CN112266129A - 废水处理装置及废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废水处理装置，包括预处理装置、电化学处理装置、生化处理装置和污泥处理装置，所述预处理装置通过污水管收集工业废水，所述预处理装置的出水端通过管道连接所述电化学处理装置，所述电化学处理装置的出水端与所述生化处理装置连接，所述生化处理装置的出水端排出处理后的废水，所述预处理装置、所述电化学处理装置以及所述生化处理装置的出泥端均与与污泥处理装置连通；本发明还提供一种上述废水处理装置的废水处理方法。本发明通过采用电化学处理和生化处理的双重工艺，能对废水中的重金属和有机污染物进行同步去除且去除效率高，从而大大地提升对水样的处理效果。
Description
技术领域
本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种对重金属和有机污染物同步去除的废水处理装置及废水处理方法。
背景技术
重金属和卤代有机物是工业废水中两种毒性极高的污染物，直接排放会给环境和人们的健康带来极大的危害。作为工业上常用的金属脱脂溶剂、有机合成中间体、脱硫剂等有机卤代物在工业中的广泛应用使其成为工业废水中最为常见的污染物之一。重金属是工业废水中毒性极高的污染物，直接排放会给环境和人们的健康带来极大的危害。重金属离子也是工业废水中常见的污染物，进入土壤和地下水环境后，会驻留在环境中，造成污染。鉴于这两种污染物的普遍性、对人类的危害性及其研究治理的复杂性，如何同步去除污水中的重金属和有机污染物也是广大专家学者积极探索和研究的热点。
发明内容
本发明的一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种废水处理装置，该水处理装置能够对污水中的重金属和有机污染物同步去除，大大提高了水处理的效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种废水处理装置，包括预处理装置、电化学处理装置、生化处理装置和污泥处理装置，所述预处理装置通过污水管收集工业废水，所述预处理装置的出水端通过管道连接所述电化学处理装置，所述电化学处理装置的出水端与所述生化处理装置的进水端连接，所述生化处理装置的出水端排出处理后的废水，所述预处理装置、所述电化学处理装置以及所述生化处理装置的出泥端均与污泥处理装置连通。
进一步地，所述预处理装置包括提升泵房、事故池以及均化调节池，提升泵房的进水端通过污水管收集工业废水，提升泵房的出水端通过管道分别与事故池和均化调节池连接，提升泵房的出水端处设置有第一在线检测装置，所述均化调节池和所述事故池的出水端分别与所述电化学处理装置连接，所述均化调节池和所述事故池的出泥端均与所述污泥处理装置连通。
进一步地，所述预处理装置还包括格栅，所述提升泵房的进水端与格栅的出水端连通。
进一步地，所述电化学处理装置包括通过管道依次连通的一级絮凝沉淀池、电絮凝设备、曝气池、二级絮凝沉淀池和在线监测渠，所述一级絮凝池的进水端与所述事故池的出水端连接，所述电絮凝设备的进水端通过管道与所述均化调节池的出水端连接，所述在线检测渠内设置有第二在线检测装置，所述在线检测渠的出水端与所述生化处理装置的进水端连接，所述一级絮凝沉淀池、所述电絮凝设备和所述二级絮凝沉淀池的出泥端均与所述污泥处理装置连通。
进一步地，所述电絮凝设备中的阳极极板为铁电极，阴极极板为石墨电极，极板间距为8～12cm。
进一步地，重金属废水在所述电絮凝装置发生电解反应，在电解过程中电絮凝设备的阳极极板产生绿锈，绿锈还原固化重金属后形成底泥，底泥通过磁场与液体分离。
进一步地，所述在线检测渠的出水端还与所述事故池的进水端连通。
进一步地，还包括控制装置，所述控制装置与所述第一在线检测装置和第二在线检测装置电气连接。
