CN111320295A - 一种工业废水深度处理回用中的预处理设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业废水深度处理回用中的预处理设备及方法,包括联合混凝‑沉淀和微絮凝过滤装置，在通入臭氧条件下，向联合混凝‑沉淀中加入聚合氯化铝和双氰胺甲醛缩聚树脂复合型混凝剂进行处理，处理完成后的工业废水进入斜板沉淀池进行泥水分离，分离的上清液进入由管道混合器和微絮凝过滤柱组成的微絮凝过滤装置，同时向管道混合器中加入聚合氯化铝，工业废水流经管道混合器与里面的聚合氯化铝充分混合，进入后续的微絮凝过滤柱，聚合氯化铝通过与过滤柱中活性炭填料相互促进，进一步降解废水中的COD、SS和色度。本发明处理后的出水COD和色度均比较低，完全满足双膜法进水要求，且药剂投加量少，设备占地面积小，有很大的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种工业废水深度处理回用中的预处理设备。本发明还涉及了一种工业废水进行深度处理回用中的预处理方法。
背景技术
近年来，随着我国新型工业不断发展，化工原材料的大量使用使得污染物进入水体环境的种类和数量显著增加。当前，工业废水经生化处理后，有机物残余浓度还比较高；特别是对于一些焦化、染料、造纸、制革等工业废水，不仅有机污染物浓度高，色度大，有色基团不容易破解去除，废水经生化处理后已不能满足相关环保条例的达标要求，必须进行进一步的深度处理。随着我国环保部门对工业企业生产过程中产生废水的排放指标要求越来越严格，加上社会环保意识的加强，废水经深度处理后全部回用于厂区成为很多企业追求的目标。
目前高浓度高色度有机工业废水的深度处理回用技术应用较为成熟的是预处理和膜分离组合技术。其中，预处理技术包括高级氧化法、氧化与混凝结合、混凝吸附耦合等，膜分离技术的发展已基本达到成熟。根据目前工程项目运行经验来看，该方法存在的主要问题是膜污染较为严重，这是由于一方面膜分离法前的预处理未能有效地去除废水中的油类、硬度、 Fe2+以及大分子有机物质等，废水经预处理后未能达到膜的进水要求(COD<50mg/L)；另一方面，使用絮凝沉淀、Fenton试剂等方法预处理废水时，会将大量铁离子(Fe2+)引入废水中，从而加重膜***污染及结垢。因此，深度处理技术中的预处理技术还依然处在研究探索阶段。
发明内容
为了克服现有技术中未能有效地去除工业废水中的油类、硬度、Fe2+、大分子有机物质等及预处理废水时会加重膜***污染、结垢的缺陷，本发明提供了一种工业废水深度处理回用中的预处理设备及方法。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
一种工业废水深度处理回用中的预处理设备，包括联合混凝-沉淀装置、2#集水箱、2# 提升泵、微絮凝过滤装置及滤液收集容器，所述联合混凝-沉淀装置通过2#集水箱、2#提升泵后与微絮凝过滤装置一端连接，微絮凝过滤装置另一端与滤液收集容器连接；所述联合混凝-沉淀装置包括1#集水箱、1#提升泵、联合混凝池、臭氧发生器及斜板沉淀池，所述1#集水箱通过1#提升泵后与联合混凝池进水口连接，联合混凝池出水口与斜板沉淀池的联合混凝池侧顶部连接，斜板沉淀池另一侧顶部的斜板沉淀池出水槽通过管道与2#集水箱顶部连接，所述联合混凝池及斜板沉淀池顶部加有盖板，所述盖板顶部通过尾气管道与尾气破坏装置连接，所述联合混凝池底部与臭氧发生器侧面底部连接；所述微絮凝过滤装置包括管道混合器、微絮凝过滤柱，所述管道混合器一端与2#提升泵连接，管道混合器另一端通过管道与微絮凝过滤柱顶部连接，管道混合器底部连接有搅拌器，微絮凝过滤柱底部通过工业废水排出管道与滤液收集容器顶部连接。
