CN110921883A - 高浓度污水深度净化和回用系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高浓度污水深度净化和回用系统及其方法，系统包括深度净化回用罐，深度净化回用罐包括主罐体、上升混合器、净化器和收集器；在收集器与净化器之间形成悬浮泥层区；在净化器的顶部设有过滤珠层，在主罐体与净化器之间形成旁路回流管道，旁路回流管道的下端与污泥沉积区相通，旁路回流管道的上端与过滤珠层在垂直方向的中部相通；在过滤层内设有与旁路回流管道连通的枝状管。深度净化和回用方法是利用化学药剂与污水混合发生化学反应、使污水中溶解状态的污染物析出并形成絮体颗粒，并在悬浮泥层区自然形成悬浮泥层，通过悬浮泥层进行深度净化，得到能回用的水。本发明能对高浓度的污水进行深度净化和实现回用。
Description
技术领域
本发明涉及高浓度污水处理系统，尤其是高浓度污水深度净化和回用系统及其方法。
背景技术
污染物主要以“悬浮固体状态”、“胶体颗粒状态”和“溶解状态”存在于污水之中。高污染的污水主要分为“高浓度污水”和“高浊度污水”，而“高浓度污水”是指水中溶解状态有机污染物含量(CODcr)高于1000毫克/升的污水，“高浊度污水”则是指水中悬浮固体状态污染物含量高于500mg/L的污水，这两者存在着本质的区别。
中国城乡经济的快速发展、工业企业数量大幅增加和天然气候的变化，使得工业污水、生活污水和自然水域的水质常常成为溶解状态有机污染物含量 (CODcr)高于1000毫克/升的高浓度污水，诸如造纸制浆、石油开采、纺织印染、废塑料洗涤、湖泊蓝藻、皮革鞣制、城市污水处理厂等行业的污水和被它们污染的源水。
现在，中国人多水少，水资源供需矛盾突出，全国正常年份缺水量达500 亿立方米，水安全已全面亮起红灯，与此同时，中国全社会节水意识不强、用水粗放、浪费严重，水资源利用率低，与国际先进水平存在较大差距。
有数据显示，2017年，中国农田灌溉水有效利用系数仅为0.54，与发达国家0.7至0.8的系数差距很大；万元工业增加值用水量为45.6立方米，是世界先进水平的2倍；万美元GDP用水量约为500立方米，而发达国家基本在300 立方米以下。
为逐步提高各领域、各行业用水效率，提升全民节水意识，国家现在已非常重视污水治理和重复利用，只有通过水处理科技的创新才能实现这个目标。
在我国污水处理技术装备行业，大部分的污水处理系统均采用传统的工艺，传统的污水处理工艺主要包括一级处理和二级处理，一级处理是通过机械的手段对水进行初级处理，二级处理是通过生化处理的方法进行处理，目标只是“达标排放”，很少再采用三级深度处理。
基于目前我国污水处理技术装备的现状，传统的污水处理技术系统往往无法处理高含富营养化物质、尤其是高含难生化降解的物质(如木质素、磷等物质)之高浓度污水。所以，全国的企业污水处理站、工业园污水处理厂、城市污水处理厂处理后的出水普遍未能达到当今日益严格的环保排放标准、更不能回用，故造成了严重的水环境污染和水质性缺水的社会难题。
在我国自来水制备行业，99％的自来水厂用的仍然是数十年前的常规工艺，基本处理流程为：原水—》一级泵房—》加药—》絮凝池—》沉淀或澄清池+ 滤池—》消毒清水池—》二级泵房—》用户。其中涉及三步处理工艺，简称为“老三级”：絮凝(加聚合氯化铝)、过滤(石英砂、卵石)、消毒(加氯气或漂白粉)。这些传统工艺主要是去除水源中的悬浮物、胶体颗粒杂质和细菌，只适用于受轻度污染的Ⅱ类水质。因没有精细过滤的深度净化功能，对溶解性有机物、重金属离子的去除能力相对不足；且过量加氯消毒所形成的余氯残留本身还形成了“三致物质”(致癌、致畸、致突变)。所以，在水源水质不断变坏的今天，许多城市自来水厂制备的自来水已达不到当今国家最新的自来水水质标准。
