CN211497131U - 一种多级逆流吸附高效分离净化设备 - Google Patents

Abstract

一种多级逆流吸附高效分离净化设备，包括：一处理主体，包括前后级联在一起的至少两个处理单元；一吸附剂混合液供给单元，用于向该处理主体提供新的吸附剂混合液；一水管路单元，用于为该处理主体提供从前往后的水流通路；以及一吸附剂管路单元，用于为该处理主体提供从后往前的吸附剂混合液通路；其中，每个处理单元包括相互配合的一吸附池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和一膜分离池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理；该膜分离池与该吸附池之间设置有溢流通道。本实用新型能够高效地达成垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水的处理。

Description

一种多级逆流吸附高效分离净化设备

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备，尤其涉及到垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水处理设备。

背景技术

垃圾渗滤液由于成分复杂、污染物浓度高，对环境危害大等特点持续受到关注。国家环境保护局对生活垃圾填埋场排放水中污染物进行了特别限制，在 2008年修改的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中，对排入城镇污水处理厂的生活垃圾渗滤液处理要求出水CODcr浓度从1000mg/L降低至100mg/L，同时增加了氨氮和总氮排放要求(分别为25mg/L和40mg/L)。由于垃圾渗滤液排放标准的提高，垃圾渗滤液处理工艺必将面临升级改造。

现有垃圾渗滤液深度脱氮技术主要为纳滤或反渗透膜工艺。纳滤或反渗透膜深度处理工艺的出水水质虽然可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB16889-2008)表2的排放标准，但NF/RO膜处理技术作为垃圾渗滤液深度处理在实际运用中存在诸多问题：

1、投资成本和更换膜元件成本高：NF/RO膜系统的膜材料本身的成本较高；并且，垃圾渗滤液具有成分复杂、易结垢的特点，导致NF/RO膜使用寿命缩短，只有三年左右，大幅度增加了因更换膜而带来的运行成本。

2、运行管理及维护难度大：采用NF/RO膜过滤进行垃圾渗滤液深度处理，为减缓膜污染和膜通量下降等问题，需要在NF/RO膜处理前配备严格的预处理设施，减少膜处理负荷；同时，在NF/RO膜运行过程中，须定期舒塞、清洁、检查、药洗，且NF/RO膜处理过程流程复杂，运行维护相对较难；此外，NF/RO 膜处理工艺要求操作、维护、管理人员的专业技术水平较高，需要配备相应的专业人才。

3、浓缩液问题：NF/RO膜正常运行下产水率约为70-85％，其余15-30％是垃圾渗滤液浓缩液，其处理难度更大；浓缩液若不处理，直接进入环境中，将严重影响环境质量，带来后续环境问题；若对浓缩液进行处理，势必将进一步增加运行处理费用，且现目前还未有较成功经济的技术运用在浓缩液处理上。

4、盐分含量升高：NF/RO膜产生的浓缩液常用的处理方法是回灌；浓缩液中含有高浓度的盐分，经回灌后会回到垃圾渗滤液处理系统中，导致垃圾渗滤液处理系统中的盐分含量逐渐增加，影响活性污泥和NF/RO膜的处理效率。

综上，现有的废水处理设备难以经济高效地达成垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水的处理，实有必要进行改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种多级逆流吸附高效分离净化设备，能够高效地达成垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水的处理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多级逆流吸附高效分离净化设备，包括：一处理主体，包括前后级联在一起的至少两个处理单元；一吸附剂混合液供给单元，用于向该处理主体提供吸附剂混合液；一水管路单元，用于为该处理主体提供从前往后的水流通路；以及一吸附剂管路单元，用于为该处理主体提供从后往前的吸附剂混合液通路；其中，每个处理单元包括相互配合的一吸附池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和一膜分离池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理；该膜分离池与该吸附池之间设置有溢流通道。

其中，该水管路单元将前一级处理单元的膜分离池与后一级处理单元的吸附池连通；该吸附剂管路单元将后一级处理单元的膜分离池与前一级处理单元的吸附池连通；待处理的水从最前一级处理单元的吸附池进入，处理过的水从最后一级处理单元的膜分离池送出；新的吸附剂混合液由该吸附剂管路单元送入该最后一级处理单元的膜分离池，旧的吸附剂混合液由该最前一级处理单元的膜分离池送出。

