CN113443681A - 一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，包括以下步骤：高盐废水通过废水处理区表面逐渐渗入至水凝胶装载系统内，高盐废水充满第一单独处理区后，控制系统记录充满所需要的时间T；当充满高盐废水后，开启出水管；第一单独处理区旋转60°进入第二单独处理区所在位置，其余单独处理区顺次进行旋转；重复旋转三次后，开启蓄流异向进出水系统，输入清洗水对第一单独处理区进行清洗；清洗水出水在重力的作用下滴落通过废水处理区表面流入的清洗水储水区内，完成对所述第一单独处理区的清洗；重复上述以完成对高盐废水中的污染物的不间断去除。本发明的方法利用特殊结构实现各单独处理区元独立、互不影响地运行，可控性强，降低了处理复杂性。

Description

一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法。

背景技术

高含盐废水作为工业生产废水的主要组成部分，因其排放量大和处理难度高而成为现阶段工业发展和废水处理面临的重大环保问题。

高盐废水的不达标排放不仅会造成盐资源和水资源的浪费，还会导致严重的环境污染。由于盐度是水环境重要的环境因素对水生的生物、生长和繁殖起着直接或间接的影响。当水环境盐度骤增，会导致水生物种与其生存环境的渗透平衡，引起细胞脱水，膨胀压力降低，进而造成质壁分离代谢失调，甚至死亡。此外，附近士壤的盐分也会增加，导致土壤结构退化，影响土壤生态。因此，高效处理高盐废水以及回收高盐废水中的无机盐和水资源对于解决资源短缺和环境污染问题具有重大意义。

高盐废水成分复杂，浓度较大，非常容易造成处理工艺和设备的堵塞和非正常运行，所以在正式工艺之前须设置前处理工艺来对部分污染物浓度进行减量化和无害化处理。现有技术主要为生物法、化学法和物理法。生物法即利用微生物自身代谢繁殖进行废水处理的方法，但是高盐废水中的重金属等物质会破坏微生物的生命结构抑制其生长繁殖，甚至导致细胞失活。化学法即通过化学药剂进行处理，该方法成本较高，且会造成二次污染。物理法通过吸附、絮凝、混凝等物理手段将部分污染物从废水体系中分离，该方法与前述两种方法相比可行性较高，但是仍存在以下问题待解决：①现有技术吸附或者过滤之后需要解吸附或者反冲洗，只能间歇运行，通常设置若干个平行工艺交替运行，其本质还是间歇运行，增加了初期投资和运行费用；②吸附剂质量较大，提高了设备总重量，从而提高了电耗等运行成本；③现有吸附剂吸附效果不足。水凝胶作为一种新型轻质材料，且对污染物具有很好的吸附效果，但其在高盐废水处理相关领域中的应用却鲜有报道。

因此，亟需开发一种既可以利用水凝胶实现对高盐废水的高效处理、又能持续运行的处理工艺，这对现有环保产业和生态环境保护均具有重大意义。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一将水凝胶用于高盐废水处理，充分发挥了其吸附量大、轻质等优势，可有效增加高盐废水处理效果，同时也降低了运行成本的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法。

本发明提供如下技术方案：一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，包括以下步骤：

S1：高盐废水通过蓄流异向进出水系统向耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理系统内投放待处理的高盐废水，通过废水处理区表面逐渐渗入至水凝胶装载系统内，控制系统开始计时；

S2：所述高盐废水充满所述水凝胶装载系统内的第一单独处理区后，控制系统记录充满所需要的时间T；

S3：当第一单独处理区内充满高盐废水后，控制系统开启出水管，水凝胶装载系统1排出第一单独处理区内的高盐废水；

S4：所述水凝胶装载系统内的第一单独处理区旋转60°进入第二单独处理区所在位置，第二单独处理区至第六单独处理区同时旋转60°；

S5：重复所述步骤S3三次后，控制系统开启所述蓄流异向进出水系统，输入清洗水对第一单独处理区进行清洗，清洗完毕后控制系统开启废水清洗出水管，排出用于清洗吸附了污染物的水凝胶的清洗水；