进一步地，所述生化处理装置包括通过管道依次连接的水解酸化池、A/O池、MBR膜生物池以及紫外消毒池，所述水解酸化池的进水端与所述电化学处理装置的出水端连接，所述紫外消毒池的出水端用于排出处理后的废水，所述水解酸化池、所述A/O池以及所述MBR膜生物池的出泥端均与所述污泥处理装置连接。
本发明的另一个目的在于提供一种上述的废水处理装置的废水处理方法，包括如下步骤：工业废水通过专管收集进入预处理装置中，在预处理装置中进行检测，若废水浓度高于设定的进水标准，则将废水放于预处理装置中进行暂存处理，若废水浓度不高于设定的进水标准，则采用预处理装置对废水进行调质调量处理；将处理后的废水提升进入电化学处理装置中去除废水中的重金属，对经过电化学处理装置处理后的污水进行再次的检测，若废水中重金属的浓度高于设定的处理标准，则将废水提升至预处理装置中进行再次的处理，若废水中重金属浓度不高于设定的处理标准，则将废水提升至生化处理装置中处理；废水经生化处理装置处理以去除污水中的有机污染物，之后进行消毒排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明通过采用电化学处理+生化处理的双重工艺，能对废水中的重金属和有机污染物进行同步去除且去除效率高，从而大大地提升对水样的处理效果；
2.本发明具有高效、可自动控制、污泥量少等优点，同时处理时不需投加任何化学药剂，不产生二级污染，占地小，高效节能，绿色环保；
3.在本发明将一级絮凝沉淀池作为安保系统，在污水浓度高于进水标准时启用，进而保证事故时做好高浓度重金属废水的预处理工作，减轻后续电化学设备负担，充分节省能耗；
4.本发明的电絮凝设备在电解的过程中，阳极极板上产生绿锈，绿锈具有强还原性，其能还原、固化重金属；将经电絮凝设备电解后的废水送入至曝气池进行曝气处理后再通入二级絮凝沉淀池中沉淀，在沉淀过程中，由于废水中含有绿锈，绿锈具有强还原活性，在强化絮凝作用的同时高效还原固定污水中的重金属，从而使得污水中的重金属沉淀为底泥。与此同时，绿锈被氧化后则转变为四氧化三铁也沉淀在底泥中，由于底泥中含有四氧化三铁，因此可以通过磁场将二级絮凝沉淀池7中的水和底泥进行分离。分理处的底泥中含有大量可回收使用的金属，经过后续处理进行回收利用，从而达到绿色环保的效果；
5.在二级絮凝沉淀池出水设置在线监测槽，通过不达标回流再处理的模式保证出水重金属严格达标，保证后续生化阶段的稳定运行，同时也保证整个厂区工艺出水达标排放。
附图说明
图1本发明实施例水处理装置的机构示意图。
图2是本发明实施例的电絮凝设备中产生的绿锈的透射电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
见图1，本发明提供一种废水处理装置，包括预处理装置、电化学处理装置、生化处理装置和污泥处理装置。其中，污泥处理装置包括依次连接的污泥浓缩池13和污泥脱水间14。预处理装置包括格栅1、提升泵房、事故池3以及均化调节池15。格栅1的出水端与提升泵房的进水端连接，提升泵房的出水端通过管道分别与事故池3和均化调节池15连接，经过专管收集的工业废水经过格栅1去除较大的悬浮物后进入提升泵房，为了能针对污水进行更加精确高效的处理，在提升泵房的出水端处设置有第一在线检测装置从而便于对污水进行在线检测。第一在线检测装置与控制装置电气连接，该控制装置包括控制器。第一在线检测装置与控制器16通过电缆连接，用于对废水的水质参数值进行实时监控并反馈给控制器16，控制器16根据接收的水质信号判断是否将提升泵房中的废水提至事故池3中，从而保证处理过程的有效进行。需要说明的是，本实施例中用于监测和控制工艺流程中的所有参数(流量、pH值、电压和电流等)的传感器、所有阀门以及泵均与控制器16通信连接，有线通信、无线通信均可。若第一在线检测装置检测到提升泵房的出水端废水浓度高度预设的进水标准，则控制器16将废水通过提升泵房提升至事故池3进行暂存。若第一在线检测装置检测到提升泵房的出水端废水浓度不高于预设的进水标准，则提升泵房将废水提升至均化调节池15中进行处理。此外，均化调节池15和事故池3的出泥端均与污泥浓缩池13连通。