本实用新型的有益效果在于，通过前后级联在一起的至少两个处理单元的处理主体，与吸附剂混合液供给单元、水管路单元及吸附剂管路单元的巧妙配合，能够高效地达成垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水的处理。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型的多级逆流吸附高效分离净化设备的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：10设备1第一级处理单元11吸附池111 搅拌器12膜分离池13溢流通道2第二级处理单元21吸附池211搅拌器22膜分离池23溢流通道3第三级处理单元31吸附池311搅拌器 32膜分离池33溢流通道4吸附剂混合液供给单元41容器411搅拌器5水管路单元50进水管501泵51第一连接管511泵52第二连接管 521泵53第三连接管531泵6吸附剂管路单元60进吸附剂管601泵61第一转移管611泵62第二转移管621泵63第三转移管631泵8处理主体IN1水入口OUT1水出口IN2吸附剂入口OUT2吸附剂出口。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

参见图1，图1为本实用新型的多级逆流吸附高效分离净化设备的结构示意图。本实用新型提出一种多级逆流吸附高效分离净化设备10，包括：第一级处理单元1、第二级处理单元2、第三级处理单元3、吸附剂混合液供给单元4、水管路单元5和吸附剂管路单元6。其中，第一级处理单元1、第二级处理单元2和第三级处理单元3构成一个前后三级级联的处理主体8，其中，第一级处理单元1为最前一级处理单元，第三极处理单元3为最后一级处理单元。

在本实施例中，处理主体8由三级的处理单元1、2、3组成；在其他实施例中，根据水质情况，处理主体8的处理单元的级数，可在二级至五级范围内灵活选择。

待处理的废水由水入口IN1流入该设备10，经过处理主体8处理过的净水由水出口OUT流出该设备10。吸附剂混合液供给单元4用于向处理主体8 提供吸附剂混合液，其提供的新吸附剂混合液由吸附剂入口IN2流入处理主体 8，经过处理主体8使用过的旧吸附剂混合液由吸附剂出口OUT2流出处理主体 8。

水管路单元5为处理主体8提供从前往后的水流通路。具体地，水管路单元5将前一级处理单元的膜分离池与后一级处理单元的吸附池连通；待处理的水从最前一级处理单元的吸附池进入，处理过的水从最后一级处理单元的膜分离池送出。

吸附剂管路单元6为处理主体8提供从后往前的吸附剂通路。具体地，吸附剂管路单元6将后一级处理单元的膜分离池与前一级处理单元的吸附池连通；新的吸附剂混合液由吸附剂管路单元4送入最后一级处理单元的膜分离池，旧的吸附剂混合液由最前一级处理单元的膜分离池送出。

第一级处理单元1包括：吸附池11，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和膜分离池12，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理。其中，吸附池11中设置有搅拌器111，用于对吸附池11中的混合溶液进行搅拌。吸附池11的顶部与膜分离池12的顶部之间设置有溢流通道13，用于供吸附池11中满溢出的混合液进入到膜分离池12。膜分离池12的底部设有曝气头121，用于向膜分离池12中的混合溶液曝气。经处理过的水可以借助水管路单元5转移出去。经使用过的吸附剂混合液可以借助吸附剂管路单元6转移出去。

第二级处理单元2包括：吸附池21，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和膜分离池22，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理。其中，吸附池21中设置有搅拌器211，用于对吸附池21中的混合溶液进行搅拌。吸附池21的顶部与膜分离池22的顶部之间设置有溢流通道23，用于供吸附池21中满溢出的混合液进入到膜分离池22。膜分离池22的底部设有曝气头221，用于向膜分离池22中的混合溶液曝气。经处理过的水可以借助水管路单元5转移出去。经使用过的吸附剂混合液可以借助吸附剂管路单元6转移出去。

第三级处理单元3包括：吸附池31，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和膜分离池32，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理。其中，吸附池31中设置有搅拌器311，用于对吸附池31中的混合溶液进行搅拌。吸附池31的顶部与膜分离池32的顶部之间设置有溢流通道33，用于供吸附池31中满溢出的混合液进入到膜分离池32。膜分离池32的底部设有曝气头321，用于向膜分离池32中的混合溶液曝气。经处理过的水可以借助水管路单元5转移出去。经使用过的吸附剂混合液可以借助吸附剂管路单元6转移出去。

在本实施例中，第一级处理单元1、第二级处理单元2和第三级处理单元 3三者结构相同。在另一些实施例中，第一级处理单元1、第二级处理单元2 和第三级处理单元3三者可以各不相同。

在本实施例中，粉末吸附剂为200～500目，经吸附剂混合液供给单元4 配制成的新的吸附剂混合液加入到最后一级的吸附池31。吸附剂混合液供给单元4配制成的吸附剂浓度一般为15～40g/L。举例而言，新的吸附剂的浓度为20g/L。吸附池11、21、31中的吸附剂的浓度为4g/L。

