公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C02F9/14; C02F1/24; C02F1/52; C02F3/12; C02F1/44
摘要
本发明公开一种污水的处理方法及絮凝浮选设备，包括对污水进行粗滤处理，确保被浮选物质表面电荷为正值，调浆，浮选和采用小型或超小型设备进行深度处理。其絮凝浮选设备中外套管内安装多孔管;多孔管外壁与外套管的内壁之间形成有空气层;已完成pH调节、絮凝剂添加的液体通过泵输送进浮选柱，浮选柱下方流出的液体直接排放到浮选槽所含的液体顶部。有益效果是：由于选用稳定性破坏剂、絮凝剂、差值浮选各pH值，完成对悬浮状的微粒，离子状的其他物质，以及水中的化学有机物三者都形成捕捉作用并产生疏水性的絮团，并通过小型的且与絮凝方式匹配的气浮装置，去除污水中的绝大部分悬浮物和溶解状态的无机物，以及大部分溶解状态的化学有机物。
权利要求书
1.一种污水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对浮选之前的污水进行格栅和粗滤处理;
2)首先降低污水pH值至4以下，确保被浮选物质表面电荷为正值;
3)添加3价阳离子金属离子物质，调浆1分钟;
4)上调pH至5-6;
5)添加正电位功能团︰负电位功能团为7︰3的絮凝剂，调浆30秒钟，浮选;
6)再次调节污水pH值至6-7，维持1分钟;
7)添加正电位功能团︰负电位功能团为5︰5的絮凝剂，浮选;
8)对步骤7处理后的污水，采用小型或超小型设备进行深度处理。
2.根据权利要求1所述的污水的处理方法，其特征在于，还包括在上述步骤7和步骤8之间增加以下步骤：
9)回调污水pH值至7-8，维持1分钟;
10)添加正电位功能团：负电位功能团为5：5的絮凝剂，进行三级浮选。
3.根据权利要求1所述的污水的处理方法，其特征在于，所述步骤8的深度处理包括采用MBR、TiO2多功能膜或超小型RO。
4.根据权利要求1所述的污水的处理方法，其特征在于，若经步骤1处理后的污水本身是酸性，即pH值在4以下时，则：
11)上调污水pH值，使调制的pH值与浮选物质OH反应后，表面电荷仍然为正值与中性临界点之间;
12)添加正电位功能团︰负电位功能团为7︰3的絮凝剂，调浆30秒钟，浮选。
5.根据权利要求1所述的污水的处理方法，其特征在于，所述步骤5和步骤7的浮选方法为：
将已通过pH调节和添加絮凝剂后的污水，送入浮选柱的多孔管的内侧，并形成一流体层，流体层的运动方向是沿多孔管的内侧，有旋转运动，旋流运动会产生微弱的离心力;污水中的所有微粒、絮凝团等，由于比重略大于流体，在这微弱的离心力作用下，在运动中被推至旋流层的外侧、多孔管的内侧位置，同时又随流体有等速的旋流;
由进气管引入的空气，在空气层均匀分布后，通过多孔管的孔隙，进入到多孔管的内测，随即遇到旋流的污水;旋流的污水将刚刚出现的气体剪切成无数的小气泡;
污水中的所有微粒、絮凝团在旋流运动造成的微弱离心力作用下，沿旋流层的外侧、多孔管的内侧位置运动，同时又随流体有等速的旋流;这些微粒、絮凝团就在多孔管的内侧位置与刚刚由流体剪切形成的小气泡发生碰撞;
微粒、絮凝团与小气泡发生碰撞后，形成结合体;结合体的比重，小于流体，结合体的离心力低于流体;在旋流运动下，被流体推至旋流层的内侧，即空气柱的接壤处，空出位置，新鲜气泡的产生、剩余微粒和絮凝团与小气泡的碰撞和结合、周而复始。
6.根据权利要求5所述的污水的处理方法，其特征在于，所述浮选柱产生的絮凝团/气泡结合体，以及全部液体，从浮选柱排放出来后，直接放在浮选分离槽中的液体上端，由于絮凝团/气泡结合体整体的比重小于液体，故排放出来到浮选分离槽中后，絮凝团/气泡结合体漂浮在浮选分离槽液体的上部，形成大面积的絮凝团，去除所述絮凝团;
