CN115536117A - 钢铁废水零排放短流程预处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁废水零排放短流程预处理装置及工艺，包括沿进水方向依次连通设置的混凝反应池、絮凝反应池、浸没式超滤膜池；混凝反应池、絮凝反应池耦合自动加药系统、污泥回流系统；浸没式超滤膜池配置有图像识别智能加药系统，图像识别智能加药系统对前端反应生成的絮体进行识别、计算并将结果反馈给自动加药系统及污泥回流系统，精确控制药剂投加量及污泥回流量；以浸没式超滤耦合混凝絮凝反应池形成一体化短流程装置及工艺，大大减少基建投资与运行成本；利用图像识别智能加药系统，精确计算药剂投加量，保证进入膜池的废水中尽量少含或不含细微颗粒物，以减少对浸没式超滤膜组件的污堵，保证其长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种钢铁废水零排放短流程预处理装置及工艺。
背景技术
废水零排放是指工业废水经过重复使用后，含盐量和污染物浓度升高，无法再次重复使用，将这类废水浓缩后产生的清洁水回用，而浓水中的盐类和污染物经过蒸发结晶后以固体形式排出，填埋或者作为有用的化工原料回收，过程中无任何废液排出工厂。
近年来，国家对工业企业废水回用的要求越来越严格。多项标准法规、相关政策的颁布都旨在促进包括钢铁联合企业在内的高耗水行业开展节水技术改造，提高用水效率，减少废污水排放，未来钢铁企业“以水定产”可能成为常态。提高水的循环利用率是钢铁企业发展的必由之路，钢铁企业全面实施零排放技术，提高用水效率和水的重复利用率是未来发展的必然方向。
传统钢铁废水零排放工艺主要由预处理、膜浓缩、分盐结晶三大部分组成，其中预处理段主要对废水中的悬浮物、胶体、硬度等进行处理，减少后端反渗透膜的污堵，预处理的好坏直接影响膜浓缩工艺段的高效稳定运行。目前主流预处理工艺一般采用：高密度沉淀池(混凝+絮凝+斜管沉淀)-V型滤池-压力式超滤单元，整体流程较长、基建投资与运行费用较高。此外混凝、絮凝段投加的药剂含量也会对膜组件污堵产生影响，过量的药剂投加会在膜表面产生不可逆污染，影响膜的使用寿命，传统加药模式无法对药剂进行精确控制，极易出现加药量不足或过多的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢铁废水零排放短流程预处理装置及工艺，以解决传统零排放预处理工艺流程长、基建与运行费用高、药剂过量造成膜污堵的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种钢铁废水零排放短流程预处理装置，包括沿进水方向依次连通设置的混凝反应池、絮凝反应池、浸没式超滤膜池，混凝-絮凝-浸没式超滤膜池采用一体化结构；所述混凝反应池、絮凝反应池耦合自动加药系统、污泥回流系统；所述浸没式超滤膜池配置有图像识别智能加药系统，所述图像识别智能加药系统对前端反应生成的絮体进行识别、计算并将结果反馈给自动加药系统及污泥回流系统，精确控制药剂投加量及污泥回流量。
进一步，所述浸没式超滤膜池的一侧设有与所述絮凝反应池连通的配水廊道，所述配水廊道的末端及靠近所述浸没式超滤膜池的一侧向外设有连通的配水堰，该配水堰用于向所述浸没式超滤膜池配水。
进一步，所述浸没式超滤膜池沿所述配水廊道的水流方向等分设置为多个分格，所述分格的隔墙横穿所述配水堰并将配水堰分为多段，各分段配水堰设置有可提升式堰板并用于向对应的分格内均匀配水。
进一步，所述分格的隔墙位于所述配水堰内的一段上设置有过水孔洞。
进一步，所述分格内设置有浸没式超滤膜组件，所述浸没式超滤膜组件膜组件底部设有曝气装置，所述分格底部设有浓水回流管道。
进一步，所述浸没式超滤膜组件为中空纤维帘式膜或平板膜。
进一步，所述配水廊道的底部沿水流方向设置若干泥斗，所述泥斗通过污泥回流系统与絮凝反应池相连。
进一步，所述图像识别智能加药系统包括设置在配水廊道水流平缓段的水下图像采集装置和与图像采集装置相连的服务器，所述水下图像采集装置实时采集前端反应生成的絮体图像，传输给服务器进行识别计算，并将计算结果反馈给自动加药系统及污泥回流系统，精准控制加药量及污泥回流量。