当然，随着世界的需求和技术的发展，对于高浊度的污水已经有较好的处理办法，如在US6358407B1的美国发明专利文献中公开了一种高浊度污水处理系统及方法(该美国发明专利发明人就是本发明专利申请人廖泰泉)，具体包括药剂罐、水泵、由多个U形管连接的混合管、陶瓷球罐、主罐体等，其原理是在药剂罐中加入混凝絮凝剂，通过水泵将污水和混凝絮凝剂吸入到混合管内，当污水经过混合管内时，由于液体的流动方向发生了变化，因此，在混合管内容易形成紊流，让污水与药剂充分混合，然后被输送到陶瓷球罐内，利用陶瓷球罐内的陶瓷球对污水进一步混合，然后以切向进入到圆形主罐体内，污水在主罐体内形成点涡流动，便于让污水与药剂充分混合、使得混凝絮凝剂的吸附更加的充分，吸附有固体悬浮物的絮体变大后在罐体内堆积形成悬浮泥层，利用悬浮泥层对水进行过滤，并利用水力学原理，让不断沉积的污泥进入到污泥收集罐内，将水与污泥分离，高浊度污水被悬浮泥层过滤后排出罐体、实现回用。
但是，上述结构的高浊度污水处理系统及其工艺主要是针对污水中未溶解的固体悬浮物进行净化处理，目前对于污染物处于溶解状态的、尤其是高含难生化降解的物质(如木质素、磷等物质)之高浓度的污水处理仍然是社会迫切期待破解的难题，而且将此类污水处理后的出水实现回用更是社会的迫切期待。唯有进一步实现高浓度污水的深度净化和回用，才可以大大提高我国水资源的利用率，达到最佳的治污、节水目标。
发明内容
本发明的目的是提供一种能对水中溶解状态有机污染物含量(CODcr)高于1000毫克/升的高浓度污水进行深度净化并能回用的高浓度污水深度净化和回用系统及其方法。
为达到上述目的，高浓度污水深度净化和回用系统，包括深度净化回用罐，深度净化回用罐包括主罐体、上升混合器、净化器、收集器和污泥沉积区；上升混合器设在主罐体的下端内，在上升混合器的下端设有进水口，上升混合器内具有混合区；在主罐体与上升混合器之间具有污泥沉积区；净化器设在上升混合器的上端，净化器内具有与混合区相通的净化区，收集器设在混合区与净化区内，收集器内具有收集区，收集区与污泥沉积区相通；在收集器与净化器之间形成悬浮泥层区；悬浮泥层区的上升流速小于收集器四周外之混合区的上升流速，位于收集器上方的净化区的上升流速小于悬浮泥层区的上升流速；在净化器的顶部设有塑料过滤珠层，在主罐体与净化器之间设置有旁路回流管道，旁路回流管道的下端与污泥沉积区相通，旁路回流管道的上端与塑料过滤珠层在垂直方向的中部相通；在塑料过滤珠层内设有与旁路回流管道连通的枝状管，枝状管上设有四个以上、分别与对应的旁路回流管道连通的枝状管接口；枝状管接口处的压强小于悬浮泥层区上表面上的压强。
上述高浓度污水深度净化和回用系统的深度净化和回用方法为：在进入到进水口前的污水中加入化学药剂，所述的化学药剂包括体积百分比浓度为6--10 ml/L的无机高分子聚合药剂、体积百分比浓度为12--16ml/L的杀菌消毒药剂、体积百分比浓度为400--600ml/L的固体粉末吸附药剂、体积百分比浓度为 14--18ml/L的高分子无机电解质药剂和体积百分比浓度为12--16ml/L的水溶性长链状有机高分子絮凝药剂；污水在进入到上升混合器内前，污水与化学药剂充分混合、开始进行化学反应和物理吸附；然后污水与化学药剂通过进水口进入到上升混合器中，在上升混合器中，污水不断旋转上升，同时，通过化学反应将污水中溶解状态的污染物析出，形成有固相界面的悬浮微粒及胶体颗粒；通过物理吸附作用吸附水中的污染物和色度；靠无机高分子聚合药剂及水溶性长链状有机高分子絮凝药剂让悬浮微粒及胶体微粒凝聚成絮体；当水上升到悬浮泥层区位置时，凝聚的絮体在悬浮泥层区堆积成密实的悬浮泥层，依托悬浮泥层的机械过滤和微观吸附作用，污水穿过悬浮泥层时实现污水的过滤深度净化；在悬浮泥层区，由点涡流动造成的指向中心的压力差作用下，污泥快速向中心聚集；悬浮泥层的上层污泥在旁路回流管道上端与悬浮泥层区上层的压强差的作用下被快速引入收集器；污泥则再从收集器内流入到污泥沉积区内得到高效浓缩。经过过滤深度净化的水和从旁路回流管道回流的水在塑料过滤珠层再次过滤后，汇集成洁净的回用水，排出主罐体，再生回用。
