CN111498977B - 废水深度处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种废水深度处理系统，包括进水单元、内置有催化颗粒的反应塔、至少一个紫外灯管、内置有滤膜组件的膜箱和循环单元，所述进水单元与反应塔连接，所述紫外灯管安装于反应塔内，所述滤膜组件的出水端与循环单元之间安装有一第一电磁阀，所述膜箱的出水口与循环单元之间安装有一第一电磁阀，所述膜箱的进水口和膜箱的出水口上分别并联有一第二电磁阀和一第三电磁阀，所述进水单元与反应塔之间设置有一压力传感器，所述滤膜组件的一端通过一反洗泵与一反洗药剂桶连接。本发明不仅实现了膜组件的自压出水，还可对催化剂颗粒进行分离与回收，且结构简单、占地面积小、成本低，可提高反应效率、增强水处理效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水深度处理系统，属于废水处理技术领域。
背景技术
对于废水中难降解有机物的深度处理一般利用臭氧氧化、芬顿氧化、活性炭吸附、RO反渗透、紫外催化氧化等工艺。由于臭氧对有机物的氧化具有选择性，其应用范围受到限制；而芬顿氧化由于其药剂投加量大且需要建设沉淀池进行固液分离导致其运行成本高、占地面积大而逐步被其他工艺替换；活性炭吸附和RO反渗透可以有效去除废水中的难降解有机物，但是由于其工艺本身只是对难降解有机物进行分离，而不是分解氧化，会造成二次污染而无法满足日益严格的环保政策要求；紫外催化氧化工艺可以产生羟基自由基，直接把难降解有机物氧化分解，而且对有机物没有选择性、不产生二次污染，在废水深度处理中得到越来越广泛的应用。
然而，目前的紫外催化氧化工艺仍有待改进。在传统的紫外催化氧化工艺中，催化剂分离回收一般通过加药回收或磁混凝沉淀回收，分离回收难度大且需要投加药剂，增加运行成本和设备占地面积。而对于采用膜分离技术回收催化剂的工艺中，需要独立的曝气冲刷来降低膜阻力，运行能耗高，而且一般需要配置膜出水泵。对于采用重力出流方式的膜分离催化剂的工艺中，由于膜阻力的增加以及重力水头高度限制会导致膜出水动力不足、通量降低，最终造成系统处理能力下降。
传统的紫外催化氧化工艺中，水中固体在紫外灯管上表面沉积而不易被水流冲刷清理，增加运行维护频率；另外，单独的紫外催化氧化受紫外灯管数量和功率限制，抗冲击负荷能力差，当进水有机物浓度波动较大时无法保证出水稳定达标排放。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种废水深度处理系统，该装置不仅实现了膜组件的自压出水，还可对催化剂颗粒进行分离与回收，且结构简单、占地面积小、成本低，同时保证反应塔内催化剂颗粒与液体的充分混合，提高反应效率、增强水处理效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种废水深度处理系统，包括进水单元、内置有催化颗粒的反应塔、至少一个紫外灯管、内置有滤膜组件的膜箱和循环单元，所述进水单元与反应塔连接，所述紫外灯管安装于反应塔内，所述膜箱的进水口与反应塔贯通连接，此膜箱的出水口经过所述循环单元与反应塔贯通连接，所述滤膜组件的滤后出水口与一出水管连接；
所述膜箱的出水口与循环单元之间安装有一第一电磁阀，所述膜箱的进水口和膜箱的出水口上分别并联有一第二电磁阀和一第三电磁阀，此第二电磁阀和第三电磁阀各自的一端贯通连接于反应塔与膜箱的进水口之间的管道上，所述第二电磁阀的另一端连接于膜箱的出水口与第一电磁阀之间的管道上，所述第三电磁阀的另一端与第一电磁阀和循环单元之间的管道贯通连接，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与一PLC控制器电连接；
所述进水单元与反应塔之间设置有一压力传感器，所述滤膜组件的滤后出水口通过一反洗泵与一反洗药剂桶连接，所述膜箱的另一端上具有一反洗废液口，所述反洗药剂桶与膜箱之间具有一第一反洗电磁阀，所述反洗废液口与膜箱之间具有一第二反洗电磁阀，所述压力传感器、第一反洗电磁阀和第二反洗电磁阀均与所述PLC控制器电连接；
所述反应塔上还贯通连接有一双氧水药剂桶，此双氧水药剂桶与反应塔之间设置有一投加泵，所述反应塔上方设置有一排气口和一超声波液位计，此排气口上安装有一排气电磁阀，所述超声波液位计和排气电磁阀均与所述PLC控制器电连接。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1. 上述方案中，所述反应塔上连接有一脉冲阻尼器。
