CN109437435A - 一种有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，包括污泥池以及沿污水流通方向依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿沉淀池、深度氧化塔、过滤装置和清水池；混凝沉淀池内依次分为混凝反应区和混凝沉淀区，芬顿沉淀池内依次分为芬顿反应区、芬顿沉淀区和缓冲区；混凝沉淀区的出泥口以及芬顿沉淀区的出泥口均与污泥池连通。本发明还提供一种有机污染土壤热脱附污水处理方法，热脱附污水在均质均量处理后，依次经过混凝、芬顿反应、深度氧化处理，然后过滤后的水进入清水池回用或者达标后排放，污泥通过压滤分离。本发明提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法能够有效处理种类繁多的有机物并且不会产生二次污染。

Description

一种有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法

技术领域

本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法。

背景技术

热脱附技术是将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，使目标污染物从土壤中挥发出来。热脱附过程中目标污染物发生蒸发、蒸馏、沸腾、氧化以及热解等一系列作用，最终在后续处理设施中彻底消除或浓缩收集。

热脱附技术是一种广泛应用于有机污染土壤修复的非燃烧技术，具有污染物处理类别多、设备移动灵活、修复土壤可再利用等优点。热脱附运行过程中产生的高温烟气经过除尘装置后，进入喷淋塔降温会产生大量的高温循环废水。这类废水有机物含量大、毒性强，若直接排放，对自然环境危害大。因此，需对这类废水进行处理达标后排放或回用。近年来，国内出现了一些关于热脱附污水处置工艺和方法，但均存在一定的不足。公开号为CN205420003U的发明公开了一种热脱附喷淋塔循环喷淋废水处理、降温及回用系统，这个系统能简单、经济的对高温废水进行处理，但回用水中的污染物并未彻底去除，不断循环后，循环水对热脱附尾气降温效果变差，水中的污染物也会再次进入尾气中；公开号为CN104906876A的发明公开了一种用于有机污染土壤热脱附尾气净化方法及装置，其中的喷淋液经过沉淀处理后分成三层，中层液体经过滤后直接充当喷淋液循环使用，上层及下层液体通过化学氧化反应池去除废水中的大部分有机污染物，然后通过压滤、过滤、活性炭吸附等方式去除残留的有机物。这个方法将喷淋液沉降并分三类处理，处理工艺复杂繁琐，中层液体中的污染物没有去除，会影响喷淋液的使用效果。而且热脱附中的重金属污染物没有得到有效去除。

污染场地的千差万别以及污染物种类繁多等极大的限制了一般的有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法的实际适用性，因此有必要设计一种经济适用、高效节能的有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法，以克服上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法，能够有效处理种类繁多的有机物并且不会产生二次污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案为一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，包括污泥池以及沿污水流通方向依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿沉淀池、深度氧化塔、过滤装置和清水池；沿污水流通方向，所述混凝沉淀池内依次分为混凝反应区和混凝沉淀区，所述芬顿沉淀池内依次分为芬顿反应区、芬顿沉淀区和缓冲区；所述混凝沉淀区通过出水堰与所述芬顿反应区连通，所述芬顿沉淀区通过出水堰与所述缓冲区连通，所述混凝沉淀区的出泥口以及所述芬顿沉淀区的出泥口均与所述污泥池连通。

进一步地，所述混凝反应区连接有混凝药剂添加装置，所述芬顿反应区连接有芬顿药剂添加装置。

进一步地，所述深度氧化塔连接有臭氧发生装置和氧化药剂添加装置。

进一步地，所述混凝沉淀区以及所述芬顿沉淀区均设有斜管填料，所述斜管填料的倾斜角度为50～70°。

进一步地，所述过滤装置为两级炭滤器，第一级炭滤器的过滤孔直径为5～8mm，第二级炭滤器的过滤孔直径为1～3mm。

进一步地，所述污泥池通过污泥泵与一叠螺污泥脱水机的进泥口连接，所述叠螺污泥脱水机的出水口与所述调节池连通。

进一步地，所述清水池通过反洗泵与所述过滤装置连通。

进一步地，所述过滤装置通过反洗水泵与所述调节池连通。

本发明还提供一种有机污染土壤热脱附污水处理方法，包括如下步骤：

1）将热脱附污水收集到调节池中进行均质均量处理；

2）将经过步骤1）处理后的污水打入混凝沉淀池的混凝反应区，向混凝反应区中投加碱调节污水的pH，然后投加重金属捕捉剂捕捉重金属离子，最后投加混凝剂进行混凝处理，将形成的絮凝体打入混凝沉淀池的混凝沉淀区进行泥水分离；