上述高浓度污水深度净化和回用系统及其方法，由于高浓度污水中溶解状态的污染物靠化学反应析出后、形成的微粒粒度极小，粒径仅为1微米左右，所以要求悬浮泥层区的上升流速小于收集器四周外混合区的上升流速，位于收集器上方的净化区的上升流速小于悬浮泥层区的上升流速，这样，才能稳定形成起精细过滤作用的悬浮泥层，当形成了精细过滤的悬浮泥层时，依托悬浮泥层的机械过滤和微观吸附作用，污水穿过悬浮泥层时实现污水的过滤深度净化，经过深度过滤净化的水和从旁路回流管道回流的水在塑料过滤珠层的作用下再次过滤、汇集成为洁净的回用水。这就需要增大主罐体的横截面积，并相应调整主罐体内各关键截面的尺寸。由于枝状管上设有四个以上的分别与对应的旁路回流管道连通的枝状管接口，四个以上的枝状管接口在圆周上一般为均匀设置，这样，减少在沉积区内形成回流盲区，让沉积区内的澄清水均衡地回流到塑料过滤珠层内。
进一步的，在进水口上连接有混流管，混流管切向连接在上升混合器上。污水从进水口切向进入到上升混合器后形成点涡流动，极大增加了微粒间及与化学药剂碰撞的机会，获得了极高的混凝、絮凝效果。其“点涡流动”形成的指向中心的“压力差”又大大提高了上升混合器内污泥的分流速度和分流效果。
进一步的，还包括水泵，水泵的出水端连接有弯管，弯管的出水端连接有陶瓷球罐，陶瓷球罐内设有陶瓷球，在陶瓷球罐的上端与混流管之间连接有导管，在水泵的进水端连接有进水管，在进水管上连接有药剂容器。其工作方法为：在各药剂容器中分别加入各种专用的化学药剂。水泵工作时，化学药剂和污水进入到进水管内并被泵入到弯管内，在弯管内，污水与化学药剂混合后进入到陶瓷球罐内，通过陶瓷球罐内的陶瓷球对污水和药剂进一步实施混合，经充分混合的污水通过导管切向进入到上升混合器内。该结构，依托弯管形成的蛇形管反应器，利用各弯曲部分的紊流切割作用机理，获得化学药剂与污水高效混合的效果，最充分发挥了各种药剂的作用；流动阻力又很小，起到了大大减少动力消耗的作用。
进一步的，所述的塑料过滤珠层为由泡沫塑料珠形成的泡沫塑料珠层。在该结构中，依托泡沫塑料珠层的过滤水力学原理，形成的旁路回流管道的回流，起到了均衡、快速引流主罐体内的污泥进入收集器内的作用，也起到了污泥沉积区高效浓缩污泥的效果，系统排出泥浆含水率极低，大大缩小了系统排出污泥的体积。
进一步的，枝状管接口在圆周方向上均布。
进一步的，在塑料过滤珠层的上端设有预防泡沫塑料珠流失的尼龙滤头过滤装置，过滤装置既能让水通过，又能抵挡住泡沫塑料珠泄漏流失。
本发明用纯物理化学法、高效且经济地实现高浓度污水的深度净化及再生回用，经济技术指标达世界领先水平，在世界水处理技术领域是一项重大技术创新。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为深度净化回用罐的示意图。
图3为深度净化回用罐的俯视图。
图4为深度净化回用罐的仰视图。
图5为枝状管的示意图。
图6为水力弯管的示意图。
图7为陶瓷球罐的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，高浓度污水深度净化和回用系统包括进水管10、水泵 45、弯管54、导管11、陶瓷球罐58、混流管14、深度净化回用罐12和药剂容器52。
进水管10的进水端连接到污水池50内，进水管10的出水端连接到水泵 45的进水端。水泵45的出水端通过法兰15连接到弯管54的进水端，弯管54 由多个连续的U形管56组成，弯管54的出水端通过法兰15连接到陶瓷球罐 58的进水端，陶瓷球罐58的进水端位于陶瓷球罐58的下端，在陶瓷球罐58 内设有许多陶瓷球60，陶瓷球罐58的上端的出水端通过法兰15与导管11的进水端连接，导管11的出水端连接到混流管14的进水端，在导管11上安装有节流阀24，便于调节水流的大小。药剂容器52通过管路连接到进水管10上，在管路上设有节流阀24，在本实施例中，药剂容器52包括从左到右依次设置的第一药剂容器、第二药剂容器、第三药剂容器、第四药剂容器和第五药剂容器，每个药剂容器52用于装不同的化学药剂，其中，在第一药剂容器中投入体积百分比浓度为6--10ml/L的无机高分子聚合药剂，在第二药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的杀菌消毒药剂，在第三药剂容器中投入体积百分比浓度为400--600ml/L的固体粉末吸附药剂，在第四药剂容器中投入体积百分比浓度为14--18ml/L的高分子无机电解质药剂，在第五药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的水溶性长链状有机高分子絮凝药剂。
