申请日2007.06.01
公开(公告)日2008.02.06
IPC分类号C02F1/50; C02F1/52
摘要
循环冷却水或城镇二级污水的净化方法及设备，其特征在于，该方法有下列几个步骤：一个用于混合待处理液体与混凝药剂的快速混合区域1，一个用于混合后的液体与回流的沉淀物质混合、絮凝，并在该区出口得到致密矾花的絮凝反应区域2，一个用于分离上清液与悬浮固体，并回流及排放沉淀物质的沉淀浓缩区域3，以及一个用于净化上清液的过滤装置区域4;本发明的设备主要包括快速混合区域、高效澄清池、过滤区域。本发明构思设计了一种液体和水的净化方法及设备，本发明生产出的水质稳定，成本较低，改变了以往的液体和水的净化的方式。
权利要求书
1.循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特征在于，要经过下列几 个步骤：
a.将待处理液引入快速混合区域(1)，加入一种或多种试剂，并使试剂与 待处理液混合均匀;
b.将混合均匀的待处理液在高速澄清池内进行高速澄清，将得到的上清液 引出;
c.将上述的上清液引入过滤区域(4)，过滤区域(4)内装填过滤材料。
2.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的步骤a.将待处理液引入快速混合区(1)，加入一种试剂时， 该试剂为混凝剂。
3.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的步骤a.将污水引入快速混合区域(1)，加入多种试剂时，该 多种试剂可以是石灰药剂和一种或多种混凝剂。
4.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的待处理液进入快速混合区域(1)的混合区(12)后，待处理 液在混合区(12)内设计停留时间为30～240秒，优选停留时间为45～180 秒。
5.根据权利要求3所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的石灰药剂是由石灰装置将其加入到快速混合区域(1)内，石 灰装置采用干粉计量、模块化配置、全流程自动化控制、密闭运行。
6.根据权利要求5所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的干粉计量，是直接计量干粉的量，通过改变干粉的投加量实现 石灰投加量与澄清池入口水流量的比例调节。
7.根据权利要求5所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的全流程自动化控制，是对石灰乳配药单元、石灰乳投加单元进 行自动控制，包括自动运行和自控清洗等，同时设定石灰仓下料的震动料斗根 据灰质定时防堵塞震荡，避免系统堵塞。
8.根据权利要求2或3所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法， 其特征在于，所述的混凝剂可以是液态聚合硫酸铁，投加量为10～15毫克/ 升。
9.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的步骤b.将混合均匀的待处理液在高速澄清池内进行高速澄 清，其中高速澄清池包括絮凝反应区域(2)和沉淀浓缩区域(3)，高速澄清 包括混合均匀的待处理液在絮凝反应区域(2)的絮凝反应，和在沉淀浓缩区 域(3)的快速沉淀。
10.根据权利要求9所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的絮凝反应，是对混合后的均匀的待处理液采用循环颗粒加速絮 凝，和多级絮凝反应，以降低最佳絮凝反应时间，其待处理液在此区域的设计 停留时间为10～20分钟，优选设计停留时间为10～15分钟，为常规絮凝反应 时间的1/3～1/2。
11.根据权利要求10所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的采用循环颗粒加速絮凝，是用机械搅拌装置搅拌混合后的均 匀的待处理液、将部分沉淀物质循环利用、用控制水流速度控制絮凝反应区域 (2)内沉淀速度梯度在250～450秒-1范围，并加入高分子聚合物，以实现絮 凝反应产物的进一步密实，提高絮凝反应产物的沉降速度。
12.根据权利要求11所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的机械搅拌装置，采用轴向流搅拌器，并设置导流装置。
