專利名稱：：工業污水處理裝置和工業污水處理方法
技術領域：
：本發明涉及一種工業污水處理裝置，尤其是一種利用水力旋流曝氣除污器—HAD(HydrocycloneAerationDecontaminator)而獨特開發的緊湊型、高效的、移動式污水處理裝置；另外，本發明還涉及一種工業污水處理方法。
背景技術：
：在世界范圍內，特別在發展中國家，從各種各樣的工業生產過程中排放出的工業污水已經給環境造成了嚴重的危害，給政府和企業帶來了沉重的經濟負擔。環境問題已引起中國政府的高度重視，市政(城市)污水和工業污水處理在中國已成為一個重要的產業。正常的市政污水處理系統包括污水匯集、預處理、二級處理以及深度處理。居民住宅、商務辦公樓和工業生產排放的污水經市政下水道系統匯集排送到市政污水處理廠。第一步是預處理，預處理的設備主要包括機械的或固定的隔渣篩和曝氣沉砂池。機械的或固定的隔渣篩用來除去較大的物體，例如舊布、塑料、木片和砂石，這些物體的存在會影響后續處理的效果，甚至堵塞設備。在有必要的情況下，有時也會用破碎設備來破碎較大的固體。曝氣沉砂池主要用來除去較小的砂粒，它們會對后續處理設備造成磨損，所以必須預先將其除去，以減少砂粒對設備的磨損。由隔渣篩和曝氣沉砂池脫除的廢料經脫水后，由轉儲車運輸到垃圾填埋場進行處置。第二步是預處理后的二級處理。污水中的大多數懸浮物在初級凈化沉砂池中被除去。在這個過程中，污水中大約60%總懸浮固體量(TSS)和大約30%的生化需氧量(BOD)被除去。生化需氧量(BOD)是水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量。生化需氧量愈高，表示水中需氧有機污染物愈多。二級處理通常用兩步工序來除去在初級處理中沒有被除去的膠體、可溶性顆粒以及有機物。通常的污水二級處理會設有一個常規的活性污泥處理工藝，這個工藝也被稱為第一步工藝，它是在曝氣沉淀池中使活性污泥(微生物)和污水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對污水中所含有機物進行分解代謝活動。在這個過程中，有機物質被微生物所利用而得以降解、去除，同時不斷合成出新的微生物。從活性污泥曝氣沉淀池排出的水還含有大量的懸浮的活性污泥，這些懸浮物必須在水排放之前被除去。二級處理的第二步工藝是二級凈化沉淀池。二級處理是一個非常敏感的生物反應過程，這個過程常受到飛入水道中的有毒污染物的影響。因此，精確控制排入污染物是二級處理穩定、高效運行的保證。污水的最終處理是消毒處理，例如用紫外光殺死病毒病原體、寄生蟲等。從一級和二級處理過程中排出的沉積物和多余的活性污泥必須經過穩定處理后才能排放、堆存。穩定或消化處理是一個微生物降解過程，在進入隔氧消化處理之前，這些廢棄的活性污泥在溶氣浮選器中濃縮。在厭氧消化工藝中，廢棄的活性有機物和一級處理的廢物與空氣中的氧氣隔絕。厭氧消化處理是一個非常復雜的生化反應過程，并受很多物理和化學因素的影響。這個降解消化過程分兩步反應進行。在第一步反應中，在水解產酸菌的作用下，污水中大分子有機物(蛋白質、碳水化合物)被轉化成有機脂肪酸。在第二步反應中，產甲烷細菌將脂肪酸轉化為甲烷、二氧化碳和其它微量氣體。甲烷具有高燃價值，可以用來發電和加熱。隔氧(厭氧)過程可以去除80%到90%的有機廢料。有時為了除去營養元素，進一步的強化處理是必要的。例如，用絮凝劑來除去磷，用氣提法來除去氮。總之，市政污水處理系統是一個多級的處理過程，目的是在污水被排入自然水系之前降低或除去有機物、固體含量和病毒病原體。不同的自然水系都有其自身的可接受的排放限制，其目的是保證當處理過的水排入自然水系后不會影響或降低自然水系的質量。工業污水處理系統是用來處理工業生產過程中排放出的工業污水。