申请日2016.02.18
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号C02F9/04; C02F11/12
摘要
本发明公开了一种高浓度悬浮物废水的处理方法，包括如下步骤：1)利用多级水力旋流器分离含高浓度悬浮物废水，得到沉降物和溢流液，回收所得沉降物;2)沉降泥浆浓缩：将步骤1)所得的溢流液导入辐流式沉淀池中，通过多点添加将絮凝剂通入所述溢流液的辅料添加管及所述辐流式沉淀池中，得到沉降泥浆和上层清水，回收上层清水;3)沉降泥浆脱水：对步骤2)所得的沉降泥浆进行压滤和鼓膜二次挤压脱水，同时，进气穿流，全流量高压吹扫整个滤室的滤渣。本发明还公开了这种高浓度悬浮物废水的处理方法所使用的装置。其能快速固液分离、沉淀泥浆快速脱水且能使高浓度悬浮物废水满足废水达标排放或生产回用和泥饼含水率低满足清洁运输。
摘要附图
权利要求书
1.一种高浓度悬浮物废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)利用多级水力旋流器分离含高浓度悬浮物废水，得到沉降物和溢流液，回收所得沉降物;
2)沉降泥浆浓缩：将步骤1)所得的溢流液导入辐流式沉淀池中，通过多点添加将絮凝剂通入所述溢流液的辅料添加管及所述辐流式沉淀池中，得到沉降泥浆和符合排放标准的上层清水;
3)沉降泥浆脱水：对步骤2)所得的沉降泥浆进行压滤和鼓膜二次挤压脱水，得到滤渣，然后，进气穿流，全流量高压吹扫整个滤室内的滤渣，得到干化后的泥饼。
2.根据权利要求1所述的高浓度悬浮物废水的处理方法，其特征在于，所述步骤2)中，絮凝剂为PAM或PAM与CaO组成的混合物或PAM与CaCl2组成的混合物。
3.根据权利要求2所述的高浓度悬浮物废水的处理方法，其特征在于，絮凝剂为PAM与CaO按重量比为1：10-100组成的混合物。
4.根据权利要求3所述的高浓度悬浮物废水的处理方法，其特征在于，絮凝剂为PAM与CaCl2按重量比为1：10-125组成的混合物。
5.一种根据权利要求1-4中任一权利要求所述的高浓度悬浮物废水的处理方法所使用的装置，其特征在于，包括废水集水渠(1)、第一集水池(2)、一级水力旋流器(4)、第一强力脱水设备(5)、第一胶带机(6)、第二集水池(15)、二级水力旋流器(8)、第二强力脱水设备(9)、第二胶带机(10)、辐流式沉淀池(11)、辅料添加管(13)、高效隔膜压滤机(14)，所述废水集水渠(1)的出口与所述第一集水池(2)的进口相连，所述第一集水池(2)的出口通过第一水泵(3)与所述一级水力旋流器(4)的输入端相连，所述一级水力旋流器(4)的输出端与所述第二集水池(15)的进口相连，所述第二集水池(15)的出口通过第二水泵(7)与所述二级水力旋流器(8)的输入端相连，所述二级水力旋流器(8)的输出端与所述辐流式沉淀池(11)的进口相连，所述辐流式沉淀池(11)底部的泥浆出口通过泥渣提升泵(12)与所述高效隔膜压滤机(14)的输入端相连;所述一级水力旋流器(4)底端设置有沉降物出口，所述第一强力脱水设备(5)置于所述一级水力旋流器(4)的下侧，所述第一胶带机(6)置于所述第一强力脱水设备(5)的下侧，所述二级水力旋流器(8)底端设置有沉降物出口，所述第二强力脱水设备(9)置于所述二级水力旋流器(8)的下侧，所述第二胶带机(10)置于所述第二强力脱水设备(9)的下侧，所述辅料添加管(13)位于所述辐流式沉淀池(11)的上侧，所述辅料添加管(13)的输出端设置有多个分端口。
