工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置製造方法
2023-06-21 14:03:36
工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置製造方法
【專利摘要】一種工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，本發明主要是由兩個主體部分組成，一個主體部分是一體化兩相厭氧設備；另一個主體部分是多級環流漿態床，除此之外，該裝置還設有藥劑箱、進水設備、出水設備、PLC中央控制系統等與其配套的設備。本發明裝置具有完整的智能控制系統，具有自診斷、自適應、自調整的功能，大大減少系統故障率，從而能夠大大提高出水水質穩定性和達標率，進而降低系統能耗和運行費用。本發明另外一個創新點在於兩個主體反應器均設有三相分離器，能夠有效回收廢水處理過程中產生的溫室氣體（CH4、CO2、N2O）。本發明還具有工藝簡單、結構緊湊、運行管理方便工程造價低等優點。
【專利說明】工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置
[0001]【技術領域】
[0002]本發明涉及一種廢水處理裝置，特別是工業園區高濃度難降解廢水處理裝置。
【背景技術】
[0003]自從改革開放以來我國就開始進行工業園區開發區的建設，在短短30年內工業園區為我國產業結構的調整、國外資金的吸引、經濟建設的促進等方面都起到了顯著的作用，而且目前我國的工業園區化日趨明顯，工業園區已成為我國工業發展的主要載體之一。但是由工業園區也引發的一系列環境汙染問題也日益受到世人的關注，其中工業園區的水汙染是現階段最為突出和嚴重的問題，也是亟待解決的問題。目前階段，由於政策、技術、經濟、管理、規劃等諸方面的原因，工業園區內的工廠仍然採用相對落後的點源治理的模式，很少有工業園區建立能夠集中處理汙水的汙水處理廠，即使某些工業園區建有集中處理汙水廠，而且在建立之初它們借鑑了市政汙水處理的技術工藝和管理模式，但是這樣的工藝技術在實際運行中對工業園區的汙水處理效果並不是很理想。尤其在以化工、印染、製藥產業定位的工業園區內的工廠產生排放的汙水具有濃度高、難以降解、可生化低、含有較多有毒物質、進水衝擊負荷大、進水水質水量隨時間的波動性大等特點，使得單獨使用生物法或者物化法等常規方法來處理這些工業園區的高濃度難降解廢水成為不太現實的措施。為了解決高濃度難降解廢水處理的這個難題，多年來國內外同行進行了許多有益的探索。在專利號為CN102276048A的中國實用新型專利中，公開了一種高濃度難降解工業廢水處理裝置，這裝置採用多個設備相互連接，將汙水通過整個裝置進行徹底處理，處理效果好，使汙水得到充分淨化，處理後各項指標均能達到國家規定的一級A級排放標準(GB18918-2002)，且該發明裝置還具有投資少，佔地面積小，運行成本低，不產生二次汙染等優點。但是該裝置存在著一些缺點:1)內部結構過於複雜，難以放大應用於實際工程；2)該裝置在運行過程中需 要有大量的藥劑，屬於化學處理裝置，運行成本較高，難以應用於較大規模的工業園區的集中汙水處理；3)該設備中無自動控制系統，全靠人工操作。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種結構簡單、可自動控制、能對較大工業園區汙水進行集中處理的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置。
[0005]本發明主要是由兩個主體部分組成，一個主體部分是一體化兩相厭氧設備；另一個主體部分是多級環流漿態床，除此之外，該裝置還設有藥劑箱、進水設備、出水設備、PLC中央控制系統等與其配套的設備。