目的是為了改善水的質量，降低廢水對環境的影響，或使廢水重新利用。這個處理過程是用物理和化學方法來除去或降低水中的污染物。工業污水處理工藝基本上類似于市政污水處理工藝，但是必須注意的是工業污水中的污染物、營養平衡、溫度等因素。這些因素對工藝和設備的選擇都有很大的影響。不同的工業過程排放的污水都具有其特點，比如由機場排出的用來化冰的含化學藥劑的污水，以及電鍍廠、屠宰廠、消防訓練中心、廢輪胎焚燒廠和垃圾廠的污水都必須有獨特的處理工藝和設備。在當今的中國，幾乎每個城市都有自己的污水處理廠。一般來說，在工業污水排入公共下水道系統之前，各個企業都必須對他們排放的污水進行處理。中小型企業，由于受到土地和財政等因素的制約，沒有自己的污水處理設施。這些企業所排放的污水已成為了主要的污染源，這些污染源不僅給環境造成了污染，降低了市政污水處理系統的效率，而且也嚴重地影響了這些中小型企業的經濟發展。雖然大型企業都有自己的污水處理設施來對廢水進行一級和二級處理，但這些污水處理設施也存在著系統龐大、資金投入大、運行成本高、處理時間長等缺點。
發明內容針對現有技術的上述不足，本發明所要解決的技術問題之一是提供一種緊湊、高效、移動式工業污水處理裝置，以彌補現有技術的不足和缺陷，解決中小型工業污水的處理。本發明所要解決的技術問題之二在于提出上述工業污水處理裝置的應用，提出一種工業污水處理方法。為了解決上述技術問題之一，本發明通過利用水力旋流曝氣除污器一HAD(HydrocycloneAerationDecontaminator)而開發實現的。本發明提出的工業污水處理裝置，包括連接水管，其創新點在于，該裝置還包括通過連接水管并按水流方向依次串聯排列的污水調節池、給藥混合裝置、U型絮凝調漿管、水力旋流曝氣除污器和靜態分選槽，其中上述給藥混合裝置包括靜態在線攪拌器，并具有藥劑注入口、給水入口和出水口，藥劑注入口離靜態在線攪拌器的距離為lcm-100cm，藥劑注入口還設有逆向閥；上述U型絮凝調漿管的直徑和連接水管的直徑比為1:1-100:1;上述水力旋流曝氣除污器具有污水入口、壓縮空氣入口、揮發性物質出口和污水出口；上述靜態分選槽具有靜態分選區、二次沉淀區和排水調節區，靜態分選區內設有沉渣擋板，并藉由底流出水口和二次沉淀區相連通；二次沉淀區設有溢流板，清水通過溢流板進入排水調節區，排水調節區底部設有清水排出口。為了解決上述技術問題之二，本發明提出的工業污水處理方法，使用了上述工業污水處理裝置，工業污水先經過污水調節池進行水質、水量的調節；經過調節的污水與藥劑經過給藥混合裝置由靜態在線攪拌器攪拌混合后進入U型絮凝調漿管；從U型絮凝調漿管出來的溶液與壓縮空氣一起進入水力旋流曝氣除污器進行充分的混合；從水力旋流曝氣除污器出來的氣液混合體在靜態分選槽進行分離，浮渣和泡沬由刮泡器或者人工刮出，澄清的水從出水管中排出。相對于現有技術，本發明是利用水力旋流曝氣除污器發展起來的工業污水處理系統，具有體積小、效率高的特點，能適用于多種工業類型的工業污水處理。該裝置操作簡單，運行成本低，可移動。獨特的工業設計、緊湊的設備配置和水力旋流曝氣除污器的高效分離效果使該系統成為一個先進的工業污水處理工藝。本發明的工業污水處理裝置的有益效果是顯而易見的(1)給藥混合裝置獨特的設計，能夠保證藥劑與污水進行充分地混合，使藥劑得到最大程度的利用，從而節約了污水的運行成本。(2)U型絮凝調漿管獨特的設計，能夠使污水有足夠的時間來形成絮團，同時也克服了傳統方法中葉輪能夠打碎絮團和形成沉淀的缺點，使污水中的污染物得到充分的絮凝，提高了污水的去除效果。(3)水力旋流曝氣除污器中的微孔空氣分散器能夠保證空氣與高速旋流進來的污水進行充分的混合，從而保證了在靜態分選槽中，形成的絮團能夠充分浮于水面。這大大地提高了裝置分選效率。