如图2至图4所示，深度净化回用罐12包括主罐体121、上升混合器122、净化器123、收集器124和污泥沉积区35。
主罐体的顶端设有出水口44。上升混合器122设在主罐体121的下端内，在上升混合器122的下端设有进水口，混流管14连接在进水口上，混流管14 切向连接在上升混合器上，上升混合器122内具有混合区16，上升混合器的截面下端小于上端，具体来说，上升混合器从下到上依次包括第一圆柱形段、第一喇叭段、第二圆柱形段和第二喇叭段；在主罐体121与上升混合器122之间具有污泥沉积区35，在主罐体的底部设有与污泥沉积区连通的排污口63，排污口上连接有排污管，排污管上设有节流阀24；净化器123设在上升混合器122的上端，净化器123内具有与混合区相通的净化区1231，收集器124设在混合区16与净化区1231内，收集器124内具有收集区1241，收集区1241与污泥沉积区35相通，具体来说，收集区1241与污泥沉积区35是通过穿过混合区的管道连通；在收集器124与净化器123之间形成悬浮泥层区120；在净化器123 的顶部设有塑料过滤珠层36，所述的塑料过滤珠层为由泡沫塑料珠38形成的泡沫塑料珠层；在塑料过滤珠层的上端设有过滤装置，所述的过滤装置为尼龙滤头，过滤装置既能让水通过，又能抵挡住泡沫塑料珠泄漏流失；在主罐体121 与净化器123之间设置旁路回流管道42，旁路回流管道42的下端与污泥沉积区35相通；在塑料过滤珠层内设有与旁路回流管道连通的枝状管40，枝状管 40上设有四个与旁路回流管道连接的枝状管接口41，旁路回流管道的上端分别接入到枝状管接口41上。在主罐体的出水口连接有干净进水管，在干净进水管上设有节流阀24，在干净进水管与旁路回流管道之间连接有水管62，水管62 上设有节流阀24，出水口上连接有回用水管，在回用水管上设有节流阀24，回用水管与回用水池100连接。
上述系统的工作方法为：在药剂容器52中加入化学药剂，具体为，在第一药剂容器中投入体积百分比浓度为6--10ml/L的无机高分子聚合药剂，在第二药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的杀菌消毒药剂，在第三药剂容器中投入体积百分比浓度为400--600ml/L的固体粉末吸附药剂，在第四药剂容器中投入体积百分比浓度为14--18ml/L的高分子无机电解质药剂，在第五药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的水溶性长链状有机高分子絮凝药剂。水泵45工作时，化学药剂和污水池50内的污水进入到进水管10内并被泵入到弯管54形成的蛇形管反应器内，利用各弯曲部分56的紊流切割作用机理，获得化学药剂与污水高效混合的效果，最充分发挥了各种化学药剂的作用，流动阻力又很小，起到了大大减少动力消耗的作用；污水与化学药剂混合后进入到陶瓷球罐内，通过陶瓷球罐内水流在陶瓷球面的趋肤效应作用机理，获得化学药剂与污水高效混合的效果，流动阻力又很小，也起到了大大减少动力消耗的作用。