2. 上述方案中，所述反应塔上安装有一超压安全阀。
3. 上述方案中，所述双氧水药剂桶与反应塔之间还设置有一投加单向阀和投加流量计。
4. 上述方案中，所述进水单元进一步包括进水泵、单向阀和流量计。
5. 上述方案中，所述循环单元进一步包括循环泵、循环阀门和循环流量计。
6. 上述方案中，所述紫外灯管竖直安装于反应塔内。
7. 上述方案中，所述催化颗粒为二氧化钛颗粒。
8. 上述方案中，所述滤膜组件为陶瓷膜组件。
9. 上述方案中，所述滤膜组件的膜层孔径为0.1μm ~1.2μm。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明废水深度处理系统，其不仅实现了膜组件的自压出水，还可对催化剂颗粒进行分离与回收，且结构简单、占地面积小、成本低，同时保证反应塔内催化剂颗粒与液体的充分混合，提高反应效率、增强水处理效果；此外，可始终保持系统内液体的流动性，实时对滤膜组件进行切向冲刷，避免催化剂颗粒在滤膜表面积累导致膜阻力增加，保证较长时间内对水处理质量的稳定性。
2、本发明废水深度处理系统，其滤膜组件的出水端与循环单元之间安装有一第一电磁阀，所述滤膜组件的进水端和滤膜组件的出水端上分别并联有一第二电磁阀和一第三电磁阀，所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与一PLC控制器电连接，通过PLC控制器对三个电磁阀的控制，可定时切换滤膜组件内的液体流向，对滤膜组件进行逆流冲刷，更有效避免了系统长时间运行时催化剂颗粒在滤膜表面积累，保证滤膜组件长时间出水质量的稳定性；另外，其进水单元与反应塔之间设置有一压力传感器，所述滤膜组件的一端通过一反洗泵与一反洗药剂桶连接，所述滤膜组件的另一端上具有一反洗废液口，当进水压力达到一定数值时，可实现智能对滤膜组件进行药剂反冲洗，从而进一步保证滤膜组件长时间对废水过滤的稳定性，延长滤膜组件的使用周期。
3、本发明废水深度处理系统，其反应塔上还贯通连接有一双氧水药剂桶，此双氧水药剂桶与反应塔之间设置有一投加泵，可以通过辅助加药提高对废水的催化氧化处理效果；另外，其反应塔上方设置有一排气口和一超声波液位计，此排气口上安装有一排气电磁阀，所述超声波液位计和排气电磁阀均与所述PLC控制器电连接，可以智能化实现对反应塔内部产生气体的及时排出，维持液位稳定；进一步的，反应塔上连接有一脉冲阻尼器，以减少系统内部压力波动，而反应塔上安装有一超压安全阀，则更进一步保证了反应塔内部压力不超过安全设定值，保证系统运行的安全性；另外，其紫外灯管竖直安装于反应塔内，竖直安装的灯管在循环单元的作用下，可以实现自清洗，避免水中固体在灯管上表面沉积，延长灯管的使用寿命、同时保证灯管作用的稳定性。
附图说明
附图1为本发明废水深度处理系统结构示意图。
以上附图中：1、进水单元；101、进水泵；102、单向阀；103、流量计；2、催化颗粒；3、反应塔；4、紫外灯管；5、膜箱；51、滤膜组件；501、进水口；502、出水口；503、滤后出水口；6、循环单元；601、循环泵；602、循环阀门；603、循环流量计；7、出水管；8、第一电磁阀；9、第二电磁阀；10、第三电磁阀；11、PLC控制器；12、压力传感器；13、反洗泵；14、反洗药剂桶；15、反洗废液口；16、第一反洗电磁阀；17、第二反洗电磁阀；18、双氧水药剂桶；19、投加泵；20、投加单向阀；21、投加流量计；22、排气口；23、超声波液位计；24、排气电磁阀；25、脉冲阻尼器；26、超压安全阀。
具体实施方式
在本专利的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利的具体含义。
实施例1：一种废水深度处理系统，该系统在正常运行过程处于密闭状态，且内部各个区域的压力小于80Kpa，包括进水单元1、内置有催化颗粒2的反应塔3、至少一个紫外灯管4、内置有滤膜组件51的膜箱5和循环单元6，所述进水单元1与反应塔3连接，用于将待处理液体注入反应塔内，所述紫外灯管4安装于反应塔3内，所述膜箱5的进水口501与反应塔3贯通连接，此膜箱5的出水口502经过所述循环单元6与反应塔3贯通连接，所述滤膜组件51的滤后出水口503与一出水管7连接，此出水管上安装有一出水电磁阀；
