具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置的製作方法

2023-05-11 21:28:01 1

本發明涉及一種具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置。

背景技術：

由於城市基礎設施建設不足，隨著城鎮化和工業化進程的加速發展，一些城市的河道和湖泊等，尤其是中小城鎮的下水道和河道直接成為工業、農業及生活廢水的主要排放通道和場所，導致城市水體大面積汙染，水體富營養化，形成黑臭水體。

由於歷史原因，原來很多石材加工企業均在城市上遊，石材加工項目建設缺乏規劃管理，隨處分散建設，環保設施配套不齊全，大量含有高濃度懸浮物(SS)的生產廢水未經處理就排入下遊河段，其不僅浪費大量寶貴的水資源，而且還對環境造成嚴重汙染；同樣，陶瓷工業迅猛發展，陶瓷工業產生的廢水具有汙水量大、細小固體顆物濃度高、SS大(一般在1000～10,000mg/L)以及難生化降解等特點；這些廢水絕大部分未經處理直接排入河道，對河道的生態環境造成了嚴重威脅。

加載絮凝沉澱技術是一種快速絮凝沉澱技術，其特點是在混凝階段投加高密度的不溶介質顆粒(如微砂)，利用介質的重力沉降及載體的吸附作用加快絮體的「生長」及沉澱，與傳統絮凝工藝相比，該技術具有佔地面積小、工程造價低、耐衝擊負荷等優點，近幾年來，加載絮凝沉澱技術在國內供水和汙水處理領域應用廣泛，但運行效果差異很大。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供了一種具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，該裝置製備簡單、能夠有效處理黑臭汙水和懸浮物含量較高的工業廢水。

本發明是這樣實現的，一種具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，包括池體，所述池體包括從左至右依次設置的混凝池、加砂池、絮凝池以及高速沉澱池；

所述混凝池外接有進水管，所述進水管用於向所述混凝池內注入汙水和高效混凝劑；所述混凝池用於使汙水與高效混凝劑充分混合從而促使汙水中的懸浮物以及膠體物質與高效混凝劑作用發生脫穩和凝聚形成初始絮凝體，所述混凝池的上端與所述加砂池的上端連通；

所述加砂池用於向經所述混凝池反應後的汙水中投放微砂並通過攪拌促使初始絮凝體包裹微砂以及汙水中的懸浮顆粒形成帶有泥砂的、大和重的粗大化絮凝體，所述加砂池的下端與所述絮凝池的下端連通；

所述絮凝池用於向經所述加砂池反應後的汙水中投放助凝劑從而促使粗大化絮凝體熟化並形成以微砂為核心的礬花顆粒，所述絮凝池的上端與所述高速沉澱池上端連通；

所述高速沉澱池用於使經所述絮凝池反應後的汙水中的水與礬花顆粒分離。

進一步地，所述進水管外接有高效混凝劑注入管，所述高效混凝劑注入管遠離所述進水管的一端設置在高效混凝劑加藥池內；所述高效混凝劑加藥池內設有第一攪拌器。

進一步地，所述進水管內設有管道混合器，所述管道混合器設置於所述高效混凝劑注入管與所述混凝池之間，所述管道混合器用於使汙水與高效混凝劑初步混合。

進一步地，所述混凝池內設有第二攪拌器，所述第二攪拌器用於攪拌汙水和高效混凝劑的混合液；所述混凝池的上部右壁上開設有與所述加砂池連通的第一過水孔。

進一步地，所述加砂池的上方固設有加砂管，所述加砂管用於向所述加砂池內加入微砂；所述加砂池內還設有第三攪拌器，所述第三攪拌器用於攪拌經所述混凝池反應後的汙水使汙水中的初始絮凝體與微砂結合；所述加砂池的下部右壁上開設有與所述絮凝池相連通的第二過水孔。

