CN112875975A - 一种重金属污水处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种重金属污水处理方法及系统，其中，所述系统包括强电场分流管、减压浓缩装置、絮凝剂添加机构、沉淀池、生物降解池、沉降池、杀菌池、吸附过滤池和蓄水池；所述强电场分流管通过第二导流管与所述絮凝剂添加机构进水端流体导通连接，所述絮凝剂添加机构与所述沉淀池流体导通连接，所述沉淀池与所述生物降解池流体导通连接，所述生物降解池与所述沉降池流体导通连接，所述沉降池与所述杀菌池流体导通连接，所述杀菌池与所述吸附过滤池流体导通连接，所述吸附过滤池与所述蓄水池流体导通连接。本发明将重金属污水在强电场作用下进行分流，然后将分流出来的两股污水分别进行处理，既可降低能耗，又可降低絮凝剂的消耗量。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域。具体地说是一种重金属污水处理方法及系统。
背景技术
矿冶、机械加工制造、化工、电子以及仪表等工业生产过程中会产生一些含有重金属的废水，直接排放会对自然环境造成较大的污染，而且通过生物链附近会对人体产生极大危害。因此在将重金属污水排放到自然环境中之前，一般都需要进行一定的处理。现有的重金属污水处理方法，一般是将污水进行蒸馏浓缩或对重金属进行吸附沉降，前者需要重金属污水浓度达到一定程度，且耗能较高，后者在重金属含量较大的时候絮凝剂消耗量较高。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种重金属污水处理方法及系统，将重金属污水在强电场作用下进行分流，然后将分流出来的两股污水分别进行处理，既可降低能耗，又可降低絮凝剂的消耗量。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种重金属污水处理方法，包括如下步骤：
S1)将重金属污水通过强电场分流管进行分流，得到重金属离子浓度较高的待处理水A和重金属浓度较低的待处理水B；所述强电场分流管包括带电金属平板和管壁上具有两个位置相对的平板区的输水管，所述带电金属平板安装在所述平板区，位于所述平板区的所述输水管出水端内设有分流板，位于所述分流板一侧的所述输水管出水端与输送待处理水A的第一导水管流体导通连接，位于所述分流板另一侧的所述输水管出水端与输送待处理水B的第二导水管流体导通连接；所述分流板与所述带电金属平板板面平行；两个所述带电金属平板之间的电压大于或等于60V；
S2)将步骤S1)中得到待处理水A进行减压浓缩，将步骤S1)中得到的待处理污水B注入絮凝剂添加机构内进行加药后得到待处理水C；待处理水C在所述絮凝剂添加机构先紊流下沉，然后静流上浮注入沉淀池；
S3)将由步骤S2)得到的待处理水C在沉淀池内沉降得到待处理水D；
S4)将由步骤S3)得到的待处理水D经过依次进行生物降解、沉降、杀菌和吸附过滤得到达标水，并将达标水存于蓄水池备用。
上述重金属污水处理方法，所述絮凝剂添加机构包括第一引流管、第二引流管和两端均封端的逆向导流筒，所述第一引流管出水端设置在邻近所述逆向导流筒下端封端的所述逆向导流筒内，所述第二引流管进水端设置在邻近所述逆向导流筒上端封端的所述逆向导流筒侧壁上；所述第一引流管侧壁上设有加药装置，所述第一引流管内设有由水流驱动的叶轮；所述第一引流管管径为d1，所述第二引流管管径为d2，所述逆向导流筒管径为d3，d3＝2～3d2＝8～12d1。
上述重金属污水处理方法，所述逆向导流筒下端用锥形筒封端，所述锥形筒扩口端与所述逆向导流筒下端固定连接，所述锥形筒缩口端设有排放管，所述排放管上设有截止阀。
上述重金属污水处理方法，所述沉淀池内设有沉降辅助构件，所述沉降辅助构件包括尼龙网，所述尼龙网的网线上设有发泡水泥颗粒；所述发泡水泥颗粒是在90～100℃养护制得的发泡水泥颗粒。
上述重金属污水处理方法，所述絮凝剂添加机构将絮凝剂溶液喷入待处理水B中，絮凝剂溶液温度高于待处理水B温度。
