CN1345698A - 物理－化学法污水快速净化与循环回用工艺及固液分离专用设备－污水处理机 - Google Patents

物理－化学法污水快速净化与循环回用工艺及固液分离专用设备－污水处理机 Download PDF

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本发明涉及一种物－化法污水快速净化与循环回用工艺及固液分离专用设备——污水处理机。该工艺采用化学方法可使溶解态有机污染物从真溶液状态下析出,以强化的旋流器和静态混合器进行旋流化学混凝、絮凝,形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒,并以物理吸附与添加药物助剂“搭桥”法将污水中各种胶粒和悬浮物凝聚成大块密实的絮体,再经可使具有较大比重差的清水与絮体混合液产生动静旋混的污水处理机,将絮体和清水快速分离,清水再经过滤后即可回用。该发明采用快速便捷的物－化原理,形成了一套人为可控的工艺流程,其污水总程的处理时间小于30分钟,每小时处理的污水吨量为10t－500t/h,用药量仅为物化+生化处理法的1/7,运行成本大大降低,而净化效果可以达到工业自来水的净化标准。更进一步提高。

Description

物理-化学法污水快速净化与循环回用工艺及 固液分离专用设备——污水处理机
本发明涉及一种物理-化学法污水快速净化与循环回用工艺及固液分离专用设备——污水处理机。
目前用于工业及生活污水处理的工艺方法，大都采用一次沉淀池一厌氧处理池-好氧处理池-二次沉淀池的生化处理模式为主，该方法的要点是以培养细菌来消化污水的有害、有毒有机物，利用自然沉淀池来去除悬浮物，显然工艺流程冗长，高达数天(72小时)，所以需要60m直径的大沉淀池，厌氧-好氧池也需要大储量的上百、上千m3的塔或池，占地达几百亩，造价上亿(千万)，建成期上年，问题在于生化菌的培养、驯化要数月，受温度、污水中抑菌因素的影响，特别是细菌的不可控性，使不同性质的污水达标排放，需要生化专业人员配套，对于工厂企、事业以至民间均非易事，更为遗憾的事是此种方案只是粗加工，对于重金属、高磷、高氮、高浓度有机废水处理达标无望，于是又重复采用化学投药，实际构成运转成本甚至高达20元/吨，污水、CODCr仍至400以上居高不下，鉴于公知技术既投了资，却达不了标，因为环境保护要求与人的健康关系极为密切，该方法解决不了工业(生活)污水循环回用的要求，而使大量的本可回用的水不得不排入江河，使CODCr排污总量日积月累，而造成二次污染。
本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足之处，而提供一种占地少、基建和污水处理成本经济，不产生二次污染的高效物理-化学法污水快速净化与循环回用工艺。本发明的另一个目的是提供一种该工艺所使用的固液分离专用设备——污水处理机。
本发明的目的是这样实现的：
一种物理-化学法污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于：
a、污水首先经过滤预处理
污水经装有MF滤料的粗滤反应器过滤；
b、旋流化学混凝、絮凝
经过预处理的污水通过一个水力旋流器和静态混合器将药物(絮凝剂)与污水中的有机、无机杂质形成絮体，以污水中的PH值控制投药量，其药量与污水的投放比为1/2000-1/10000；
c、固液分离
旋流化学混凝、絮凝后含有絮体的混合液进入污水处理机进行固液分离，由污水处理机的内胆至外胆使污水中比重为1.6g/cm3的絮体迅速下沉至底部，分离出的清水通过污水处理机上部的复合滤层从上部出水口放出清液；
d、复合吸附精滤
经固液分离后的清液通过复合滤柱的布水板，均布的清液慢速通过MF、ACF和MA强吸附滤层后输至工业水塔。
经过固液分离出的絮体经烘干后造粒。