6.根据权利要求5所述的含高浓度悬浮物废水的处理装置，其特征在于，所述辐流式沉淀池(11)包括池体(111)，所述池体(111)的底部设置有排料口(113)，所述池体(111)上固定有桥架(114)，所述桥架(114)位于所述池体(111)顶面的一条直径上，所述桥架(114)的中部设置有驱动装置(1110)，所述桥架(114)的中央下侧固定有两端开口的入料井(115)，所述二级水力旋流器(8)的输出端与所述入料井(115)的进料口相连，辅料添加管(13)的输出端设置有至少三个分端口，辅料添加管(13)的输出端的其中一个分端口与所述入料井(115)的辅料进口相连，所述辅料添加管(13)的输出端的其余分端口通入所述所述二级水力旋流器(8)的输出端与所述入料井(115)的进料口之间的连接管路(118)内，主轴(116)竖直穿过所述桥架(114)的中心、入料井(115)与刮集装置(117)相连，所述主轴(116)与所述驱动装置(1110)相连。
7.根据权利要求6所述的含高浓度悬浮物废水的处理装置，其特征在于：所述桥架(114)的中部还设置有提升装置(1111)、液压系统(1112)和PLC智能控制装置(1113)，所述主轴(116)与提升装置(1111)相连，所述提升装置(1111)与所述液压系统(1112)的输出端相连，所述驱动装置(1110)、提升装置(1111)均与所述PLC智能控制装置(1113)的输出端相连。
8.根据权利要求7所述的含高浓度悬浮物废水的处理装置，其特征在于：所述池体(111)的上部内侧沿圆周设置有圆环槽形的溢流堰(112)，所述溢流堰(112)的拐角处沿圆周向池体(111)内侧延伸形成溢流扰流板(1114)。
9.根据权利要求6或7或8所述的含高浓度悬浮物废水的处理装置，其特征在于：所述溢流扰流板(1114)的切面与水平面的夹角为30-60°，所述桥架(114)焊接在所述池体(111)上，所述池体(111)顶面开口、侧面为圆柱面、底面为倒圆锥面，所述刮集装置(117)包括中心重合且垂直布置的两个桁架。
10.根据权利要求9所述的含高浓度悬浮物废水的处理装置，其特征在于：所述辅料添加管(13)的输出端设置有第一分端口(1191)、第二分端口(1192)和第三分端口(1193)，所述第一分端口(1191)与所述入料井(115)的辅料进口相连，所述第二分端口(1192)和第三分端口(1193)通入所述连接管路(118)内。
说明书
高浓度悬浮物废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及大中型水利水电工程砂石混凝土生产系统排放废水处理工艺，具体是指一种高浓度悬浮物废水的处理方法，本发明还涉及这种高浓度悬浮物废水的处理装置。
背景技术
为保证水利水电工程混凝土施工质量，砂石生产系统常采用湿法生产，用清水冲洗将人工砂石骨料含泥量、裹粉程度控制在规范允许范围内，会产生大量废水，其总悬浮固体浓度(TSS)一般高达30～120kg/m3以上，大型水利水电工程砂石生产系统中的TSS普遍超过120kg/m3，废水量可达数百至上千m3/h以上。因此，大型水利水电工程砂石生产系统废水具有“悬浮固体浓度高、处理规模大”等显著特性。废水若直接排放，不仅直接影响水质，对生态环境产生不利影响，还会引起河道淤积从而降低河道行洪能力。