3）混凝沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的芬顿反应区，向芬顿反应区投加酸调节污水的pH至酸性，再投加双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应；在芬顿反应后的污水中加碱将pH回调，再投加絮凝剂进行絮凝后打入芬顿沉淀池的芬顿沉淀区进行泥水分离；

4）芬顿沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的缓冲区，然后打入深度氧化塔中通过臭氧和双氧水进一步氧化处理；

5）将经过步骤4）处理后的污水打入两级炭滤器中进行过滤，过滤后的水进入清水池，清水池中的水回用或者达标后排放；

6）将混凝沉淀区内的污泥以及芬顿沉淀区内的污泥定期提升至污泥池中储存，然后将污泥池内的污泥定期提升至叠螺污泥脱水机进行压滤，分离得到泥饼和滤液。

进一步地，所述步骤6）中分离得到的滤液回流至调节池。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统结构简单，成本低，能够有效处理种类繁多的有机物并且不会产生二次污染；

（2）本发明提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统及方法通过混凝沉淀池、芬顿沉淀池、深度氧化塔以及两级炭滤器有效去除机污染土壤热脱附污水中的有机物以及重金属等，通过氧化处理降解有机物，达到消除有机物的目的；

（3）本发明提供的有机污染土壤热脱附污水处理方法将混凝沉淀区内的污泥以及芬顿沉淀区内的污泥定期提升至污泥池中储存，然后定期提升至叠螺污泥脱水机进行压滤，分离得到泥饼和滤液，滤液可回流至调节池，进行再次处理达标后排放或回用，减少对环境的造成危害；

（4）本发明提供的有机污染土壤热脱附污水处理方法通过清水池中的水对两级炭滤器进行反冲洗，实现了活性炭的再次利用，同时反冲洗的水再次回到调节池进行再次处理达标后排放或回用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，包括污泥池以及沿污水流通方向依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿沉淀池、深度氧化塔、过滤装置和清水池；沿污水流通方向，所述混凝沉淀池内依次分为混凝反应区和混凝沉淀区，所述芬顿沉淀池内依次分为芬顿反应区、芬顿沉淀区和缓冲区；所述混凝沉淀区通过出水堰与所述芬顿反应区连通，所述芬顿沉淀区通过出水堰与所述缓冲区连通，所述混凝沉淀区的出泥口以及所述芬顿沉淀区的出泥口均与所述污泥池连通。本实施例提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统对污染土壤土质及含水率适应范围广、处理能力大、修复效果好、二次污染低、自动化程度高，可用于各种挥发和半挥发性有机物污染土壤的异位热脱附修复作业中产生的污水的净化处理，具有良好的环保效益及社会效益。

本实施例中的调节池的主要作用是收集有机污染土壤热脱附污水，并对污水的水质和水量起调节作用，使后续作业的给水达到均质均量的效果，减轻后续处理设备负荷；调节后的污水由泵提升至所述混凝沉淀池的混凝反应区。作为一种实现方式，调节池可做成地下式钢混结构。

进一步地，本实施例中的混凝沉淀池内的混凝反应区连接有混凝药剂添加装置，用于向混凝反应区投加碱、重金属捕捉剂、混凝剂，使其与废水中的污染物反应絮凝，之后进入混凝沉淀区对絮凝体进行泥水分离；碱用于调节污水的pH 至 8～9，重金属捕捉剂用于捕捉重金属离子；混凝剂包括PAC（聚合氯化铝）和PAM（聚丙烯酰胺），其中PAC用作絮凝剂，PAM用作助凝剂，混凝剂使废水中的悬浮物微粒失稳，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。本实施例中的芬顿沉淀池内的芬顿反应区连接有芬顿药剂添加装置，用于向芬顿反应区投加酸、双氧水、硫酸亚铁、碱以及絮凝剂，使发生芬顿反应后的废水絮凝沉淀，之后进入芬顿沉淀区对絮凝体进行泥水分离，酸用于调节废水的pH至酸性以适于芬顿反应，双氧水和硫酸亚铁用于芬顿反应，碱用于芬顿反应后回调污水的pH 至 8～9，絮凝剂采用PAM进行絮凝反应。其中，酸可以采用HCl溶液，碱可以采用NaOH溶液。