進一步地，所述絮凝池上端固設有助凝劑注入管，所述助凝劑注入管遠離所述絮凝池的一端設置在助凝劑加藥池內，所述助凝劑加藥池內設有第四攪拌器；所述絮凝池的上方設有第五攪拌器，所述第五攪拌器用於攪拌經所述加砂池處理的汙水和助凝劑的混合液；所述絮凝池的上部右壁上固設有與所述高速沉澱池連通的過水渠。

進一步地，所述高速沉澱池的內部上方固設有集水槽，所述集水槽與所述高速沉澱池通過若干傾斜設置的擋泥過水管連通，且，所述擋泥過水管的上端設置在所述集水槽內，所述集水槽外接有出水管；

所述高速沉澱池的底部固設有上端大、下端小的泥砂收集鬥，所述泥砂收集鬥的底部連接有泥砂回流管，所述泥砂回流管遠離所述高速沉澱池的一端與泥砂分離器連接，所述泥砂分離器外接有出砂管和出泥管，所述出砂管遠離所述泥砂分離器的一端設置在所述加砂池上方，所述出泥管與汙泥脫水處理系統連接。

優選地，所述池體由碳鋼、不鏽鋼或者玻璃鋼一體成型。

具體地，所述微砂為圓形石英砂，其矽含量＞95％，均勻係數(d60/d10)＜1.5，微砂的有效粒徑為100～200μm；加砂池微砂濃度為5～10g/L。

優選地，所述高效混凝劑包括聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)、汙水處理複合劑中的至少一種；

所述汙水處理複合劑包括如下按重量百分比計的組分：

所述主劑包括硫酸鋁、碳酸鈉、生石灰中的至少一種；所述PH調節劑為水泥或檸檬酸；所述比重增加劑包括水泥、磁粉、鐵粉中的至少一種；所述吸附劑包括羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、甲殼素、甲殼素衍生物中的至少一種；

所述助凝劑為聚丙烯醯胺、海藻酸鈉、活化矽酸中的至少一種。

本發明實施例提供的具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，管道混合器使汙水與高效混凝劑初步混合後進入混凝池，通過混凝池內的第二攪拌器攪拌使汙水中的汙染物(懸浮物和膠體物質)與高效混凝劑的充分混合後形成初始絮凝體，汙水中的初始絮凝體進入加砂池後在加砂池的第三攪拌器的攪拌作用下與微砂結合形成粗大化絮凝體，粗大化絮凝體進入絮凝池後在第五攪拌器的攪拌作用下與助凝劑反應形成體積大且密實的礬花顆粒，礬花顆粒通過過水渠進入高速沉澱池後會快速自然下降到泥砂收集鬥底部，而清水則會進入集水槽，並由集水槽的出水管排出，通過泥砂回流管可以將泥砂收集鬥底部的礬花顆粒集中輸送至泥砂分離器，通過泥砂分離器可以使微砂與汙泥(包括水中的汙染物、高效混凝劑以及助凝劑)分離，分離後的微砂再次投入加砂池重新利用，而汙泥則通過汙泥脫水處理系統進行脫水處理；該一體化水處理裝置具有設計靈活、結構緊湊、佔地面積小以及耐衝擊等特點，可以由拖車運送並在幾天內安裝完畢；並且，該一體化水處理裝置還具有處理效率高、成本低以及負荷能力強等特點，可以用於江河、湖泊、河湧等黑臭汙染水體的水質淨化，也可用於懸浮物含量較高的工業廢水的處理。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

如圖1所示，本發明實施例提供的一種具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，包括池體1，池體1包括從左至右依次設置的混凝池11、加砂池12、絮凝池13以及高速沉澱池14；