经过陶瓷球罐内的污水经过导管和混流管切向进入到上升混合器122内，让水流在上升混合器122内形成点涡流动。从而，极大增加了微粒间及与混凝药剂碰撞的机会，获得了极高的混凝、絮凝效果。其“点涡流动”形成的指向中心的“压力差”又大大提高了上升混合器内污泥的分流速度和分流效果。在上升混合器中，污水不断螺旋上升，同时，通过化学反应将污水中溶解状态的污染物析出，形成有固相界面的悬浮微粒及胶体微粒；通过吸附作用吸附水中的污染物和色度，让悬浮微粒及胶体微粒凝聚成絮体颗粒；当水上升到悬浮泥层区120位置时，由于悬浮泥层区的上升流速小于收集器四周外混合区的上升流速，位于收集器上方的净化区的上升流速小于悬浮泥层区的上升流速，致使凝聚的絮体颗粒在悬浮泥层区120堆积成密实的悬浮泥层26，通过悬浮泥层26 的机械过滤和微观吸附作用，污水穿过悬浮泥层26完成了污水的深度过滤净化；在悬浮泥层区，由点涡流动造成的指向中心的压力差作用下，污泥快速向中心聚集；悬浮泥层26的上层污泥在旁路回流管道上端与悬浮泥层区上层的压强差的作用下被快速引入收集器124；污泥则再从收集器流入到污泥沉积区35 内得到高效浓缩。经过深度过滤净化的水和从旁路回流管道回流的水在过滤珠层再次过滤后，汇集成洁净的回用水，排出主罐体，再生回用。
本发明首先针对污水中不同的污染物在对应的药剂容器中加入不同的化学药剂，利用化学反应使污水中溶解状态的有机污染物、有害金属离子等从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒及微小悬浮颗粒，然后采用物理化学吸附法将污水中各种胶体颗粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；再依靠高浓度污水深度净化和回用系统中的流体力学原理，使絮体与水快速分离；水经在悬浮泥层区内自然形成的稳定厚实的悬浮泥层精细过滤之后达深度处理的水准，处理后出水实现再生回用，不再排放。污泥则在本发明的污泥沉积区内浓缩，定期排出，经脱水之后亦可以作为资源再利用，或用来制造人行道地砖。
本发明净水工艺向污水中投入一种“无机高分子聚合药剂”(6--10ml/L)，其水解反应过程中会放出大量氢离子(H)，这些H离子恰好用于取代污水中的有机物分子上的金属离子，而生成不溶于水的、具有胶体特征的微粒，可以通过混凝的方法从污水中分离出来，从而起到了从污水中脱除有机污染物的作用。向污水中投入的“无机高分子聚合药剂”水解时也会产生大量的高价离子，它们和胶体颗粒产生很强的电中和作用及吸附作用，也有一定的混凝效果。
本发明工艺还向污水中投入“杀菌消毒药剂”(12--16ml/L)，完全杀灭细菌和大肠杆菌，使得深度净化和回用系统中的水质一直保持良好状态、不会腐臭。
本发明工艺还向污水中投入“固体粉末吸附药剂” (400--600ml/L)，靠表面物理吸附去除污水中的一些色素、溶剂、有机污染物等有害物质。
本发明工艺还向污水中投入另一种“高分子无机电解质药剂”(14--18 ml/L)，在水中可电离为带正电的高价离子，使污水中离子密度相对增大，使污水中细小纤维和微粒构成的胶体微粒之电场作用范围的扩散层空间容积缩小，而降低了溶胶体系的稳定性。另外，带正电的高价离子与带负电荷的胶体颗粒相碰时亦起着电中和的作用。高分子无机电解质有较高的分子量，还能起到一定的架桥絮凝作用。
同时，本发明工艺还投入“水溶性长链状有机高分子絮凝药剂”(12--16 ml/L)，链状分子有若干官能基团，靠静电吸引和吸附作用，一端吸附在絮团或胶粒表面，伸展出去的另一端再吸附在其他絮团或胶粒上，形成更大、更密实的絮团，即起到十分良好的架桥絮凝作用。
总之，本发明工艺投入多种化学药剂同时发挥各自的作用和综合交联作用，既析出了溶解态的有机物(COD)、重金属离子和其他污染物、色度，又凝聚了悬浮物杂质。经过本发明净化工艺处理后的出水，pH呈中性，悬浮物(SS)含量小于3毫克/升,浊度低于1NTU，色度低于25倍，硬度合适，水质清澈透明, 有机污染物浓度大大降低、CODcr<100毫克/升，完全可以送回生产车间生产工序中使用，不再外排，既治污，又节水。
以下是利用本发明的系统和方法进行的科研实验：
1、湖南泰格林纸集团沅江纸业芦苇制浆造纸中段污水深度净化和回用实验。在湖南沅江，发明人利用本发明的高浓度深度净化和回用系统及其方法对湖南泰格林纸集团沅江纸业高浓度的芦苇制浆造纸中段污水进行了深度净化处理，益阳市环境监测站对污水处理的前后水质数据进行了测试。以下为深度净化技术系统开机运行处理造纸制浆中段污水净化前后水质测试数据：