电化学处理装置包括通过管道依次连通的一级絮凝沉淀池4、电絮凝设备5、曝气池6、二级絮凝沉淀池7和在线监测渠。一级絮凝池4的进水端与事故池3的出水端连接，电絮凝设备5的进水端还通过管道与均化调节池15的出水端连接。在线检测渠的出水端与生化处理装置的进水端连接，为了保证重金属的去除率，在线检测渠的出水端还与事故池3的进水端连接。在线检测渠内设置有第二在线检测装置，第二在线检测装置也与控制器16通过电缆连接。第二在线检测装置检测在线检测渠中废水的重金属含量并将信号传递给控制器16，控制器16根据接收到的信号判断是否将在线检测渠中的废水提升至事故池3中。经过二级絮凝沉淀池7处理后的废水流入至在线检测渠中被第二检测装置检测其中的重金属浓度，若废水中的重金属浓度高于设定的处理标准，则控制器16将在线检测渠中的废水提升至事故池3中。若废水中的重金属浓度不高于设定的处理标准，则控制器16将在线检测渠中的废水提升至生化处理装置中。一级絮凝沉淀池4、电絮凝设备5和二级絮凝沉淀池7的出泥端均与污泥浓缩池13连通。
为了更好地去除废水中的重金属并将重金属回收，电絮凝设备5中的阳极极板为铁电极，阴极极板为石墨电极，极板间距为8～12cm。污水在电絮凝设备5中发生电解反应，阳极上铁经氧化后产生绿锈如图2所示，绿锈具有强还原性，其能还原、固化重金属，经过电絮凝设备5处理后的废水在曝气池6中曝气后进入二级絮凝沉淀池7沉淀，在沉淀的过程中绿锈还原固化废水中的重金属使其沉淀至底泥中，绿锈也在反应后转变为四氧化三铁沉淀在底泥中，由于底泥中含有四氧化三铁，因此可以通过磁场将二级絮凝沉淀池中的污水和底泥进行分离。分离后的底泥中含有大量可回收使用的金属，可以通过后续处理重复利用。
生化处理装置包括通过管道依次连接的水解酸化池9、改进型A/O池10、MBR膜生物池11以及紫外消毒池12。水解酸化池9的进水端与在线检测渠的出水端连接，紫外消毒池12的出水端用于排出处理后的废水。水解酸化池9、改进型A/O池10以及MBR膜生物池11的出泥端均与污泥浓缩池13连接。
本发明还提供上述废水处理装置的废水处理方法，下面结合两个实施例对该处理方法进行说明。
实施例1
选取湖北某重金属工业废水，该废水中重金属含量为60mg/L，电絮凝设备5的阳极板为纯铁板，并有碳毡贴附于纯铁板内侧，阴极板为石墨板。电流密度为120A/m3，pH为6.5～7，极板间距为8cm，电解时间为30min。上述废水处理装置的废水处理方法包括如下步骤：
S1、首先，经过专管收集的工业废水进经过中格栅1去除较大的悬浮物后进入提升泵房，提升泵房出水端的第一在线检测装置对废水中的重金属浓度和有机物污染物浓度进行检测，若废水浓度高于预设的进水标准，则由提升泵房将事故废水直接提升进入事故池3暂时储存；若废水浓度不高于预设的进水标准，则由提升泵房将废水提升至均化调节池15中处理；
S2、在事故池3中处理后的废水，先进入一级絮凝沉淀池4预处理去除大部分重金属离子后，再进入电絮凝设备5中，而均化调节池15中的污水则直接送入至电絮凝设备5中；
S3、将电絮凝设备5调至相应参数，电解时间持续30min，在电解的过程中，阳极极板上产生绿锈，绿锈具有强还原性，其能还原、固化重金属。将经电絮凝设备5电解后的废水送入至曝气池6进行曝气处理，在曝气处理过程中向废水中通入氩气，持续曝气，并持续搅拌直至充分除氧，之后再将曝气处理后的废水通入至二级絮凝沉淀池7中，在二级絮凝沉淀池7内充分沉淀。在沉淀过程中，由于废水中含有绿锈，绿锈具有强还原活性，在强化絮凝作用的同时高效还原固定污水中的重金属，从而使得污水中的重金属沉淀为底泥。与此同时，绿锈被氧化后则转变为四氧化三铁也沉淀在底泥中，由于底泥中含有四氧化三铁，因此可以通过磁场将二级絮凝沉淀池7中的水和底泥进行分离。分理处的底泥中含有大量可回收使用的金属，经过后续处理进行回收利用，从而达到绿色环保的效果。