进一步地，所述深度氧化塔连接有臭氧发生装置和氧化药剂添加装置。氧化药剂添加装置用于向深度氧化塔内投加强氧化剂（如双氧水），臭氧发生装置用于向深度氧化塔内通入臭氧，对污水进一步氧化处理，深度去除有机物，有效降低COD。

本实施例中通过分别设置不同的药剂储罐来存储不同的药剂，药剂储罐内设置搅拌装置对药剂进行搅拌，药剂储罐通过加药管向混凝反应区、芬顿反应区或深度氧化塔中投加药剂，在加药管上设置有计量泵。

进一步地，所述混凝沉淀池内的混凝沉淀区以及所述芬顿沉淀池内的芬顿沉淀区均设有斜管填料，所述斜管填料的倾斜角度为50～70°，通过斜管填料将污泥沉积至混凝沉淀区底部的泥斗和芬顿沉淀区底部的泥斗内，以使泥水分离，便于定期将污泥提升至污泥池。

进一步地，所述过滤装置为两级炭滤器，第一级炭滤器的过滤孔直径为5～8mm，第二级炭滤器的过滤孔直径为1～3mm。本实施例中两级炭滤器中均设有活性炭，通过第一级炭滤器和第二级炭滤器，有效去除水中的臭味、色度、病毒等，有效提高处理废水的洁净度，处理后的水进入清水池储存，清水池中的水可回用或者达标后排放。

进一步地，所述污泥池通过污泥泵与一叠螺污泥脱水机的进泥口连接，所述叠螺污泥脱水机的出水口与所述调节池连通。进入所述污泥池的污泥定期通过污泥泵提升至所述叠螺污泥脱水机进行压滤，滤液通过出水口回流至所述调节池中进行再次处理，干污泥则外运处置。

进一步地，所述清水池通过反洗泵与所述过滤装置连通。清水池内的水通过反洗泵为两级炭滤器的反洗提供水源。

进一步地，所述过滤装置通过反洗水泵与所述调节池连通。本实施例中对两级炭滤器的反洗后的水通过反洗水泵进入调节池中进行再次处理。

本实施例提供的有机污染土壤热脱附污水处理系统还包括中央控制器，该中央控制器可采用计算机与PLC控制器配合等常用的自动化控制设备系统，可在上述设备所连接的污水管道上设置流量计等，还可设置调节阀、切断阀等；混凝沉淀池、芬顿沉淀池和深度氧化塔均连接有自动加药系统，自动加药系统包括药剂添加装置、计量泵以及阀门等，控制添加药剂的量，反应池中设置pH在线仪和ORP（氧化还原电位）在线仪，实时监测反应池中污水的pH和电位值并将数据传输至控制中心然后自动控制药剂添加的阀门开启或关闭。上述各电器元件均与中央控制器电连接，以实现本修复系统的自动化控制，其中涉及的自动化控制方式可采用现有常用的自动化控制方法来进行简单的监控，不涉及对PLC程序的改进。

实施例二

如图1所示，本实施例提供一种有机污染土壤热脱附污水处理方法，包括如下步骤：

1）将热脱附污水收集到调节池中进行均质均量处理，减轻后续处理设备负荷；

2）将经过步骤1）处理后的污水由泵提升至混凝沉淀池的混凝反应区，向混凝反应区中先投加碱调节污水的pH 至 8～9，然后投加重金属捕捉剂捕捉重金属离子，最后投加混凝剂（PAC和PAM）进行混凝处理，使废水中的悬浮物微粒失稳，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花，将形成的絮凝体进入混凝沉淀池的混凝沉淀区进行泥水分离；

3）混凝沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的芬顿反应区，向芬顿反应区投加酸调节污水的pH至 2～4，再投加双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应，两者在酸性条件下形成的强氧化机制能有效去除有机物；在芬顿反应后的污水中加碱将pH回调至 8～9，再投加絮凝剂（PAM）进行絮凝后，絮凝体进入芬顿沉淀池的芬顿沉淀区进行泥水分离；