(4)靜態分選槽的獨特設計，能夠使比水密度大的物質沉于槽底，比水輕的物質浮于水面，再用刮泡器刮出，使污水中的污染物與清水充分分離，而且，整個反應時間很短，只需要幾分鐘。它具有浮選分離和多級靜態沉淀的功能，這大大地提高單位處理量。(5)該裝置操作簡單，容易掌握。(6)該裝置各個設備安裝緊湊、體積小，可以安裝在不同的地方，具有很強的適應性。它可以很方便地用于工業污水的處理，尤其是中小型工業污水的處理。圖1是本發明工業污水處理裝置的結構示意圖；圖2是本發明工業污水處理裝置給藥混合裝置的結構示意圖；圖3是本發明工業污水處理裝置U型絮凝調漿管的結構示意圖；圖'4是本發明工業污水處理裝置水力旋流曝氣除污器的結構示意圖；圖5是本發明工業污水處理裝置靜態分選槽結構橫斷面示意圖。其中1為給藥混合裝置；2為U型絮凝調漿管；3為水力旋流曝氣除污器；4為靜態分選槽；5為進水管；6為出水管；7為給水泵；8為污水調節池；9為刮泡器；17為藥劑入口；18為給水入口；19為逆向闊；20為靜態在線攪拌器；21為出水口；22為給水管；23為出水管；24為U型管；25為揮發性物質出口；26為污水入口；27為空氣入口；28為壓力表；29為污水出口；30為靜態分選區；31為沉渣擋板；32為底流出水口；33為二次沉淀區；34為溢流板；35為清水排出口。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細闡述。如圖1所示，本發明一較佳實施例提出的工業污水處理裝置，包括材質為塑料、橡膠或不銹鋼的連接水管，另外該裝置還包括通過連接水管并按水流方向依次串聯排列的污水調節池8、給藥混合裝置1、U型絮凝調漿管2、水力旋流曝氣除污器3和靜態分選槽4，連接水管和各裝置的接口為法蘭、螺紋接口或管箍，顯然，本實施的工業污水處理裝置具有四個關鍵部件(1)給藥混合裝置如圖2所示的給藥混合裝置，藥劑由藥劑計量泵泵入給水主管道18,并經靜態在線攪拌器20與污水混合攪拌后進入U絮凝調漿管2形成絮團。藥劑注入口17設逆向閥19，防止藥劑朝進水口方向流出。藥劑注入口17離靜態在線攪拌器20的距離為lcm-100cm。這個距離很重要，如果太大藥劑會形成團與水的攪拌混合不充分。(2)U型絮凝調漿管如圖1所示，本實施例的工業污水處理裝置具有二級U型絮凝調漿管2。二級U型絮凝調漿管的結構如圖3所示，具有U型管24、給水管22和出水管23，絮凝劑由計量藥劑泵泵入污水給水主管道(如圖2所示)，經靜態在線攪拌器20與水混合后由給水管22進入至U型絮凝調漿管2,由于U型絮凝調漿管的體積突然放大，使污水有足夠的停留時間來形成絮團。而混合所采用的常規做法是用慢速攪拌機進行混合，這種方法一方面會形成沉淀，另一方面葉輪會打碎絮團。U型絮凝調漿管的直徑和給出水管的直徑比為1:1-100:1。(3)水力旋流曝氣除污器3如圖4所示的水利旋流曝氣除污器具有壓力表28，調完槳的污水從U型絮凝調漿管的出水管23(如圖3所示)以切線方向從污水入口26進入水力旋流曝氣除污器3中，形成高速旋轉的旋流。壓縮空氣從水力旋流曝氣除污器3的微孔空氣分散器空氣入口27注入，注入的空氣被高速旋流切割成大量的微泡并與污水混合，疏水的絮團與氣泡結合后上浮到水面，用刮泡器9刮出，清水則由污水出口29底流排出進入靜態分選槽4。同時，水力旋流曝氣除污器3還可以加速VOC從水中揮發出來，其主要原理是讓含有揮發性有機物的污水與空氣充分接觸，有機揮發物從液相轉移到氣相，并隨空氣從揮發性物質出口25—起離開液相從而達到分離的效果。(4)帶有刮泡器的靜態分選槽如圖5所示的是靜態分選槽的橫斷面的示意圖，其具有靜態分選區30、二次沉淀區33和排水調節區，靜態分選區30內設有沉渣擋板31，并藉由底流出水口32和二次沉淀區33相連通；二次沉淀區33設有溢流板34，清水通過溢流板34進入排水調節區，排水調節區底部設有清水排出口35，最終從清水排出口排出。