混凝池11外接有進水管2，進水管2用於向混凝池11內注入汙水和高效混凝劑；本實施例中，進水管2上固設有水泵(未示出)，進水管2接入汙水源的一側固設有粗格柵(未示出)，粗格柵的柵條間隙為20mm，粗格柵與水泵之間還固設有細格柵(未示出)，細格柵的柵條間隙為5mm，粗格柵和細格柵用於截除進水中較大的雜物，防止水泵損壞；混凝池11用於使汙水與高效混凝劑充分混合從而促使汙水中的懸浮物和膠體物質與高效混凝劑作用發生脫穩和凝聚形成初始絮凝體，同時汙水中的磷與高效混凝劑作用通過化學沉澱、混凝沉澱和選擇性吸附等過程得以去除，混凝池11的上端與加砂池12的上端連通；

加砂池12用於向經混凝池11反應後的汙水中投放微砂並通過攪拌促使初始絮凝體包裹微砂以及汙水中的懸浮顆粒形成帶有泥砂的、大和重的粗大化絮凝體，加砂池12的下端與絮凝池13的下端連通；

絮凝池13用於向經加砂池12反應後的汙水中投放助凝劑從而促使粗大化絮凝體熟化並形成以微砂為核心的礬花顆粒，絮凝池13的上端與高速沉澱池14上端連通；

高速沉澱池14用於使經絮凝池13反應後的汙水中的水與礬花顆粒分離。

進一步地，進水管2外接有高效混凝劑注入管21，高效混凝劑注入管21遠離進水管2的一端設置在高效混凝劑加藥池3內；高效混凝劑加藥池3內設有第一攪拌器31，第一攪拌器31通過攪拌使高效混凝劑均勻混入純水中，從而便於通過高效混凝劑注入管21將高效混凝劑注入進水管2內；本實施例中，高效混凝劑注入管21上固設有高效混凝劑加藥泵22，高效混凝劑加藥泵22用於將高效混凝劑抽入進水管2內；高效混凝劑加藥泵22的入口一側固設有位於高效混凝劑注入管21上的第一控制閥23，高效混凝劑加藥泵22的出口一側固設有位於高效混凝劑注入管21上的第二控制閥24；第一控制閥23和第二控制閥24用於控制高效混凝劑注入管21的打開和關閉。

進一步地，進水管2內設有管道混合器25，管道混合器25設置於高效混凝劑注入管21與混凝池11之間，管道混合器25用於使汙水與高效混凝劑初步混合。

進一步地，混凝池11內設有第二攪拌器111，第二攪拌器111用於攪拌汙水和高效混凝劑的混合液；混凝池11的上部右壁上開設有與加砂池12連通的第一過水孔112；本實施例中，第二攪拌器111的最大轉速為63rpm/min；第一過水孔112為矩形孔，第一過水孔112的長度和寬度均為300mm；混凝池11底部固設有第一排空管(未示出)，第一排空管便於混凝池11內積液的排除。

進一步地，加砂池12的上方固設有加砂管121，加砂管121用於向加砂池12內加入微砂；加砂池12內還設有第三攪拌器122，第三攪拌器122用於攪拌經混凝池11反應後的汙水使汙水中的初始絮凝體與微砂結合；加砂池12的下部右壁上開設有與絮凝池13相連通的第二過水孔123；本實施例中，第三攪拌器122的最大轉速為63rpm/min，第二過水孔123為矩形孔，第二過水孔123的長度和寬度均為300mm；加砂池12底部固設有第二排空管(未示出)，第二排空管便於加砂池12內的積液的排除。