[0006]其中，一體化兩相厭氧設備有一個封閉的箱型外殼，外殼中部設有上下開口且類似紡錘形的產酸相隔板，該隔板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口與外殼底板有一段距離，並與原水的進水口相對應，該原水的進水口通過管路及管路上的閥門、流量計及進水泵與原水貯水箱相連。在上述產酸相隔板內設有攪拌槳，與其相連的攪拌器設在外殼頂部，通過攪拌器的攪拌，一方面防止汙泥沉積在反應區的底部，促進了汙泥和汙水之間的相互混合和相互反應，另一方面，也加速了反應區內汙染物的降解和分解。在產酸相隔板外面設有將產酸相和產甲烷相分開的筒形過渡區隔板，其上端開口固定在外殼頂板上，下端開口固定在外殼底板上。在該隔板上部與產酸相隔板距離較小處設有三相分離器，其為截面呈等腰三角形的環形體，其頂角朝向產酸相隔板，等腰三角形底部固定在過渡區隔板上。該三相分離器可將產酸相的泥、水和氣體分離，以利於汙泥的生長和汙染物的降解。過渡區隔板上部設有產酸相出水口，在過渡區隔板外面設有與其有一段距離的筒形產甲烷相斜板，該產甲烷相斜板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口為自由端並向外傾斜，呈喇叭口形。過渡區隔板與產甲烷相斜板之間為兩相厭氧過渡區，其一方面可以使產酸相跑出的汙泥在過渡區內進行沉降，以免影響產甲烷相內的汙泥特性，另一方面可以緩解產酸相的出水對產甲烷相的衝擊負荷，使整個系統維持穩定的操作條件。在產甲烷相斜板與外殼之間的上部設有產甲烷相導流筒，該導流筒有兩個大直徑一端開口向上的截錐形隔板，兩者之間設有使它們保持平行的連接件，該雙隔板上下兩端分別與反應器外殼和產甲烷相斜板保持較小距離，雙隔板上端又與反應器外殼頂板保持一定距離，並且雙隔板與反應器外殼夾角呈35°，上述雙隔板與若干支撐件一端相連，這些支撐件另一端與反應器外殼相連。該導流筒可將甲烷相中的泥、水和氣體分離，以實現甲烷相的汙泥更好的沉降，氣體和水順利排出。在外殼上部設有出水口，其通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入多級環流漿態床外筒和導流筒之間的夾層即緩衝區內。在上述一體化兩相厭氧設備頂板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排氣孔；與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排氣孔。在上述一體化兩相厭氧設備底板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排泥孔；與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排泥孔。在上述一體化兩相厭氧設備的產酸相內分別設有溫度控制設備和在線監測設備，其可即時、準確、完整的監測運行所需要如溶解氧濃度、PH值、液位、COD、BOD、OUR、SOUR、MLSS等一些常用水質指標及運行控制參數指標，並能將監測的數據傳輸到PLC中控系統。另在上述一體化兩相厭氧設備頂板上還設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連。上述多級環流漿態床外筒是上下兩端封閉的圓筒，在外筒內底部設有支架，在支架上設有上端封閉的導流筒，該圓筒形導流筒筒壁與外筒筒壁有一定間隙。導流筒上端板與外筒上端板之間設有三相分離器，該三相分離器呈喇叭形，其小直徑一端固定在外筒上端板上，大直徑一端為自由端且直徑接近外筒內徑。導流筒壁上設有若干通孔，最好這些通孔集中在幾段成為多級結構。在外筒底部設`有曝氣頭，最好在導流筒下部也設有曝氣頭，與曝氣頭相連的帶閥的導管和空氣泵相連。在上述多級環流漿態床外筒頂部設有出水口，通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入蓄水池。在上述多級環流漿態床外筒頂部設有排氣孔。在上述多級環流漿態床外筒底部設有排泥管。在上述多級環流漿態床外筒頂部分別設有在線監測設備和溫控設備。另在上述多級環流漿態床外筒頂部設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連。上述的水泵、氣泵、在線監測設備、溫控設備、藥劑箱及電磁閥均通過控制線路與PLC中央控制系統相連。