进一步地，所述微絮凝过滤柱的顶部盖板上均匀设有布水软管，所述布水软管上均匀布置有孔洞，所述布水软管共有6根支管。
进一步地，所述联合混凝池内纵向设有不少于两个联合混凝池挡板，联合混凝池挡板端部上下交错连接联合混凝池内侧，联合混凝池挡板的高度小于联合混凝池内高度。
进一步地，所述联合混凝池底部设有曝气头，曝气头底部通过管道与臭氧发生器侧面底部连接。所述曝气头为钛合金材质。
进一步地，所述斜板沉淀池处于联合混凝池出水口处设有呈倒L型的斜板沉淀池挡板，在斜板沉淀池挡板所组成的空腔内侧设有斜管，所述斜板沉淀池的底部设置有污泥斗。
进一步地，所述尾气管道上依次设有泄压阀及自动排气阀，所述工业废水排出管道上依次设有球阀及玻璃转子流量计。
进一步地，所述搅拌器包括药剂混合器，所述药剂混合器内设有搅拌叶片，搅拌叶片顶部连接有搅拌电机。
一种利用上述谁别对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，包括以下步骤：在通 入臭氧O3条件下，向联合混凝池中加入体积分数为5％的聚合氯化铝PAC和双氰胺甲醛缩聚树 脂复合型混凝剂，去除工业废水中的大部分悬浮物SS、胶体物质以及部分溶解性有机物；接 着工业废水进入斜板沉淀池进行泥水分离，分离的污泥通过斜板沉淀池底部的污泥斗经管道 定期清理排出，上清液则通过斜板沉淀池出水槽流出，工业废水中的上清液以连续流的方式 通过所述微絮凝过滤装置，且工业废水在所述微絮凝过滤装置内的水力停留时间为1-2h，工 业废水通过微絮凝过滤装置内管道混合器，所述管道混合器中加入了浓度为100mg/L的聚合 氯化铝PAC，使工业废水与投加的聚合氯化铝PAC进行充分混合，再通过与微絮凝过滤装置 内的微絮凝过滤柱中填料相互促进，进一步降解废水中的COD、SS和色度，工业废水经微絮 凝过滤柱过滤后从所述微絮凝过滤柱的出水口排出，排出的工业废水的COD和色度去除率完 全满足双膜法的进水要求。
进一步地，所述复合型混凝剂的制备方法如下：先用蒸馏水溶解PAC粉末固体，使其溶液浓度达到6％，再将双氰胺甲醛缩聚树脂粘稠液稀释成浓度为4％的溶液，在30℃的温度条件下将双氰胺甲醛缩聚树脂溶液缓慢加入到PAC溶液中，控制PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂溶液体积比为1:1，搅拌混合液60min，控制搅拌转速为100-800r/min，放置36-48h，即可得到复合型混凝剂，该复合混凝剂中PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂的质量分数分别为3％和2％，将熟化后的溶液避光储存。所述复合型混凝剂的作用主要是通过电中和、吸附架桥作用使废水中的SS和胶体物质脱稳。
进一步地，所述臭氧通过臭氧发生器制备产生，臭氧经设置于池底的曝气头进入联合混凝池，所述联合混凝池中臭氧的浓度为70mg/L；所述工业废水在联合混凝池中的水力停留时间为20～30min。所述臭氧发生器为空气型发生器。臭氧具有助凝作用，通入臭氧可增加废水中含氧官能团有机物，使其与复合型混凝剂中的金属盐水解产物等形成聚合物，从而增加难降解有机物质的去除；并且，臭氧能够促进复合型混凝剂水解，使其形成更多的聚合肽水解产物，改善混凝效果，从而提高溶解性有机物的去除。另外，向联合混凝池中通入气体，可以起到搅拌混合的作用。
进一步地，所述微絮凝过滤柱为圆柱体连续流反应装置，过滤柱材质为聚丙烯树脂材料，高度1000mm，直径150mm，过滤柱内从下到上依次装填有陶粒和颗粒活性炭填料，且颗粒活性炭选用煤质活性炭，颗粒粒度为2-4mm，颗粒活性炭填料高度为600mm。
本发明的装置及方法适用于高浓度高色度有机工业废水深度处理回用中的预处理。
