申请日2017.08.02
公开(公告)日2018.03.27
IPC分类号C02F9/06; C02F101/30
摘要
本实用新型提供了一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:包括活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统;活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统沿废水流经的方向依次设置;活性炭吸附系统，用于使活性炭与废水充分混合;沉淀系统，用于将活性炭过析出;解析系统，用于电解解析活性炭，使其恢复活性;其中，解析系统上还设有与活性炭吸附系统连通的回用管道，用于将恢复活性的活性炭通入活性炭吸附系统内。
权利要求书
1.一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:包括活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统;
所述活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统沿废水流经的方向依次设置;
所述活性炭吸附系统，用于使活性炭与废水充分混合;
所述沉淀系统，用于将活性炭浓缩后滤出;
所述解析系统，用于电解解析活性炭，使其恢复活性;
其中，所述解析系统上还设有与活性炭吸附系统连通的回用管道，用于将恢复活性的活性炭通入活性炭吸附系统内。
2.如权利要求1所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述活性炭吸附系统包括活性炭投加设备、吸附反应池和搅拌设备;
所述活性炭投加设备，向吸附反应池内投加活性炭;
所述搅拌设备安装于吸附反应池内;
其中，所述活性炭投加设备上还设有活性炭存储空间，用于存储或临时存储活性炭。
3.如权利要求1所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述活性炭为粉末状的活性炭。
4.如权利要求1所述的一种低浓度废水 提标改造装置，其特征在于:
所述沉淀系统包括沉淀池、活性炭浓缩机构;
所述活性炭浓缩机构安装于沉淀池内，将沉淀池分割为沉淀区和处理水区。
5.如权利要求4所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述活性炭浓缩机构为斜板或者斜管结构。
6.如权利要求5所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述活性炭浓缩机构由至少一层的斜板组成;
所述斜板上设有增加碰撞几率的等孔径的斜板或者斜管;
所述斜板横向的设置于沉淀池内。
7.如权利要求4所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述沉淀系统还包括中心筒，为筒状结构;
所述中心筒安装于沉淀池内，一端设置于活性炭浓缩机构的下方，另一端设置于活性炭浓缩机构的上方;
经活性炭吸附系统进行活性炭吸附后的废水，经由中心筒进入沉淀池内。
8.如权利要求1所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述解析系统包括电化学氧化解析池、电极板组件;
所述电极板组件，包含有电极板，设置于电化学氧化解析池内;
其中，所述电化学氧化解析池为至少两个，每个电化学氧化解析池内均设有电极板。
9.如权利要求8所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:
所述解析系统还包括曝气装置;
所述曝气装置包括导气设备和曝气管;
所述曝气管通入电化学氧化解析池内;
其中，所述曝气管上设有至少两个出气孔;
所述导气设备将气体通过曝气管通入电化学氧化解析池内。
10.如权利要求1-9任一所述的一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:还在活性炭吸附系统、和/或沉淀系统、和/或解析系统的前端或后端设有集水装置。
说明书
一种低浓度废水提标改造装置
技术领域
本实用新型涉及水处理设备领域，具体地，涉及一种低浓度废水提标改造装置。
背景技术
环保政策日趋严格的情况下，废水排放标准及要求不断提升，一些生产性经营单位已有的废水处理措施在老的排放标准下可以达标运行，但是在新的更高要求的排放标准下，系统的处理能力不能达到要求。这个时候，需要在不影响系统运行的情况下，对老的系统做一些提标改造，以达到新的更严格的废水排放标准。