药物投入分为两级同时进行，其前一级药物的投入由设于水力旋流器的投药口定量自控输入，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒，后一级药物在一与水力旋流器输出相连通的管道泵进出口处吸入，其药物与污水的投入比为1/2000-1/10000，使药物与污水中的有机、无机杂质形成絮体。
投入的药物可根据污水的种类选用下列中的任一种：
a、含碱性药物
以石灰乳为基料，加入0.02-0.05份的苛性碱和0.05-0.08份的氯化钙与次氯酸钙及0.02份的硫化钠与氯化钠；
b、含酸性药物
以三氧化铝或碱式氧化铝为基料，加入0.02-0.05份的贝化石和0.02-0.1份的水玻璃活化剂与0.01份壳聚糖水剂；
c、聚合性药物：
以0.01份的阳离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯胺制成水剂，分别与上述b或a、b混合使用。
MF、ACF和MA滤料分别为：
MF为粉煤炭通过硅酸盐+熟石膏+纤维ACF按9∶1重量比混合压制成；
ACF为粘胶基纤维A-12活性炭纤维毡；
MA为选择性吸附大孔树脂。
一种固液分离专用设备——污水处理机，它以封闭的桶体为主体，桶体顶端上设有污水出口，污水出口下端的桶体内配装一复合下滤层，桶体内设有一旋水中心柱，旋水中心柱的外侧依次配装封闭的内胆下端面开放的外胆，污水进口与封闭内胆的下部连通，内胆上端部沿胆壁的切线方向设有竖向切线出水口。
封闭内胆的下底面为一馒头状，污水进口以内胆下底面最大直径处的切线方向与其内胆连通。外胆套装于内胆1/3高处的外侧。
滤层由滤网、泡沫颗粒和杂质与药物形成的混合滤层构成。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的工艺流程图。
图2为污水处理机结构示意图。
本发明首先采用化学方法使溶解态有机污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒，然后采用物理吸附法与添加药物助剂“塔桥”将污水中各种胶粒和悬浮物凝聚成大块密实的絮体，再依靠流体为形成的比重差不同，在污水处理机内使絮体与水快速分离，清水经过精滤后回用，污泥则在浓缩仓内浓缩，经脱水之后造粒成为工业原材料。其工艺说明如下(参见图1)：
1、污水的过滤预处理
由工业生产或生活中产生的大量污水，首先进入均衡调节槽1，通过污水泵2从下到上注入内装MF滤料的粗滤反应器3。使污水进行一次强吸附预处理净化。
2、旋流化学混凝、絮凝：
经预处理后的污水，由粗滤反应器3的上部输出，污水由高位注入自助式水力旋流器4内，同时再在强力搅拌器的作用下，通过设于旋流器4内的导流桶5，在旋流器4内形成强烈的搅拌与回流。药物的投入分两级同时进行，其前一级药物投入口13、14设在旋流器4的上端，由自控投药机根据污水中PH值的酸碱度来控制其药物的投放量。在旋流器4的作用下，使其污水与药物得呈强激流式的充分均化，使投入的PPM级的药剂与污水产生激烈快速混合(达到闪电式的均匀混合)，使之药物与污水中的有机、无机杂质形成絮团。为了加强加快化学混凝、絮凝效果，本发明还采用了以管道泵6的注入与泵吸入相结合的二次投药方式，继续投入起絮团架桥作用的助剂，即后一级药物在一与水力旋流器4输出相连通的管道泵6进出口处投入，以其管道泵6内形成的负压和流量计控制其投药量，即通过1/200-1/10000的药剂与流量比来使污水与药剂在0.1秒之内作闪电式的化合。再经过其内由交叉排列的搅拌棒形成立体网状结构的静态混合器7对其更加充分的化合，在混合器7内以逐渐减缓的水流速度使“矾花”(或絮体)形成和逐渐长大，并形成重量比为1∶1.6以上的固液分离功能。