水利水电工程砂石生产的过程中，现有的废水处理工艺及存在问题如下：
(1)尾矿库拦渣坝自然沉淀：简单、运行费用低，但需要天然地势，由于排洪排水及排渗问题存在坝体安全隐患，不具广泛推广性。
(2)借鉴市政项目净水工艺采用预沉池和沉淀池，池底设置排水盲沟，两座池交替工作，最后挖掘机进池挖泥，由于泥量大，池体使用不久就淤积，清理非常困难最终荒废。
(3)一级水力旋流器预处理+一级或多级构筑物沉淀+机械脱水设备。
(4)一级水力旋流器预处理+一体化高效污水净化装置+机械脱水设备。
上述(3)、(4)目前国内使用较多，(4)处理效率高，但进水浓度TSS要求低于50000mg/L，大型砂石系统废水常超过该浓度，且大量加药，回用水中残存混凝剂是否对混凝土质量有影响尚需验证。(3)是目前砂石系统废水处理普遍采用的工艺，但存在预处理石粉回收量小、系统易淤堵、辐流池底泥板结、泥饼含水率高、运行不顺畅等问题。且砂石废水浓度高，颗粒细，D50会在10μm以下，目前还未有有效的固液分离解决办法。
因此，提供一种能快速固液分离、泥浆快速脱水且能使高浓度悬浮物废水满足废水达标排放或生产回用、泥饼含水率低满足清洁运输的高浓度悬浮物废水的处理方法及装置显得十分必要。
发明内容
本发明所要解决的问题就是要提供一种能快速固液分离、泥浆快速脱水且能使高浓度悬浮物废水满足废水达标排放或生产回用、泥饼含水率低满足清洁运输的高浓度悬浮物废水的处理方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明所设计的高浓度悬浮物废水的处理方法，包括如下步骤：
1)利用多级水力旋流器分离含高浓度悬浮物废水，得到沉降物和溢流液，回收所得沉降物;
2)沉降泥浆浓缩：将步骤1)所得的溢流液导入辐流式沉淀池中，通过多点添加将絮凝剂通入所述溢流液的辅料添加管及所述辐流式沉淀池中，得到沉降泥浆和符合排放标准的上层清水;
3)沉降泥浆脱水：对步骤2)所得的沉降泥浆进行压滤和鼓膜二次挤压脱水，得到滤渣，然后，进气穿流，全流量高压吹扫整个滤室内的滤渣，得到干化后的泥饼。
优选地，步骤2)中，絮凝剂为PAM或PAM与CaO组成的混合物或PAM与CaCl2组成的混合物。
进一步地，絮凝剂为PAM与CaO按重量比为1：10-100组成的混合物。
进一步地，絮凝剂为PAM与CaCl2按重量比为1：10-125组成的混合物。
进一步地，强力脱水设备为高频振动脱水筛。
其中，PAM为聚丙烯酰胺。
一种高浓度悬浮物废水的处理方法所使用的装置，包括废水集水渠、第一集水池、一级水力旋流器、第一强力脱水设备、第一胶带机、第二集水池、二级水力旋流器、第二强力脱水设备、第二胶带机、辐流式沉淀池、辅料添加管、高效隔膜压滤机，废水集水渠的出口与第一集水池的进口相连，第一集水池的出口通过第一水泵与一级水力旋流器的输入端相连，一级水力旋流器的输出端与第二集水池的进口相连，第二集水池的出口通过第二水泵与二级水力旋流器的输入端相连，二级水力旋流器的输出端与辐流式沉淀池的进口相连，辐流式沉淀池底部的泥浆出口通过泥渣提升泵与高效隔膜压滤机的输入端相连;一级水力旋流器底端设置有沉降物出口，第一强力脱水设备置于一级水力旋流器的下侧，第一胶带机置于第一强力脱水设备的下侧，二级水力旋流器底端设置有沉降物出口，第二强力脱水设备置于二级水力旋流器的下侧，第二胶带机置于第二强力脱水设备的下侧，辅料添加管位于辐流式沉淀池的上侧，辅料添加管的输出端设置有多个分端口。
