鐵碳微渦絮凝裝置及廢水處理系統的製作方法

2023-10-27 04:59:32 1

本發明提供一種鐵碳微渦絮凝裝置及廢水處理系統，尤其涉及一種流程短、效率高的鐵碳微渦絮凝裝置及廢水處理系統。

背景技術：

從煙道氣脫硫系統排出的脫硫廢水ph值較低且含有較高含量的懸浮物、cod及有害重金屬離子，含有這些汙染物的廢水排放將嚴重汙染環境。但是現有技術處理脫硫廢水通常要經過三聯箱，即中和箱、反應箱、絮凝箱，各個工藝在不同的反應器或反應池中進行，工藝流程長，如此導致集成度低、佔地面積大、藥劑投加種類多、運行管理麻煩。

技術實現要素：

為克服現有技術存在的缺點，本發明的發明目的是提供一種鐵碳微渦絮凝裝置及廢水處理系統，微電解、氧化和絮凝在一個容器中進行，對脫硫廢水處理的流程短、效率高，對脫硫廢水中懸浮物、cod、重金屬離子都有很強的去除能力，可將重金屬離子轉化為還原態的金屬單質，同時可自動調節廢水ph值。

為實現所述發明目的，本發明的一方面提供一種鐵碳微渦絮凝裝置，其包括容器，在同一容器內設置有曝氣區和鐵碳微電解反應區，其特徵在於，在容器還設置有微渦絮凝區，利用鐵碳微電解反應區的微電解反應液作為微渦絮凝區的絮凝劑。

優選地，微渦絮凝區填充了微渦絮凝球。

優選地，待處理廢水依次流經鐵碳微電解反應區和微渦絮凝區。

優選地，容器從上到下依次設置鐵碳微電解反應區、曝氣區和微渦絮凝區。

優選地，容器從上到下依次設置微渦絮凝區、曝氣區和鐵碳微電解反應區。

為實現所述發明目的，本發明的另一方面提供一種鐵碳微渦絮凝裝置，其特徵在於，包括外筒和設置於外筒內並與外筒同軸設置的內筒，內筒上部填充鐵碳填料形成鐵碳微電解反應區，內筒下部設置有排氣管形成曝氣區；內筒和外筒之間的空填充微渦絮凝球形成微渦絮凝區，利用鐵碳微電解反應區的微電解反應液作為微渦絮凝區的絮凝劑。

優選地，待處理廢水依次流經鐵碳微電解反應區和微渦絮凝區。

為實現所述發明目的，本發明的再另一方面，提供一種廢水處理系統，其特徵在於，包括以上所述的鐵碳微渦絮凝裝置。

優選地，廢水處理系統還包括沉澱澄清裝置，其連接於鐵碳微渦絮凝裝置，用於對鐵碳微渦絮凝裝置排出的水進行沉澱澄清。

與現有技術相比，本發明提供的鐵碳微渦絮凝裝置及廢水處理系統，在同一容器內設置有曝氣區、鐵碳微電解反應區和微渦絮凝區，利用鐵碳微電解反應區微電解反應液作為微渦絮凝區的絮凝劑，從而對脫硫廢水處理的流程短、效率高，對脫硫廢水中懸浮物、cod、重金屬離子都有很強的去除能力，可將重金屬離子轉化為還原態的金屬單質，同時可自動調節廢水ph值。

附圖說明

圖1是本發明第一實施例提供的廢水處理系統的示意圖；

圖2是本發明第二實施例提供的廢水處理系統的示意圖；

圖3是本發明第三實施例提供的廢水處理系統的示意圖；

圖4是本發明第四實施例提供的廢水處理系統的示意圖；

圖5是本發明第五實施例提供的廢水處理系統的示意圖;

圖6是本發明第六實施例提供的廢水處理系統的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語「上、「下」、「內」、「外」是以附圖的方向為參考的，只是為了描述方便，並不能對本發明做別的限制。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