所述膜箱5的出水口502与循环单元6之间安装有一第一电磁阀8，所述膜箱5的进水口501和膜箱5的出水口502上分别并联有一第二电磁阀9和一第三电磁阀10，此第二电磁阀9和第三电磁阀10各自的一端贯通连接于反应塔3与膜箱5的进水口501之间的管道上，所述第二电磁阀9的另一端连接于膜箱5的出水口502与第一电磁阀8之间的管道上，所述第三电磁阀10的另一端与第一电磁阀8和循环单元6之间的管道贯通连接，所述第一电磁阀8、第二电磁阀9和第三电磁阀10均与一PLC控制器11电连接；
所述进水单元1与反应塔3之间设置有一压力传感器12，所述滤膜组件51的滤后出水口503通过一反洗泵13与一反洗药剂桶14连接，所述膜箱5的另一端上具有一反洗废液口15，所述反洗药剂桶14与膜箱5之间具有一第一反洗电磁阀16，所述反洗废液口15与膜箱5之间具有一第二反洗电磁阀17，所述压力传感器12、第一反洗电磁阀16和第二反洗电磁阀17均与所述PLC控制器11电连接，所述压力传感器12用于感应进水管处的压力大小并生成压力信号发送至PLC控制器11，当PLC控制器11接收到的压力数值比初始压力值增加30Kpa时，则驱动第一反洗电磁阀16、第二反洗电磁阀17由关闭状态切换到开启状态，对滤膜组件进行药剂反洗，反洗废液通过反洗废液口15排出；
所述反应塔3上还贯通连接有一双氧水药剂桶18，此双氧水药剂桶18与反应塔3之间设置有一投加泵19，所述反应塔3上方设置有一排气口22和一超声波液位计23，此排气口22上安装有一排气电磁阀24，所述超声波液位计23和排气电磁阀24均与所述PLC控制器11电连接，所述超声波液位计23用于监测反应塔3内的液位变化并生成液位信号发送至PLC控制器11，当PLC控制器11接收到的液位变化值超过阈值时，驱动排气电磁阀24由关闭状态切换到开启状态。
上述反应塔3上连接有一脉冲阻尼器25；上述反应塔3上安装有一超压安全阀26，在系统内压力值超过设定值时启动；上述双氧水药剂桶18与反应塔3之间还设置有一投加单向阀20和投加流量计21；上述滤膜组件51为陶瓷膜组件；上述陶瓷膜组件的膜层孔径为0.2μm。
实施例2：一种废水深度处理系统，该系统在正常运行过程处于密闭状态，且内部各个区域的压力小于80Kpa，包括进水单元1、内置有催化颗粒2的反应塔3、至少一个紫外灯管4、内置有滤膜组件51的膜箱5和循环单元6，所述进水单元1与反应塔3连接，用于将待处理液体注入反应塔内，所述紫外灯管4安装于反应塔3内，所述膜箱5的进水口501与反应塔3贯通连接，此膜箱5的出水口502经过所述循环单元6与反应塔3贯通连接，所述滤膜组件51的滤后出水口503与一出水管7连接，此出水管上安装有一出水电磁阀；
所述膜箱5的出水口502与循环单元6之间安装有一第一电磁阀8，所述膜箱5的进水口501和膜箱5的出水口502上分别并联有一第二电磁阀9和一第三电磁阀10，此第二电磁阀9和第三电磁阀10各自的一端贯通连接于反应塔3与膜箱5的进水口501之间的管道上，所述第二电磁阀9的另一端连接于膜箱5的出水口502与第一电磁阀8之间的管道上，所述第三电磁阀10的另一端与第一电磁阀8和循环单元6之间的管道贯通连接，所述第一电磁阀8、第二电磁阀9和第三电磁阀10均与一PLC控制器11电连接；
所述进水单元1与反应塔3之间设置有一压力传感器12，所述滤膜组件51的滤后出水口503通过一反洗泵13与一反洗药剂桶14连接，所述膜箱5的另一端上具有一反洗废液口15，所述反洗药剂桶14与膜箱5之间具有一第一反洗电磁阀16，所述反洗废液口15与膜箱5之间具有一第二反洗电磁阀17，所述压力传感器12、第一反洗电磁阀16和第二反洗电磁阀17均与所述PLC控制器11电连接，所述压力传感器12用于感应进水管处的压力大小并生成压力信号发送至PLC控制器11，当PLC控制器11接收到的压力数值比初始压力值增加30Kpa时，则驱动第一反洗电磁阀16、第二反洗电磁阀17由关闭状态切换到开启状态，对滤膜组件进行药剂反洗，反洗废液通过反洗废液口15排出；
所述反应塔3上还贯通连接有一双氧水药剂桶18，此双氧水药剂桶18与反应塔3之间设置有一投加泵19，所述反应塔3上方设置有一排气口22和一超声波液位计23，此排气口22上安装有一排气电磁阀24，所述超声波液位计23和排气电磁阀24均与所述PLC控制器11电连接。
上述进水单元1进一步包括进水泵101、单向阀102和流量计103；上述循环单元6进一步包括循环泵601、循环阀门602和循环流量计603；上述紫外灯管4竖直安装于反应塔3内；上述催化颗粒2为二氧化钛颗粒；上述滤膜组件51为陶瓷膜组件；上述陶瓷膜组件的膜层孔径为1.0μm。