一种利用上述重金属污水处理方法进行污水处理的系统，包括：
强电场分流管，用于将重金属污水进行初步分离成两股重金属离子浓度不同的待处理水A和待处理水B；所述强电场分流管包括带电金属平板和管壁上具有两个位置相对的平板区的输水管，所述带电金属平板安装在所述平板区，位于所述平板区的所述输水管出水端内设有分流板，位于所述分流板一侧的所述输水管出水端与输送待处理水A的第一导水管流体导通连接，位于所述分流板另一侧的所述输水管出水端与输送待处理水B的第二导水管流体导通连接；所述分流板与所述带电金属平板板面平行；两个所述带电金属平板之间的电压大于或等于60V；
减压浓缩装置，用于将待处理水A进行浓缩；
絮凝剂添加机构，用于向待处理水B中添加絮凝剂；
沉淀池，用于对待处理水C中的絮凝进行沉降；
生物降解池，用于对待处理水D中有机物进行降解；
沉降池，用于对待处理水D生物降解产生的悬浮物进行沉降；
杀菌池，用于对经过沉降池处理后的水体进行灭菌；
吸附过滤池，用于对经过杀菌池灭菌后的水体中的悬浮物进行过滤；
蓄水池，用于存放过滤后的达标水；
所述输水管通过所述第一导水管与所述减压浓缩装置进水端流体导通连接，所述输水管通过第二导水管与所述絮凝剂添加机构进水端流体导通连接，所述絮凝剂添加机构与所述沉淀池流体导通连接，所述沉淀池与所述生物降解池流体导通连接，所述生物降解池与所述沉降池流体导通连接，所述沉降池与所述杀菌池流体导通连接，所述杀菌池与所述吸附过滤池流体导通连接，所述吸附过滤池与所述蓄水池流体导通连接。
上述系统，所述絮凝剂添加机构包括第一引流管、第二引流管和两端均封端的逆向导流筒，所述第一引流管出水端设置在邻近所述逆向导流筒下端封端的所述逆向导流筒内，所述第二引流管进水端设置在邻近所述逆向导流筒上端封端的所述逆向导流筒侧壁上；所述第一引流管侧壁上设有加药装置，所述第一引流管内设有由水流驱动的叶轮；所述第一引流管管径为d1，所述第二引流管管径为d2，所述逆向导流筒管径为d3，d3＝2～3d2＝8～12d1。
上述系统，所述逆向导流筒下端用锥形筒封端，所述锥形筒扩口端与所述逆向导流筒下端固定连接，所述锥形筒缩口端设有排放管，所述排放管上设有截止阀。
上述系统，所述锥形筒锥角为150～170°。
上述系统，所述沉淀池内设有沉降辅助构件，所述沉降辅助构件包括尼龙网，所述尼龙网的网线上设有发泡水泥颗粒；所述发泡水泥颗粒是在90～100℃养护制得的发泡水泥颗粒。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1.本发明利用强电场作用将重金属污水中的离子分布进行调整控制，再根据实际污水处理要求将重金属污水分流成两股，其中一股重金属离子含量较高并将这股污水进行浓缩，另一股重金属离子含量较低并将这股污水进行絮凝沉降处理，相对于将分流前的重金属污水直接进行浓缩或絮凝沉降处理而言，耗能降低且絮凝剂的使用量减少。
2.利用下沉紊流和叶轮的搅拌作用促进絮凝剂在重金属污水中的分部，再利用上浮静流来促进矾花的生长，有利于对重金属吸附。
附图说明
图1为本发明中重金属污水处理方法的工艺流程图；
图2为本发明中强电场分流管的结构示意图；
图3为本发明中絮凝剂添加机构的结构示意图；
图4为本发明中沉降辅助构件的结构示意图；
图5为本发明中发泡水泥颗粒的结构示意图。
图中，1-强电场分流管，1-1-带电金属平板，1-2-输水管，1-3-第一导水管，1-4-第二导水管，1-5-分流板；2-减压浓缩装置；3-絮凝剂添加机构，3-1-逆向导流筒，3-2-第一引流管，3-3-第二引流管，3-4-加药装置，3-5-锥形筒，3-6-排放管，3-7-截止阀，3-8-叶轮；4-沉淀池；
5-生物降解池；6-沉降池；7-杀菌池；8-吸附过滤池；9-蓄水池；10-尼龙网；11-发泡水泥颗粒。
具体实施方式
对重金属污水进行处理时，所采用的方法通常依据重金属污水中重金属离子的浓度来选择浓缩还是絮凝沉降，但依据重金属离子浓度进行的选择仍会带来一些问题，那就是耗能偏高或者絮凝剂用量偏大的问题。