本发明中的复合型混凝剂由PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂制备，它既可充分发挥无机高分子的电中和作用以及有机高分子的吸附架桥作用，研究表明PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂具有相互促进作用，且反应过程不需要调节废水的pH值，可在常温条件下进行，且产生的污泥量少；臭氧具有助凝作用，通入臭氧可增加废水中含氧官能团有机物，使其与复合型混凝剂中的金属盐水解产物等形成聚合物，臭氧能够促进复合型混凝剂水解，使其形成更多的聚合肽水解产物，改善混凝效果，从而提高难降解有机物的去除；活性炭能够促进絮凝作用，废水在所述微絮凝过滤柱内具有絮凝和过滤双重功能，所述的微絮凝过滤柱装置简单易得，既减少了复杂的工艺流程，又节约了成本；体系中未引入Fe2+等金属离子，对后续膜分离技术中膜污染有一定的减缓作用；所述方法中投加的药剂种类少，使***处理构筑物和装置数量相应减少、占地面积小、操作流程简单。
附图说明
现在参考附图对本发明作进一步描述，其中：
图1为本发明装置示意图。
图2为本发明微絮凝过滤柱布水结构图。
附图标记说明：1、联合混凝-沉淀装置，2、微絮凝过滤装置，3、2#集水箱，4、2#提升泵，5、玻璃转子流量计，6、滤液收集容器，7、1#集水箱，8、1#提升泵，9、联合混凝池， 10、斜板沉淀池，11、联合混凝池进水口，12、联合混凝池挡板，13、联合混凝池出水口，14、斜板沉淀池挡板，15、斜管，16、斜板沉淀池出水槽，17、污泥斗，18、盖板，19、泄压阀，20、自动排气阀，21、臭氧发生器，22、曝气头，23、药剂混合容器，24、管道混合器，25、微絮凝过滤柱，26、球阀，27、搅拌器，28、布水软管。
具体实施方式
下面结合实施例进一步对本发明进行详细叙述，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
本实施例的工业废水深度处理回用中的预处理设备，包括联合混凝-沉淀装置1、2#集水箱3、2#提升泵4、微絮凝过滤装置2及滤液收集容器，所述联合混凝-沉淀装置1通过2#集水箱3、2#提升泵4后与微絮凝过滤装置2一端连接，微絮凝过滤装置2另一端与滤液收集容器6连接；所述联合混凝-沉淀装置1包括1#集水箱7、1#提升泵8、联合混凝池9、臭氧发生器21及斜板沉淀池10，所述1#集水箱7通过1#提升泵8后与联合混凝池进水口11连接，联合混凝池出水口13与斜板沉淀池10的联合混凝池9侧顶部连接，斜板沉淀池10另一侧顶部的斜板沉淀池出水槽16通过管道与2#集水箱3顶部连接，所述联合混凝池9及斜板沉淀池10顶部加有盖板18，所述盖板18顶部通过尾气管道与尾气破坏装置连接，所述联合混凝池9底部与臭氧发生器21侧面底部连接；所述微絮凝过滤装置2包括管道混合器24、微絮凝过滤柱25，所述管道混合器24一端与2#提升泵4连接，管道混合器24另一端通过管道与微絮凝过滤柱25顶部连接，管道混合器24底部连接有搅拌器27，微絮凝过滤柱25底部通过工业废水排出管道与滤液收集容器6顶部连接。
进一步地，所述微絮凝过滤柱25的顶部盖板18上均匀设有布水软管28，所述布水软管 28上均匀布置有孔洞，所述布水软管28共有6根支管。
进一步地，所述联合混凝池9内纵向设有不少于两个联合混凝池挡板12，联合混凝池挡板12端部上下交错连接联合混凝池9内侧，联合混凝池挡板12的高度小于联合混凝池9内高度。
进一步地，所述联合混凝池9底部设有曝气头22，曝气头22底部通过管道与臭氧发生器21侧面底部连接。所述曝气头22为钛合金材质。
进一步地，所述斜板沉淀池10处于联合混凝池出水口13处设有呈倒L型的斜板沉淀池挡板14，在斜板沉淀池挡板14所组成的空腔内侧设有斜管15，所述斜板沉淀池10的底部设置有污泥斗17。