13.根据权利要求10所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的多级絮凝反应包括至少二级絮凝反应，第一级絮凝反应为机 械絮凝反应，第二级絮凝反应为水力絮凝反应。
14.根据权利要求9所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的高速澄清，其上清液上升的流速为10～30米/小时，优选上 升流速为10～20米/小时。
15.根据权利要求9所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的快速沉淀，包括对待处理液进行预沉淀处理、对待处理液的沉 淀物质界面进行控制、用多孔网状分离装置澄清、近似离散颗粒沉降的控制方 法。
16.根据权利要求15所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的沉淀物质界面进行控制，是将絮凝后的待处理液引入沉淀浓 缩区(3)，截留的悬浮固体进入浓缩区(33)，并在沉淀浓缩区域(33)内设 置沉淀物质刮除收集装置、沉淀物质界面探侧装置以及沉淀物质排放装置，其 沉淀物质刮除收集装置根据沉淀物质界面探侧装置提供的信号控制沉淀物质 排放装置、沉淀物质刮除收集装置的运行。
17.根据权利要求15所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的用多孔网状分离装置澄清，是将待处理液通过多孔网状分离 装置(32)上升，得到上清液，多孔网状分离装置的水力半径、安装高度可根 据处理液的水质指标确定。
18.根据权利要求15所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的近似离散颗粒沉降的控制方法，是通过调整沉淀浓缩区域 (33)的雷诺数和固体表面负荷使得絮凝反应后的固体颗粒沉降速度接近离散 颗粒沉降速度。
19.根据权利要求15所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的高速澄清池，其排放的沉淀物质浓度可达20～100mg/L，可 直接脱水，无需浓缩处理。
20.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的步骤c.将上述的上清液引入过滤区域(4)，过滤区域(4)内 装填有孔隙度沿程变化的过滤材料，是先将上述的上清液引入过滤区域(4) 的配水区(41)，再依次进入进水堰室(42)、过滤区域(4)主体区(43)和 出水系统(44);上清液在过滤区域(4)主体区(43)内进行深床过滤。
21.根据权利要求1所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特 征在于，所述的步骤c.的过滤区域(4)的设计流速为10～18米/小时，优 选设计流速为10～14.5米/小时。
22.根据权利要求20所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的配水区(41)可加入硫酸或/和混凝剂，并充分混合。
23.根据权利要求20所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的过滤区域(4)的主体区(43)，其内装填的过滤材料的孔隙 度是沿程变化的。
24.根据权利要求23所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的过滤材料的洗涤可采用气水联合反冲洗的方式。
25.根据权利要求20所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的过滤区域4主体区(43)采用恒液位正流深床过滤。
26.根据权利要求22所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其 特征在于，所述的混凝剂可以是铁盐或铝盐。
27.循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其特征在于，其主要包括位 于快速混合区域(1)、高速澄清池和过滤区域(4)，快速混合区域(1)和高 速澄清之间、高速澄清池和过滤区域(4)之间有水渠连接。