沉渣擋板31的作用是當有沉淀物時會被擋住，不會隨著清水流出，清水由底部的出水口32流入第二沉淀區33進行進一步的沉淀分選。下面結合上述實施例提供的工業污水處理裝置處理工業污水的方法。如圖1所示，污水藉由進水管5進入污水調節池8并通過出水管6和給水泵7連接后進入給藥混合裝置1，凝聚劑三氯化鐵與進入的污水經過靜態在線攪拌器20攪拌后進入第一級U型絮凝調漿管2(a)停留一定的時間。同時，絮凝劑聚丙烯酰胺與從第一級U型絮凝調漿管2(a)排出的水經靜態在線攪拌器20攪拌混合后進入第二級U型絮凝調漿管2(b)，細小的顆粒會絮化成較大的疏水絮團。調完漿的污水以切線方向進入水力旋流曝氣除污器3中，形成高速旋轉的旋流。壓縮空氣從水力旋流曝氣除污器3的微孔空氣分散器注入，注入的空氣被高速旋流切割成大量的微泡并與污水混合。疏水的絮團與氣泡結合后上浮到水面，用刮泡器9將其刮出，清水則由底流排出進入靜態分選槽4。由于靜態分選槽4的容積比較大，它可以提供了一個平靜的分離環境，這樣可以大大提高分離精度。經過上述處理過程，污水中的大部分的污染物都能夠被有效的去除。同時，水力旋流曝氣除污器3將水力旋流器和氣泡浮選結合在一起，使污水與氣泡充分結合。這既可以作為曝氣反應器和浮選裝置，同時又可以作為氣提設備(AirStripping),通常情況下，這三種分離作用可以同時發生。這些特點使得本實施例的污水處理方法具有適應性強，分離效果好，運行成本低等優點。特別是設備投資少的優點，使得大多數中小型工業企業有能力裝備此裝置來減少工廠排放污染源，或使其回收再利用。實施例1(含油污水的處理)含油污水以4.5m3/h流量泵入給藥混合裝置1，將FeCl3凝聚劑(FeCl3從溫州天盛電化有限公司購買)以每升含油污水510mg的用量注入輸水管道中與含油污水攪拌混合，經過混合后的溶液進入第一級U型絮凝調漿管2(a)，并停留12min。將聚丙烯酰胺絮凝劑(聚丙烯酰胺從美國的ALLIEDCOLLOIDS公司購買)以每升含油污水10mg的用量與從第一級U型絮凝調漿管2(a)排出的污水進行再次混合。混合后進入第二級U型絮凝調漿管2(b)。調完漿的污水以切線方向注入水力旋流曝氣除污器3中，同時，將壓強為68.9kpa的壓縮空氣從水力旋流曝氣除污器3的微孔空氣分散器注入，疏水的絮團與氣泡粘附在一起，結合后上浮到水面用刮泡器刮出，清水則由底流排出。下表1是本實施例含油污水處理前后各污染物的實際檢測結果(其中TSS為總懸浮物，FOG為脂肪、油、油脂，BODs為五日生物需氧量，COD(^為化學需氧量)表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例2(含二氯甲烷廢水的氣提法處理)(AirStripping)含有二氯甲烷的污水直接以70L/min流量泵入到HAD除污器3中，壓縮空氣分別以1850L/min、3750L/min、3936L/min、5000L/min的流量由水力旋流曝氣除污器3的微孔空氣分散器注入，有機揮發物二氯甲烷隨空氣一起離開液相，去除率隨空氣流量的增加而增加，揮發出來的有機物用裝有活性炭的吸收箱吸收。下表2是本實施例含二氯甲垸污水處理前后二氯甲烷的實際檢測結果表2.<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>實施例3(印染廢水的處理)含印染污水以2r^/h流量泵入給藥混合裝置l，用鹽酸(鹽酸從河北省東昊化工有限公司)將pH調節到2.53，經過混合后的溶液進入第一級U型絮凝調漿管2(a),并停留12min。