在本实施例中，膜分离池12、22、32应用的超滤膜可以是PTFE中空纤维膜、PVDF中空纤维膜或陶瓷平板膜等。

吸附剂混合液供给单元4包括容器41，用于容纳吸附剂和水。容器41中设置搅拌器411，用于对吸附剂和水进行搅拌，得到均匀的吸附剂混合液。

水管路单元5包括：进水管50、第一连接管51、第二连接管52和第三连接管53。其中，进水管50连通水入口IN1与第一级处理单元1的吸附池11。进水管50上设置有泵501，用于控制水流的通断。第一连接管51连通第一级处理单元1的膜分离池12与第二级处理单元2的吸附池21。第一连接管51 上设置有泵511，用于控制水流的通断。第二连接管52连通第二级处理单元2 的膜分离池22与第三级处理单元3的吸附池31。第二连接管52上设置有泵521，用于控制水流的通断。第三连接管53连通第三级处理单元3的膜分离池 32与水出口OUT1。第三连接管53上设置有泵531，用于控制水流的通断。

吸附剂管路单元6包括：进吸附剂管60、第一转移管61、第二转移管62 和第三转移管63。其中，进吸附剂管60连通吸附剂入口IN2与第三级处理单元3的吸附池31。进吸附剂管60上设置有泵601，用于控制吸附剂混合液流的通断。第一转移管61连通第三级处理单元3的膜分离池32与第二级处理单元2的吸附池21。第一转移管61上设置有泵611，用于控制吸附剂混合液流的通断。第二转移管62连通第二级处理单元2的膜分离池22与第一级处理单元1的吸附池11。第二转移管62上设置有泵621，用于控制吸附剂混合液流的通断。第三转移管63连通第一级处理单元1的膜分离池12与吸附剂混合液出口OUT2。第三转移管63上设置有泵631，用于控制吸附剂混合液流的通断。

该设备10还包括：吸附剂脱水系统，用于脱水吸附饱和的吸附剂混合液；反冲洗系统，用于对膜分离池中的超滤膜进行反冲洗；以及药洗系统，用于对膜分离池中的超滤膜进行药洗。在本实施例中，水管路单元5和反冲洗系统、药洗系统共用同一套管路。

本实用新型的多级逆流吸附高效分离净化设备10的工作原理大致包括：

一、废水通过水入口IN1，借助进水管50和泵501，经由底部进入到第一级处理单元1的吸附池11；同时，吸附剂混合液从第二级处理单元2的膜分离池22，借助第二转移管62和泵621，进入到吸附池11；二者混合吸附20-60min，搅拌器111可以充分混合废水和吸附剂；吸附池11的废水和吸附剂混合液通过溢流通道13进入膜分离池12，借助超滤膜、第一连接管51和泵511，将过滤水抽至第二级处理单元2的吸附池21；同时，膜分离池12中剩余的吸附剂溶液，借助第三转移管63和泵631，从吸附剂出口送出(举例而言，可以送至吸附剂脱水装置处理)；曝气头121通过曝气可以防止膜分离池12中的超滤膜的表面形成滤饼，同时可以搅拌膜分离池12中的混合液。

二、进入第二级处理单元2的吸附池21的过滤水与从第三级处理单元3的膜分离池32借助第一转移管61和泵611进入吸附池21 的吸附剂混合液，混合吸附20-60min，搅拌器211可以充分混合过滤水和吸附剂；吸附池21的过滤水和吸附剂混合液通过溢流通道23进入膜分离池22，借助超滤膜、第二连接管52和泵 521将过滤水抽至第三级处理单元3的吸附池31，曝气头221通过曝气可以防止超滤膜表面形成滤饼，并且可以搅拌膜分离池 22中的混合液。

三、进入第三级处理单元3的吸附池31的过滤水与从吸附剂混合液供给单元4借助进吸附剂管60和泵601进入吸附池31的新吸附剂混合液，混合吸附20-60min，搅拌器321可以充分混合过滤水和吸附剂；吸附池31的过滤水和吸附剂混合液通过溢流通道 33进入膜分离池32，借助超滤膜、第三连接管53和泵531将过滤水抽至水出口OUT1(举例而言，可以送至出水池)，曝气头321 通过曝气可以防止超滤膜表面形成滤饼，同时可以搅拌膜分离池32中的混合液。

四、吸附剂混合液供给单元4定期将粉末吸附剂与水配制成吸附剂混合液，以供吸附废水使用。

五、借助吸附剂脱水系统，可以定期脱水吸附饱和的吸附剂混合液

(也称旧的吸附剂混合液)，脱水后的吸附剂可以填埋、再生或者焚烧发电等处理。借助反冲洗系统定期对超滤膜进行反冲洗，反冲洗水可以使用设备处理后的出水，经过反冲洗泵从出水管逆方向进入超滤膜内部，再透过超滤膜，可以缓解膜污染和恢复膜通量。借助药洗系统定期对超滤膜进行药洗，清洗药剂可以盐酸、氢氧化钠溶液和次氯酸钠溶液等，经过药洗泵从出水管逆方向进入超滤膜内部，再透过超滤膜，可以最大限度地清除膜污染和恢复膜通量。此外，可根据实际处理水质情况，处理要求等增加或减少吸附池和膜分离池的级数。