由于生产性经营单位已有废水处理设施，老的废水处理设施处理后的废水污染物含量相对较低，以COD指标计，一般COD<200mg/l。而新的环保政策下，企业排放的废水COD往往要求小于80mg/l，甚至更低。
另一方面，随着企业的不断发展，废水量不断增加，而企业的排放总量往往会有所限制，这时候，一种途径是改善生产工艺，使用更低耗水量的生产工艺，另外一种，将排放的废水处理后回用。常见的回用技术主要为以UF(超滤)+RO(反渗透)技术为代表的膜处理回用技术。而UF+RO技术作为膜法废水回用技术，对进水水质有较高要求，往往要求进入UF前的水质其COD在60mg/l以下。
而要做到这些，现有废水处理后端需要增设深度处理装置，这个时候一套便捷的废水提标改造装置显得尤为重要。
所谓废水的深度处理，也称高级处理或三级处理。它是将二级处理后的出水再进一步进行物理、化学和生物处理，以便有效去除污水中各种不同性质的杂质，从而满足用户对水质的使用要求。深度处理常见的方法有以下几种。
活性炭吸附：利用活性炭自身独有的空隙结构，在分子之间相互吸引的作用力范德瓦尔斯力(van der Waals force)的作用下，吸附收集废水中的杂质(COD、色度、重金属、氯化有机物、农药等)，从而达到净化废水的目的。常规的活性炭吸附使用过程中的主要缺点如下：
1、活性炭常作为一次性使用原料使用，使用完后直接“废弃”(交有资质处理单位委托外运处理);
2、活性炭再生处理较常用的为热再生，其活化温度一般高于800℃，能耗较高，炭损失率较大，在5%-16%之间，再生时产生的尾气会对环境造成二次污染，整体运行成本较高，经济效益低;
3、活性炭再生往往需要体外再生，需要在现有装置中清理出已经吸附饱和的活性炭产品，并更换新的活性炭产品，更换后的吸附饱和的活性炭产品外运到专门的再生设备厂家再生，耗费大量的人工装填以及运输成本;
4、活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况，活性炭与吸附质的接触时间对吸附效果有很大影响，且其微孔构造较易堵塞，堵塞后影响其吸附效果。
膜分离(以UF+RO为主)：膜分离是以天然或人工合成的高分子薄膜为介质，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和浓缩的过程。其最大特点是分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源的分离技术。使用过程中的主要缺点包括：
1、对水质要求严格，正常处理的二级出水不能直接采用膜处理作为深度处理方式，需要采用增设一些预处理设施如砂滤、碳滤将二级出水处理到一定程度才能进入膜处理单元;
2、膜需要定期更换，一次性投资设备费用高，使用高压压差运行，电费耗用高，运行费用高;
3、膜较易堵塞，使用过程中需要使用阻垢剂、杀菌剂等，同时需要定期采用化学药剂清洗。增加了外在的化学污染物质风险;
4、膜法处理后的浓缩液需要进一步的处理，存在浓缩液的再处置问题。
高级氧化(芬顿氧化、臭氧氧化等)：利用反应过程中产生活性自由基(如·OH等)、强氧化性物质O3等，使难降解有机污染物转变成易降解小分子物质，甚至直接生成CO2和H2O，达到无害化目的。其主要缺点为：
1、对于低浓度废水，相对来说，废水中本身有机物含量就不高，如果产生的活性基团浓度不是很高，废水中的有机物质与活性基团相遇并发生反应的几率就更低，而这些活性基团的稳定性非常非常差，未及时获得与有机物反应的机会时会发生其它副反应并生成氧化性较弱的氧化剂，又或者重新与氢结合为水。所以相对来说，很大的能耗在将水电解产生羟基自由基等氧化性很强的物质后，这些物质未能与有机物质结合并发生反应，又重新与自身反应产生的氧化还原物质结合为水，造成了极大的能源浪费。故在采用高级氧化工艺处理低浓度废水的成本较处理高浓度废水耗能或者耗用氧化剂量更大，成本更高。
2、芬顿高级氧化使用过程中需要调节pH为2-4，而事后废水pH又需要重新调回6-9，耗费大量的酸碱。同时会产生大量的沉淀物质，增加废弃物的量，进而增加使用成本。
电化学氧化：电化学氧化又称电化学燃烧，是环境电化学的一个分支。其基本原理是在电极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。除可将有机物彻底氧化为CO2和H2O外，电化学氧化还可作为生物处理的预处理工艺，将非生物相容性的物质经电化学转化后变为生物相容性物质。这种方法具有能量利用率高，低温下也可进行;设备相对较为简单，操作费用低，易于自动控制;无二次污染等特点。其主要缺点包括：
