一电磁三通阀，其一进水端与所述消毒器的出水端连接、另一进水端与自来水接头连接；
过滤装置，其包括依次与所述沉淀机构的出水端连接的多介质过滤器和活性炭过滤器；及
离子交换装置，其包括依次连接的阳离子交换器、精密过滤器及软化水箱，所述阳离子交换器的进水端与所述活性炭过滤器的出水端连接；
所述过滤装置还包括一浊度控制阀，所述浊度控制阀包括第二电磁三通阀及控制组件，所述第二电磁三通阀具有一进水口、一出水口及一回流口，所述进水口与所述活性炭过滤器的出水端连接且其内形成有检测腔体，所述出水口与所述阳离子交换器连接，所述回流口与所述沉淀机构连接；所述控制组件包括对应设置于所述检测腔体内壁的发光部和光传感器，以及一用于根据所述光传感器检测的电信号控制所述检测腔体与所述出水口或回流口导通的浊度控制器；
所述光传感器包括一用于检测发光部在检测腔体内形成的透射光的第一光传感器及一用于检测发光部在检测腔体内形成的散射光的第二光传感器；所述检测腔体呈U型，其包括一沿进水口的进水方向布置的检测腔本体、由检测腔本体靠近其两端分别垂直延伸形成的两个连通腔，两个所述连通腔上端分别与所述进水口的进水端和出水端连通；所述发光部和第一光传感器分别设置于所述检测腔本体两端内壁，所述第二光传感器设于所述检测腔本体中部且贴附于所述检测腔本体侧壁；
所述浊度控制器包括一用于放大所述第一光传感器和第二光传感器分别检测的第一电信号和第二电信号的前置放大器、一用于将放大的第一电信号和第二电信号分别转换为第一数字信号和第二数字信号的A/D转换模块及一用于当第二数字信号与第一数字信号的比值大于设定阈值时驱动所述第二电磁三通阀导通所述检测腔体与所述回流口的控制模块。
2.根据权利要求1所述的前处理系统，其特征在于，所述消毒器至少包括臭氧消毒器和紫外线消毒器中的一种。
3.根据权利要求1所述的前处理系统，其特征在于，所述液位监测机构包括报警器、液位控制器及至少两个液位计，所述液位控制器包括至少两个信号采集模块、至少一个运算模块、至少一个比较模块及驱动模块，至少两个所述信号采集模块与至少两个液位计一一对应设置并用于采集所述液位计检测液位产生的电信号，至少一个所述运算模块用于将任意两个信号采集模块采集的电信号进行差值运算，至少一个所述比较模块与所述运算模块一一对应并用于比较差值运算后的运算信号是否大于设定阈值，所述驱动模块用于当所述运算信号大于设定阈值时驱动所述报警器报警。
4.根据权利要求1所述的前处理系统，其特征在于，所述混凝沉淀装置还包括与所述沉淀机构的出水端连接的过渡池及用于将过渡池内污水输送至多介质过滤器的第二提升泵。
5.根据权利要求4所述的前处理系统，其特征在于，所述前处理系统还包括一反冲洗装置，其包括反冲洗泵，所述反冲洗泵的进水端与所述罐体连接，其出水端分别与所述多介质过滤器、活性炭过滤器和离子交换器连接。
6.一种污水作为锅炉用水的前处理方法，其特征在于，利用如权利要求1-5任意一项所述的污水作为锅炉用水的前处理系统进行，包括如下步骤：
（1）将污水消毒后加入混凝剂，搅拌、沉淀，取上清液；
（2）将上清液中的杂质过滤；
（3）将过滤后的污水进行阳离子交换，再次过滤即得。
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