進一步地，絮凝池13上端固設有助凝劑注入管131，助凝劑注入管131遠離絮凝池13的一端設置在助凝劑加藥池4內，助凝劑加藥池4內設有第四攪拌器41，第四攪拌器41通過攪拌使助凝劑均勻混入純水中，從而便於通過助凝劑注入管131將助凝劑注入絮凝池13內；本實施例中，助凝劑注入管131上固設有助凝劑加藥泵132，助凝劑加藥泵132用於將助凝劑抽入絮凝池13內，助凝劑加藥泵132的入口一側固設有位於助凝劑注入管131上的第三控制閥133，助凝劑加藥泵132的出口一側固設有位於助凝劑注入管131的第四控制閥134；絮凝池13的上方設有第五攪拌器135，第五攪拌器135用於攪拌經加砂池12處理的汙水和助凝劑的混合液；絮凝池13的上部右壁上固設有與高速沉澱池14連通的過水渠136；本實施例中，第五攪拌器135的最大轉速為34rpm/min，絮凝池13底部固設有第三排空管(未示出)，第三排空管便於絮凝池13內的積液的排除；由於加砂池12的下部右壁與絮凝池13是連通的，在其他實施例中，第二排空管和第三排空管也可為同一排空管。

進一步地，高速沉澱池14內部上方固設有集水槽141，集水槽141與高速沉澱池14通過若干傾斜設置的擋泥過水管142連通，且，擋泥過水管142的上端設置在集水槽141內，集水槽141外接有出水管143；本實施例中，集水槽141由L型板5與高速沉澱池14的前壁、高速沉澱池14的後壁以及高速沉澱池14的右壁圍合而成，若干傾斜設置的擋泥過水管142穿過L型板5的底部與高速沉澱池14內部連通，且，各擋泥過水管142均向左傾斜設置，擋泥過水管142的傾斜角度為50°～70°；L型板5的上端與高速沉澱池14頂部平齊，出水管143設置在高速沉澱池14上端的右壁上；這樣汙水只能在完全進入高速沉澱池14後由擋泥過水管142下端進入集水槽141，集水槽141的液位隨高速沉澱池14液面上升或者下降，由過水渠136進入的汙水水流流動對集水槽141和擋泥過水管142內的水流的狀態影響較小，這樣集水槽141和擋泥過水管142內的水液便始終處於一種較為平靜的狀態，由於礬花顆粒較重，在水液平靜的狀態下會快速自然沉降，這樣集水槽141的上部就主要是清水，從而實現了清水與礬花顆粒的快速分離，礬花顆粒在重力作用下自然沉降高速沉澱池14底部，清水則通過集水槽141的出水管143流出；

高速沉澱池14的底部固設有上端大、下端小的泥砂收集鬥144，泥砂收集鬥144的底部連接有泥砂回流管145，泥砂回流管145遠離高速沉澱池14的一端與泥砂分離器6連接，泥砂分離器6用於使汙泥(礬花中除去微砂以外的部分：包括高效混凝劑、助凝劑以及汙水中的汙染物)和微砂分離，泥砂回流管145上固設有泥砂回流泵146，泥砂回流泵146用於將泥砂收集鬥144底部沉澱的礬花顆粒和水一起抽送給泥砂回流泵146，泥砂回流泵146的入口一側固設有位於泥砂回流管145上的第五控制閥147，泥砂回流泵146的出口一側固設有位於泥砂回流管145上的第六控制閥148；第五控制閥146和第六控制閥147用於控制泥砂回流管145的打開和關閉；泥砂分離器6外接有出砂管61和出泥管62，出砂管61遠離泥砂分離器6的一端設置在加砂池12上方，這樣就便於泥砂分離後對微砂回收利用，從而降低微砂的使用成本，出泥管62與汙泥脫水處理系統(未示出)連接；本實施例中，泥砂收集鬥144的落料坡度根據不同環境條件下水處理過程中進入高速沉澱池14水流量的大小設定：當進水流量大時，高速沉澱池14內設有位於泥砂收集鬥144上的刮泥機(未示出)，並且高速沉澱池14底部泥砂收集鬥144的落料坡度控制在11°～15°；當進水流量小時，泥砂收集鬥144可以設置為漏鬥狀，泥砂收集鬥144的落料坡度控制在45°～50°，以便於礬花顆粒自流至高速沉澱池14的泥砂收集鬥144中央，此時高速沉澱池14內不需設置刮泥機；泥砂回流泵146的過流部分選用耐磨損和防腐蝕材料，泥砂回流泵146選用變頻電機，泥砂回流泵146的流量為進水管2流量的5～10％，泥砂回流泵146的揚程根據泥砂分離器6的需要確定；泥砂分離器6的流量與泥砂回流泵146的流量保持一致，且，泥砂分離器6要求80％頂流出，20％低流出，微砂回收率＞98％。

