CN101560013B - 一种溢出式污水处理工艺及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种溢出式污水处理工艺及设备，具体涉及一种对污水中的不可溶小分子物质进行处理的工艺设备，该工艺采用将污水通入内装填料的反应器，并在充满反应器后溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，从而完成对不可溶小分子物质的去除；该污水处理设备包括支架和架设在支架上的塔体，塔体的塔身为台状，塔身的顶端开口设置有筛网，塔身的底端设置有环槽；塔底的侧面连接进水管路。采用这种污水处理工艺及设备，可以在塔身内填充各种填料对污水中的小分子活性物质或重金属进行处理，未被处理的物质随水流在塔体外表面进行氧化，这样可以有效的使污水中的各种污染物得到处理，降低了处理的成本和设备的占地面积。

Description

一种溢出式污水处理工艺及其设备
技术领域
本发明涉及一种污水处理工艺及其设备，具体涉及一种对污水中的不可溶小分子物质或重金属物质进行处理的工艺及设备。
背景技术
伴随工业的发展，水污染的问题日益严重，特别是印染污水和造纸污水等工业污水，由于其中含有的化学成分较为复杂，处理时极为不易，而且由于污染物的成分复杂含量较高，导致污水的化学需氧量和生物需氧量极大，这种污水一旦不经处理直接排放或者处理不达标就被排放到自然水体中，会严重破坏自然水系的平衡，造成藻类等物质的大量滋生严重影响的水质，2007年的太湖绿藻事件就是由于过量的污水被排放到太湖中，超过了自然水系的自我调节能力而导致的，其造成的后果不言而喻。
现有的污水处理工艺中，一般主要是通过曝气氧化的方法将污水中的污物氧化，这样可以使其达标排放，但是对于很多的工业污水而言，这种处理的难度极大费用较高，无法得到广泛的推广，且对于污水中的小分子活性物质，现有方法很难除去；同时污水中含有的重金属离子和小分子的活性物质在处理的过程中遭到氧化后无法再次利用，这样就造成了对于这一部分资源的浪费，也不利于环境的保护，增大了企业的生产成本和环境处理的成本，总体上不适合企业均衡发展的要求。
发明内容
针对现有污水处理工艺存在的诸多不足，本发明提供了一种全新的对污水中的不可溶小分子物质和重金属物质进行处理的工艺及设备，它采用将污水通入内装填料的反应器，并在充满反应器后溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，从而完成对不可溶小分子物质的去除。采用这种设计的溢出式污水处理工艺可以有效的对污水中的小分子活性物质和重金属物质加以利用，同时提高对其他不溶性小分子污染物的氧化效果，提高了处理的效果，实现了污水的工业化回用及达标排放。
本发明所采用的具体处理工艺为：
将污水通入内装填料的反应器，并使污水溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，形成水膜后可以更加有利于污水中的污染物发生反应被处理。
将污水通入内装填料的反应器内，反应器可以提供一个相对稳定的反应环境，所采用的填料针对不同的污水选用不同，如处理主要含有不溶性小分子物质时，所采用的填料为可将不溶性小分子转变为大分子官能团的填料，一般可选用常用的引发剂或聚合用的催化剂，如引发剂采用含有OP的混合引发剂或改性甲醛等，催化剂采用过氧化物类催化剂如过氧化钠或过氧乙酸等。
其中所用的含有op的混合引发剂为op与平平加的混合物，其中采用的op包括op-10、op-20、op-15，平平加包括平平加o-10、平平加o-20、平平加os-15，op与平平加混合时其重量分数比为平平加：op等于2.5-2∶1，优选2∶1；改性甲醛主要包括氨改性甲醛、碳酸氢铵改性甲醛、碳酸铵改性甲醛等。
为了延长上述填料的使用寿命，需选用固态的或水溶性小的填料，或者选用可释放上述引发剂或聚合催化剂的固态物质，如表面吸附用上述填料的活性炭和陶土等；或者是含有上述引发剂或催化剂的凝胶，这种凝胶可以采用现有的工艺制得，只需将凝胶添加剂和上述引发剂或催化剂混合后，即可通过现有工艺设备制得可用的凝胶，选用的凝胶添加剂可采用葡甘露胶或琼脂或者果胶等现有的凝胶添加剂，这样就可以保证在污水经过时，凝胶内的药剂可以渗出到污水中，从而催化引发污水中的各种反应，对于过氧化物类的催化剂，可选用抗氧化的凝胶添加剂，这样就可以保证凝胶的成型和过氧化物的催化效果不会减弱。而由于凝胶本身不易溶于水也就保证了填料中的各种反应助剂使用寿命，不会随污水快速的流失。