本发明所选用的化学药物以污水组成的多样性与复杂性来确定使用不同的化合物，如污水中PH值＜6时，使用由石灰乳为基料，再加入0.02-0.05份的苛性碱、0.05-0.08份的氯化钙与次氯酸钙和0.02的硫化钠与氯化钠组合成的化合物。另外对于硫酸根4-6g/L的医药污水则还要配以BaCl25％。以适量的水将上述组合药物制成乳剂。同时该种乳剂可针对高、低浓度的有机废水可进行适当调整。PH＜6时，使用由粉煤灰加浓硫酸制备成的基料，本发明充分利用该基料中的三氧化二铝及三氧化二铁来形成混凝絮凝剂的骨架，同时其余的二氧化硅与硅酸铝等做为多孔性粒料起到助沉作用。再在基料的基础上再加入0.02-0.05份的贝化石(以Ca为主44％的含量)疏水混凝剂，0.02-0.1份的水玻璃活化剂和壳聚糖水剂制备成价廉物美的化学药物组合剂。酸碱性药物，即适用于酸、碱性污水的应用，也适用于中性污水的使用，即在PH值小于6时采用阳离子、高分子500-1000万单位的聚丙烯酰胺水剂；而PH值大于6时则采用阴离子聚丙烯酰胺，本发明制成其浓度在10％左右的水剂。
3、固液分离：
旋流化学混凝絮凝后含有絮体的混合液进入污水处理机8进行固液分离。为了防止混合液在输送过程中由急流形成的剪切力将已凝聚的矾花(絮体)打碎，混合液是以切线方向进入污水处理机8的内胆，在内胆馒头状底面的导引下，混合液沿设于内胆中旋水中心柱急速爬升，由设于内胆上端部的切线出水口输出至外胆，混合液以切线方向沿外胆内壁向下旋流汇集于桶体内。从而使混合液在4-5秒内经历了—急速旋流至相对静止的运动过程，在此过程中不仅可使混合液中矾花(絮体)比重迅速增大至1.60g/cm3，其外表截面积可扩大10倍。水流至此几乎相对静止，此时有利于矾花(絮体)的迅速下沉。汇集于桶体内的混合液，即形成了清水汇集上升，矾花(絮体)迅速下沉至桶体底部。其汇集向上的水流速度小于矾花的沉降速度，从而使矾花不能上浮。汇集上行的清水再经过一设于污水处理机8上部的复合滤层输出，该滤层由200-300目的滤网、泡沫颗粒和污水中自身形成的污泥隔层构成，该滤层巧妙的利用了污泥的多孔性，使其吸附后长大，并封闭有害物而不溶于水。同时又利用这些污泥与泡沫颗粒的共聚，形成自滤，此自滤又可使污泥中的药物继续起作用，可降低药物的投入量。同时经过固液分离出的絮体，加以烘干造粒变为工业原料可做为绿色生长剂与土壤改良剂或路基硬化剂，使其变废为宝。
4、复合吸附过滤：
经固液分离后的清液靠剩余的0.3-0.5MPa水压进入复合滤柱9，清水通过复合滤柱9内的布水板，使清液均布慢速地进入MF、ACF和MA强吸附功能的滤材表面，即去除其色度、异味及剩余的少量杂质，使其进入水塔的水质可以达到工业自来水的净化标准。
5、关于固液分离专用设备——污水处理机(参见图2)
如图2所示，桶体15为封闭状结构，桶体15内的中心位置固装一旋水中心柱18，旋水中心柱18外侧同心套装一封闭的内胆19和下端面开放的外胆20，内胆19由法兰与桶体15连为一体，内胆19的下底面为一馒头状结构，污水进口16设于内胆19下端部与馒头状结构相对应的位置，其污水进口16以内胆19下底面最大直径的切线方向与其内胆19连通，从而可有效保证污水进入内胆19后沿旋水中心柱18旋转上升。在内胆19的上端部沿胆壁的切线方向对称设有竖向切线出水口，其切线出水口为一沿轴线向的长条状结构，本实施例设有两对切线出水口。内胆19的外侧套装一外胆20，外胆20与桶体15固连为一体，外胆20为一下端开放的结构，其下端面处于内胆19 1/3处的高度。
使用时，污水在前一级施流器剩余压力的作用下，由污水进口16进入内胆19的底部，污水沿内胆19底面的弧线方向绕旋水中心柱18急速旋转上升至内胆19顶端，由两对切线出水口旋喷于外胆20的内壁上，从而使污水在桶体内形成由内到外、由下至上又由上至下的迂回减速过程，使比重差为1∶1.6的水与矾花迅速分离，即流落于桶体1内的矾花或絮体下沉，其清液再经设于桶体15顶端部的复合滤层21精滤，滤层21由滤网、泡沫颗粒和污水中的杂质与药物形成的混合滤层构成，精滤后的清水由清水出口17排出。
本发明取得的技术进步：本发明采用快速便捷的物理-化学原理，形成一套人为可控的工艺流程，其污水总程的处理时间小于30分钟，每小时处理的污水吨量为10t-500t/h，用药量仅为物化+生化处理方法的1/7，运行成本低，工业污水处理的运转费为0.6-3.0元/m3，生活污水为0.15-0.45元/m3。同时该系统采用二级折返式自控设药方式，又以强化旋流器和静态混合器对药和污水进行闪电式化合，既经济，又使两性化合物无以残留，大大提高了净化效果，还不造成二次污染。下面是本发明对不同污水源的处理结果：