第一實施例

圖1是本發明第一實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖1所示，根據本發明第一實施例提供的廢水處理系統包括鐵碳微渦絮凝裝置100和沉澱澄清裝置200，其中，鐵碳微渦絮凝裝置100包括容器，在容器內從下到上依次設置有曝氣區103、鐵碳微電解反應區102和微渦絮凝區101。曝氣區103設置有排氣管104，排氣管上均勻設置有多個排氣孔；容器側壁底部設置有進氣口，其可通過氣管連通供氣源，所述供氣源可以是壓縮空氣、氧氣或者外界空氣，供氣源可通過氣泵106給排氣管供氣以增加供氣的速度。容器側壁底部還設置有進水口，所述進水口用於通過水管給容器內導入工業廢水，導入工業廢水的管路中設置有控制閥108和單向閥109，控制閥108用於控制水流的通斷，所述單向閥109用於控制水的流向。鐵碳微電解反應區102至少填充了鐵碳填料，當導入脫硫廢水時,由於fe和c之間存在1.2v的電極電位差,因而會形成無數的微電池系統,在其作用空間構成一個電場，陽極反應生成大量的fe2+進入廢水,進而氧化成fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。由於脫硫廢水的ph值在4-6之間，陰極反應產生大量新生態的[h]和[o]均能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應,使有機大分子發生斷鏈降解,從而消除了有機物的色度,提高了廢水的可生化度,且陰極反應消耗了大量的h+生成了大量的oh-,這使得廢水的ph值也有所提高。

當廢水與鐵碳接觸後發生如下電化學反應:

陽極:fe-2e→fe2+

陰極:2h++2e→h2

當有氧存在時，發生如下反應:

陽極：4fe2++o2+4h+→2h2o+4fe3+

陰極：o2+4h++4e→2h2o

o2+2h2o+4e→4oh-

通過鐵碳曝氣反應,消耗了大量的氫離子,並產生了大量的[oh-]，從而使廢水的ph值升高,為後續催化氧化處理創造了條件。二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調節廢水的ph可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉澱,吸附汙水中的懸浮或膠體態的微小顆粒及有機高分子,可進一步降低廢水的色度,同時去除部分有機汙染物質使廢水得到淨化。

微渦絮凝區101填充了微渦絮凝球，微渦絮凝球為空心球形結構,內外表面均打毛，表面開有小孔；採用abs塑料,密度略大於水。眾多的微渦絮凝球的運動能有效地促進水中微粒的擴散與碰撞。一方面,從鐵碳微電解反應區導入的二價和三價鐵離子水解形成的膠體在微渦流作用下快速擴散並與水中膠體充分碰撞,使水中膠體快速脫穩；另一方面,微渦絮凝區之間較大的流速差,造成流層中攜帶微粒的相對運動,同時渦流的旋轉作用形成離心慣性力,造成微粒沿旋渦徑向運動,故水中脫穩膠體在微渦流作用下具有更多碰撞機會,因而具有更高的凝效率。通過控制水流方向各層微渦絮凝球的開孔比,使流速逐漸減小,從而使各種尺度渦旋之間的能量傳遞也越來越小,同時產生更小尺度的渦旋,水的粘性影響開始增加,產生能量損耗。

當微渦絮凝區放置了大量的微渦絮凝球後,由於反應器內流速相對較小,大量較大粒徑的絮體(礬花)在微渦絮凝球內積累懸浮於水中。懸浮絮體(即通常說的泥渣)對水流中的脫穩膠體產生吸附絮凝作用即接觸絮凝。該工藝上向流區每個渦流微渦絮凝球內都有懸浮絮體,總體積大,形成立體接觸絮凝；微渦絮凝球內絮體成長質量高,成長過大的絮體在微渦流的作用下會破碎成較小絮體從而保持絮凝能力,密實度較低的絮體在微渦流的作用下會破碎並重新絮凝成密實度較高的絮體,有利於後續沉澱分離。

第一實施例中，在鐵碳微渦絮凝裝置的容器的上部的側壁設置有排水口，該排水口依次經過控制閥111、單向閥112，水泵113和控制閥114，將絮凝處理液導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清，設置。在鐵碳微渦絮凝裝置的頂部還設置有出水水龍頭105，用於取水樣，以檢測水質。設置控制閥111和控制閥114的目的是為了在檢修水泵時，切斷水路。

沉澱澄清裝置200包括容器201，容器上部為圓筒形，下部為椎形泥鬥，沿容器軸向的中央設置有導流管202，所述導流管包括圓管、喇叭口205和擋泥板206，絮凝處理液經導管導入圓筒，而後向下流經喇叭口205後降低下降流速，下降過程中固液混合物受擋泥板206阻擋流動改變方向，在沉澱澄清裝置200底部進行固液分離：沉澱澄清裝置200上部設置水環堰203，用於收集固液分離後的清液，清液由絮凝沉澱出水管流出沉澱澄清裝置200；沉澱物由收泥鬥收集，最後由排泥管204導出沉澱澄清裝置200。