优选地，辐流式沉淀池包括池体，池体的底部设置有排料口，池体上固定有桥架，桥架位于池体顶面的一条直径上，桥架的中部设置有驱动装置，桥架的中央下侧固定有两端开口的入料井，二级水力旋流器的输出端与入料井的进料口相连，辅料添加管的输出端设置有至少三个分端口，辅料添加管的输出端的其中一个分端口与入料井的辅料进口相连，辅料添加管的输出端的其余分端口通入二级水力旋流器的输出端与入料井的进料口之间的连接管路内，主轴竖直穿过桥架的中心、入料井与刮集装置相连，主轴与驱动装置相连。
进一步地，桥架的中部还设置有提升装置、液压系统和PLC智能控制装置，主轴与提升装置相连，提升装置与液压系统输出端相连，驱动装置、提升装置均与PLC智能控制装置的输出端相连。
进一步地，池体的上部内侧沿圆周设置有圆环槽形的溢流堰，溢流堰的拐角处沿圆周向池体内侧延伸形成溢流扰流板。
更进一步地，溢流扰流板的切面与水平面的夹角为30-60°，桥架焊接在池体上，池体顶面开口、侧面为圆柱面、底面为倒圆锥面，刮集装置包括中心重合且垂直布置的两个桁架。
再进一步地，辅料添加管的输出端设置有第一分端口、第二分端口和第三分端口，第一分端口与入料井的辅料进口相连，第二分端口和第三分端口通入连接管路内。
本发明的优点主要体现在如下几方面：
其一，本发明采用两级水力旋流器多级回收沉降物工艺，沉降物回收率达45%以上，粒径为16μm以上的沉降物基本实现全回收，比传统单级水力旋流器工艺的沉降物回收率提高了20%，大大减轻了后续废水处理负荷;
其二，本发明采用PAM或PAM与CaO组成的混合物或PAM与CaCl2组成的混合物作为絮凝剂，配比合理，沉降效果好，颗粒沉降速度快;
其三，本发明采用絮凝反应和辐流式沉淀池联合作用处理溢流液，沉降泥浆颗粒沉速达0.30mm/s，底部沉降泥浆含固率提高至30%～40%，沉淀浓缩效果明显，出水水质稳定达标;
其四，本发明采用隔膜压滤和进气穿流联合脱水技术，高效隔膜压滤机工作循环周期稳定在45min～50min，较普通厢式压滤机处理效率提高1倍，压滤后的泥饼含水率由20%～28%降至15%以下，满足泥饼清运条件，大大减少了泥饼堆放占用容积;
其五，本发明新工艺有效解决了以往工艺沉降物回收率低、废水沉淀浓缩效果差、出水水质达标率低、泥渣易板结等问题。
其六，本发明经过二级水力旋流器处理后得到的溢流液由连接管路进入，絮凝剂由辅料添加管多点添加在连接管路及入料井中，这样，经过二级水力旋流器处理后得到的溢流液与絮凝剂在连接管路就可以充分混合絮凝;
其七，本发明刮集装置设计为桁架结构，这种设计保证了刮集装置的强度，适用于刮集高浓度、易板结的泥砂，使用中不会出现变形等问题;
其八，本发明在刮泥阻力较大的情况下，提升装置可以通过主轴将刮集装置提升，防止驱动装置长时间重负载工作，刮集装置下降过程中，液压装置也可以提供动力，在该动力与刮集装置自身重力的双重作用下，刮集装置更容易下降，可以解决泥层粘度大、泥层板结等因素阻碍刮集装置下降的问题;
其九，本发明沿溢流堰一周布置的溢流扰流板，可以防止被刮集装置末端搅动的微细颗粒泥质直接向上翻出进入溢流堰，该泥质颗粒在绕过溢流扰流板的过程中，会在溢流扰流板上沉降下来，不会直接进入溢流堰，保证了溢流水的品质;
其十，本发明PLC智能控制装置对设备运行进行实时智能监测和控制，根据泥层阻力、辐流池出水品质、底流浓度等参数，实时自动调整设备运行状态，能完全替代人工操作设备，杜绝了误操作对设备造成的损坏。