    污水源   处理前的CODCr   处理后的CODCr
工业与生活的混合污水     500-800     50-130-200
化工厂、苯胺、硝基苯工业污水     2000-4000     110-200
药厂、青霉素工业废水     18000     110-300

Claims (9)

1、一种物理-化学法污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于：
a、污水首先经过滤预处理
污水经装有MF滤料的粗滤反应器过滤；
b、旋流化学混凝、絮凝
经过预处理的污水通过一个水力旋流器和静态混合器将药物(絮凝剂)与污水中的有机、无机杂质形成絮体，以污水中的PH值控制投药量，其药量与污水的投放比为1/2000-1/10000；
c、固液分离
旋流化学混凝、絮凝后含有絮体的混合液进入污水处理机进行固液分离，由污水处理机的内胆至外胆使污水中比重为1.6g/cm3的絮体迅速下沉至底部，分离出的清水通过污水处理机上部的复合滤层从上部出水口放出清液；
d、复合吸附精滤
经固液分离后的清液通过复合滤柱的布水板，均布的清液慢速通过MF、ACF和MA强吸附滤层后输至工业水塔。
2、根据权利要求1所述的污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于经过固液分离出的絮体经烘干后造粒。
3、根据权利要求1或2所述的污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于药物投入分为两级同时进行，其前一级药物的投入由设于水力旋流器的投药口定量自控输入，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒，后一级药物在一与水力旋流器输出相连通的管道泵进出口处吸入，其药物与污水的投入比为1/2000-1/10000，使药物与污水中的有机、无机杂质形成絮体。
4、根据权利要求3所述的污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于所说投入的药物可根据污水的种类选用下列中的任一种：
a、含碱性药物
以石灰乳为基料，加入0.02-0.05份的苛性碱和0.05-0.08份的氯化钙与次氯酸钙及0.02份的硫化钠与氯化钠；
b、含酸性药物
以三氧化铝或碱式氧化铝为基料，加入0.02-0.05份的贝化石和0.02-0.1份的水玻璃活化剂与0.01份壳聚糖水剂；
c、聚合性药物：
以0.01份的阳离子聚丙烯酰胺或阴离子聚丙烯胺制成水剂，分别与上述b或a、b混合使用。
5、根据权利要求4所述的污水快速净化与循环回用工艺，其特征在于所说MF、ACF和MA滤料分别为：
MF为粉煤炭通过硅酸盐+熟石膏+纤维ACF按9∶1重量比混合压制成；
ACF为粘胶基纤维A-12活性炭纤维毡；
MA为选择性吸附大孔树脂。
6、一种固液分离专用设备——污水处理机，其特征在于它以封闭的桶体为主体，桶体顶端上设有污水出口，污水出口下端的桶体内配装一复合下滤层，桶体内设有一旋水中心柱，旋水中心柱的外侧依次配装封闭的内胆下端面开放的外胆，污水进口与封闭内胆的下部连通，内胆上端部沿胆壁的切线方向设有竖向切线出水口。
7、根据权利要求6所述的污水处理机，其特征在于所说封闭内胆的下底面为一馒头状，污水进口以内胆下底面最大直径处的切线方向与其内胆连通。
8、根据权利要求6或7所述的污水处理机，其特征在于所说外胆套装于内胆1/3高处的外侧。
9、根据权利要求8所述的污水处理机，其特征在于所说滤层由滤网、泡沫颗粒和杂质与药物形成的混合滤层构成。
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