CN110436661A - 一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法及设备，本发明通过两步法解决了废水中表面活性剂浓度低、无法起泡的问题，首先，在含有表面活性剂的废水中通入空气，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，随气泡上升达到水上层，在上层富集，再将下层水分离出来，留下来的上层水中表面活性剂浓度已经达到了起泡限度，然后，在留下来的水中再次通入空气，产生大量气泡,废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层,除去泡沫层即可使废水得到净化，泡沫层的水使用催化氧化法去除表面活性剂，减小了盾构渣土对环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及盾构工程污水处理技术领域，尤其涉及一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法及设备。
技术背景
目前，在浅埋软土地层修建地铁、水利、道路等隧道工程中广泛采用了盾构法施工，由于在盾构施工过程中，使用了发泡剂、稳定剂等试剂(现在盾构施工中使用的发泡剂多为表面活性材料，也有在发泡剂中加入高分子类水溶性聚合物的发泡添加剂)，在土压平衡盾构施工中，使用盾构用泡沫剂可减少盾构机机械磨损、调整土仓内土体塑性流动性、降低渣土的透水性、降低切削渣土的内摩擦力等，有利于盾构机安全高效地掘进，是目前土压平衡盾构施工中不可或缺的材料之一，但这也导致泥浆中会存在表面活性剂等污染物，泥浆干化处理环节中压滤与浓缩过程中分离出来的水中也存在表面活性剂等污染物，无法实现水资源的直接循环利用，直接排出又会对环境产生污染。专利文献CN106623368A公开了一种盾构渣土无害化处理方法，其在水处理区采用药剂布水方式进行强化处理，采用破乳消泡法、絮凝沉淀法对压滤出水水质进行处理，达到降低泥水中悬浮物的浓度和破除乳化状态的目的，但是这种方法需要额外使用絮凝剂、破乳剂等药剂，增加了处理成本，且药剂的添加又会引入新的污染。
发明内容
为解决现有技术的上述不足，本发明提供一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法及设备，本发明通过两步法解决了废水中表面活性剂浓度低、无法起泡的问题，首先，在含有表面活性剂的废水中通入空气，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，随气泡上升达到水上层，在上层富集，再将下层水分离出来，留下来的上层水中表面活性剂浓度已经达到了起泡限度，然后，在留下来的水中再次通入空气，产生大量气泡,废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫,泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层,除去泡沫层即可使废水得到净化，泡沫层的水使用催化氧化法去除表面活性剂，减小了盾构渣土对环境的影响。本发明创造性的通过两步法，先实现表面活性剂的富集分离，将表面活性剂富集到部分的水中，再利用泡沫富集法去除浓缩水中的表面活性剂，实现了低浓度表面活性剂废水的有效净化。本发明方法操作简单、无污染，而且无需复杂的设备，经济实惠，可以大范围推广。
本发明的具体技术方案如下：
一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法，所述方法包括以下步骤，
(1)、在废水中通入空气；
(2)、排出下层水；
(3)、在留下的水中再次通入空气，并除去产生的泡沫层；
(4)、处理后的水进入蓄水池中。
盾构土废水中的表面活性剂浓度一般在2mg/L左右，但是泡沫富集法中一般表面活性剂浓度要达到70mg/L才能起泡。因此，我们在含有表面活性剂的废水中通入空气，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，随气泡上升达到水上层，在上层富集，将下层水分离出来，留下来表面活性剂浓度高的上层水，这样处理之后的上层水中表面活性剂浓度已经达到了起泡限度。在留下来的水中再次通入空气，产生大量气泡，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫，泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层，除去泡沫层即可使废水得到净化。
进一步地，所述在废水中通入空气的步骤(1)中，进气速度为250～350mL/min。
进一步地，所述在留下的水中再次通入空气的步骤(3)中，进气速度为150～300mL/min。
进一步地，所述分离下层水的步骤中，分离出来的水量控制在总量的75-85％，留下的表层水控制在总量的15-25％。优选，分离80％的水，留下20％的水。
进一步地，所述在废水中通入空气的步骤(1)，通气时间为1-10min。
进一步地，所述在留下的水中再次通入空气的步骤(3)，通气时间为3-15min。
进一步地，所述方法还包括使用催化氧化法去除泡沫层中的表面活性剂的步骤。
进一步地，所述催化氧化法为投加少量硫酸亚铁与一定比例的食品级双氧水后使其混合均匀反应充分后再次进行泡沫分离。
进一步地，所述方法还包括在除去泡沫层后、对水进行混凝处理的步骤，混凝处理可以去除水中悬浮物、减低水中COD、去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。混凝法是向水中投加混凝剂使水中悬浮物与胶体成团沉淀的方法，一般使用的药剂有铝盐、铁盐和有机药剂，本工艺中使用为铝盐和铁盐的混合物，投加药剂时，投加少量食品级双氧水，强化处理表面活性剂。
本发明进一步提供一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的设备，所述设备包括处理池及蓄水池，所述处理池内设置有：通气装置，用于向废水中通入空气；排水口，将处理池内的水排出到所述蓄水池；泡沫分离装置，用于分离通入空气后产生的泡沫层。
进一步地，所述通气装置包括电磁阀，用于控制通气速度及通气时间控制装置。
进一步地，所述排水口上设置有电磁阀，用于控制出水速度及出水量。
进一步地，所述设备还包括泡沫处理装置，用于对分离出的泡沫层进行进一步处理，所述泡沫处理装置包括反应池及进药口，所述进药口用于药剂的添加。
进一步地，所述泡沫分离装置为泡沫收集器，经所述泡沫收集器收集的泡沫进入所述泡沫处理装置。