由此可见，高浓度的芦苇制浆中段污水经过高浓度污水深度净化和回用系统处理后，出水水质：CODcr：108毫克/升，BOD5：27.3毫克/升，浊度小于3NTU，色度 <25倍，pH7。水质指标十分可靠地达到了国家排放标准,更重要的是出水完全可以回用于本厂造纸粗浆的冲洗，不必再向厂外排放！将大大降低造纸生产工艺的耗水总量，经济技术指标达世界领先水平。
2、山东省临清银河纸业高浓度的麦草造纸制浆中段污水深度净化试验。
在临清银河纸业现场，通过本发明的系统和方法对麦草造纸制浆中段污水进行了深度净化处理技术试验，通过处理前后水样的对比，出水水质指标十分可靠地达到了国家排放标准，净化后出水的悬浮物SS<3毫克/升，浊度低于3NTU,色度<25倍，CODcr <100毫克/升，PH 7，水质清澈透明。
更重要的是出水完全可以回用于麦草造纸粗浆的冲洗，不必再向厂外排放！将大大降低造纸生产工艺的耗水总量，从根本上治理了高浓度的麦草造纸制浆中段污水的污染难题。
3、在美国田纳西州ADM棉籽造纸厂高浓度制浆污水深度净化实验。
本发明的高浓度污水深度净化系统和方法在美国ADM公司现场对棉籽造纸制浆污水作深度净化技术试验。
高浓度污水深度净化技术系统在美国ADM棉籽造纸制浆厂成功开机运行试验进、出水水质测试的数据如下：
经过这次高浓度污水深度净化和回用系统在美国ADM棉籽造纸制浆厂成功开机运行，证实本系统可以高效去除高浓度的棉籽造纸制浆污水中的BOD、色度、悬浮物等污染物：BOD5从175mg/l降到55.9mg/l；色度从极高色度降为20倍以下；悬浮物从90mg/l 降为0mg/l；出水浊度：1.5NTU，清澈透明，pH:7，出水完全满足再生回用于粗浆冲洗生产工艺用水要求，80％以上的制浆污水将得到回用，为企业节省极大量的新鲜工业用水，同时企业也将节省巨额的污水排放费用，有十分可观的经济效益。
4、在中国大庆油田对高浓度的油田采出污水作了净化实验。
大庆油田设计院检测室对进、出水水质检测结果如下：
测试报告显示：高浓度污水深度净化系统净化后出水达到了油井回注水高级标准。
5、在中国辽河油田对高浓度的高聚物驱油油田采出污水成功作了净化试验。油田开采末期，只能回注含高聚物的高粘度回注水来提高产油量，采出污水就成为黏稠的含油污水，极难净化处理。
6、利用本发明的系统和方法对纺织业化纤布染整污水进行处理。
通过进出水水质检测，出水完全达到再生回用要求，检测的结果如下：
7、利用本发明的系统和方法对四川都江堰煤矿坑道污水的处理实验。
通过检测，检测的数据如下：
| 项目 | 单位 | 检验结果 |
| 色度 | 度 | 黑黄色 |
| 浑浊度 | SIO<sub>2</sub>毫克/升 | 黑黄色混和物 |
| 臭味 | 描述 | 微土腥味 |
| PH单位 | PH单位 | 8.2 |
| 总硬度 | CaO毫克/升 | 37.97 |
| 铁Fe | 毫克/升 | 9.61 |
| 砷 | 毫克/升 | <0.02 |
| 铜 | 毫克/升 | 0.10 |
| 锌 | 毫克/升 | 0.07 |
| 汞 | 毫克/升 | <0.0004 |
| 铅 | 毫克/升 | <0.01 |
| 硒 | 毫克/升 | <0.01 |
| 铬 | 毫克/升 | <0.004 |
| 氨氮 | 毫克/升 | 0.24 |
| 硝酸盐氮 | 毫克/升 | 0.70 |
| 亚硝酸盐氮 | 毫克/升 | 0.046 |
| 氯化物 | CL毫克/升 | 145.7 |
| 硫酸盐 | SO<sub>4</sub>毫克/升 | / |
| 氰化物 | CN毫克/升 | <0.002 |
| 挥发性酚 | 以苯酚计毫克/升 | 0.0027 |
| 氟化物 | 毫克/升 | 1.65 |
| 阴离合成洗涤剂 | 烷基苯磺酸钠毫克/升 | / |
| 镉 | 毫克/升 | <0.01 |
| 锰Mn | 毫克/升 | 0.15 |