28.根据权利要求27所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的高速澄清池可分为絮凝区域(2)和沉淀浓缩区(3)。
29.根据权利要求28所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的絮凝区域(2)又依次包括稳流区(21)、进水渠(22)、机 械絮凝区(23)和推流絮凝区(24)，其中机械絮凝区(23)内有搅拌器(25)。
30.根据权利要求28所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的沉淀浓缩区(3)上部设有多孔网状分离装置，沉淀浓缩区 (3)下部设有沉淀物质刮除收集装置。
31.根据权利要求30所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的沉淀浓缩区(3)的沉淀物质刮除收集装置的上方连接有沉 淀物质排放装置。
32.根据权利要求27所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的过滤区域(4)主要包括配水区(41)、进水堰室(42)、主 体区(43)和出水区(44)。
33.根据权利要求32所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的主体区(43)为正流深床过滤装置，即主体区(43)内设有 过滤材料和承托层，承托层下装有配水配气装置。
34.根据权利要求32所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的主体区(43)还包括洗涤过滤装置、排出过滤液的恒液位控 制装置。
35.根据权利要求32所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的快速混合区域(1)内设有悬浮固体浓度计。
36.根据权利要求27所述的循环冷却水或城镇二级污水的净化设备，其 特征在于，所述的快速混合区域(1)内设有一个或多个试剂投放器。
说明书
循环冷却水或城镇二级污水的净化方法及设备
技术领域
本发明涉及循环冷却水或城镇二级污水的净化方法及设备，特别 是用于火力厂循环冷却水回用处理或城镇污水深度处理的净化方法 及设备。
背景技术
现有同类技术中，与变孔隙过滤装置串联使用的多是悬浮泥渣型 机械搅拌澄清池(半池底刮泥)或是改进后的泥渣分离与接触型石灰 处理澄清池(全池底刮泥)，池型均为圆形，药剂混合、絮凝反应、 沉淀物质回流、固体物质分离等反应过程均在一个反应器内完成，无 法独立优化调整单个反应过程的运行条件，生成的絮凝体的密实度 小，固体分离的效率低，形成的悬浮泥渣层浓度不稳定，导致反应器 的占地面积大、金属构件多、抗冲击负荷能力差。上述方法在使用过 程有占地面积大、投资成本较高、运行管理复杂、抗冲击负荷能力差 等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供循环冷却水或城镇二级污水的净化方法及 设备，以避免现有技术占地面积大、一次性投资高、运行管理复杂、 抗负荷冲击能力差等问题，它是适合中国国情的优化方法及设备设计 结构。
循环冷却水或城镇二级污水的净化方法，其特征在于，要经过下 列几个步骤：
a.将待处理液引入快速混合区域1，加入一种或多种试剂，并使 试剂与待处理液混合均匀;
b.将混合均匀的待处理液在高速澄清池内进行高速澄清，将得到 的上清液引出;
c.将上述的上清液引入过滤区域4，过滤区域4内装填过滤材料。
所述的步骤a.将待处理液引入快速混合区1，加入一种试剂时， 该试剂为混凝剂。
所述的步骤a.将污水引入快速混合区域1，加入多种试剂时，该 多种试剂可以是石灰药剂和一种或多种混凝剂。
所述的待处理液进入快速混合区域1的混合区12后，待处理液 在混合区12内设计停留时间为30～240秒，优选停留时间为45～180 秒。
所述的石灰药剂是由石灰装置将其加入到快速混合区域1内，石 灰装置采用干粉计量、模块化配置、全流程自动化控制、密闭运行。
所述的干粉计量，是直接计量干粉的量，通过改变干粉的投加量 实现石灰投加量与澄清池入口水流量的比例调节。
所述的全流程自动化控制，是对石灰乳配药单元、石灰乳投加单 元进行自动控制，包括自动运行和自控清洗等，同时设定石灰仓下料 的震动料斗根据灰质定时防堵塞震荡，避免系统堵塞。
所述的混凝剂可以是液态聚合硫酸铁，投加量为10～15毫克/ 升。