填料的用量为：单位体积污水的引发剂或催化剂的用量，与其化学需氧量的比值为0.005-0.03∶1，如污水的COD为2000mg/L，则其引发剂或催化剂的用量为10-600mg/L，优选比值为0.01-0.015∶1，采用上述的比值，可以有效的将污水中的不溶性小分子聚合为大分子官能团，而这些官能团具有表面活性作用，因此含有这种大分子官能团的污水可以达到印染工业用水的标准，从而使这些污水可以回用到生产工艺中，实现了污水的回用和零排放，同时降低了表面活性剂等助剂的用量。当填料中的引发剂或催化剂不足以引起不溶性小分子转变为大分子官能团时，需及时更换填料。
当处理主要含有重金属物质的污水时，填料一般选用具有磁性的物质，如采用稀土或其他磁性材料如小块的永磁铁等。这样当污水经过填料时，重金属离子由于磁力的作用被吸附到磁性填料上，并不断的聚集为较大的粒子，当这种聚集达到可沉降的程度后，需及时更换填料，更换出的填料，可采用现有工艺回收其中的重金属物质，减少了这部分物质的浪费，也减轻了其对于环境的污染。
为了保证填料与污水中污物的接触面积，所采用的填料为颗粒状。颗粒的直径为2-6cm，过大会造成与污水接触表面积的减少，过小的颗粒会随污水透过筛网而造成流失同时造成水中悬浮物的再次增加，因此将直径限定在2-6cm。
经过填料处理的污水中可能仍含有部分可氧化的物质，这部分物质的存在也会造成COD等指标超标，因此需将这部分物质继续氧化。为了达到这个目的，发明人采用了使污水溢出反应器并在反应器的外表面形成连续水膜，这样由于水膜的厚度极低而表面积极大，同时污水顺外表面留下的速度十分均衡，可以大大增加污水与氧气的接触面积，使得可氧化的物质被快速，均匀充分的氧化。污水可在充满反应器后，由反应器的顶端的溢出口溢出从而形成水膜，也可由反应器上预设的出水口溢出，具体可视工艺的要求而定。污水在溢出成膜并流下的过程中，可以受到阳光的照射，而阳光会加速氧化的进程使得氧化的效果更好，为了使阳光的辅助作用达到最大，一般优选外表面为斜面的反应器。
采用这种工艺处理污水中的小分子活性物质，可以使之进行二次聚合形成可利用的聚合物如表面活性剂等使得污水可以达到工业回用水的标准；也可将污水中的重金属物质加以回收利用，同时由于增大了污水与空气的接触面积，提高对其他可氧化污染物的氧化效果，进一步保证了污水处理的效果，COD的去除量达到96-99％，为下部处理或达标排放奠定了较好的基础，当需要处理后的污水直接排放时，可使用高纯度的活血炭等强力吸附剂作为填料。
应用本发明所述工艺设计的设备包括支架和架设在支架上的塔体，塔体主要包括塔身，部分塔身下部还连接有塔底，塔身为至少一级的台状，塔身内装有填料，塔身上设置有进液口和溢出口。一般优选溢出口位于塔身的顶端并在溢出口上设置筛网，塔体外侧的底部设置有环槽。
塔体的塔身为至少一级的台状塔身，可选用棱台状的也可选用圆台状的，但是为了达到最佳的处理效果，一般采用塔身为圆台状，这样就可以获得最大的塔身外表面积，并使污水的处理更加均匀，圆台状的塔身还提供了倾斜的外表面更有利于处理的完全，同时为了达到更好的处理效果，可以采用多级台状塔身的设计，但是投资和施工的难度会有所加大。
塔体上设置有进液口，但是为了保证污水进入塔体后可以均匀的与填料接触，可在塔身下部连接塔底，并在塔底的侧面通过进液口连接进水管路，这样就可以保证污水进入塔体后可以平稳的与填料接触发生反应，塔底的形状优选为倒锥状。
采用这种设计后，塔体可以为中空的设计也可设计塔体内有多层的塔板，因此可以在塔体内填充一定量的填料。污水经过塔身内的填料后在塔身的上的溢出口排出，一般将溢出口设置在塔身的顶端，这样污水顺塔身的外表面流下进入塔身底部，在这一过程中，由于塔身为台状污水自顶端开口排出后，会在塔身的外表面形成一层均匀的水膜，这样就增大了污水与空气的接触面积，使污水中未被处理的物质得到更好的氧化，特别是在日照充足的白天，阳光会加速氧化的进程使得氧化的效果更好，这样经过塔体处理的污水性质有了较大的改变，更加适合后续的处理步骤或直接排放。