| 项目 | 单位 | 检验结果 |
| 色度 | 度 | <5° |
| 浑浊度 | SIO<sub>2</sub>毫克/升 | 5° |
| 臭味 | 描述 | 无臭味 |
| PH单位 | PH单位 | 8.2 |
| 总硬度 | CaO毫克/升 | 35.10 |
| 铁Fe | 毫克/升 | 0.15 |
| 砷 | 毫克/升 | <0.02 |
| 铜 | 毫克/升 | <0.04 |
| 锌 | 毫克/升 | 0.09 |
| 汞 | 毫克/升 | <0.0004 |
| 铅 | 毫克/升 | <0.01 |
| 硒 | 毫克/升 | <0.01 |
| 铬 | 毫克/升 | <0.004 |
| 氨氮 | 毫克/升 | 0.11 |
| 硝酸盐氮 | 毫克/升 | 0.69 |
| 亚硝酸盐氮 | 毫克/升 | 0.007 |
| 氯化物 | CL毫克/升 | 170.5 |
| 硫酸盐 | SO<sub>4</sub>毫克/升 | / |
| 氰化物 | CN毫克/升 | <0.002 |
| 挥发性酚 | 以苯酚计毫克/升 | <0.002 |
| 氟化物 | 毫克/升 | 1.67 |
| 阴离合成洗涤剂 | 烷基苯磺酸钠毫克/升 | / |
| 镉 | 毫克/升 | <0.01 |
| 锰Mn | 毫克/升 | <0.05 |
四川都江堰煤矿坑道污水直接制成矿工生活饮用水，净化前后出水水质全分析化验单。
8、利用本发明的系统和方法对美国加州某海军军事基地生活污水的处理实验，净化后出水回用于植被绿化浇灌。
水质测试结果如下：
9、利用本发明的深度净化技术系统和方法对中国台湾台北市城市生活污水处理的实验，出水可以作为城市杂用水回用。测试的数据如下：
| 项目 | SS(mg/l) | CODcr(mg/l) | pH |
| 台北市城市生活污水 | 64.8 | 163 | 7.17 |
| 系统处理后出水 | 2.4 | 46.7 | 7.96 |
10、利用本发明的系统和方法对美国田州ATHENS城市生活污水处理的实验，处理后出水可作城市绿化滴灌用水回用。
测试结果如下：
从实验结果可以看出，磷含量：从2.72mg/l降为0.05mg/l以下，BOD-5 从247mg/l降为59.9mg/l。
11、利用本发明的系统和方法将浙江省台州温岭市贯城河河涌污水净化成造纸厂工业用水的实验，浙江温岭地区淡水资源甚缺，无法满足某新建造纸厂 8000立方米/日耗水量需求，祈望将就近城市河涌污水制成造纸厂工业用水。 (浙江省温岭市疾病预防控制中心按生活饮用水标准所作的本发明系统出水水质测试报告)
Claims (10)
1.高浓度污水深度净化和回用系统，包括深度净化回用罐，深度净化回用罐包括主罐体、上升混合器、净化器、收集器和污泥沉积区；上升混合器设在主罐体的下端内，在上升混合器的下端设有进水口，上升混合器内具有混合区；在主罐体与上升混合器之间具有污泥沉积区；净化器设在上升混合器的上端，净化器内具有与混合区相通的净化区，收集器设在混合区与净化区内，收集器内具有收集区，收集区与污泥沉积区相通；在收集器与净化器之间形成悬浮泥层区；其特征在于：悬浮泥层区的上升流速小于收集器四周外之混合区的上升流速，位于收集器上方的净化区的上升流速小于悬浮泥层区的上升流速；在净化器的顶部设有塑料过滤珠层，在主罐体与净化器之间设置有旁路回流管道，旁路回流管道的下端与污泥沉积区相通，旁路回流管道的上端与塑料过滤珠层在垂直方向的中部相通；在塑料过滤珠层内设有与旁路回流管道连通的枝状管，枝状管上设有四个以上、分别与对应的旁路回流管道连通的枝状管接口；枝状管接口处的压强小于悬浮泥层区上表面上的压强。
2.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：在进水口上连接有混流管，混流管切向连接在上升混合器上。