S4、经过重金属去除工序后的污水将直接进入水解酸化池9，降解大分子有机物，提高污水可生化性；经水解酸化池9处理后的废水依次进入改进型A/O池和MBR膜生物池11中，经MBR膜生物池11充分脱氮除磷后(此处如果脱氮碳源不足，则开启补充碳源系统)，之后进入紫外消毒池12中由紫外消毒进行消毒后外排，部分回收用于厂内绿化及生产。最后将均化调节池15、事故池3、一级絮凝沉淀池4、电絮凝设备5、二级絮凝沉淀池7、水解酸化池9、改进型A/O池10以及MBR膜生物池11中污泥分别送入至污泥浓缩池13中浓缩，浓缩后再送入至污泥脱水间14中脱水，最终将污泥变为危废泥饼并进行外运处理。
实施例2
选取湖北某重金属工业废水，该废水中重金属含量为65mg/L，电絮凝装置阳极板为纯铁板，并有碳毡贴附于纯铁板内侧，阴极板为石墨板。电流密度为120A/m3，pH为7，极板间距为8cm，电解时间30min。
本实施例的废水处理方法具体实施步骤为:
S1、首先，经过专管收集的工业废水进经过中格栅1去除较大的悬浮物后进入提升泵房，提升泵房出水端的第一在线检测装置对废水中的重金属浓度和有机物污染物浓度进行检测，若废水浓度高于预设的进水标准，则由提升泵房将事故废水直接提升进入事故池3暂时储存；若废水浓度不高于预设的进水标准，则由提升泵房将废水提升至均化调节池15中处理；
S2、在事故池中处理后的废水，先进入一级絮凝沉淀池4预处理去除大部分重金属离子后，再进入电絮凝设备5中，均化调节池15中的污水则直接送入至电絮凝设备5中；
S3、将电絮凝设备5调至相应参数，电解时间持续30min，在电解的过程中，阳极极板上产生绿锈，绿锈具有强还原性，其能还原、固化重金属。将经电絮凝设备5电解后的废水送入至曝气池6进行曝气处理，在曝气处理过程中向废水中通入氩气，持续曝气，并持续搅拌直至充分除氧，之后再将曝气处理后的废水通入至二级絮凝沉淀池7中，在二级絮凝沉淀池7内充分沉淀。在沉淀过程中，由于废水中含有绿锈，绿锈具有强还原活性，在强化絮凝作用的同时高效还原固定污水中的重金属，从而使得污水中的重金属沉淀为底泥。与此同时，绿锈被氧化后则转变为四氧化三铁也沉淀在底泥中，由于底泥中含有四氧化三铁，因此可以通过磁场将二级絮凝沉淀池7中的水和底泥进行分离。分理处的底泥中含有大量可回收使用的金属，经过后续处理进行回收利用，从而达到绿色环保的效果。
S4、经过重金属去除工序后的污水将直接进入水解酸化池9，降解大分子有机物，提高污水可生化性；经水解酸化池9处理后的废水依次进入改进型A/O池和MBR膜生物池11中，经MBR膜生物池11充分脱氮除磷后(此处如果脱氮碳源不足，则开启补充碳源系统)，之后进入紫外消毒池12中由紫外消毒进行消毒后外排，部分回收用于厂内绿化及生产。最后将均化调节池15、事故池3、一级絮凝沉淀池4、电絮凝设备5、二级絮凝沉淀池7、水解酸化池9、改进型A/O池10以及MBR膜生物池11中污泥分别送入至污泥浓缩池13中浓缩，浓缩后再送入至污泥脱水间14中脱水，最终将污泥变为危废泥饼并进行外运处理。
对实施例一和实施例二处理前后的废水进行重金属含量的测试，并与初始浓度进行比较，所得结果参见下表1。
表1为各实施例处理前后部分重金属指标以及各指标的含量(单位：mg/L)
同时测试实施例一中的有机污染物去除情况，得到表2的结果。
表2为实施例一处理前后部分有机污染物指标和各指标的含量(单位：mg/L)