通过该设备10，废水先进入第一级处理单元1的吸附池11，再依次进入第二级处理单元2的吸附池21和第三级处理单元3的吸附池31；新鲜的吸附剂混合液先进入第三级处理单元3的吸附池31，再依次进入第二级处理单元2 的吸附池21和第一级处理单元1的吸附池11；每级吸附池11、21、31都相应地配有膜分离池12、22、32，混合液经膜分离后过滤水进入后一级处理单元的吸附池，剩下的吸附剂进入前一级处理单元的吸附池，从而实现逆流吸附和高效分离。

在一个具体应用中，该设备10以某垃圾渗滤液处理厂生化段出水为处理对象，进行深度处理。选用的粉末吸附剂颗粒大小为200目，经吸附剂混合液供给单元配制浓度为20g/L的吸附剂溶液。启动之前，先向膜分离池12、膜分离池22和膜分离池32中加入新配置的吸附剂溶液，新的吸附剂的浓度为 20g/L。然后，将垃圾渗滤液处理厂生化段出水经泵501送入吸附池11，启动运行。进水水质为：COD：700～860mg/L，TN：90～115mg/L。进水量为60L/H，进吸附剂混合液量为12L/H。吸附池11、21、31中的吸附剂浓度为4g/L。吸附剂投加比例为4g/L，每日取样检测，出水水质：平均COD为88.6mg/L，平均TN为29.7mg/L，出水水质稳定，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB16889-2008)表2的排放标准。

采用单级吸附和分离进行对照试验，发现：同样的进水水质要达到同样的处理效果时，吸附剂投加量需要提高到8g/L。可见，该设备10可以明显地降低吸附剂投加比例，从而降低运行成本。

本实用新型的有益效果在于：通过利用吸附剂(内置于处理单元的吸附池中)的吸附作用，并通过膜分离实行逆流吸附和高效分离，可以充分发挥吸附剂的吸附能力和有效缩短处理时间，对前端工艺要求较低；通过利用超滤膜(内置于处理单元的膜分离池中)分离吸附剂混合液，超滤膜的膜孔径明显比纳滤、反渗透膜大，运行压力和废水流量都比较低，从而降低了制造成本和运行成本，同时运行操作管理较简单；也即，通过前后级联在一起的至少两个处理单元的处理主体8，与吸附剂混合液供给单元4、水管路单元5及吸附剂管路单元6 的巧妙配合，能够经济高效地达成垃圾渗滤液等含有难降解有机物的废水的处理。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于，包括：一处理主体，包括前后级联在一起的至少两个处理单元；一吸附剂混合液供给单元，用于向该处理主体提供吸附剂混合液；一水管路单元，用于为该处理主体提供从前往后的水流通路；以及一吸附剂管路单元，用于为该处理主体提供从后往前的吸附剂混合液通路；其中，每个处理单元包括相互配合的一吸附池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助吸附剂对水中的杂质进行吸附处理；和一膜分离池，用于容纳水和吸附剂混合液，并借助超滤膜对水中的吸附剂进行过滤处理；该膜分离池与该吸附池之间设置有溢流通道。

2.根据权利要求1所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：该水管路单元将前一级处理单元的膜分离池与后一级处理单元的吸附池连通；该吸附剂管路单元将后一级处理单元的膜分离池与前一级处理单元的吸附池连通；待处理的水从最前一级处理单元的吸附池进入，处理过的水从最后一级处理单元的膜分离池送出；新的吸附剂混合液由该吸附剂管路单元送入该最后一级处理单元的膜分离池，旧的吸附剂混合液由该最前一级处理单元的膜分离池送出。

3.根据权利要求1所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：该膜分离池的超滤膜是PTFE中空纤维膜、PVDF中空纤维膜或陶瓷平板膜。

4.根据权利要求1所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：该膜分离池的底部设置有曝气头，用于防止超滤膜表面形成滤饼以及搅拌该膜分离池中的混合液。

5.根据权利要求1至4任一项所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：该处理主体所具有的前后级联的处理单元数目为2-5个。

6.根据权利要求5所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：该处理主体所具有的前后级联的处理单元数目为3个。

7.根据权利要求1至4任一项所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：还包括：吸附剂脱水系统，用于脱水吸附饱和的吸附剂混合液。

8.根据权利要求7所述的多级逆流吸附高效分离净化设备，其特征在于：还包括：反冲洗系统，用于对膜分离池中的超滤膜进行反冲洗；以及药洗系统，用于对膜分离池中的超滤膜进行药洗。

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