一种钢铁废水零排放短流程预处理工艺，采用上述所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，包括如下步骤：
S1、混凝絮凝反应，钢铁废水从上部进入混凝反应池中，通过自动加药系统投加混凝剂使颗粒、胶体脱稳，随后进入絮凝反应池，通过自动加药系统投加絮凝剂，使脱稳颗粒胶体聚结成矾花絮体，加药量通过图像识别智能加药系统对絮体进行识别、计算来控制；
S2、污泥回流，絮凝池产生的矾花絮体随水流进入配水廊道，在配水廊道内部分絮体通过预沉淀进入泥斗，经污泥回流系统部分回流至絮凝池内，回流比通过图像识别智能加药系统对絮体进行识别、计算来控制；
S3、浸没式超滤，经配水廊道预沉淀的废水通过配水堰均匀配水至各浸没式超滤膜池分格内进行超滤，各分格周期性曝气反洗，反洗水来自于产水，曝气反洗时，分格停止进水，流量由其他未反洗分格均分，反洗结束后恢复进水，分格内曝气反洗若干次后，将全部水量回流至混凝反应池进水端，排空分格，再重新进水进行超滤，各分格交错进行反洗，以维持系统连续运行。
进一步，步骤S3中，分格曝气反洗周期为30～90min，每次曝气反洗2～5min， 2～6个周期后排空分格。
本发明有益效果：
以浸没式超滤耦合混凝絮凝反应池形成一体化短流程装置及工艺，取消原有工艺中的斜管沉淀池、V型滤池部分，大大减少基建投资与运行成本；利用图像识别智能加药系统，通过对生成絮体的情况进行判断，精确计算药剂投加量，保证进入膜池的废水中尽量少含或不含细微颗粒物，同时避免药剂过量，以减少对浸没式超滤膜组件的污堵，保证其长期稳定运行。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
图1为一种钢铁废水零排放短流程预处理工艺流程图；
图2为一种钢铁废水零排放短流程预处理装置平面图；
图3为图2中A-A处的剖面图；
图4为图2中为B-B处的剖面图；
图5为图2中C-C处的剖面图。
附图标号说明：
1—混凝反应池，2—絮凝反应池，3—配水廊道，4—配水堰，5—可提升式堰板，6—浸没式超滤膜池，7—浸没式超滤膜组件，8—曝气装置，9—自动加药系统，10—污泥回流系统，11—图像识别智能加药系统，12—浓水回流管道
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
请参阅图1-5，一种钢铁废水零排放短流程预处理装置，包括沿进水方向依次连通设置的混凝反应池1、絮凝反应池2、浸没式超滤膜池6，混凝-絮凝-浸没式超滤膜池采用一体化结构；所述混凝反应池1、絮凝反应池2耦合自动加药系统9、污泥回流系统10；所述浸没式超滤膜池6配置有图像识别智能加药系统11，所述图像识别智能加药系统11对前端反应生成的絮体进行识别、计算并将结果反馈给自动加药系统9及污泥回流系统10，精确控制药剂投加量及污泥回流量；
其中，混凝反应池1和絮凝反应池2之间可以通过管道等连通，为了充分混合在混凝反应池1和絮凝反应池2里面可以分别设置相应的搅拌装置，为现有技术，这里不再赘述；所述自动加药系统9为现有技术，可以采用工业上运用得比较多的基于PLC控制的污水处理自动加药系统，为了配合自动加药系统的使用，可以在混凝反应池进水端设置有流量计、浊度仪、电导率仪等在线仪表检测污水的相关参数，这些都是现有技术，不再展开叙述；所述污泥回流系统10为现有技术，可以采用变频泵及管路控制污泥回流，这里不再展开叙述；混凝-絮凝-浸没式超滤膜池采用一体化结构，这里的一体化结构指的是集中设置在一个地方，可以根据具体规模而定，大规模时可以用混凝土浇筑制作，小规模时可以用钢板等材料加工制作为现有技术，不再赘述；
与现有技术相比，本发明采用的预处理装置少了传统工艺中的斜管沉淀池、 V型滤池部分，大大减少基建投资与运行成本，同时通过在浸没式超滤膜池6 配置有图像识别智能加药系统11，利用图像识别智能加药系统11，通过对生成絮体的情况进行判断，精确计算药剂投加量，保证进入膜池的废水中尽量少含或不含细微颗粒物，同时避免药剂过量，以减少对浸没式超滤膜组件7的污堵，保证其长期稳定运行。