进一步地，所述设备还包括混凝池，用于对除去泡沫层后的水进行混凝处理，混凝处理可以去除水中悬浮物、减低水中COD、去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。所述混凝池包括加药口，用于向水中投加混凝剂使水中悬浮物与胶体成团沉淀，一般使用的药剂有铝盐、铁盐和有机药剂，本工艺中使用为铝盐和铁盐的混合物，投加药剂时，投加少量食品级双氧水，强化处理表面活性剂。
本发明创造的有益效果是：
1、本发明通过两步法解决了废水中表面活性剂浓度低、无法起泡的问题，首先，在含有表面活性剂的废水中通入空气，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，随气泡上升达到水上层，在上层富集，再将下层水分离出来，留下来的上层水中表面活性剂浓度已经达到了起泡限度，然后，在留下来的水中再次通入空气，产生大量气泡，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫，泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层，除去泡沫层即可使废水得到净化。
2、泡沫层的水使用催化氧化法去除表面活性剂，使得废水进一步净化，减小了盾构渣土对环境的影响。
3、本发明处理后的水可以重复使用，实现水资源的重复利用。
4、本发明方法操作简单、无污染，而且无需复杂的设备，经济实惠，可以大范围推广。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
图2为本发明水处理设备的结构示意图。
图中，1-处理池，2-蓄水池，3-通气装置，4-排水口，5-电磁阀，6-电磁阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法，所述方法包括以下步骤，
(1)在废水中通入空气；
(2)排出下层水；
(3)在留下的水中再次通入空气，并除去产生的泡沫层；
(4)处理后的水进入蓄水池中。
盾构土废水中的表面活性剂浓度一般在2mg/L左右，但是泡沫富集法中一般表面活性剂浓度要达到70mg/L才能起泡。因此，我们在含有表面活性剂的废水中通入空气，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，随气泡上升达到水上层，在上层富集，再将下层水分离出来，留下来表面活性剂浓度高的上层水，这样处理之后的上层水中表面活性剂浓度已经达到了起泡限度。在留下来的水中再次通入空气，产生大量气泡，废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫.泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层，除去泡沫层即可使废水得到净化。
所述在废水中通入空气的步骤中，进气速度为250～350mL/min。所述在留下的水中再次通入空气的步骤中，进气速度为150～300mL/min。
所述分离下层水的步骤中，分离出来的水量控制在总量的75-85％，留下的表层水控制在总量的15-25％。优选，分离80％的水，留下20％的水。
所述在废水中通入空气的步骤，通气时间为1-10min。
所述在留下的水中再次通入空气的步骤，通气时间为3-15min。
所述方法还包括使用催化氧化法去除泡沫层中的表面活性剂的步骤。
所述催化氧化法为投加少量硫酸亚铁与一定比例的食品级双氧水后使其混合均匀反应充分后再次进行泡沫分离。
所述方法还包括在除去泡沫层后、对水进行混凝处理的步骤，混凝处理可以去除水中悬浮物、减低水中COD、去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。混凝法是向水中投加混凝剂使水中悬浮物与胶体成团沉淀的方法，一般使用的药剂有铝盐、铁盐和有机药剂，本工艺中使用为铝盐和铁盐的混合物，投加药剂时，投加少量食品级双氧水，强化处理表面活性剂。
如图2所示，本发明进一步提供一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的设备，所述设备包括处理池1及蓄水池2，所述处理池1内设置有：通气装置3，用于向废水中通入空气；排水口4，将处理池内的水排出到所述蓄水池2；泡沫分离装置，用于分离通入空气后产生的泡沫层。
所述通气装置3包括电磁阀6，用于控制通气速度及通气时间控制装置。
所述排水口4上设置有电磁阀5，用于控制出水速度及出水量。
所述设备还包括泡沫处理装置，用于对分离出的泡沫层进行进一步处理，所述泡沫处理装置包括反应池及进药口，所述进药口用于药剂的添加。
所述泡沫分离装置为泡沫收集器，经所述泡沫收集器收集的泡沫进入所述泡沫处理装置。
所述设备还包括混凝池，用于对除去泡沫层后的水进行混凝处理，混凝处理可以去除水中悬浮物、减低水中COD、去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。所述混凝池包括加药口，用于向水中投加混凝剂使水中悬浮物与胶体成团沉淀，一般使用的药剂有铝盐、铁盐和有机药剂，本工艺中使用为铝盐和铁盐的混合物，投加药剂时，投加少量食品级双氧水，强化处理表面活性剂。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，
(1)在废水中通入空气；
(2)排出下层水；
(3)在留下的水中再次通入空气，并除去产生的泡沫层；
(4)处理后的水进入蓄水池中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，进气速度为250～350mL/min。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，分离出来的水量控制在总量的75-85％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用催化氧化法去除泡沫层中的表面活性剂的步骤。
5.一种利用泡沫富集去除水中表面活性剂的设备，其特征在于，所述设备包括处理池及蓄水池，所述处理池内设置有：通气装置，用于向废水中通入空气；排水口，将处理池内的水排出到所述蓄水池；泡沫分离装置，用于分离通入空气后产生的泡沫层。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述通气装置包括电磁阀，用于控制通气速度及通气时间控制装置。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括泡沫处理装置，用于对分离出的泡沫层进行进一步处理，所述泡沫处理装置包括反应池及进药口，所述进药口用于药剂的添加。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括混凝池，用于对除去泡沫层后的水进行混凝处理。
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