S6：清洗水出水在重力的作用下滴落通过废水处理区表面流入的清洗水储水区内，完成对所述第一单独处理区的清洗；

S7：重复步骤S3-S6以完成对高盐废水中的污染物的不间断去除。

进一步地，当废水清洗出水管出水时间为0.6T后，关闭控制废水清洗出水管开启的电磁阀，并设置下次开启时间为关闭废水清洗出水管后的1.4T之后。

进一步地，所述S5步骤中控制系统开启清洗填料进水管对单独处理区清洗的进水时间为0.3T～0.4T。

进一步地，所述S3步骤中，第一单独处理区内的被净化过后的高盐废水通过在轴向上垂直向上的依次排列的一排废水清洗出水孔进入废水清洗出水管排出第一单独处理区内的高盐废水。

进一步地，所述S1步骤中，所述高盐废水通过废水处理区表面的高盐废水进水网孔逐渐渗入至所述水凝胶装载系统内。

进一步地，所述S4步骤中，所述净化系统内的旋转轴被驱动电机带动旋转为顺时针旋转或逆时针旋转。

进一步地，高盐废水通过所述蓄流异向进出水系统的高盐废水进水管进入所述耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理系统。

进一步地，所述S5步骤中，控制系统开启所述蓄流异向进出水系统的清洗填料进水管输入清洗水对第一单独处理区进行清洗。

进一步地，所述S6步骤中，清洗水出水在重力的作用下通过废水处理区表面的高盐废水进水网孔滴落流入的清洗水储水区内。

本发明的有益效果为：

1、本发明创新地利用特殊结构实现各单独处理区元独立、互不影响地运行，可控性强，降低了处理复杂性、进而降低了操作成本和人力投入。

2、本发明创新地利用蓄流异向蓄流异向进出水系统实现该系统的不间断工作以及对高盐废水的持续处理，同时可实现短期储水功能，具有很好的工程应用前景。

3、本发明创新地利用异向进出水孔实现高盐废水的进出，提高了该发明在空间上的利用率。

4、本发明创新地将水凝胶用于高盐废水处理，充分发挥了其吸附量大、轻质等优势，可有效增加高盐废水处理效果，同时也降低了运行成本。

5、本发明创新地实现各个净化单元之间的周序式工作，同时可达到翻动和清洗填料的作用，便于填料的清洁，极大地提高了系统的运行年限。

6、本发明兼容性好，系统的长宽比可调，而且可以根据现场情况进行并联串联等方式的安装。对使用场地的限制较低，有利于大量推广应用。

7、在市场开拓方面，高盐废水作为工业发展和废水处理面临的重大环保问题，不仅具有重要的社会、环境和生态意义，还具有广阔的市场前景。本发明作为高盐废水处理的新技术，是生态环境治理所必需，因此属于刚需。

8、在工程建设方面，本发明提出的一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法适用性强，可用于不同类型的高盐废水，进一步的，可应用于已有工业园区的提标升级改造，从而可避免由于高盐废水的不达标排放导致的环境污染问题，具有良好的工程应用价值。

9、在专业发展方面，高盐废水处理作为水处理领域的热点和难点，通过新材料和新工艺破解该类技术难题可有效弥补专业技术在相关领域的空缺，有力推动专业发展。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明提供的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法所采用的系统的轴向剖面图；

图2为本发明提供的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法所采用的系统的主视图；

图3为本发明提供的方法所采用的系统中具有进水布水管和清洗填料布水管的蓄流异向进出水系统的详图；

图4为本发明提供的方法所采用的系统中进水布水管、清洗填料布水管和布水仓的轴向剖面图；

图5为本发明提供的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法的步骤S1-S3状态下的主视图；

图6为本发明提供的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法的包括有步骤S6的重复进行S3-S6状态下的主视图。

图中：

1-水凝胶装载系统；11-分隔板；12-废水处理区；121-第一单独处理区；122-第二单独处理区；123-第三单独处理区；124-第四单独处理区；13-布水仓；131-布水仓外壳；132-布水出水孔；14-旋转轴；15-固定支架；17-滤网；18-电机；

2-蓄流异向进出水系统；20-出水管；201-高盐废水进水网孔；21-废水清洗出水管；211-废水清洗出水孔；212废水清洗出水挡板；22-清洗填料布水管；220-清洗进水止回阀；221-清洗填料布水孔；222-清洗填料布水挡板；223-清洗填料进水管；23-高盐废水进水管；24-管道分隔板；25-清洗水储水区。