將聚丙烯酰胺絮凝劑(聚丙烯酰胺從美國的ALL正DCOLLOIDS公司購買)以每升印染污水20mg的用量與從第一級U型絮凝調漿管2(a)排出的污水進行再次混合。混合后進入第二級U型絮凝調漿管2(b)。調完漿的污水以切線方向注入水力旋流曝氣除污器3中，同時，將壓強為68.9kpa的壓縮空氣由水力旋流曝氣除污器3的微孔空氣分散器注入，疏水的絮團與氣泡粘附在一起，結合后上浮到水面用刮泡器刮出，清水則由底流排出。下表3是本實施例含印染污水處理前后各污染物的實際檢測結果(其中TSS為總懸浮物，0/G為油、油脂，BODs為五日生物需氧量，Cu為銅，Zn為鋅):表3.<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>權利要求1、一種工業污水處理裝置，包括連接水管，其特征是，該裝置還包括通過連接水管并按水流方向依次串聯排列的污水調節池、給藥混合裝置、U型絮凝調漿管、水力旋流曝氣除污器和靜態分選槽，其中上述給藥混合裝置包括靜態在線攪拌器，并具有藥劑注入口、給水入口和出水口，藥劑注入口離靜態在線攪拌器的距離為1cm-100cm，藥劑注入口還設有逆向閥；上述U型絮凝調漿管的直徑和連接水管的直徑比為1∶1-100∶1；上述水力旋流曝氣除污器具有污水入口、壓縮空氣入口、揮發性物質出口和污水出口；上述靜態分選槽具有靜態分選區、二次沉淀區和排水調節區，靜態分選區內設有沉渣擋板，并藉由底流出水口和二次沉淀區相連通；二次沉淀區設有溢流板，清水通過溢流板進入排水調節區，排水調節區底部設有清水排出口。2、根據權利要求l所述的工業污水處理裝置，其特征是，連接水管的管徑為lmm-100腿；連接水管的材質選自塑料、橡膠和不銹鋼。3、根據權利要求1或2所述的工業污水處理裝置，其特征是，污水調節池和給藥混合裝置之間設有水泵。4、根據權利要求3所述的工業污水處理裝置，其特征是，水泵的流量為0.lm3-100m3。5、根據權利要求1所述的工業污水處理裝置，其特征是，污水調節池的體積為lm3-100m3。6、根據權利要求1所述的工業污水處理裝置，其特征是，水力旋流曝氣除污器設有壓力表。7、根據權利要求1所述的工業污水處理裝置，其特征是，靜態分選槽設有刮泡器。8、根據權利要求1所述的工業污水處理裝置，其特征是，連接水管和各裝置的接口為法蘭、螺紋接口或管箍。9、一種工業污水處理方法，其特征是，使用權利要求1-8中任何一項所述的工業污水處理裝置，工業污水先經過污水調節池進行水質、水量的調節；經過調節的污水與藥劑經過給藥混合裝置由靜態在線攪拌器攪拌混合后進入u型絮凝調漿管；從U型絮凝調漿管出來的溶液與壓縮空氣一起進入水力旋流曝氣除污器進行充分的混合；從水力旋流曝氣除污器出來的氣液混合體在靜態分選槽進行分離，浮渣和泡沫由刮泡器或者人工刮出，澄清的水從出水管中排出。10、根據權利要求9所述的工業污水處理方法，其特征是，藥劑為三氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、鹽酸和/或聚丙烯酰胺。全文摘要本發明公開了一種工業污水處理裝置，尤其是一種利用水力旋流曝氣除污器-HAD(HydrocycloneAerationDecontaminator)而獨特開發的緊湊型、高效的、移動式污水處理裝置。該裝置包括連接水管，還包括通過連接水管并按水流方向依次串聯排列的污水調節池、給藥混合裝置、U型絮凝調漿管、水力旋流曝氣除污器和靜態分選槽。本發明應用在工業污水的處理，特別是中小型工業污水的處理。另外，本發明還公開了一種工業污水處理方法。文檔編號C02F1/52GK101302063SQ20071004048公開日2008年11月12日申請日期2007年5月10日優先權日2007年5月10日發明者強余,王旭明申請人:上海飛諾亞環保技術有限公司