第二實施例

圖2是本發明第二實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖2所示，根據本發明第二實施例提供的廢水處理系統包括鐵碳微渦絮凝裝置100和沉澱澄清裝置200，其中，鐵碳微渦絮凝裝置100包括容器，在容器內從下到上依次設置有微渦絮凝區101、曝氣區103和鐵碳微電解反應區102。曝氣區103設置有排氣管，排氣管上均勻設置有多個排氣孔；容器側壁中部相應於排氣管的部分設置有進氣口，其可通過氣管連通供氣源，所述供氣源可以是壓縮空氣、氧氣或者外界空氣，供氣源可通過氣泵106給排氣管供氣以增加供氣的速度。鐵碳微電解反應區102至少填充了鐵碳填料，從而形成微電解區，其下部設置有多孔擋板。容器側壁上部還設置有進水口，所述進水口用於通過水管給容器內導入工業廢水，導入工業廢水的管路中設置有控制閥108和單向閥109，控制閥108用於控制水流的通斷，所述單向閥109用於控制水的流向。微渦絮凝區101填充了微渦絮凝球。容器側壁下部還設置有排水口，其用於排出絮凝反應液。絮凝反應液依次經過控制閥111、單向閥112，水泵113和控制閥114，將絮凝處理液導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清。第二實施例中的沉澱澄清裝置200與第一實施中的沉澱澄清裝置相結構和工作過程相同，這裡不再重述。在鐵碳微渦絮凝裝置的頂部還設置有出水水龍頭105，用於取水樣，以檢測水質。

第二實施例中，微渦絮凝裝置採用下流式，氣水反向，微孔曝氣管設在鐵碳區與微渦區中間，鐵碳區底部設多孔擋板，能夠避免空氣對絮凝區絮體的剪切，絮體不易破碎，避免排水口及排水管堵塞。

第三實施例

圖3是本發明第三實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖3所示，根據本發明第三實施例提供的廢水處理系統包括鐵碳微渦絮凝裝置100和沉澱澄清裝置200，其中，鐵碳微渦絮凝裝置100包括容器，在容器內從下到上依次設置有微渦絮凝區101、曝氣區103和鐵碳微電解反應區102。曝氣區103設置有排氣管，排氣管上均勻設置有多個排氣孔；容器側壁中部相應於排氣管的部分設置有進氣口，其可通過氣管連通供氣源，所述供氣源可以是壓縮空氣、氧氣或者外界空氣，供氣源可通過氣泵106給排氣管供氣以增加供氣的速度。鐵碳微電解反應區102至少填充了鐵碳顆粒；渦絮凝區101填充了微渦絮凝球。容器上部設置有進水口，容器下部設置有排水口。第三實施例中，鐵碳微渦絮凝裝置100還包括集水箱115，所述集水箱至少設置第一進水口，工業廢水依次經過控制閥108、單向閥109，水泵116、控制閥117和電動閥118連接於第一進水口，用於給集水集中導入所需淨化的工業廢水；所述集水箱至少設置第二進水口，容器下部的排水口依次經過控制閥111、單向閥112，循環泵113和控制閥114連接於第二進水口，用於給集水集中導入循環的待處理水；集水箱包括第一排水口，所述第一排水口經電動閥122連通於容器上部的進水口，用於給鐵碳微渦絮凝裝置100導入集水箱內的待處理水；集水箱包括第二排水口，所述第二排水口通過電動閥123連通於沉澱澄清裝置200，用於將絮凝處理液導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清。第三實施例中的沉澱澄清裝置200與第一實施中的沉澱澄清裝置相結構和工作過程相同，這裡不再重述。

在集水箱中可設置水質傳感器，其用於監測集水箱內的水質。第三實施例提供的廢水處理系統還包括處理器，處理器根據水質傳感器提供的信息控制電磁水泵116、電動閥118、及循環泵113的工作狀態，工作時，控制電動閥118和電動閥122，使電動閥118和電動閥122打開，使電動閥123關閉，使水泵116工作，給鐵集水箱115導入待處理的廢水，由集水箱115給鐵碳微渦絮凝裝置100導入待處理的水以對待處理的水進行微電解反應和絮凝反應，同時使循環泵113工作，以將已經發生絮凝的水再次導入到集水箱115，當集水箱115的內的水滿時，使電動閥118關閉，使水泵116停止工作，使循環泵113工作，將已經過絮凝的水再次導入鐵碳微渦絮凝裝置100進行處理，當水質傳感器檢測已處理的水達到標準時，包括關閉電動閥122，打開電動閥123，使經過多次電解與絮凝的水導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清處理。所述標準為行來標準，至少水濁度、cod、ph值等數據。