具体实施例方式

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。

实施例1

本发明提供的一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，包括以下步骤：

S1：高盐废水通过蓄流异向进出水系统2的高盐废水进水管20向耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理系统内投放待处理的高盐废水，通过废水处理区12表面的高盐废水进水网孔201逐渐渗入至水凝胶装载系统1内，控制系统开始计时；

水凝胶装载系统1内填充有用于吸附去除高盐废水的水凝胶填料；

S2：高盐废水充满水凝胶装载系统1内的第一单独处理区121后，控制系统记录充满所需要的时间T；

S3：当第一单独处理区121内充满高盐废水后，控制系统开启出水管20，水凝胶装载系统1排出第一单独处理区121内的高盐废水，即，第一单独处理区121内的被净化过后的高盐废水通过垂直向上的一排废水清洗出水孔211进入废水清洗出水管21排出第一单独处理区121内的高盐废水；

S4：水凝胶装载系统1内的旋转轴14被驱动电机18带动旋转，水凝胶装载系统内的第一单独处理区121旋转60°进入第二单独处理区122所在位置，第二单独处理区122至第六单独处理区126同时旋转60°；

S5：重复步骤S3三次后，控制系统开启蓄流异向进出水系统2的清洗填料进水管223输入清洗水对第一单独处理区121进行清洗，控制系统控制进行清洗的进水时间为0.3T～0.4T；清洗完毕后控制系统开启废水清洗出水管21，排出用于清洗吸附了污染物的水凝胶的清洗水，当废水清洗出水管21出水时间为0.6T后，关闭控制废水清洗出水管21开启的电磁阀，并设置下次开启时间为关闭废水清洗出水管21后的1.4T之后；

S6：清洗水出水在重力的作用下通过废水处理区12表面的高盐废水进水网孔201滴落流入的清洗水储水区25内，完成对第一单独处理区121的清洗；

S7：重复步骤S3-S6以完成对高盐废水中的污染物的不间断去除。

S3步骤中，第一单独处理区121内的被净化过后的高盐废水通过在轴向上垂直向上的依次排列的一排废水清洗出水孔211进入废水清洗出水管21排出第一单独处理区121内的高盐废水。

S4步骤中，所述净化系统1内的旋转轴14被驱动电机18带动旋转为顺时针旋转或逆时针旋转。

本发明提供的系统由水凝胶装载系统2和嵌套在其中的蓄流异向进出水系统2组成，废水处理区为空心圆柱结构，被分隔板分为6个单独处理区，即第一单独处理区121至第六单独处理区126，具体为分隔板11与滤网17以及废水处理区的外壳共同构成封闭的类似扇形棱柱结构，每个扇形截面的单独处理区内部填充具有净水效果的水凝胶材料。

水凝胶装载系统1内部空心部分为布水仓13，内具有相切设置的、水流方向相同的废水清洗出水管21和清洗填料布水管22，并被管道分界板24上下分开，优选地废水清洗出水管21的直径大于清洗填料布水管22的直径。从高盐废水进水管23进入该系统的废水依次经过废水清洗出水管21上的废水清洗出水孔211以及布水仓13上面的布水出水孔132实现对各个单独处理区依次持续性供水。从清洗填料布水管22进入该系统的清洗水依次经过清洗填料布水管上的清洗填料布水孔以及布水仓上面的布水出水孔实现对各个单独处理区依次持续性清洗。各个单独处理区和布水仓13为固定连接，通过控制系统进行每次60°的周期性旋转，废水清洗出水管21和清洗填料布水管22不随上述系统旋转，以实现对废水的持续性处理以及对系统的持续性清洗。本发明在实现高盐水中重金属处理的同时可以实现吸附剂的重复多次利用，同时具有稳定性强、维护简便、寿命持久等显著增益。

如图1所示，水凝胶装载系统1包括6个分隔板11、空心圆柱结构的废水处理区12、位于废水处理区12轴心的圆柱状布水仓13、与6个分隔板11固定连接的旋转轴14、带动旋转轴14旋转的驱动电机18、与所驱动电机18固定连接并用于支撑系统的固定支架15；每个分隔板11设置为突出废水处理区12外表面；

6个分隔板11均匀分布于水凝胶装载系统1的废水处理区12内，将废水处理区12轴向均匀分隔为6个扇形单独处理区：第一单独处理区121、第二单独处理区122、第三单独处理区123、第四单独处理区124、第五单独处理区125、第六单独处理区126；6个单独处理区内部均填充具有净水效果的水凝胶材料；