3.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：还包括水泵，水泵的出水端连接有弯管，弯管的出水端连接有陶瓷球罐，陶瓷球罐内设有陶瓷球，在陶瓷球罐的上端与混流管之间连接有导管，在水泵的进水端连接有进水管，在进水管上连接有药剂容器。
4.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：药剂容器包括第一药剂容器、第二药剂容器、第三药剂容器、第四药剂容器和第五药剂容器；在第一药剂容器中投入体积百分比浓度为6--10ml/L的无机高分子聚合药剂，在第二药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的杀菌消毒药剂，在第三药剂容器中投入体积百分比浓度为400--600ml/L的固体粉末吸附药剂，在第四药剂容器中投入体积百分比浓度为14--18ml/L的高分子无机电解质药剂，在第五药剂容器中投入体积百分比浓度为12--16ml/L的水溶性长链状有机高分子絮凝药剂。
5.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：所述的塑料过滤珠层为由泡沫塑料珠形成的泡沫塑料珠层。
6.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：枝状管接口在圆周方向上均布。
7.根据权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统，其特征在于：在塑料过滤珠层的上端设有预防泡沫塑料珠流失的尼龙滤头过滤装置。
8.一种权利要求1所述的高浓度污水深度净化和回用系统的深度净化和回用方法，其特征在于：在进入到进水口前的污水中加入化学药剂，所述的化学药剂包括体积百分比浓度为6--10ml/L的无机高分子聚合药剂、体积百分比浓度为12--16ml/L的杀菌消毒药剂、体积百分比浓度为400--600ml/L的固体粉末吸附药剂、体积百分比浓度为14--18ml/L的高分子无机电解质药剂和体积百分比浓度为12--16ml/L的水溶性长链状有机高分子絮凝药剂；污水在进入到上升混合器内前，污水与化学药剂充分混合、开始进行化学反应和物理吸附；然后污水与化学药剂通过进水口进入到上升混合器中，在上升混合器中，污水不断旋转上升，同时，通过化学反应将污水中溶解状态的污染物析出，形成有固相界面的悬浮微粒及胶体颗粒；通过物理吸附作用吸附水中的污染物和色度；靠无机高分子聚合药剂及水溶性长链状有机高分子絮凝药剂让悬浮微粒及胶体微粒凝聚成絮体；当水上升到悬浮泥层区位置时，凝聚的絮体在悬浮泥层区堆积成密实的悬浮泥层，依托悬浮泥层的机械过滤和微观吸附作用，污水穿过悬浮泥层时实现污水的过滤深度净化；在悬浮泥层区，由点涡流动造成的指向中心的压力差作用下，污泥快速向中心聚集；悬浮泥层的上层污泥在旁路回流管道上端与悬浮泥层区上层的压强差的作用下被快速引入收集器；污泥则再从收集器内流入到污泥沉积区内得到高效浓缩；经过过滤深度净化的水和从旁路回流管道回流的水在塑料过滤珠层再次过滤后，汇集成洁净的回用水，排出主罐体，再生回用。
9.根据权利要求8所述的高浓度污水深度净化和回用系统的深度净化和回用方法，其特征在于：在进水口上连接有混流管，混流管切向连接在上升混合器上，污水从进水口切向进入到上升混合器后形成点涡流动。
10.根据权利要求8所述的高浓度污水深度净化和回用系统的轻度净化和回用方法，其特征在于：还包括水泵，水泵的出水端连接有弯管，弯管的出水端连接有陶瓷球罐，陶瓷球罐内设有陶瓷球，在陶瓷球罐的上端与混流管之间连接有导管，在水泵的进水端连接有进水管，在进水管上连接有药剂容器；其工作方法为：在各药剂容器中分别加入各种专用的化学药剂；水泵工作时，化学药剂和污水进入到进水管内并被泵入到弯管内，在弯管内，污水与化学药剂混合后进入到陶瓷球罐内，通过陶瓷球罐内的陶瓷球对污水和药剂进一步实施混合，经充分混合的污水通过导管切向进入到上升混合器内。
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