集水箱底部還設置有排汙口（圖中未示），其通過排汙管連通於外界的汙泥池，排汙管中設置有控制閥。

第三實施例中，對導入到集水箱的水反覆進行微電解、絮凝，使待處理廢水得到更充分的淨化。

第四實施例

圖4是本發明第五實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖4所示，根據本發明第四實施例提供的廢水處理系統包括鐵碳微渦絮凝裝置100和沉澱澄清裝置200，其中，鐵碳微渦絮凝裝置100包括外筒103和置於外筒內並與外筒共軸的內筒118，內筒下部設置有排氣管117，所述排氣管均勻設置有多個排氣孔，從而形成曝氣區，外筒和內筒側壁下部和相應於排氣管的部分設置有進氣口，其可通過氣管連通供氣源，所述供氣源可以是壓縮空氣、氧氣或者外界空氣，供氣源可通過氣泵106給排氣管供氣以增加供氣的速度；內筒上部，排氣管之上填充了鐵碳顆粒填料，從而形成微電解區；內筒頂部設置有進水口，其通過進水管119導入待處理的廢水。外筒和內筒之間的空腔填充微渦絮凝球從而形成渦絮凝區。外筒上部側壁設置的排水口。第五實施例中，廢水處理系統還包括集水箱115，所述集水箱至少設置第一進水口，工業廢水依次經過控制閥108、單向閥109，水泵116和控制閥117連接於第一進水口，用於給集水集中導入所需淨化的工業廢水；所述集水箱至少設置第二進水口，外筒上部的排水口依次經過控制閥111、單向閥112，水泵113和控制閥114連接於第二進水口，用於給集水集中導入待處理循環水；集水箱包括第一排水口，所述第一排水通過電動閥122連通於內筒上部的進水口，用於給鐵碳微渦絮凝裝置100導入集水箱內的水；集水箱包括第二排水口，所述第二排水通過電動閥123連通於沉澱澄清裝置200，用於將絮凝處理液導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清。第二實施例中的沉澱澄清裝置200與第一實施中的沉澱澄清裝置相結構和工作過程相同，這裡不再重述。

在集水箱中可設置水質傳感器，其用於監測集水箱內的水質。第四實施例提供的廢水處理系統還包括處理器，處理器根據水質傳感器提供的信息控制電磁水泵116、電動閥118、及循環泵113的工作狀態，工作時，控制電動閥118和電動閥122，使電動閥118和電動閥122打開，使電動閥123關閉，使水泵116工作，給鐵集水箱115導入待處理的廢水，由集水箱115給鐵碳微渦絮凝裝置100導入待處理的水以對待處理的水進行微電解反應和絮凝反應，同時使循環泵113工作，以將已經發生絮凝的水再次導入到集水箱115，當集水箱115的內的水滿時，使電動閥118關閉，使水泵116停止工作，使循環泵113工作，將已經過絮凝的水再次導入鐵碳微渦絮凝裝置100進行處理，當水質傳感器檢測已處理的水達到標準時，包括關閉電動閥122，打開電動閥123，使經過多次電解與絮凝的水導入到沉澱澄清裝置200中進行沉澱澄清處理。所述標準為行業標準，至少包括水濁度、cod、ph值等數據。

集水箱底部還設置有排汙口（圖中未示），其通過排汙管連通於外界的汙泥池，排汙管中設置有控制閥。

第四實施例中，對導入到集水箱的水反覆進行微電解、絮凝，使工業廢水得到更充分的淨化。

第五實施例

圖5是本發明第五實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖5所示，根據本發明第五實施例提供的廢水處理系統包括鐵碳微渦絮凝裝置100和沉澱澄清裝置200，其中，鐵碳微渦絮凝裝置100包括外筒103和置於外筒內並與外筒共軸的內筒118，內筒下部設置有排氣管117，所述排氣管均勻設置有多個排氣孔，從而形成曝氣區，外筒和內筒側壁下部和相應於排氣管的部分設置有進氣口，其可通過氣管連通供氣源，所述供氣源可以是壓縮空氣、氧氣或者外界空氣，供氣源可通過氣泵106給排氣管供氣以增加供氣的速度；內筒上部，排氣管之上填充了鐵碳顆粒填料，從而形成微電解區；內筒頂部設置有進水口，其通過進水管119導入待處理的廢水。外筒和內筒之間的空腔填充微渦絮凝球從而形成渦絮凝區。外筒上部側壁設置的排水口。

