一種汙水預處理裝置及方法與流程
2023-04-26 07:24:41 1
本發明屬於汙水處理領域，具體涉及一種汙水預處理裝置及方法，旨在提升汙水的氧化還原電位、增加汙水中的溶解氧濃度，以及吸附部分重金屬，提高水的活度，有利於微生物的正常生長和代謝。
背景技術：
高濃度汙水具有以下幾個特徵：一是缺氧，汙水中的氧濃度幾乎為零，導致好氧微生物無法生長；二是氧化還原電位(ORP)非常低，接近-800mV～-1000mV(在經過一定晾曬和通風后能達到-600mV左右)；三是有毒重金屬離子濃度高，水的活度低。這幾個特點使微生物在汙水中很難生長和代謝，導致汙水很難被淨化。所以在淨化之前需要經過一定的預處理。
綜合氧化還原電位，是用來反應水溶液中所有物質反應出來的宏觀氧化-還原性。ORP越高，氧化性越強，ORP越低，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負則說明溶液顯示出還原性。
各種化學反應，尤其是細胞內的各種生物化學反應都是在特定的ORP範圍內發生和完成的。一般來說，好氧微生物生長適宜的ORP為300～400mV。厭氧微生物只能在ORP值-300mV以下才能生長。兼性厭氧微生物在100mV以上時進行好氧呼吸，100mV以下時進行無氧呼吸和發酵作用。
在汙水處理過程中，一些被廣泛使用的各種工藝，如SBR法、A/A/O法、氧化溝法等，均需利用微生物的代謝反應分解有害物質。因此，為適應微生物的生長代謝反應，汙水的ORP值需調整到合適的範圍。
傳統汙水處理工藝中，反應池常採用封閉或曝氣的方法降低或提升ORP值。但曝氣池佔地大，用地成本高，反應時間長。
技術實現要素：
為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種汙水預處理裝置。
本發明的另一目的在於提供一種汙水預處理方法。
本發明的目的通過下述技術方案實現：
一種汙水預處理裝置，其內部由上到下分布六層填料，分別是：
第一層填料是砂；這一層填料的作用是緩衝進水水流的衝擊，避免進水水流攪動下方的填料層，影響預處理效果；這一層填料還起到過濾大粒徑雜質的作用；
第二層填料是活性炭與二氧化錳的混合物，兩者的質量比為(0.4-0.6):1.0；二氧化錳的標準氧化還原電位(E0)是1.23V，汙水與之接觸反應後氧化還原電位會顯著提高；此外，在反應過程中，二氧化錳還會少量放氧，從而提高汙水中的氧氣濃度；同時微生物與錳離子的作用，可以生成生物錳化合物，形成生物菌膜與錳化合物的複合物，有利於吸附重金屬離子；此外，活性炭也可以吸附部分重金屬離子，活性炭內部的微小空間作為上述生物菌膜-錳化合物複合物的附著空間；
第三層填料是砂；
第四層填料與第二層相同；
第五層填料是砂與氧化鉛的混合物，氧化鉛佔混合物質量的5-15％；氧化鉛的標準氧化還原電位(E0)是-126mV左右，當汙水的ORP過低時，使處理後出水的ORP儘量維持在-100mV左右；
第六層填料是木炭渣；
六層填料的總高度不超過1m，每層填料的高度為10-20cm；
所述裝置的頂端設有進水口，底部設有帶閥門的出水口。
一種汙水預處理方法，是將汙水加入上述的裝置中，汙水加滿即止，然後等待4-6小時後打開出水口閥門，處理時間過短過長都影響出水溶解氧的濃度；設汙水預處理裝置的橫截面面積為S m2，出水速度應控制在(0.05-0.07)S m3/min，出水太快會影響填料層中生物膜的完整性，影響濾過效果；
每次使用後，要讓該裝置空置晾曬數小時，有利於填料中氣體的交換(使氧氣重新進入填料空隙中)；
進水速度不做嚴格的限定，要求不攪動填料層即可，宜慢不宜快；
預處理後的汙水，氧化還原電位在±100mV之間，pH值在5-7之間，可以用於下一步的微生物發酵處理。
上述的裝置多次使用後，錳礦(即填料中的二氧化錳)的反應會產生鈍化，使反應效果下降。恢復其活性的方法是，採用2％稀鹽酸或稀硫酸浸泡1-2小時，活化處理錳礦石後，仍可繼續達到穩定的出水效果。
水體的氧化還原電位(ORP)受許多因素影響，如溫度，硬度，鹼度，pH值等。而二氧化錳是正電位物質。在汙水通過本裝置時，二氧化錳的氧化作用將使汙水氧化還原電位升高，而二氧化錳與汙水中微生物反應形成的菌膜同時可吸附重金屬離子，並使汙水中水的活度提高。在該裝置中，木炭渣層主要作用為過濾大顆粒不溶物質和起支撐作用，而氧化鉛和二氧化錳層則起到提升汙水氧化還原電位的實質作用。
本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：
使用曝氣等傳統方法提升汙水氧化還原電位，曝氣時間長達數天，費時又佔地。並且，這些技術需要專門規劃出一片區域進行操作，也需要進行汙泥馴化等工作。同現有技術相比，本發明的裝置和方法能夠快速地提高汙水的氧化還原電位、增加汙水中的溶解氧濃度，以及吸附部分重金屬，提高水的活度，不需要複雜的操作及技術要求，對於場地的要求也比較低。相比於現有技術，本發明具有更好的經濟性與泛用性。
附圖說明
圖1是本發明裝置的示意圖；其中，1-進水口，2-第一層填料，3-第二層填料，4-第三層填料，5-第四層填料，6-第五層填料，7-第六層填料，8-出水口。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例
一種汙水預處理裝置，如圖1所示，是一個汙水處理池或是汙水處理筒，其內部由上到下分布六層填料，分別是：
第一層填料2是砂；
第二層填料3是活性炭與二氧化錳的混合物，兩者的質量比為(0.4-0.6):1.0；
第三層填料4是砂；
第四層填料5與第二層相同；
第五層填料6是砂與氧化鉛的混合物，氧化鉛佔混合物質量的5-15％；
第六層填料7是木炭渣；
六層填料的總高度不超過1m，每層填料的高度為10-20cm；
所述裝置的頂端設有進水口1，底部設有帶閥門的出水口8。
以下為使用該裝置處理垃圾滲透液汙水而使其ORP值升高之實例：
處理前，汙水的ORP為-600mV左右，含氧量是0-0.1mg/L。
將汙水加入上述的裝置中，汙水加滿即止，然後等待4小時後打開出水口閥門，將預處理後的汙水放出；設汙水預處理裝置的橫截面面積為S m2，則出水速度應控制在(0.05-0.07)S m3/min，出水太快處理效果不好。
經檢測，預處理後的汙水，ORP為-10～39mV，含氧量為3.9～5.1mg/L，pH值是6.5左右。汙水得到了較好地預處理，實現了發明目的。
上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。