[0007]本發明的工作過程大致如下:原水貯水箱的原水由一體化厭氧設備進水泵打入產酸相反應區底部，在產酸相反應區內，經由攪拌槳的攪拌，與產酸相汙泥完全混合，經過一定的反應時間後，由產酸相的三相分離器分離，產酸相的汙水經由產酸相反應區出水口進入到一體化兩相厭氧設備的過渡區中；大部分汙泥則繼續沉積在產酸相中，當產酸相的汙泥量超過最適宜量時，汙泥則由產酸相排泥管排出；產酸相內由於生化反應產生的氣體則由產酸相排氣管排出並統一收集處理。進入到過渡區除了汙水之外，還有產酸相的一小部分汙泥經過過渡區，這一小部分汙泥在過渡區內進行沉積，產甲烷相斜板的作用就是為了更好的讓汙泥進行沉積並阻止產甲烷相的汙泥上浮，進入到產甲烷相後的汙水在產甲烷反應區中與產甲烷微生物等發生複雜的生化過程，經過一定的水力停留時間後，產甲烷相的汙水由產甲烷相出水口被一體化兩相厭氧設備出水泵抽入到多級環流漿態床繼續進行好氧處理；產甲烷相產生的氣體則由產甲烷相排氣管排出並統一收集處理；產甲烷相的汙泥經過產甲烷相導流筒時滑落至產甲烷相反應區中，並不能隨汙水一起排出。通過一體化兩相厭氧設備出水泵抽出的汙水進入多級環流漿態床導流筒和多級環流漿態床外筒之間的緩衝區內，在好氧條件下與微生物等發生複雜的生化過程，並且在多級環流漿態床導流筒和多級環流漿態床外筒內不斷的進行多級環流水力循環。經過一定的水力停留時間後，由多級環流漿態床出水泵抽吸到蓄水池中，多級環流漿態床產生的C02、N2等氣體與汙水汙泥的混合物由多級環流漿態床三相分離器分離，C02、N2等氣體由多級環流漿態床排氣管排出並統一收集處理。在線監測設備把監測到的即時運行數據傳輸到PLC中控系統中，PLC中央控制系統對數據進行糾錯、識別和分析後，然後根據其內部的控制軟體對相應的操作做出命令，命令到下行機行進執行，然後繼續反饋與控制。
[0008]本發明與現有的技術相比，優越性在於:
[0009]1、本發明的厭氧反應器採用兩相厭氧系統，兩相厭氧的本質就是通過調控產酸相和產甲烷相兩個單元的運行參數，運用動力學控制方法，實現生物相的分離，從而形成產酸發酵微生物和產甲烷發酵微生物各自的最佳生態條件，充分發揮各自的降解效率，大幅度提高廢水厭氧生物處理的能力和反應器的運行穩定性。發明中將產酸相和產甲烷相結合在一起組成一體化兩相厭氧系統。
[0010]2、高濃度難降解廢水通過產酸反應器進行預處理，不僅將廢水中溶解性大分子有機物分解成較高級的脂肪酸、甘泊、胺基酸、單糖、醇類等，同時將不溶性有機物分解成可溶性小分子有機物，為 產甲烷反應器提供了更適宜的基質提高了廢水的可生化性，而且還能夠解除或降低水中的有毒物質如硫酸根、重金屬離子的毒性，改變難降解有機物的結構，減少對產甲烷菌的毒害作用和影響，增強系統運行的穩定性，提高出水效果。
[0011]3、通過一體化兩相厭氧系統處理後，高濃度難降解廢水中的大部分難降解物質、大分子有毒物質均被降解為小分子易降解物物質，但是仍然還存在著一部分在厭氧階段難以降解的有毒有害物質。所以本發明後接多級環流漿態床，多級環流漿態床對汙染物質的降解要比常規的好氧設備更加有效，特別是對一些難降解的、毒性大的特徵汙染物的降解存在著其他好氧設備難以比擬的效果；不僅如此多級環流漿態床的穩定性、可操作性、可控制性也要優於常規的好氧設備。