4）芬顿沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的缓冲区，到达一定液位后由泵打入深度氧化塔中通过臭氧和双氧水进一步氧化处理，深度去除有机物，有效降低COD；

5）将经过步骤4）处理后的污水打入两级炭滤器中，去除水中的臭味、色度，脱氯并去除有机合成洗涤剂、部分重金属、病毒及部分放射性物质等，处理后的水进入清水池，清水池中的水回用或者达标后排放；清水池也可为两级炭滤器的反洗提供水源；

6）将混凝沉淀区内的污泥以及芬顿沉淀区内的污泥定期提升至污泥池中储存，然后将污泥池内的污泥定期提升至叠螺污泥脱水机进行压滤，分离得到泥饼和滤液，滤液可回流至调节池。

由于有机污染土壤送入热脱附装置进行热脱附处理，产生的热脱附尾气经过尾气净化系统后，其中的喷淋装置会产生大量的高温循环污水；本实施例针对该污水设计的污水处理方法，通过混凝沉淀池去除污水中大量的重金属污染物，然后进入芬顿沉淀池，有效去除大部分有机污染物，对于难降解有机物，再通过深度氧化塔进行处理，进一步去除污水中的有机物，最后通过两级炭滤器有效去除水中的臭味、色度、病毒等，有效提高处理废水的洁净度；这种处理方法能够有效处理种类繁多的有机物并且不会产生二次污染。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：包括污泥池以及沿污水流通方向依次连接的调节池、混凝沉淀池、芬顿沉淀池、深度氧化塔、过滤装置和清水池；沿污水流通方向，所述混凝沉淀池内依次分为混凝反应区和混凝沉淀区，所述芬顿沉淀池内依次分为芬顿反应区、芬顿沉淀区和缓冲区；所述混凝沉淀区通过出水堰与所述芬顿反应区连通，所述芬顿沉淀区通过出水堰与所述缓冲区连通，所述混凝沉淀区的出泥口以及所述芬顿沉淀区的出泥口均与所述污泥池连通。

2.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述混凝反应区连接有混凝药剂添加装置，所述芬顿反应区连接有芬顿药剂添加装置。

3.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述深度氧化塔连接有臭氧发生装置和氧化药剂添加装置。

4.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述混凝沉淀区以及所述芬顿沉淀区均设有斜管填料，所述斜管填料的倾斜角度为50～70°。

5.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述过滤装置为两级炭滤器，第一级炭滤器的过滤孔直径为5～8mm，第二级炭滤器的过滤孔直径为1～3mm。

6.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述污泥池通过污泥泵与一叠螺污泥脱水机的进泥口连接，所述叠螺污泥脱水机的出水口与所述调节池连通。

7.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述清水池通过反洗泵与所述过滤装置连通。

8.如权利要求1所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理系统，其特征在于：所述过滤装置通过反洗水泵与所述调节池连通。

9.一种有机污染土壤热脱附污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将热脱附污水收集到调节池中进行均质均量处理；

2）将经过步骤1）处理后的污水打入混凝沉淀池的混凝反应区，向混凝反应区中投加碱调节污水的pH，然后投加重金属捕捉剂捕捉重金属离子，最后投加混凝剂进行混凝处理，将形成的絮凝体打入混凝沉淀池的混凝沉淀区进行泥水分离；

3）混凝沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的芬顿反应区，向芬顿反应区投加酸调节污水的pH至酸性，再投加双氧水和硫酸亚铁进行芬顿反应；在芬顿反应后的污水中加碱将pH回调，再投加絮凝剂进行絮凝后打入芬顿沉淀池的芬顿沉淀区进行泥水分离；

4）芬顿沉淀区内分离后的上层清液通过出水堰溢流至芬顿沉淀池的缓冲区，然后打入深度氧化塔中通过臭氧和双氧水进一步氧化处理；

5）将经过步骤4）处理后的污水打入两级炭滤器中进行过滤，过滤后的水进入清水池，清水池中的水回用或者达标后排放；

6）将混凝沉淀区内的污泥以及芬顿沉淀区内的污泥定期提升至污泥池中储存，然后将污泥池内的污泥定期提升至叠螺污泥脱水机进行压滤，分离得到泥饼和滤液。

10.如权利要求9所述的一种有机污染土壤热脱附污水处理方法，其特征在于：所述步骤6）中分离得到的滤液回流至调节池。