废水处理区12、布水仓13、旋转轴14的轴心重叠为一条中心轴；

如图3所示，蓄流异向进出水系统2包括高盐废水进水管23、高盐废水进水管23下方位于废水处理区12外表面的高盐废水进水网孔201、位于布水仓13内的废水清洗出水管21和清洗填料布水管22、用于为清洗填料布水管22输水并相连的清洗填料进水管223、管道分隔板24、与废水清洗出水管21连接的出水管20；

废水处理区12表面上设置有高盐废水进水网孔201，输入至进水管23的高盐废水进水通过高盐废水进水网孔201流入位于最上面的单独处理区内；

如图2所示，废水清洗出水管21、清洗填料布水管22布设于布水仓13内并且于轴向方向具有相同的水流方向，分隔板24将废水清洗出水管21与清洗填料布水管22于布水仓13的径向垂直方向分隔开；进水布水管21和清洗填料布水管22的均与布水仓13的内壁相切；

废水清洗出水管21在轴向上垂直向上的具有一排依次排列的废水清洗出水孔211；清洗填料布水管22在轴向上具有面对垂直向下的一排依次排列的清洗填料布水孔221。

布水仓13直径为100-350mm，如图2所示，布水仓13包括布水仓外壳131和设置于布水仓外壳131表面在轴向上垂直向上的、至少一排面向第一单独处理区121并依次排列的布水出水孔132，废水清洗出水孔211的圆心与布水出水孔132的圆心于第一单独处理区121处一一对应；

如图3所示，各个单独处理区和布水仓13的接触面放置有滤网17，滤网17孔径为布水出水孔132的20-75％。

废水清洗出水孔211的直径为与其对应的布水出水孔132的直径的110-120％；布水出水孔132的直径为2-6mm。

出水管20的管径为100-250mm；废水清洗出水管21上设置有废水清洗出水挡板212，如图4所示，废水清洗出水挡板212分布在废水清洗出水管21管壁，使得废水处理区12流出的水进入废水清洗出水管21而不流入布水仓13内。

如图3所示，布水仓外壳131表面在轴向上的依次排列的布水出水孔132的排数为6排，6排布水出水孔132沿布水仓13截面圆周周向均匀分布。进而分别对应第一单独处理区121、第二单独处理区122、第三单独处理区123、第四单独处理区124、第五单独处理区125和第六单独处理区126，每个单独处理区内均有一排布水出水孔132。

如图2-3所示，清洗填料进水管223上设置清洗进水止回阀220，用于控制清洗填料进水管223进水与否，清洗填料进水管223的管径为布水仓13直径的20-30％。

如图4所示，清洗填料布水管22上设置有清洗填料布水挡板222；清洗填料布水挡板222分布在清洗填料布水管21管壁，使得清洗填料布水管21流出的水进入废水处理区12内而不流入布水仓13内。

如图1所示，高盐废水进水网孔201设置于废水处理区12外侧，且位于各个单独处理区的高盐废水进水网孔201为独立设置，高盐废水进水网孔201孔径为2-10mm。

如图6所示，位于废水处理区12正下方设置有清洗水储水区25，清洗水储水区25用于承接由清洗填料布水管22流出清洗废水处理区之后的水。由清洗填料布水管22进入每个单独处理区内的清洗水在清洗完其中的水凝胶填料后，水由于重力作用，而逐渐地通过废水处理区12表面的高盐废水进水网孔201滴落至清洗水储水区25内。

扇形单独处理区的水凝胶填料的厚度为300-800mm，内置的水凝胶材料填充率为60％-90％；分隔板11与布水仓13的连接方式为焊接，并做防水处理；分隔板11为不锈钢材质；布水仓13具有的布水仓外壳131呈圆柱形，直径为200-2500mm，材质为不锈钢。

上述布水仓13直径为、滤网17孔径占布水出水孔132的比例、废水清洗出水孔211的直径与其对应的布水出水孔132的直径的比例；布水出水孔132的直径、出水管20的管径为、清洗填料进水管223的管径占布水仓13直径的比例、高盐废水进水网孔201孔径。

扇形单独处理区的水凝胶填料的厚度，内置的水凝胶材料填充率为、布水仓13具有的布水仓外壳13的直径均可以根据实际所要达到的废水中污染物去除效果而在各自的范围内进行选择。