采用上述废水深度处理系统时，其不仅实现了膜组件的自压出水，还可对催化剂颗粒进行分离与回收，且结构简单、占地面积小、成本低，同时保证反应塔内催化剂颗粒与液体的充分混合，提高反应效率、增强水处理效果；此外，可始终保持系统内液体的流动性，实时对滤膜组件进行切向冲刷，避免催化剂颗粒在滤膜表面积累导致膜阻力增加，保证较长时间内对水处理质量的稳定性；
另外，通过PLC控制器对三个电磁阀的控制，可定时切换滤膜组件内的液体流向，对滤膜组件进行逆流冲刷，更有效避免了系统长时间运行时催化剂颗粒在滤膜表面积累，保证滤膜组件长时间出水质量的稳定性；
另外，当进水压力达到一定数值时，可实现智能对滤膜组件进行药剂反冲洗，从而进一步保证滤膜组件长时间对废水过滤的稳定性，延长滤膜组件的使用周期；
另外，可以通过辅助加药提高对废水的催化氧化处理效果；还可以智能化实现对反应塔内部产生气体的及时排出，维持液位稳定；进一步的，反应塔连接脉冲阻尼器以减少系统内部压力波动，而反应塔上安装有一超压安全阀，则更进一步保证了反应塔内部压力不超过安全设定值，保证系统运行的安全性；
另外，竖直安装的灯管在循环单元的作用下，可以实现自清洗，避免水中固体在灯管上表面沉积，延长灯管的使用寿命、同时保证灯管作用的稳定性。
需进行深度处理的废水通过进水泵101进入反应塔3，反应塔3中的二氧化钛颗粒催化剂在紫外灯管4的照射下产生羟基自由基，废水中的难降解有机污染物被羟基自由基快速氧化分解；
在循环单元6的推动下反应塔3中含二氧化钛颗粒催化剂的混合液进入膜箱5，膜箱5内的混合液一部分经滤膜组件51过滤后排出系统，剩余部分混合液自上而下对滤膜组件51进行切向冲刷清洗，通过循环泵601回流至反应塔3，并对其进行混合搅拌以提高传质速率，该过程中第一电磁阀8处于开启状态，第二电磁阀9和第三电磁阀10处于关闭状态；
循环单元6还可以通过PLC控制器11定时调控第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀10的开启与关闭状态，从而改变滤膜组件5内的水流方向，以对滤膜进行逆流冲刷，延长滤膜的反洗周期，减少反洗药剂用量，降低运行成本，在逆流冲刷过程中，第一电磁阀8处于关闭状态，第二电磁阀9和第三电磁阀10处于开启状态；
压力传感器12实时监测系统进水口压力变化，随着滤膜的膜阻力上升，进水口压力同步增加，当压力传感器12监测到压力值比初始值增加30Kpa时，通过PLC控制器11自动开启膜反洗功能，膜反洗功能开启过程中，进水泵101、第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀10和出水管7上的电磁阀关闭，第二反洗电磁阀17开启，反洗废液通过反洗废液口15排出，反洗结束后系统恢复正常运行状态；
进一步地，废水中的难降解有机物在紫外催化氧化过程中被氧化分解产生部分二氧化碳气体，在循环单元6的带动下，气体经过滤膜组件51并随出水一同排出，当气体产量过多或未及时排出时，会造成反应塔3内的液位降低，并进一步导致压力出现较大波动，超声波液位计23监测液位变化，并通过PLC控制器11自动控制排气电磁阀24的开启与关闭，及时排出反应塔3内多余气体，维持液位和压力稳定；配置脉冲阻尼器25以减少系统压力波动，此外超压安全阀26在系统内压力超过设定值时自动开启，以保证紫外灯管工作环境压力在其承受范围内；
进一步地，当进水难降解有机物浓度过高时，可开启投加泵19，双氧水通过投加泵19与进水混合进入反应塔3，双氧水吸收紫外灯管4发射的紫外光，并在二氧化钛颗粒催化剂的催化作用下产生更多的羟基自由基，提高系统对难降解有机物的去除速率，保证出水稳定达标。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废水深度处理系统，其特征在于：包括进水单元（1）、内置有催化颗粒（2）的反应塔（3）、至少一个紫外灯管（4）、内置有滤膜组件（51）的膜箱（5）和循环单元（6），所述进水单元（1）与反应塔（3）连接，所述紫外灯管（4）安装于反应塔（3）内，所述膜箱（5）的进水口（501）与反应塔（3）贯通连接，此膜箱（5）的出水口（502）经过所述循环单元（6）与反应塔（3）贯通连接，所述滤膜组件（51）的滤后出水口（503）与一出水管（7）连接，该系统在正常运行过程处于密闭状态；