浮选分离槽中去除了絮凝团的液体，从槽底部进入出液通道，液体从出液通道排放流出浮选分离槽，一级浮选分离至此完成。
7.根据权利要求5所述的污水的处理方法，其特征在于，所述浮选分离槽中液体向下的流动速度V1小于浮选柱中产生的小气泡具有的直径在液体中的上升速度V2，使絮凝团有效滞留在浮选分离槽中液体的顶部。
8.根据权利要求5所述的污水的处理方法，其特征在于，所述浮选分离槽中出液通道中液体向上流动的速度V3大于絮凝团在非气泡结合条件下的下沉速度V4。
9.一种用于处理上述污水的絮凝浮选设备，其特征在于，包括：泵、浮选柱和浮选槽;所述浮选柱包括中空的外套管，所述外套管一侧形成有进气管;外套管内安装有多孔管;所述多孔管的外壁与外套管的内壁之间形成有空气层;已完成pH调节、絮凝剂添加等步骤的液体通过泵输送进浮选柱，所述浮选柱的下方连接有浮选槽，浮选柱下方流出的液体直接排放到浮选槽所含的液体顶部。
10.根据权利要求9所述的污水的絮凝浮选设备，其特征在于，所述多孔管的孔隙率为40-60%，多孔管的平均孔径为30微米;所述多孔管的材料为高密度聚乙烯。
说明书
一种污水的处理方法及絮凝浮选设备
技术领域
本发明涉及一种污水的处理方法及处理设备;特别是涉及一种高难度污水的简化处理方法及絮凝浮选设备。
背景技术
高难度污水处理一直是困扰人们的难题。处理往往需要集成/组合多种工艺。这些工艺包括有：
主流的：
生物法(厌氧，好氧)
膜法(超滤，纳滤，反渗透)
生物+膜组合
辅助的：
调节池，沉淀池，曝气池
粗滤，絮凝，氨氮吹脱
吸附，氧化。
现以垃圾填埋场产生的渗滤液处理为例，垃圾填埋场渗滤液具有高浓度、成分复杂、不同填埋场不一样、运营时间段不同的特点。对其处理的工艺组合配套难度大。运营成本高，一般在30-60元/吨渗滤液之间。如按GB16889-2008排放的工艺流程为：
现在以钢铁厂焦化废水的处理为例，在煤气洗涤、冷却、净化以及化工产品回收、精制过程中，产生大量的废水。煤中碳、氢、氧、氮、硫等元素，在干馏过程中转变成各种氧、氮、硫的有机和无机化合物，使煤气 中的水分及蒸汽的冷凝液中含有多种有毒有害的污染物，所以废水中含有很高的氮和酚类化合物以及大量的有机氮及硫化物等等。处理起来工艺复杂并且成本高，其工艺方法为：
本领域的技术人员还可列出其它不同的处理方案。但无论哪种方案，共性特点都为：占地，耗时，投资大，运营时单位(吨)处理成本高。
在对污染源进行相应的化学治理的同时，还需要进行气浮(简称为DAF)处理。图1是现有DAF工作示意图;其中，气泡在由浮选槽的底部逐步上浮的过程中，与絮凝团碰撞、结合并共同上浮到选槽顶部，然后再由其他机械装置如刮板将絮凝团与水分开。由于这一过程是在气泡上浮，絮凝团下沉的对流过程中完成的，气泡与絮凝团的碰撞、接触是随机的，浮选槽需设计得足够大来满足这低效的随机需要。此外，传统DAF用来给气泡与絮凝团充分的时间及空间进行碰撞、接合;DAF基本上利用溶气气浮，其特点是在单位气水比条件下，气泡小，气泡的比表面积大，絮凝团附着在气泡上的机会随之增加，处理效果就会提高。但是，溶于水中的气体量受温度、压力等条件限制，如水温高于40℃时气体在水中的溶解度大大降低。另外，溶气量与气压成正比，提高气体压力，可以提高气水比，但过高的压力就会大大增加运行费用。另外，现有DAF还有个两难的问题，小气泡容易捕捉絮凝团，但上升速度极其慢，大气泡上升速度快，但在随机的上浮、碰撞过程中，一旦未捕捉到絮凝团，上浮到DAF顶部，气泡不能再利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺简单，整体设备小型化，运营成本低的污水处理方法及设备。
本发明所采用的技术方案是：一种污水的处理方法，包括以下步骤：