为了保证塔体内的填料不会随污水的水流被冲出塔体，在塔身的顶端的溢出口处安装有筛网，筛网的孔径应小于填料的最小粒径。塔身外侧的底部设置有环槽，这样经过设备氧化处理的污水可以得到收集，收集到的污水可以在充满环槽后自动溢出或进入下一级的台状塔身继续反应，也可以在环槽设置出水口，这样就可以保证污水不会在塔身的底部飞溅方便了污水的收集；加之在塔身上设计由专门的填料口，也方便了塔体内填料的更换，将塔体的进液口设置在塔身的侧面可以保证污水在塔体内的处理时间，保证了处理的效果，当连接有塔底时可将进液口设置在塔底上；塔底的底端设置有杂料出口，这样可以方便的将处理过程中产生的小颗粒杂质等排出设备外，防止设备的堵塞，为了提高收集的效果塔底设计为倒锥形。
综上所述，采用本发明所述的溢出式污水处理工艺及设备，可以有效的对污水中的不溶小分子或金属离子进行回用，实现了污水的工业化回用，实现了污水的零排放或达标排放，降低了企业的用水量，减轻了企业的负担，也减少了这些有害物质对于环境的污染。
附图说明
图1为本发明所述污水处理设备实施例1的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明所述污水处理设备实施例1的俯视图。
图中1为塔身，2为填料，3为支架，4为塔底，5为进水管路，6为填料口，7为筛网，8为环槽，9为出水口，10为杂料出口。
具体实施方式
工艺实施例1
一种印染污水溢出式处理工艺，污水中含有小分子物质活性物质，将污水通入内装填料的反应器，并使污水从反应器顶部溢出口溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，使可氧化污物发生氧化。采用的填料为聚合用的引发剂和催化剂的混合物。引发剂采用由葡甘露胶制得的凝胶状的OP-10和平平加o-10的混合物，混合比例为1∶2.5，催化剂采用附着在活性炭表面的并可缓慢释放的过氧化钠。单位体积污水的引发剂或催化剂的用量，与其化学需氧量的比值为0.01-0.015∶1。所采用的凝胶和活性炭均为颗粒状，颗粒的直径为5-6cm。
采用这种工艺，COD的去除量达到97％。
工艺实施例2
一种印染污水溢出式处理工艺，污水中含有小分子物质活性物质，将污水通入内装填料的反应器，并使从反应器顶部溢出口污水溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，使可氧化污物发生氧化。采用的填料为聚合用的引发剂，采用由琼脂制得的凝胶状的OP-15和平平加o-20的混合物，混合比例为1∶2，单位体积污水的引发剂的用量，与其化学需氧量的比值为0.015-0.02∶1。所采用的凝胶为颗粒状，颗粒的直径为2-3.5cm。
采用这种工艺，COD的去除量达到96.5％。
工艺实施例3
一种印染污水溢出式处理工艺，污水中含有小分子物质活性物质，将污水通入内装填料的反应器，并使污水从反应器顶部溢出口溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，使可氧化污物发生氧化。采用的填料为表面吸附有聚合用的引发剂和催化剂的活性炭。引发剂采用由葡甘露胶制得的凝胶状的OP-20和平平加os-15的混合物，混合比例为1∶2，催化剂采用凝胶状的过氧乙酸。单位体积污水的引发剂或催化剂的用量，与其化学需氧量的比值为0.012-0.015∶1。所采用的凝胶和活性炭均为颗粒状，颗粒的直径为3.5-5cm。
采用这种工艺，COD的去除量达到98.5％。
工艺实施例4
一种印染污水溢出式处理工艺，污水中含有小分子物质活性物质，将污水通入内装填料的反应器，并使污水从反应器中部的开口中溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，使可氧化污物发生氧化。采用的填料表面吸附有催化剂的活性炭，催化剂采用过氧化钠。单位体积污水的催化剂的用量，与其化学需氧量的比值为0.025-0.03∶1。所采用的活性炭为颗粒状，颗粒的直径为4.5-6cm。
采用这种工艺，COD的去除量达到94.5％。
工艺实施例5
一种冶炼污水溢出式处理工艺，污水中含有重金属离子，重金属含量为500mg/L，COD含量为3000mg/L，将上述污水通入内装填料的反应器，并使污水溢出反应器，在反应器外表面形成水膜，使可氧化污物发生氧化。采用的填料为颗粒状的稀土及永磁铁的混合物。所采用的稀土及永磁铁均为颗粒状，颗粒的直径为5-6cm。
采用这种工艺，重金属含量降低为25mg/L，COD的去除量达到96.5％。