[0012]4、本發明中的多級環流漿態床具有多級環流效應的好氧汙水處理設備，其內的水力循環條件比現有的任何反應器都要具有優勢。多級結構設置，使得氣泡在漿態床內下降段分布均勻，完全解決了一些反應裝置上部微生物由於氧含量過高而自身氧化分解，下部由於供氧不足導致汙泥厭氧消化的現象；而且漿態床內的流體圍繞導流筒的兩側進行快速的環流運動，這樣氣泡在反應器內具有較長的運動軌跡，這樣在保證環流的條件下即使減小曝氣量也可以達到反應裝置對溶解氧的要求，節省大量的能量和運行成本；漿態床產生的多級環流效應以及通過曝氣裝置產生的微小氣泡使得氣-汙水-微生物絮凝體混合良好，氣泡在反應裝置內分布比較均勻，並帶動在整個反應裝置內的汙泥在整個漿態床內進行循環，因而促進漿態床內的汙泥和汙水的進一步結合，不會存在曝氣或汙泥「死區」，為其內部微生物的生長繁殖創造更好的條件。
[0013]5、在系統的每一個部分都中安裝有靈敏度最高的、監測項目最全的、監測數據最準的在線監測設備，以便於自動控制的進出水泵，能夠調節任意流量的電磁閥，能夠根據反應條件的需要而進行控制的溫度控制設備，能夠實現自動控制的藥劑控制設備等。這些設備都與PLC控制系統相連，因此本發明可以完全實現自動化控制，不需要或很少需要人工操作，這樣更有利於工程運用，解決了現有設備自動控制不好的局面。
[0014]6、本發明中在每個反應部分都設備有溫度控制設備和藥劑添加裝置，系統可以根據監測數據和運行控制軟體判斷反應區是否處於最佳狀態，並通過控制溫度控制設備來使得在整個運行條件下，反應區中的溫度均維持在最適合該區的微生物的最佳生長溫度；而且可以通過對藥劑箱的控制來改變反應區的PH值，以達到最適合該區微生物生長和汙染物質降解的PH值範圍。除此之外，PLC還可以通過控制泵和閥門來維持整個裝置的穩定運行。
[0015]7、本發明中的在線監測設備、溫度控制設備、藥劑添加設備、泵和閥門都與PLC中控系統相連接，完全可以實現無人化智能化管理，並通過中控系統的控制系統實現智能化的系統自診斷、自適應和自調節，其能夠實現通過對數據的分析整理達到對系統的預警和診斷，並通過PLC中控系統的內部監控軟體對一些可能即將出現的問題採取防範措施或者對已經出現的問題採取補救措施。
[0016]8、本發明的兩個主體反應器均設有三相分離器，能夠有效回收廢水處理過程中產生的溫室氣體(CH4、CO2、N2O),從而大大減少溫室氣體排放量。
[0017]9、本發明裝置可以處理工業園區內的高濃度難降解廢水，處理效果好，出水可達到回用標準。而且本裝置工藝簡單，結構緊湊，運行管理方便；設備體積小，佔地面積小，從而使整個工程造價 明顯降低。處理量大，全封閉式，對氣體進行集中收集排放完全無異味，應用前景廣泛。本發明可提高有機汙染物去除率30%以上，減少溫室氣體排放量60%以上，節能能耗20%以上，節省佔地面積10%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明主視示意簡圖。
[0019]圖2是圖1的A-A視圖。
[0020]圖中:
[0021]1.原水貯水箱，2.—體化兩相厭氧設備進水泵，3.流量計，4.電磁閥，5.產酸相排空管，6.產酸相排泥管，7.產甲烷相排空管，8.產甲烷相排泥管，9.汙泥取樣口，10.水樣取樣口，11.一體化兩相厭氧設備外殼，12.產甲烷相斜板，13.過渡區隔板，14.三相分離器，15.產酸相反應區，16.攪拌槳，17.在線監測設備，18.溫度控制設備，19.產甲烷相導流筒，20.產酸相出水口，21.—體化兩相厭氧設備出水口，22.產甲烷相反應區，23.產酸相隔板，24.攪拌器，25.藥劑箱，26.—體化兩相厭氧設備出水泵，27.多級環流漿態床外筒，28.多級環流漿態床導流筒，29.曝氣頭，30.導流筒支架，31.多級環流漿態床排空管，32.多級環流漿態床排泥管，33.空氣泵，34.蓄水池，35.多級環流漿態床出水泵，36.孔區，37.多級環流漿態床三相分離器，38.多級環流漿態床出水口，39.多級環流漿態床排氣管，40.加藥管，41.產酸相排氣管，42.產甲烷相排氣管，43.PLC中央控制系統。
【具體實施方式】