所述的步骤b.将混合均匀的待处理液在高速澄清池内进行高速 澄清，其中高速澄清池包括絮凝反应区域2和沉淀浓缩区域3，高速 澄清包括混合均匀的待处理液在絮凝反应区域2的絮凝反应，和在沉 淀浓缩区域3的快速沉淀。
所述的絮凝反应，是对混合后的均匀的待处理液采用循环颗粒加 速絮凝，和多级絮凝反应，以降低最佳絮凝反应时间，其待处理液在 此区域的设计停留时间为10～20分钟，优选设计停留时间为10～15 分钟，为常规絮凝反应时间的1/3～1/2。
所述的采用循环颗粒加速絮凝，是用机械搅拌装置搅拌混合后的 均匀的待处理液、将部分沉淀物质循环利用、用控制水流速度控制絮 凝反应区域2内沉淀速度梯度在250～450秒-1范围，并加入高分子 聚合物，以实现絮凝反应产物的进一步密实，提高絮凝反应产物的沉 降速度。
所述的机械搅拌装置，采用轴向流搅拌器，并设置导流装置。
所述的多级絮凝反应包括至少二级絮凝反应，第一级絮凝反应为 机械絮凝反应，第二级絮凝反应为水力絮凝反应。
所述的高速澄清，其上清液上升的流速为10～30米/小时，优 选上升流速为10～20米/小时。
所述的快速沉淀，包括对待处理液进行预沉淀处理、对待处理液 的沉淀物质界面进行控制、用多孔网状分离装置澄清、近似离散颗粒 沉降的控制方法。
所述的沉淀物质界面进行控制，是将絮凝后的待处理液引入沉淀 浓缩区3，截留的悬浮固体进入浓缩区33，并在沉淀浓缩区域33内 设置沉淀物质刮除收集装置、沉淀物质界面探侧装置以及沉淀物质排 放装置，其沉淀物质刮除收集装置根据沉淀物质界面探侧装置提供的 信号控制沉淀物质排放装置、沉淀物质刮除收集装置的运行。
所述的用多孔网状分离装置澄清，是将待处理液通过多孔网状分 离装置32上升，得到上清液，多孔网状分离装置的水力半径、安装 高度可根据处理液的水质指标确定。
所述的近似离散颗粒沉降的控制方法，是通过调整沉淀浓缩区域 33的雷诺数和固体表面负荷使得絮凝反应后的固体颗粒沉降速度接 近离散颗粒沉降速度。
所述的高速澄清池，其排放的沉淀物质浓度可达20～100mg/L(毫 克/升)，可直接脱水，无需浓缩处理。
所述的步骤c.将上述的上清液引入过滤区域4，过滤区域4内装 填有孔隙度沿程变化的过滤材料，是先将上述的上清液引入过滤区域 4的配水区41，再依次进入进水堰室42、过滤区域4主体区43和出 水系统44;上清液在过滤区域4主体区43内进行深床过滤。
所述的步骤c.的过滤区域4的设计流速为10～18米/小时，优 选设计流速为10～14.5米/小时。
所述的配水区41可加入硫酸或/和混凝剂，并充分混合。
所述的过滤区域4的主体区43，其内装填的过滤材料的孔隙度 是沿程变化的。
所述的过滤材料的洗涤可采用气水联合反冲洗的方式。
所述的过滤区域4主体区43采用恒液位正流深床过滤。
所述的混凝剂可以是铁盐或铝盐。
其主要包括位于快速混合区域1、高速澄清池和过滤区域4，快 速混合区域1和高速澄清之间、高速澄清池和过滤区域4之间有水渠 连接。
所述的高速澄清池可分为絮凝区域2和沉淀浓缩区3。
所述的絮凝区域2又依次包括稳流区21、进水渠22、机械絮凝 区23和推流絮凝区24，其中机械絮凝区23内有搅拌器25。
所述的沉淀浓缩区3上部设有多孔网状分离装置，沉淀浓缩区 (3)下部设有沉淀物质刮除收集装置。
所述的沉淀浓缩区3的沉淀物质刮除收集装置的上方连接有沉 淀物质排放装置。
所述的过滤区域4主要包括配水区41、进水堰室42、主体区43 和出水区44。
所述的主体区43为正流深床过滤装置，即主体区43内设有过滤 材料和承托层，承托层下装有配水配气装置。
所述的主体区43还包括洗涤过滤装置、排出过滤液的恒液位控 制装置。
所述的快速混合区域1内设有悬浮固体浓度计。
所述的快速混合区域1内设有一个或多个试剂投放器。
本发明构思设计了一种污水的净化方法及设备，本发明设计巧 妙，构思新颖，改变了以往的污水的净化的方式，避免现有技术占地 面积大、一次性投资高、运行管理复杂、抗负荷冲击能力差等问题。
本发明还有下列优点：
1、本发明在快速混合区域1加入试剂，可使待处理液与试剂充 分混合，有利于絮状物的产生;
2、石灰药剂是由石灰装置将其加入到快速混合区域1内，有利 于石灰药剂定量、按时、无泄漏地投放;
3、采用循环颗粒加速絮凝，可使待处理液更好地絮凝，以加快 净化的速度和程度;
4、用多孔网状分离装置澄清待处理液可待处理澄清速度较快;
5、使用多级絮凝反应，可使待处理沉淀出更多絮凝物;
6、采用正流深床过滤，可以使上清液得到更好的净化，较现有 的过滤，净化程度更好;
7、本发明是适合中国国情的优化方法及设备设计结构。