进一步地，所述尾气管道上依次设有泄压阀19及自动排气阀20，所述工业废水排出管道上依次设有球阀26及玻璃转子流量计5，以控制废水在过滤柱内的流速为80-100mL/min。
进一步地，所述搅拌器27包括药剂混合容器23，所述药剂混合容器23内设有搅拌叶片，搅拌叶片顶部连接有搅拌电机。
本实施例利用上述设备对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，包括以下步骤： 在通入臭氧O3条件下，向联合混凝池9中加入体积分数为5％的聚合氯化铝PAC和双氰胺甲醛 缩聚树脂复合型混凝剂，去除工业废水中的大部分悬浮物SS、胶体物质以及部分溶解性有机 物；接着工业废水进入斜板沉淀池10进行泥水分离，分离的污泥通过斜板沉淀池10底部的 污泥斗17经管道定期清理排出，上清液则通过斜板沉淀池出水槽16流出，工业废水中的上 清液以连续流的方式通过所述微絮凝过滤装置2，且工业废水在所述微絮凝过滤装置2内的 水力停留时间为1-2h，工业废水通过微絮凝过滤装置2内管道混合器24，所述管道混合器 24中加入了浓度为100mg/L的聚合氯化铝PAC，使工业废水与投加的聚合氯化铝PAC进行充 分混合，再通过与微絮凝过滤装置2内的微絮凝过滤柱25中填料相互促进，进一步降解废水 中的COD、SS和色度，工业废水经微絮凝过滤柱25过滤后从所述微絮凝过滤柱25的出水口 排出，排出的工业废水的COD和色度去除率完全满足双膜法的进水要求。
进一步地，所述复合型混凝剂的制备方法如下：先用蒸馏水溶解PAC粉末固体，使其溶液浓度达到6％，再将双氰胺甲醛缩聚树脂粘稠液稀释成浓度为4％的溶液，在30℃的温度条件下将双氰胺甲醛缩聚树脂溶液缓慢加入到PAC溶液中，控制PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂溶液体积比为1:1，搅拌混合液60min，控制搅拌转速为100-800r/min，放置36-48h，即可得到复合型混凝剂，该复合混凝剂中PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂的质量分数分别为3％和2％，将熟化后的溶液避光储存。所述复合型混凝剂的作用主要是通过电中和、吸附架桥作用使废水中的SS和胶体物质脱稳。
进一步地，所述臭氧通过臭氧发生器21制备产生，臭氧经设置于池底的曝气头22进入联合混凝池9，所述联合混凝池9中臭氧的浓度为70mg/L；所述工业废水在联合混凝池9中的水力停留时间为20～30min。所述臭氧发生器21为空气型发生器。臭氧具有助凝作用，通入臭氧可增加废水中含氧官能团有机物，使其与复合型混凝剂中的金属盐水解产物等形成聚合物，从而增加难降解有机物质的去除；并且，臭氧能够促进复合型混凝剂水解，使其形成更多的聚合肽水解产物，改善混凝效果，从而提高溶解性有机物的去除。另外，向联合混凝池9中通入气体，可以起到搅拌混合的作用。
进一步地，所述微絮凝过滤柱25为圆柱体连续流反应装置，过滤柱材质为聚丙烯树脂材料，高度1000mm，直径150mm，过滤柱内从下到上依次装填有陶粒和颗粒活性炭填料，且颗粒活性炭选用煤质活性炭，颗粒粒度为2-4mm，颗粒活性炭填料高度为600mm。
处理某焦化厂污水处理站二级出水，其COD为260.2mg/L、色度256倍。本实施例的一种工业废水深度处理回用技术中的双膜法前处理技术及装置，包括联合混凝-沉淀装置1和微絮凝过滤装置2。