[0022] 在圖1所示的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置中，一體化兩相厭氧設備有一個封閉的外殼，外殼中部設有上下開口且類似紡錘形的產酸相隔板，該隔板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口與外殼底板有一段距離，並與原水的進水口相對應，該原水的進水口通過管路及管路上的閥門、流量計及進水泵與原水貯水箱相連。在上述產酸相隔板內設有攪拌槳，與其相連的攪拌器設在外殼頂部。在產酸相隔板外面設有過渡區隔板，其上端開口固定在外殼頂板上，下端開口固定在外殼底板上。在該隔板上部與產酸相隔板距離較小處設有三相分離器，其為截面呈等腰三角形的環形體，其頂角朝向產酸相隔板，等腰三角形底部固定在過渡區隔板上。過渡區隔板上部設有產酸相出水口，在過渡區隔板外面設有與其有一段距離的筒形產甲烷相斜板，該產甲烷相斜板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口為自由端並向外傾斜，與水平方向夾角呈55度。在產甲烷相斜板與外殼之間的上部設有產甲烷相導流筒，該導流筒有兩個大直徑一端開口向上的截錐形隔板，兩者之間設有使它們保持平行的連接件，該雙隔板上下兩端分別與反應器外殼和產甲烷相斜板保持10毫米距離，雙隔板上端又與反應器外殼頂板保持47毫米距離，並且雙隔板與反應器外殼夾角呈35°，上述雙隔板與均布的3個支撐件一端相連，這些支撐件另一端與反應器外殼相連。在外殼上部設有出水口，其通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入多級環流漿態床外筒和導流筒之間的夾層即緩衝區內。在上述一體化兩相厭氧設備頂板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排氣孔；與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排氣孔；在上述一體化兩相厭氧設備底板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排泥孔；與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排泥孔；在上述一體化兩相厭氧設備的產酸相內分別設有溫度控制設備和在線監測設備；另在上述一體化兩相厭氧設備頂板上還設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連。上述多級環流漿態床外筒是上下兩端封閉的圓筒，在外筒內底部設有支架，在支架上設有上端封閉的導流筒，該圓筒形導流筒筒壁與外筒筒壁有一定間隙，導流筒上端板與外筒上端板之間設有三相分離器，該三相分離器呈喇叭形，其小直徑一端固定在外筒上端板上，大直徑 一端為自由端且直徑接近外筒內徑。導流筒壁上設有若干通孔，這些通孔集中在三段成為三級孔區，每個孔區沿導流筒周壁設有三排直徑為Icm的小孔。在外筒底部設有曝氣頭，在導流筒下部也設有曝氣頭，與曝氣頭相連的帶閥的導管和空氣泵相連。在上述多級環流漿態床外筒頂部設有出水口，通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入蓄水池，在上述多級環流漿態床外筒頂部設有排氣孔，在上述多級環流漿態床外筒底部設有排泥管，在上述多級環流漿態床外筒頂部分別設有在線監測設備和溫控設備。另在上述多級環流漿態床外筒頂部設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連，上述的水泵、氣泵、在線監測設備、溫控設備、藥劑箱及電磁閥均通過控制線路與PLC中央控制系統相連。
【權利要求】