本实施例中，所述浸没式超滤膜池6的一侧设有与所述絮凝反应池2连通的配水廊道3，当然也可以可以是多侧，比如沿着浸没式超滤膜池6四个侧向都可以设置，其中这里的浸没式超滤膜池6为长方形设置；所述配水廊道3的末端及靠近所述浸没式超滤膜池的一侧向外设有配水堰4，这里向外指的是由配水廊道3的内部指向外部的方向，这里的末端指的是沿水流方向远离所述絮凝反应池2的一端，该配水堰4用于向所述浸没式超滤膜池6配水；这里的配水堰4为L形，当然也可以是其他形状，设置在膜池隔墙的靠上部的位置，位于浸没式超滤膜池6的内部并与过水廊道3连通，便于向浸没式超滤膜池6内配水。
本实施例中，所述浸没式超滤膜池6沿所述过水廊道的水流方向等分设置为多个分格，所述分格的隔墙横穿所述配水堰4并将配水堰4分为多段，各分段配水堰设置有可提升式堰板5并用于向对应的分格内均匀配水；这里，可提升式堰板5为可控制自动升降的挡板，通过挡板升降进行进水、停水控制，各个分格独立配水，可以独立工作，提升效率。
本实施例中，所述分格的隔墙位于所述配水堰内的一段上设置有过水孔洞，便于各分段配水堰4内的水可以相互流通，提升效率。
本实施例中，所述分格内设置有浸没式超滤膜组件7，所述浸没式超滤膜组件7底部设有曝气装置8，所述分格底部设有浓水回流管道9；浸没式超滤膜组件7为常用水处理设备，产水通过抽吸泵抽至产水箱后进入下一水处理流程中进行处理，悬浮物留在膜池内，含有高浓度悬浮物的浓水则通过分格底部的浓水回流管道12排到所述混凝反应池1，进一步循环处理，或排入厂内排泥水处理系统；这里的曝气装置8为现有技术，可以对浸没式超滤膜组件7进行间断的清洗，避免浸没式超滤膜组件7堵塞。
本实施例中，所述浸没式超滤膜组件7为中空纤维帘式膜或平板膜。
本实施例中，所述过水廊道3的底部沿水流方向设置若干泥斗，所述泥斗通过污泥回流系统10与絮凝反应池2相连，回流系统10将底部沉淀的污泥排到絮凝反应池2进一步进行处理。
本实施例中，所述图像识别智能加药系统11包括设置在配水廊道水流平缓段的水下图像采集装置和与图像采集装置相连的服务器，所述水下图像采集装置实时采集前端反应生成的絮体图像，传输给服务器进行识别计算，并将计算结果反馈给自动加药系统9及污泥回流系统10，精准控制加药量及污泥回流量；这里所述水下图像采集装置可以采用工业相机，为了保证图像的清晰度且工业相机的像素要大于或等于500万。
根据上述所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，以处理COD 30mg/L，总硬度450mg/LCaCO3、SS 100mg/L、SO42-150mg/L、Cl-450mg/L的钢铁厂中央废水为实例，本实施例还提供一种钢铁废水零排放短流程预处理工艺，工艺步骤如下：
S1、混凝絮凝反应，钢铁中央废水从上部进入混凝反应池1中，通过自动加药系统9投加混凝剂使颗粒、胶体脱稳，随后进入絮凝反应池2，通过自动加药系统9投加絮凝剂，使脱稳颗粒胶体聚结成矾花絮体，加药量通过图像识别智能加药系统11对絮体进行识别、计算来控制；
S2、污泥回流，絮凝池2产生的矾花絮体随水流进入配水廊道3，在配水廊道3内部分絮体通过预沉淀进入泥斗，经污泥回流系统10部分回流至絮凝池 2内，回流比通过图像识别智能加药系统11对絮体进行识别、计算来控制；
S3、浸没式超滤，经配水廊道3预沉淀的废水通过配水堰4均匀配水至各浸没式超滤膜池分格6内进行超滤，各分格周期性曝气反洗，优选地，曝气反洗周期为60min，每次曝气反洗3min，反洗水来自于产水，曝气反洗时，分格所处段可提升式堰板5上升，停止溢流进水，流量由其他未反洗分格均分，反洗结束后恢复进水，分格内曝气反洗3个周期后，将全部水量通过浓水回流管道12回流至混凝反应池1进水端，排空分格，再重新进水进行超滤，各分格交错进行反洗，以维持系统连续运行。