第五實施例中，沉澱澄清裝置200包括容器201，容器上部為圓筒形，下部為椎形泥鬥，圓筒形區域中設置有多個平行且與水平面呈一定角度的斜板(斜管)209，優選地，這些斜板關於圓筒的軸線對稱，所述角度在30度到80度之間,更優選地60度。沿容器軸向的中央設置有導流管202，所述導流管包括圓管207、喇叭口205和擋泥板206，絮凝處理液經導管導入圓筒，而後向下流經喇叭口205後降低下降流速，下降過程中固液混合物受擋泥板206阻擋流動改變方向，在沉澱澄清裝置200底部進行固液分離：沉澱澄清裝置200上部設置水環堰203，用於收集固液分離後的清液，清液由絮凝沉澱出水管流出沉澱澄清裝置200；沉澱物由收泥鬥收集，最後由排泥管204導出沉澱澄清裝置200。

第五實施例中，鐵碳微渦絮凝裝置100的出水口依次經控制閥111、單向閥112、循環泵113和控制閥114連通於沉澱澄清裝置200的導流管202上部的進水口；待處理廢水依次經過控制閥108、單向閥109、水泵116和電動閥118連通於電磁閥121的第一進液口，沉澱澄清裝置200的出水口經管路連通於電磁閥121的第二進液口，電磁閥121的出液口連通於鐵碳微渦絮凝裝置100的進液口。沉澱澄清裝置200的出水口處設置有水質檢傳感器。第五實施例提供的廢水處理系統還包括處理器，處理器根據水質傳感器提供的信息控制電磁水泵116、電磁閥118、電磁閥121、電控閥120及循環泵113的工作狀態，工作時，控制電磁閥121，先使其第一進液口與其排液口連通，打開電動閥118，使水泵116工作，給鐵碳微渦絮凝裝置100導入待處理的廢水，同時使循環泵工作，以將絮凝液導入到沉澱澄清裝置200，當沉澱澄清裝置200的內的水滿時，使控制電磁閥121，先使其第二進液口與其排液口連通，關閉電動閥118，使水泵116停止工作，使循環泵工作，將已經過沉澱的水再次導入鐵碳微渦絮凝裝置100進行處理，當水質傳感器檢測已處理的水達到標準時，所述標準為行來標準，排出清水。

第五實施例中，對待處理的廢水反覆進行微電解、絮凝、沉澱，使工業廢水得到更充分的淨化。

第六實施例

圖6是本發明第六實施例提供的廢水處理系統的示意圖，如圖6所示，本發明第六實施例提供的廢水處理系統包括:鐵碳反應裝置、微渦絮凝裝置以及沉澱澄清裝置，待處理汙水首先依次經過控制閥108、單向閥109，水泵116、控制閥117和電控閥118連通於設置於在微渦絮凝裝置側壁下方的進水口，微渦絮凝裝置300中設置有絮凝球；微渦絮凝裝置300上端的出水口經控制閥123連通於微渦絮凝裝置200的進水口；微渦絮凝裝置200的出水口依次經控制閥401、單向閥402，水泵403、控制閥404和電控閥405連通於設置於鐵碳反應裝置100上端的進水口，鐵碳反應裝置的下方設置有排氣管，上部填充了鐵碳填料，鐵碳反應裝置100下端的出水口依次經控制閥301、單向閥302，水泵303、控制閥304和電控閥305連通於設置於在微渦絮凝裝置側壁下方的進水口。待處理脫硫廢水流入微渦絮凝裝置，與鐵碳反應區的帶有足量鐵離子的微電解液出水混合，自下而上流過微渦絮凝裝置，在微渦球的作用下發生絮凝反應，絮體增大。帶有絮體的混合液經電磁閥流入沉澱澄清裝置泥水分離，清水經回流泵返回鐵碳區進行鐵碳微電解反應，水流自下而上，與氧化空氣錯流，鐵碳區頂部有排氣口，電解液再流回微渦絮凝裝置，反覆循環，直到水質達到處理排放要求，從沉澱澄清裝置溢流出水。如此可以使鐵碳微電解反應區被脫硫廢水中高濃度懸浮物堵塞的風險大大降低。所述沉澱澄清裝置可以為普通豎流沉澱池，也可以是斜板（管）沉澱池，優選為斜板（管）沉澱池。

上述實施例僅為例舉，各種實施例的各個部件還可進行組合，也在本發明公開的範圍內。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。