1.一種工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，其特徵在於:一體化兩相厭氧設備有一個封閉的外殼，外殼中部設有上下開口且類似紡錘形的產酸相隔板，該隔板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口與外殼底板有一段距離，並與原水的進水口相對應，該原水的進水口通過管路及管路上的閥門、流量計及進水泵與原水貯水箱相連；在上述產酸相隔板內設有攪拌槳，與其相連的攪拌器設在外殼頂部，在產酸相隔板外面設有過渡區隔板，其上端開口固定在外殼頂板上，下端開口固定在外殼底板上，在該隔板上部與產酸相隔板距離較小處設有三相分離器，過渡區隔板上部設有產酸相出水口，在過渡區隔板外面設有與其有一段距離的筒形產甲烷相斜板，該產甲烷相斜板上端開口固定在外殼頂板上，下端開口為自由端並向外傾斜，呈喇叭口形；在產甲烷相斜板與外殼之間的上部設有產甲烷相導流筒，在外殼上部設有出水口，其通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入多級環流眾態床外筒和導流筒之間的夾層即緩衝區內，在上述一體化兩相厭氧設備頂板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排氣孔；與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排氣孔；在上述一體化兩相厭氧設備底板上，與產酸相對應的部位設有產酸相排泥孔，與產甲烷相對應的部位設有產甲烷相排泥孔；在上述一體化兩相厭氧設備的產酸相內分別設有溫度控制設備和在線監測設備；另在上述一體化兩相厭氧設備頂板上還設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連；上述多級環流漿態床外筒是上下兩端封閉的圓筒，在外筒內底部設有支架，在支架上設有上端封閉的導流筒，該圓筒形導流筒筒壁與外筒筒壁有一定間隙，導流筒上端板與外筒上端板之間設有三相分離器，該三相分離器呈喇叭形，其小直徑一端固定在外筒上端板上，大直徑一端為自由端且直徑接近外筒內徑，導流筒壁上設有通孔，在外筒底部設有曝氣頭，與曝氣頭相連的帶閥的導管和空氣泵相連，在上述多級環流漿態床外筒頂部設有出水口，通過管路及管路上的閥門、流量計和出水泵進入蓄水池，在上述多級環流漿態床外筒頂部設有排氣孔，在上述多級環流漿態床外筒底部設有排泥管，在上述多級環流漿態床外筒頂部分別設有在線監測設備和溫控設備；另在上述多級環流漿態床外筒頂部設有通孔，其通過帶閥的加藥管與藥劑箱相連，上述的水泵、氣泵、在線監測設備、溫控設備、藥劑箱及電磁閥均通過控制線路與PLC中央控制系統相連。
2.根據權利要求1所述的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，其特徵在於:產甲烷相導流筒有兩個 大直徑一端開口向上的截錐形隔板，兩者之間設有使它們保持平行的連接件，該雙隔板上下兩端分別與反應器外殼和產甲烷相斜板保持較小距離，雙隔板上端又與反應器外殼頂板保持一定距離，並且雙隔板與反應器外殼夾角呈35°，上述雙隔板與若干支撐件一端相連，這些支撐件另一端與反應器外殼相連。
3.根據權利要求1或2所述的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，其特徵在於:一體化兩相厭氧設備的三相分離器為截面呈等腰三角形的環形體，其頂角朝向產酸相隔板，等腰三角形底部固定在過渡區隔板上。
4.根據權利要求3所述的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，其特徵在於:多級環流漿態床導流筒壁上所設的通孔集中在幾段成為多級結構。
5.根據權利要求4所述的工業園區高濃度難降解廢水智能一體化處理裝置，其特徵在於:在導流筒下部設有曝氣頭 。
【文檔編號】C02F3/30GK103880180SQ201410081275
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】陳兆波, 呼冬雪, 崔玉波, 冉春秋, 孫紅傑, 趙不凋, 安曉雯, 崔敏華, 王鴻程 申請人:大連民族學院