设备实施例1
一种溢出式污水处理设备，包括支架3和架设在支架3上的塔体，塔体包括塔身1和塔底4，塔体的塔身1为一级的圆台状塔身，塔身1的顶端溢出口处安装有筛网7，塔身1外侧的底端圆周上设置有环槽8；塔底4为倒锥形，塔底4的侧面通过进水口连接进水管路5。
塔体为中空的设计，塔身1上设置有填料口6，塔体内部可通过该填料口填充填料2，环槽8上设置有出水口9，筛网的孔径小于填料2的最小粒径，为1cm；塔底的底端设置有杂料出口10，这样可以方便的将处理过程中产生的小颗粒杂质等排出设备外，防止设备的堵塞。
设备工作时污水经过塔身内的填料处理后，经过塔身的顶端溢出口的筛网排出，并顺塔身的外表面流下进入塔身底部圆周上的环槽中，并通过环槽的出水口排出。
设备实施例2
一种溢出式污水处理设备，包括支架和塔体，塔体包括塔身，塔体的塔身为一级圆台状，塔身的顶端的溢出口处安装有筛网，塔身外侧的底部设置有环槽；塔身的侧面通过进水口连接进水管路。
塔体设计有两层的塔板，塔身上每层塔板位置上均设置有填料口，塔体内部通过填料口在第一层塔板上放置有活性炭，在第二层塔板上放置有凝胶状的op-10和平平加o-10的混合填料。环槽上设置有出水口，筛网的孔径小于活性炭的最小粒径，为1.5cm。
设备工作时污水经过塔身内的填料处理后，经过塔身的顶端溢出口的筛网排出，并顺塔身的外表面流下进入塔身底部圆周上的环槽中，并通过环槽的出水口排出。
设备实施例3
一种溢出式污水处理设备，包括支架和塔体，塔体包括塔身和塔底，塔体包括两级的上下表面均为正方形的棱台塔身，且每级塔身的下表面大于上表面边长，第一级塔身的底面边长小于与第二级塔身的顶面边长相等，第一级塔身的顶端溢出口安装有筛网，每级塔身外侧的底面四周上设置有环槽；塔底为倒锥形，塔底的侧面通过进液口连接进水管路。
塔体为中空的设计，塔身上设置有填料口，塔体内部可通过该填料口填充颗粒状填料，环槽上设置有出水口，筛网的孔径小于填料颗粒的最小粒径，为2.5cm；塔底的底端设置有杂料出口。
设备工作时污水经过塔身内的填料处理后，经过塔身的顶端溢出口的筛网排出，并顺塔身的外表面流下进入塔身底部圆周上的环槽中，并在环槽中储满后溢出，流入下一级塔身，经过二级塔身表面反应后在第二级塔身下侧的环槽得到收集，并最终通过该环槽的出水口排出。
设备实施例4
一种溢出式污水处理设备，包括支架和架设在支架上的塔体，塔体包括塔身和塔底，塔体的塔身为一级圆台状，塔身的顶端溢出口设置有筛网，塔身外侧的底部设置有环槽；塔底为圆柱状，塔底的侧面通过进水口连接进水管路。
塔体为中空的设计，塔身上设置有填料口，塔体内部可通过该填料口填充颗粒状填料，环槽上设置有出水口，筛网的孔径小于填料的最小粒径，为2cm；塔底的侧面设置有杂料出口。
设备工作时污水经过塔身内的填料处理后，经过塔身的顶端溢出口的筛网排出，并顺塔身的外表面流下进入塔身底部圆周上的环槽中，并通过环槽的出水口排出。

Claims (7)

1.一种溢出式污水处理工艺，其特征在于：将污水通入内装填料的反应器，并使污水溢出反应器，在反应器外表面形成水膜；所述的填料为可将不溶性小分子转变为大分子官能团的填料或具有磁性的材料；
所述可将不溶性小分子转变为大分子官能团的填料为op与平平加的混合物，op与平平加混合时其重量分数比为平平加：op等于2.5-2∶1
所述反应器，包括塔体，塔体包括塔身(1)，塔身(1)为至少一级的台状，塔身内装有填料，塔身上设置有进液口和溢出口；所述塔身(1)外侧的底部设置有环槽(8)。
2.根据权利要求1所述的溢出式污水处理工艺，其特征在于：所采用的填料为颗粒状，颗粒直径为2-6cm。
3.根据权利要求1所述的溢出式污水处理工艺，其特征在于：所述反应器的外表面为斜面。
4.根据权利要求1所述的溢出式污水处理工艺，其特征在于：所述反应器为多级反应器。
5.应用权利要求1所述工艺的污水处理设备，包括塔体，塔体包括塔身(1)，其特征在于：塔身(1)为至少一级的台状，塔身内装有填料，塔身上设置有进液口和溢出口；所述塔身(1)外侧的底部设置有环槽(8)。
6.根据权利要求5所述的污水处理设备，其特征在于：所述塔身为圆台状或棱台状。
7.根据权利要求6所述的污水处理设备，其特征在于：所述的溢出口上设置有筛网。
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