由表1和表2可以看出，本实施例的水处理装置和处理方法能够将废水中大部分的重金属和有机污染物进行去除，去除效率高，处理时不需投加任何化学药剂，不产生二级污染，占地小，高效节能，绿色环保。且在二级絮凝沉淀池中产生的底泥可以通过磁场进行分离，分离后的底泥含有大量重金属可以进行回收利用，绿色环保。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种废水处理装置，其特征在于，包括预处理装置、电化学处理装置、生化处理装置和污泥处理装置，所述预处理装置通过污水管收集工业废水，所述预处理装置的出水端通过管道连接所述电化学处理装置，所述电化学处理装置的出水端与所述生化处理装置的进水端连接，所述生化处理装置的出水端排出处理后的废水，所述预处理装置、所述电化学处理装置以及所述生化处理装置的出泥端均与污泥处理装置连通。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述预处理装置包括提升泵房、事故池以及均化调节池，提升泵房的进水端通过污水管收集工业废水，提升泵房的出水端通过管道分别与事故池和均化调节池连接，提升泵房的出水端处设置有第一在线检测装置，所述均化调节池和所述事故池的出水端分别与所述电化学处理装置连接，所述均化调节池和所述事故池的出泥端均与所述污泥处理装置连通。
3.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，所述预处理装置还包括格栅，所述提升泵房的进水端与所述格栅的出水端连通。
4.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，所述电化学处理装置包括通过管道依次连通的一级絮凝沉淀池、电絮凝设备、曝气池、二级絮凝沉淀池和在线监测渠，所述一级絮凝池的进水端与所述事故池的出水端连接，所述电絮凝设备的进水端还通过管道与所述均化调节池的出水端连接，所述在线检测渠内设置有第二在线检测装置，所述在线检测渠的出水端与所述生化处理装置的进水端连接，所述一级絮凝沉淀池、所述电絮凝设备和所述二级絮凝沉淀池的出泥端均与所述污泥处理装置连通。
5.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于，所述电絮凝设备中的阳极极板为铁电极，阴极极板为石墨电极，极板间距为8～12cm。
6.根据权利要求5所述的废水处理装置，其特征在于，重金属废水在所述电絮凝装置发生电解反应，在电解过程中电絮凝设备的阳极极板产生绿锈，绿锈还原固化重金属后形成底泥，底泥通过磁场与液体分离。
7.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于，所述在线检测渠的出水端还与所述事故池的进水端连通。
8.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于，还包括控制装置，所述第一在线检测装置和第二在线检测装置均与所述控制装置电气连接。
9.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述生化处理装置包括通过管道依次连接的水解酸化池、A/O池、MBR膜生物池以及紫外消毒池，所述水解酸化池的进水端与所述电化学处理装置的出水端连接，所述紫外消毒池的出水端用于排出处理后的废水，所述水解酸化池、所述A/O池以及所述MBR膜生物池的出泥端均与所述污泥处理装置连接。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的废水处理装置的废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：工业废水通过专管收集进入预处理装置中，在预处理装置中进行检测，若废水浓度高于设定的进水标准，则将废水放于预处理装置中进行暂存处理，若废水浓度不高于设定的进水标准，则采用预处理装置对废水进行调质调量处理；再将处理后的废水提升进入电化学处理装置中去除废水中的重金属，对经过电化学处理装置处理后的污水进行再次的检测，若废水中重金属的浓度高于设定的处理标准，则将废水提升至预处理装置中进行再次的处理，若废水中重金属浓度不高于设定的处理标准，则将废水提升至生化处理装置中处理；废水经生化处理装置处理以去除污水中的有机污染物，之后进行消毒排出。
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