1)对浮选之前的污水进行格栅和粗滤处理;
2)首先降低污水pH值至4以下，确保被浮选物质表面电荷为正值;
3)添加3价阳离子金属离子物质，调浆1分钟;
4)上调pH至5-6;
5)添加正电位功能团︰负电位功能团为7︰3的絮凝剂，调浆30秒钟，浮选;
6)再次调节污水pH值至6-7，维持1分钟;
7)添加正电位功能团︰负电位功能团为5︰5的絮凝剂，浮选;
8)对步骤7处理后的污水，采用小型或超小型设备进行深度处理。
还包括在上述步骤7和步骤8之间增加以下步骤：
9)回调污水pH值至7-8，维持1分钟;
10)添加正电位功能团：负电位功能团为5：5的絮凝剂，进行三级浮选。
所述步骤8的深度处理包括采用MBR、TiO2多功能膜或超小型RO。
若需处理污水本身是酸性，pH值在4以下时，则：
11)上调污水pH值，使调制的pH值与浮选物质OH反应后，表面电荷仍然为正值与中性临界点之间;
12)添加正电位功能团︰负电位功能团为7︰3的絮凝剂，调浆30秒钟，浮选。
所述步骤5和步骤7的浮选方法为：
将已通过pH调节和添加絮凝剂后的污水，送入浮选柱的多孔管的内侧，并形成一流体层，流体层的运动方向是沿多孔管的内侧，有旋转运动，旋流 运动会产生微弱的离心力;污水中的所有微粒、絮凝团等，由于比重略大于流体，在这微弱的离心力作用下，在运动中被推至旋流层的外侧、多孔管的内侧位置，同时又随流体有等速的旋流;
由进气管引入的空气，在空气层均匀分布后，通过多孔管的孔隙，进入到多孔管的内测，随即遇到旋流的污水;旋流的污水将刚刚出现的气体剪切成无数的小气泡;
污水中的所有微粒、絮凝团在旋流运动造成的微弱离心力作用下，沿旋流层的外侧、多孔管的内侧位置运动，同时又随流体有等速的旋流;这些微粒、絮凝团就在多孔管的内侧位置与刚刚由流体剪切形成的小气泡发生碰撞;
微粒、絮凝团与小气泡发生碰撞后，形成结合体;结合体的比重，小于流体，结合体的离心力低于流体;在旋流运动下，被流体推至旋流层的内侧，即空气柱的接壤处，空出位置，新鲜气泡的产生、剩余微粒和絮凝团与小气泡的碰撞和结合、周而复始。
所述浮选柱产生的絮凝团/气泡结合体，以及全部液体，从浮选柱排放出来后，直接放在浮选分离槽中的液体上端，由于絮凝团/气泡结合体整体的比重小于液体，故排放出来到浮选分离槽中后，絮凝团/气泡结合体漂浮在浮选分离槽液体的上部，形成大面积的絮凝团，去除所述絮凝团;
浮选分离槽中去除了絮凝团的液体，从槽底部进入出液通道，液体从出液通道排放流出浮选分离槽，一级浮选分离至此完成。
所述浮选分离槽中液体向下的流动速度V1小于浮选柱中产生的小气泡具有的直径在液体中的上升速度V2，使絮凝团有效滞留在浮选分离槽中液体的顶部。
所述浮选分离槽中出液通道中液体向上流动的速度V3大于絮凝团在非气泡结合条件下的下沉速度V4。
一种用于处理上述污水的絮凝浮选设备，包括：泵、浮选柱和浮选槽;所述浮选柱包括中空的外套管，所述外套管一侧形成有进气管;外套管内安装有多孔管;所述多孔管的外壁与外套管的内壁之间形成有空气层;已完成pH调节、絮凝剂添加等步骤的液体通过泵输送进浮选柱，所述浮选柱的下方连接有浮选槽，浮选柱下方流出的液体直接排放到浮选槽所含的液体顶部。
所述多孔管的孔隙率为40-60%，多孔管的平均孔径为30微米;所述多孔管的材料为高密度聚乙烯。
本发明的有益效果是：由于选用稳定性破坏剂、絮凝剂、差值浮选各pH值，完成对悬浮状的微粒，离子状的其他物质，以及水中的化学有机物三者都形成捕捉作用并产生疏水性的絮团，并通过小型的且与絮凝方式匹配的气浮装置，去除污水中的绝大部分悬浮物和溶解状态的无机物，以及大部分溶解状态的化学有机物;由于污水中的极大部分污染物已被该特殊絮凝方式去除，其他配套处理工艺的设备可以减小，处理时间可以缩短，最终达到将现有的占地最小化，运营成本极低的集装箱式的处理设施。