最后检测浸没式超滤出水浊度＜0.1NTU，SDI＜2，满足反渗透进水要求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：包括沿进水方向依次连通设置的混凝反应池、絮凝反应池、浸没式超滤膜池，混凝-絮凝-浸没式超滤膜池采用一体化结构；所述混凝反应池、絮凝反应池耦合自动加药系统、污泥回流系统；所述浸没式超滤膜池配置有图像识别智能加药系统，所述图像识别智能加药系统对前端反应生成的絮体进行识别、计算并将结果反馈给自动加药系统及污泥回流系统，精确控制药剂投加量及污泥回流量。
2.根据权利要求1所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述浸没式超滤膜池的一侧设有与所述絮凝反应池连通的配水廊道，所述配水廊道的末端及靠近所述浸没式超滤膜池的一侧向外设有连通的配水堰，该配水堰用于向所述浸没式超滤膜池配水。
3.根据权利要求2所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述浸没式超滤膜池沿所述配水廊道的水流方向等分设置为多个分格，所述分格的隔墙横穿所述配水堰并将配水堰分为多段，各分段配水堰设置有可提升式堰板并用于向对应的分格内均匀配水。
4.根据权利要求3所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述分格的隔墙位于所述配水堰内的一段上设置有过水孔洞。
5.根据权利要求3所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述分格内设置有浸没式超滤膜组件，所述浸没式超滤膜组件膜组件底部设有曝气装置，所述分格底部设有浓水回流管道。
6.根据权利要求5所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述浸没式超滤膜组件为中空纤维帘式膜或平板膜。
7.根据权利要求2所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述配水廊道的底部沿水流方向设置若干泥斗，所述泥斗通过污泥回流系统与絮凝反应池相连。
8.根据权利要求2所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，其特征在于：所述图像识别智能加药系统包括设置在配水廊道水流平缓段的水下图像采集装置和与图像采集装置相连的服务器，所述水下图像采集装置实时采集前端反应生成的絮体图像，传输给服务器进行识别计算，并将计算结果反馈给自动加药系统及污泥回流系统，精准控制加药量及污泥回流量。
9.一种钢铁废水零排放短流程预处理工艺，其特征在于：采用如权利要求1至权利要求8任一权利要求所述的钢铁废水零排放短流程预处理装置，包括如下步骤：
S1、混凝絮凝反应，钢铁废水从上部进入混凝反应池中，通过自动加药系统投加混凝剂使颗粒、胶体脱稳，随后进入絮凝反应池，通过自动加药系统投加絮凝剂，使脱稳颗粒胶体聚结成矾花絮体，加药量通过图像识别智能加药系统对絮体进行识别、计算来控制；
S2、污泥回流，絮凝池产生的矾花絮体随水流进入配水廊道，在配水廊道内部分絮体通过预沉淀进入泥斗，经污泥回流系统部分回流至絮凝池内，回流比通过图像识别智能加药系统对絮体进行识别、计算来控制；
S3、浸没式超滤，经配水廊道预沉淀的废水通过配水堰均匀配水至各浸没式超滤膜池分格内进行超滤，各分格周期性曝气反洗，反洗水来自于产水，曝气反洗时，分格停止进水，流量由其他未反洗分格均分，反洗结束后恢复进水，分格内曝气反洗若干次后，将全部水量回流至混凝反应池进水端，排空分格，再重新进水进行超滤，各分格交错进行反洗，以维持系统连续运行。
10.根据权利要求9所述的一种钢铁废水零排放短流程预处理工艺，其特征在于：步骤S3中，分格曝气反洗周期为30～90min，每次曝气反洗2～5min，2～6个周期后排空分格。
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