焦化废水二级出水在1#集水箱7中收集，工业废水通过1#提升泵8提升，经联合混凝装置的进水口11进入联合混凝池9中，复合型混凝剂通过联合混凝池进水口11进入，复合型混凝剂、臭氧和焦化废水在联合混凝池9中充分混合，，工业废水在联合混凝池9中停留20～ 30min后，从混合反应池出水口13进入斜板沉淀池10，焦化废水在所述的斜板沉淀池10中停留时间为10～20min。焦化废水经沉淀后，上清液从斜板沉淀池出水槽16溢流，经出水管排入2#提升水箱3。所述联合混凝池9和斜板沉淀池10顶部加有盖板18，并配备有尾气破坏装置，反应装置内臭氧尾气通过泄压阀19和自动排气阀20排入尾气破坏装置。
2#集水箱3和微絮凝过滤装置2通过2#提升泵4连接，焦化废水经泵提升至微絮凝过滤装置2，所述微絮凝过滤装置2分管道混合器24和微絮凝过滤柱25两部分，管道混合器24 内加入浓度为100mg/L的PAC溶液，PAC经搅拌器27不断搅拌均匀，保证药剂混合容器23内PAC浓度为100mg/L。焦化废水和PAC经管道混合器24充分混合后，进入所述微絮凝过滤柱25。焦化废水从所述微絮凝过滤柱25顶端进入，通过布水软管28均匀配水，焦化废水经 PAC和颗粒活性炭混凝过滤后从所述微絮凝过滤柱25底部出水口流出，进入滤液收集容器6，工业废水在所述微絮凝过滤柱的停留时间为1-2h。所述微絮凝过滤柱出水口和滤液收集容器6间连接有球阀26和玻璃转子流量计5，以控制废水在过滤柱内的流速为80-100mL/min。
实施例二
处理某焦化厂污水处理站二级出水，其COD为236.8mg/L、色度248倍。本实施例的工业废水深度处理回用中的预处理装置，采用与实施例一相同装置，包括混合反应、斜板沉淀和微絮凝过滤部分。其中联合混凝池9中未通入臭氧，其余运行参数均与实施例一保持一致。
实施例三
处理某焦化厂污水处理站二级出水，其COD为242.5mg/L、色度248倍。本实施例的工业废水深度处理回用中的预处理装置，混凝沉淀部分采用与实施例一相同装置，联合混凝池 9中所加入的复合型混凝剂为PAC，浓度为300mg/L，且其中联合混凝池9中未通入臭氧；后续的过滤部分由实施例一中的微絮凝过滤更改为颗粒活性炭直接过滤，其余运行参数均与实施例一保持一致。
上述实施例中各部分废水主要指标如表1所示：
表1
焦化废水经生化处理和所述的联合混凝-沉淀、微絮凝过滤后，出水COD和色度分别为 44.8mg/L和22倍，根据双膜法工程项目运行经验来看，废水经上述处理后，再经过双膜法处理，其出水水质能够达到《城市污水再生利用工业用水水质》GB/T 19923-2005中循环冷却水***水质指标，且极大地减轻了膜污染。
本发明的装置及方法适用于高浓度高色度有机工业废水深度处理回用中的预处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，包括联合混凝-沉淀装置、2#集水箱、2#提升泵、微絮凝过滤装置及滤液收集容器，所述联合混凝-沉淀装置通过2#集水箱、2#提升泵后与微絮凝过滤装置一端连接，微絮凝过滤装置另一端与滤液收集容器连接；所述联合混凝-沉淀装置包括1#集水箱、1#提升泵、联合混凝池、臭氧发生器及斜板沉淀池，所述1#集水箱通过1#提升泵后与联合混凝池进水口连接，联合混凝池出水口与斜板沉淀池的联合混凝池侧顶部连接，斜板沉淀池另一侧顶部的斜板沉淀池出水槽通过管道与2#集水箱顶部连接，所述联合混凝池及斜板沉淀池顶部加有盖板，所述盖板顶部通过尾气管道与尾气破坏装置连接，所述联合混凝池底部与臭氧发生器侧面底部连接；所述微絮凝过滤装置包括管道混合器、微絮凝过滤柱，所述管道混合器一端与2#提升泵连接，管道混合器另一端通过管道与微絮凝过滤柱顶部连接，管道混合器底部连接有搅拌器，微絮凝过滤柱底部通过工业废水排出管道与滤液收集容器顶部连接。
2.根据权利要求1所述的工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，所述微絮凝过滤柱的顶部盖板上均匀设有布水软管，所述布水软管上均匀布置有孔洞。