優選地，池體1由碳鋼、不鏽鋼或者玻璃鋼一體成型；這樣池體1的結構就比較簡單並且緊湊，從而便於使用拖車移動運輸，並且便於安裝。

具體地，微砂為圓形石英砂，其矽含量＞95％，均勻係數(d60/d10)＜1.5，微砂的有效粒徑為100～200μm；加砂池12微砂濃度為5～10g/L；本實施例中，98％～99％的微砂能通過泥砂分離器6的有效分離得到循環使用，加砂管121在第一次注入微砂後，後期每次對加砂池12內微砂的補給濃度為1～2g/m3，這樣就便於控制微砂載體的使用成本。

優選地，高效混凝劑包括聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)、汙水處理複合劑中的至少一種；

汙水處理複合劑包括如下按重量百分比計的組分：

主劑包括硫酸鋁、碳酸鈉、生石灰中的至少一種；PH調節劑為水泥或檸檬酸；比重增加劑包括水泥、磁粉、鐵粉中的至少一種；吸附劑包括羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、甲殼素、甲殼素衍生物中的至少一種；

助凝劑為聚丙烯醯胺、海藻酸鈉、活化矽酸其的至少一種。

本發明實施例提供的具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，在選取一組需氧汙染物含量為227.3mg/L、懸浮物含量為864.4mg/L、總磷含量為6mg/L的汙水作為處理對象時，將汙水的進水流量設定為50m3/h，高效混凝劑的投藥量設置為：每升汙水中使用0.1g聚合氯化鋁(PAC)和0.0075g聚丙烯醯胺(PAM)；微砂投放濃度設置為6g/L，微砂選用粒徑大小為70～140μm海砂；處理結果為：經處理後的出水澄清，需氧汙染物的去除率81.5％，懸浮物的去除率98.6％，總磷的去除率95.5％，處理後的汙水能夠達到安全排放的要求。

本發明實施例提供的具有載體絮凝沉澱功能的一體式水處理裝置，管道混合器25使汙水與高效混凝劑初步混合後進入混凝池11，通過混凝池11內的第二攪拌器111攪拌使汙水中的汙染物(懸浮物和膠體物質)與高效混凝劑的充分混合後形成初始絮凝體，汙水中的初始絮凝體進入加砂池12後在加砂池12的第三攪拌器122的攪拌作用下與微砂結合形成粗大化絮凝體，粗大化絮凝體進入絮凝池13後在第五攪拌器135的攪拌作用下與助凝劑反應形成體積大且密實的礬花顆粒，礬花顆粒通過過水渠136進入高速沉澱池14後會快速自然下降到泥砂收集鬥144底部，而清水則會進入集水槽141，並由集水槽141的出水管143排出，通過泥砂回流管145可以將泥砂收集鬥144底部的礬花顆粒集中輸送至泥砂分離器6，通過泥砂分離器6可以使微砂與汙泥(包括水中的汙染物、高效混凝劑以及助凝劑)分離，分離後的微砂再次投入加砂池12重新利用，而汙泥則通過汙泥脫水處理系統進行脫水處理；該一體化水處理裝置具有設計靈活、結構緊湊、佔地面積小以及耐衝擊等特點，可以由拖車運送並在幾天內安裝完畢；並且，該一體化水處理裝置還具有處理效率高、成本低以及負荷能力強等特點，可以用於江河、湖泊、河湧等黑臭汙染水體的水質淨化，也可用於懸浮物含量較高的工業廢水的處理。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護範圍。