为此，我们采用一种重金属污水处理系统对重金属污水进行处理，所述系统包括强电场分流管1、减压浓缩装置2、絮凝剂添加机构3、沉淀池4、生物降解池5、沉降池6、杀菌池7、吸附过滤池8和蓄水池9。其中，所述强电场分流管1用于将重金属污水进行初步分离成两股重金属离子浓度不同的待处理水A和待处理水B；所述强电场分流管1包括带电金属平板1-1和管壁上具有两个位置相对的平板区的输水管1-2，所述带电金属平板1-1安装在所述平板区，位于所述平板区的所述输水管1-2出水端内设有分流板1-5，位于所述分流板1-5一侧的所述输水管1-2出水端与输送待处理水A的第一导水管1-3流体导通连接，位于所述分流板1-5另一侧的所述输水管1-2出水端与输送待处理水B的第二导水管1-4流体导通连接；所述分流板1-5与所述带电金属平板1-1板面平行；两个所述带电金属平板1-1之间的电压大于或等于60V；所述减压浓缩装置2用于将待处理水A进行浓缩；所述絮凝剂添加机构3用于向待处理水B中添加絮凝剂；所述沉淀池4用于对待处理水C中的絮凝进行沉降；所述生物降解池5用于对待处理水D中有机物进行降解；所述沉降池6用于对待处理水D生物降解产生的悬浮物进行沉降；所述杀菌池7用于对经过沉降池6处理后的水体进行灭菌；所述吸附过滤池8用于对经过杀菌池7灭菌后的水体中的悬浮物进行过滤；所述蓄水池9用于存放过滤后的达标水。所述输水管1-2通过所述第一导水管1-3与所述减压浓缩装置2进水端流体导通连接，所述输水管1-2通过第二导水管1-4与所述絮凝剂添加机构3进水端流体导通连接，所述絮凝剂添加机构3与所述沉淀池4流体导通连接，所述沉淀池4与所述生物降解池5流体导通连接，所述生物降解池5与所述沉降池6流体导通连接，所述沉降池6与所述杀菌池7流体导通连接，所述杀菌池7与所述吸附过滤池8流体导通连接，所述吸附过滤池8与所述蓄水池9流体导通连接。
本实施例中，所述絮凝剂添加机构3包括第一引流管3-2、第二引流管3-3和两端均封端的逆向导流筒3-1，所述第一引流管3-2出水端设置在邻近所述逆向导流筒3-1下端封端的所述逆向导流筒3-1内，所述第二引流管3-3进水端设置在邻近所述逆向导流筒3-1上端封端的所述逆向导流筒3-1侧壁上；所述第一引流管3-2侧壁上设有加药装置3-4，所述第一引流管3-2内设有由水流驱动的叶轮3-8；所述第一引流管3-2管径为d1，所述第二引流管3-3管径为d2，所述逆向导流筒3-1管径为d3，d3＝2d2＝10d1。其中，所述逆向导流筒3-1下端用锥形筒3-5封端，所述锥形筒3-5扩口端与所述逆向导流筒3-1下端固定连接，所述锥形筒3-5缩口端设有排放管3-6，所述排放管3-6上设有截止阀3-7；所述锥形筒3-5锥角为170°。
而为了加快矾花的沉降，在所述沉淀池4内设有沉降辅助构件，所述沉降辅助构件包括尼龙网10，所述尼龙网10的网线上设有发泡水泥颗粒11；所述发泡水泥颗粒11是在90～100℃养护制得的发泡水泥颗粒11，此养护条件下制得的发泡水泥颗粒11具有多个不封闭的孔洞。
利用所述系统对重金属污水进行处理，具体步骤如下：
S1)将重金属污水通过强电场分流管1进行分流，得到重金属离子浓度较高的待处理水A和重金属浓度较低的待处理水B；
S2)将步骤S1)中得到待处理水A进行减压浓缩，将步骤S1)中得到的待处理污水B注入絮凝剂添加机构3内进行加药后得到待处理水C；待处理水C在所述絮凝剂添加机构3先紊流下沉，然后静流上浮注入沉淀池4；所述絮凝剂添加机构3将絮凝剂溶液喷入待处理水B中，絮凝剂溶液温度高于待处理水B温度，优选的是，絮凝剂溶液温度比待处理水B的温度高8～13℃；
S3)将由步骤S2)得到的待处理水C在沉淀池4内沉降得到待处理水D；
S4)将由步骤S3)得到的待处理水D经过依次进行生物降解、沉降、杀菌和吸附过滤得到达标水，并将达标水存于蓄水池9备用。