所述膜箱（5）的出水口（502）与循环单元（6）之间安装有一第一电磁阀（8），所述膜箱（5）的进水口（501）和膜箱（5）的出水口（502）上分别并联有一第二电磁阀（9）和一第三电磁阀（10），此第二电磁阀（9）和第三电磁阀（10）各自的一端贯通连接于反应塔（3）与膜箱（5）的进水口（501）之间的管道上，所述第二电磁阀（9）的另一端连接于膜箱（5）的出水口（502）与第一电磁阀（8）之间的管道上，所述第三电磁阀（10）的另一端与第一电磁阀（8）和循环单元（6）之间的管道贯通连接，所述第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）和第三电磁阀（10）均与一PLC控制器（11）电连接；
当第一电磁阀（8）处于开启状态，第二电磁阀（9）和第三电磁阀（10）处于关闭状态时，反应塔（3）中含催化颗粒（2）的混合液进入膜箱（5），膜箱（5）内的混合液一部分经滤膜组件（51）过滤后排出系统，剩余部分混合液自上而下对滤膜组件（51）进行切向冲刷清洗，通过循环单元（6）回流至反应塔（3）；
当第一电磁阀（8）处于关闭状态，第二电磁阀（9）和第三电磁阀（10）处于开启状态时，滤膜组件（51）内的水流方向相反；
所述进水单元（1）与反应塔（3）之间设置有一压力传感器（12），所述滤膜组件（51）的滤后出水口（503）通过一反洗泵（13）与一反洗药剂桶（14）连接，所述膜箱（5）的另一端上具有一反洗废液口（15），所述反洗药剂桶（14）与膜箱（5）之间具有一第一反洗电磁阀（16），所述反洗废液口（15）与膜箱（5）之间具有一第二反洗电磁阀（17），所述压力传感器（12）、第一反洗电磁阀（16）和第二反洗电磁阀（17）均与所述PLC控制器（11）电连接；
当进水单元（1）、第一电磁阀（8）、第二电磁阀（9）、第三电磁阀（10）和出水管（7）上的电磁阀关闭，第二反洗电磁阀（17）开启时，反洗废液通过反洗废液口（15）排出；
所述反应塔（3）上还贯通连接有一双氧水药剂桶（18），此双氧水药剂桶（18）与反应塔（3）之间设置有一投加泵（19），所述反应塔（3）上方设置有一排气口（22）和一超声波液位计（23），此排气口（22）上安装有一排气电磁阀（24），所述超声波液位计（23）和排气电磁阀（24）均与所述PLC控制器（11）电连接。
2.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述反应塔（3）上连接有一脉冲阻尼器（25）。
3.根据权利要求1或2所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述反应塔（3）上安装有一超压安全阀（26）。
4.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述双氧水药剂桶（18）与反应塔（3）之间还设置有一投加单向阀（20）和投加流量计（21）。
5.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述进水单元（1）进一步包括进水泵（101）、单向阀（102）和流量计（103）。
6.根据权利要求1或5所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述循环单元（6）进一步包括循环泵（601）、循环阀门（602）和循环流量计（603）。
7.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述紫外灯管（4）竖直安装于反应塔（3）内。
8.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述催化颗粒（2）为二氧化钛颗粒。
9.根据权利要求1所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述滤膜组件（51）为陶瓷膜组件。
10.根据权利要求9所述的废水深度处理系统，其特征在于：所述滤膜组件（51）的膜层孔径为0.1μm ~1.2μm。
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| CN203890163U (zh) * | 2014-05-27 | 2014-10-22 | 轻工业环境保护研究所 | 用于废水深度处理的臭氧/光催化氧化-膜分离集成装置 |
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Patent Citations (3)
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