本发明提供的系统由水凝胶装载系统2和嵌套在其中的蓄流异向进出水系统2组成，废水处理区为空心圆柱结构，被分隔板分为6个单独处理区，即第一单独处理区121至第六单独处理区126，具体为分隔板11与滤网17以及废水处理区的外壳共同构成封闭的类似扇形棱柱结构，每个扇形截面的单独处理区内部填充具有净水效果的水凝胶材料。

水凝胶装载系统1内部空心部分为布水仓13，内具有相切设置的、水流方向相同的废水清洗出水管21和清洗填料布水管22，并被管道分界板24上下分开，优选地废水清洗出水管21的直径大于清洗填料布水管22的直径。从高盐废水进水管23进入该系统的废水依次经过废水清洗出水管21上的废水清洗出水孔211以及布水仓13上面的布水出水孔132实现对各个单独处理区依次持续性供水。从清洗填料布水管22进入该系统的清洗水依次经过清洗填料布水管上的清洗填料布水孔以及布水仓上面的布水出水孔实现对各个单独处理区依次持续性清洗。各个单独处理区和布水仓13为固定连接，通过控制系统进行每次60°的周期性旋转，废水清洗出水管21和清洗填料布水管22不随上述系统旋转，以实现对废水的持续性处理以及对系统的持续性清洗。本发明在实现高盐水中重金属处理的同时可以实现吸附剂的重复多次利用，同时具有稳定性强、维护简便、寿命持久等显著增益。

需要说明，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

其次，本申请的实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后......仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：高盐废水通过蓄流异向进出水系统(2)向耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理系统内投放待处理的高盐废水，通过废水处理区(12)表面逐渐渗入至水凝胶装载系统(1)内，控制系统开始计时；

S2：所述高盐废水充满所述水凝胶装载系统(1)内的第一单独处理区(121)后，控制系统记录充满所需要的时间T；

S3：当第一单独处理区(121)内充满高盐废水后，控制系统开启出水管(20)，水凝胶装载系统1排出第一单独处理区(121)内的高盐废水；

S4：所述水凝胶装载系统内的第一单独处理区(121)旋转60°进入第二单独处理区(122)所在位置，第二单独处理区(122)至第六单独处理区(126)同时旋转60°；

S5：重复所述步骤S3三次后，控制系统开启所述蓄流异向进出水系统(2)，输入清洗水对第一单独处理区(121)进行清洗，清洗完毕后控制系统开启废水清洗出水管(21)，排出用于清洗吸附了污染物的水凝胶的清洗水；

S6：清洗水出水在重力的作用下滴落通过废水处理区(12)表面流入的清洗水储水区(25)内，完成对所述第一单独处理区(121)的清洗；

S7：重复步骤S3-S6以完成对高盐废水中的污染物的不间断去除。

2.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，当废水清洗出水管(21)出水时间为0.6T后，关闭控制废水清洗出水管(21)开启的电磁阀，并设置下次开启时间为关闭废水清洗出水管(21)后的1.4T之后。

3.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S5步骤中控制系统开启清洗填料进水管(223)对单独处理区清洗的进水时间为0.3T～0.4T。

4.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S3步骤中，第一单独处理区(121)内的被净化过后的高盐废水通过在轴向上垂直向上的依次排列的一排废水清洗出水孔(211)进入废水清洗出水管(21)排出第一单独处理区(121)内的高盐废水。

5.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述高盐废水通过废水处理区(12)表面的高盐废水进水网孔(201)逐渐渗入至所述水凝胶装载系统(1)内。

6.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述净化系统(1)内的旋转轴(14)被驱动电机(18)带动旋转为顺时针旋转或逆时针旋转。

7.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，高盐废水通过所述蓄流异向进出水系统(2)的高盐废水进水管(20)进入所述耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理系统。

8.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S5步骤中，控制系统开启所述蓄流异向进出水系统(2)的清洗填料进水管(223)输入清洗水对第一单独处理区(121)进行清洗。

9.根据权利要求1所述的耦合蓄流净化与扩流冲洗的高盐废水处理方法，其特征在于，所述S6步骤中，清洗水出水在重力的作用下通过废水处理区(12)表面的高盐废水进水网孔(201)滴落流入的清洗水储水区(25)内。

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