当重金属污水流经所述强电场分流管1时，重金属污水中的离子会在电场的作用下进行分离，靠近负极的重金属离子浓度较高，而靠近正极的重金属离子较低，然后再将重金属污水分流，即将靠近负极且重金属离子浓度较高的重金属污水分流出去作为待处理水A，将剩余的重金属污水作为待处理水B，然后对待处理水A和待处理水B分别进行处理。这样操作，可以减少直接对未分流的重金属污水进行浓缩时的能耗或进行絮凝沉降时的絮凝剂耗量，同时还可以节省污水处理时间。
而在向待处理水B中添加絮凝剂时，将絮凝剂溶液喷入待处理水B中且使待处理水进行紊流下沉流动，可以絮凝剂在待处理水B中均匀分布，尤其是絮凝剂溶液喷入方向向上且与待处理水B流动方向呈25～45°时。而由于所述第一引流管3-2管径d1、所述第二引流管3-3管径d2和所述逆向导流筒3-1管径d3之间的关系为d3＝2d2＝10d1，待处理水B经所述第一引流管3-2紊流下沉至所述锥形筒3-5内后，在所述锥形筒3-5筒壁的阻挡作用下开始上浮且流速变慢，这样有利于矾花的生长，避免矾花在剧烈搅拌作用下破碎。
在利用沉降辅助构件加快矾花沉降时，发泡水泥颗粒11上不封闭的空洞可以对矾花进行吸附，从而有利于将矾花进行沉降。当所述尼龙网10置入所述沉淀池4内后，矾花颗粒被所述发泡水泥颗粒11吸附继续成长，在矾花生长到一段时间后可以将所述尼龙网10从沉淀池4中移出，也可在将所述尼龙网10移至所述沉淀池4底部，在将所述沉淀池4内的污水排放完毕后再将所述尼龙网10拉起来。与自然沉降相比，矾花沉降时间缩短到自然沉降的四分之一左右，矾花沉降率也提高了20％以上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种重金属污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将重金属污水通过强电场分流管(1)进行分流，得到重金属离子浓度较高的待处理水A和重金属浓度较低的待处理水B；所述强电场分流管(1)包括带电金属平板(1-1)和管壁上具有两个位置相对的平板区的输水管(1-2)，所述带电金属平板(1-1)安装在所述平板区，位于所述平板区的所述输水管(1-2)出水端内设有分流板(1-5)，位于所述分流板(1-5)一侧的所述输水管(1-2)出水端与输送待处理水A的第一导水管(1-3)流体导通连接，位于所述分流板(1-5)另一侧的所述输水管(1-2)出水端与输送待处理水B的第二导水管(1-4)流体导通连接；所述分流板(1-5)与所述带电金属平板(1-1)板面平行；两个所述带电金属平板(1-1)之间的电压大于或等于60V；
S2)将步骤S1)中得到待处理水A进行减压浓缩，将步骤S1)中得到的待处理污水B注入絮凝剂添加机构(3)内进行加药后得到待处理水C；待处理水C在所述絮凝剂添加机构(3)先紊流下沉，然后静流上浮注入沉淀池(4)；
S3)将由步骤S2)得到的待处理水C在沉淀池(4)内沉降得到待处理水D；
S4)将由步骤S3)得到的待处理水D经过依次进行生物降解、沉降、杀菌和吸附过滤得到达标水，并将达标水存于蓄水池(9)备用。
2.根据权利要求1所述的重金属污水处理方法，其特征在于，所述絮凝剂添加机构(3)包括第一引流管(3-2)、第二引流管(3-3)和两端均封端的逆向导流筒(3-1)，所述第一引流管(3-2)出水端设置在邻近所述逆向导流筒(3-1)下端封端的所述逆向导流筒(3-1)内，所述第二引流管(3-3)进水端设置在邻近所述逆向导流筒(3-1)上端封端的所述逆向导流筒(3-1)侧壁上；所述第一引流管(3-2)侧壁上设有加药装置(3-4)，所述第一引流管(3-2)内设有由水流驱动的叶轮(3-8)；所述第一引流管(3-2)管径为d1，所述第二引流管(3-3)管径为d2，所述逆向导流筒(3-1)管径为d3，d3＝2～3d2＝8～12d1。
3.根据权利要求2所述的重金属污水处理方法，其特征在于，所述逆向导流筒(3-1)下端用锥形筒(3-5)封端，所述锥形筒(3-5)扩口端与所述逆向导流筒下端固定连接，所述锥形筒(3-5)缩口端设有排放管(3-6)，所述排放管(3-6)上设有截止阀(3-7)。