3.根据权利要求1所述的工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，所述联合混凝池内纵向设有不少于两个联合混凝池挡板，联合混凝池挡板端部上下交错连接联合混凝池内侧，联合混凝池挡板的高度小于联合混凝池内高度。
4.根据权利要求1所述的工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，所述联合混凝池底部设有曝气头，曝气头底部通过管道与臭氧发生器侧面底部连接。
5.根据权利要求1所述的工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，所述斜板沉淀池处于联合混凝池出水口处设有呈倒L型的斜板沉淀池挡板，在斜板沉淀池挡板所组成的空腔内侧设有斜管，所述斜板沉淀池的底部设置有污泥斗。
6.根据权利要求1所述的工业废水深度处理回用中的预处理设备，其特征在于，所述尾气管道上依次设有泄压阀及自动排气阀，所述工业废水排出管道上依次设有球阀及玻璃转子流量计。
7.一种利用权利要求1至6中所述设备对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：在通入臭氧O3条件下，向联合混凝池中加入体积分数为5％的聚合氯化铝PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂复合型混凝剂，去除工业废水中的大部分悬浮物SS、胶体物质以及部分溶解性有机物；接着工业废水进入斜板沉淀池进行泥水分离，分离的污泥通过斜板沉淀池底部的污泥斗经管道定期清理排出，上清液则通过斜板沉淀池出水槽流出，工业废水中的上清液以连续流的方式通过所述微絮凝过滤装置，且工业废水在所述微絮凝过滤装置内的水力停留时间为1-2h，工业废水通过微絮凝过滤装置内管道混合器，所述管道混合器中加入了浓度为100mg/L的聚合氯化铝PAC，使工业废水与投加的聚合氯化铝PAC进行充分混合，再通过与微絮凝过滤装置内的微絮凝过滤柱中填料相互促进，进一步降解废水中的COD、SS和色度，工业废水经微絮凝过滤柱过滤后从所述微絮凝过滤柱的出水口排出，排出的工业废水的COD和色度去除率完全满足双膜法的进水要求。
8.根据权利要求7所述的对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，其特征在于，所述复合型混凝剂的制备方法如下：先用蒸馏水溶解PAC粉末固体，使其溶液浓度达到6％，再将双氰胺甲醛缩聚树脂粘稠液稀释成浓度为4％的溶液，在30℃的温度条件下将双氰胺甲醛缩聚树脂溶液缓慢加入到PAC溶液中，控制PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂溶液体积比为1:1，搅拌混合液60min，控制搅拌转速为100-800r/min，放置36-48h，即可得到复合型混凝剂，该复合混凝剂中PAC和双氰胺甲醛缩聚树脂的质量分数分别为3％和2％。
9.根据权利要求7所述的对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，其特征在于，所述臭氧通过臭氧发生器制备产生，臭氧经设置于池底的曝气头进入联合混凝池，所述联合混凝池中臭氧的浓度为70mg/L；所述工业废水在联合混凝池中的水力停留时间为20～30min。
10.根据权利要求7所述的对工业废水深度处理回用中进行预处理的方法，其特征在于，所述微絮凝过滤柱为圆柱体连续流反应装置，在微絮凝过滤柱内从下到上依次装填有陶粒和颗粒活性炭填料，颗粒活性炭填料的颗粒粒度为2-4mm。
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