4.根据权利要求1所述的重金属污水处理方法，其特征在于，所述沉淀池(4)内设有沉降辅助构件，所述沉降辅助构件包括尼龙网(10)，所述尼龙网(10)的网线上设有发泡水泥颗粒(11)；所述发泡水泥颗粒(11)是在90～100℃养护制得的发泡水泥颗粒(11)。
5.根据权利要求1～4任一所述的重金属污水处理方法，其特征在于，所述絮凝剂添加机构(3)将絮凝剂溶液喷入待处理水B中，絮凝剂溶液温度高于待处理水B温度。
6.一种利用权利要求1～5任一所述重金属污水处理方法进行污水处理的系统，其特征在于，包括：
强电场分流管(1)，用于将重金属污水进行初步分离成两股重金属离子浓度不同的待处理水A和待处理水B；所述强电场分流管(1)包括带电金属平板(1-1)和管壁上具有两个位置相对的平板区的输水管(1-2)，所述带电金属平板(1-1)安装在所述平板区，位于所述平板区的所述输水管(1-2)出水端内设有分流板(1-5)，位于所述分流板(1-5)一侧的所述输水管(1-2)出水端与输送待处理水A的第一导水管(1-3)流体导通连接，位于所述分流板(1-5)另一侧的所述输水管(1-2)出水端与输送待处理水B的第二导水管(1-4)流体导通连接；所述分流板(1-5)与所述带电金属平板(1-1)板面平行；两个所述带电金属平板(1-1)之间的电压大于或等于60V；
减压浓缩装置(2)，用于将待处理水A进行浓缩；
絮凝剂添加机构(3)，用于向待处理水B中添加絮凝剂；
沉淀池(4)，用于对待处理水C中的絮凝进行沉降；
生物降解池(5)，用于对待处理水D中有机物进行降解；
沉降池(6)，用于对待处理水D生物降解产生的悬浮物进行沉降；
杀菌池(7)，用于对经过沉降池(6)处理后的水体进行灭菌；
吸附过滤池(8)，用于对经过杀菌池(7)灭菌后的水体中的悬浮物进行过滤；
蓄水池(9)，用于存放过滤后的达标水；
所述输水管(1-2)通过所述第一导水管(1-3)与所述减压浓缩装置(2)进水端流体导通连接，所述输水管(1-2)通过第二导水管(1-4)与所述絮凝剂添加机构(3)进水端流体导通连接，所述絮凝剂添加机构(3)与所述沉淀池(4)流体导通连接，所述沉淀池(4)与所述生物降解池(5)流体导通连接，所述生物降解池(5)与所述沉降池(6)流体导通连接，所述沉降池(6)与所述杀菌池(7)流体导通连接，所述杀菌池(7)与所述吸附过滤池(8)流体导通连接，所述吸附过滤池(8)与所述蓄水池(9)流体导通连接。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述絮凝剂添加机构(3)包括第一引流管(3-2)、第二引流管(3-3)和两端均封端的逆向导流筒(3-1)，所述第一引流管(3-2)出水端设置在邻近所述逆向导流筒(3-1)下端封端的所述逆向导流筒(3-1)内，所述第二引流管(3-3)进水端设置在邻近所述逆向导流筒(3-1)上端封端的所述逆向导流筒(3-1)侧壁上；所述第一引流管(3-2)侧壁上设有加药装置(3-4)，所述第一引流管(3-2)内设有由水流驱动的叶轮(3-8)；所述第一引流管(3-2)管径为d1，所述第二引流管(3-3)管径为d2，所述逆向导流筒(3-1)管径为d3，d3＝2～3d2＝8～12d1。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述逆向导流筒(3-1)下端用锥形筒(3-5)封端，所述锥形筒(3-5)扩口端与所述逆向导流筒下端固定连接，所述锥形筒(3-5)缩口端设有排放管(3-6)，所述排放管(3-6)上设有截止阀(3-7)。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述锥形筒(3-5)锥角为150～170°。
10.根据权利要求6～9所述的系统，其特征在于，所述沉淀池(4)内设有沉降辅助构件，所述沉降辅助构件包括尼龙网(10)，所述尼龙网(10)的网线上设有发泡水泥颗粒(11)；所述发泡水泥颗粒(11)是在90～100℃养护制得的发泡水泥颗粒(11)。
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