1、同高级氧化法，处理低浓度废水时需要消耗更多的电能用于产生活性自由基来保证有机物可以与活性基团接触并发生反应，存在整体能耗高的问题;
2、当废水中的盐分不是很高时，需要投加一定量的盐分以促进反应的进行。
由此可见，上述深度处理的方法，均存在不同程度的缺陷。
实用新型内容
本实用新型旨在克服上述缺陷，提供一种主要应用在老的污水处理设施的提标改造、以及以膜法为主的废水回用技术的前处理方案。在本方案中针对低浓度(进水COD<200mg/l)废水提标改造(处理后出水COD<60mg/l)的装置，主要包含以活性炭粉末为原料的在线吸附，吸附饱和后的活性炭粉末沉淀浓缩，浓缩后的活性炭粉末的电解脱附解析，脱附后的活性炭粉末回流循环再利用。
本实用新型提供了一种低浓度废水提标改造装置，其特征在于:包括活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统;
上述活性炭吸附系统、沉淀系统和解析系统沿废水流经的方向依次设置;
各系统之间可通过液体输送管和液体泵来实现废水在各设备之间的流转，也可以通过各系统之间的水位落差来实现废水的流转。
上述活性炭吸附系统，用于使活性炭与废水充分混合;使活性碳能充分吸附水中的有机物质;
上述沉淀系统，用于将活性炭浓缩后析出;该过程中的活性炭为充分吸附了水中有机物质的活性碳，此外，在本过程中，浓缩后的活性碳流转到了下一个程序，其余的水则被达标排放或回用。
上述解析系统，用于电解解析活性炭，使其恢复活性;该过程中的活性炭为浓缩后的活性碳;
其中，上述解析系统上还设有与活性炭吸附系统连通的回用管道，用于将恢复活性的活性炭通入活性炭吸附系统内。从而实现活性碳在本系统中的不断回用。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述活性炭吸附系统包括活性炭投加设备、吸附反应池和搅拌设备;
上述活性炭投加设备，向吸附反应池内投加活性炭;该投加的方式可以为泵入、倒入、通过螺旋杆推入等任何形式;
上述搅拌设备安装于吸附反应池内;该搅拌设备可以为任意形式的搅拌结构，如：浆式、搅拌片、磁力搅拌器等等可起到搅拌液体使其内的溶剂/溶质混合均匀的设备。
其中，上述活性炭投加设备上还设有活性炭存储空间，用于存储或临时存储活性炭。例如：固定安装的专用的活性碳存储箱，或活性碳投料口，该投料口可用于与粉料袋等外部产品或设备连接。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述活性炭为粉末状的活性炭。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述沉淀系统包括沉淀池、活性炭浓缩机构;
上述活性炭浓缩机构安装于沉淀池内，将沉淀池分割为沉淀区和处理水区。
该沉淀区一般设置于活性炭浓缩机构的下方，能浓缩和收集无法通过活性炭浓缩机构的活性碳;该处理水区一般设置于活性炭浓缩机构的上方，用于收集从活性碳悬浮液中被剥离出的水份。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述活性炭浓缩机构为斜板或斜管结构。该结构旨在加速活性炭颗粒与斜板或斜管的碰撞几率，加速活性炭颗粒的下沉。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述活性炭浓缩机构由至少一层的斜板组成;
上述斜板上设有增加碰撞几率的等孔径的斜板或者斜管;
上述斜板横向的设置于沉淀池内。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述沉淀系统还包括中心筒，为筒状结构;
上述中心筒安装于沉淀池内，一端设置于活性炭浓缩机构的下方，另一端设置于活性炭浓缩机构的上方;
经活性炭吸附系统进行活性炭吸附后的废水，经由中心筒进入沉淀池内。一般来说，为了实现废水从活性炭浓缩机构下方进入沉淀池的效果，中心筒的上端部应当超过液体的液面高度。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述解析系统包括电化学氧化解析池、电极板组件;
上述电极板组件，包含有电极板，设置于电化学氧化解析池内;
其中，上述电化学氧化解析池为至少两个，每个电化学氧化解析池内均设有电极板。从而实现了连续作业的效果。
该电极板可以为任何可实现电极效果的涂层，优选为铂、钯、钌或其组合的涂层。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、上述解析系统还包括曝气装置;该曝气装置一方面保证浓缩后的活性炭粉末始终保持悬浮状态，保证整体的脱附效果，另一方面，不断的供氧为电解反应提供有效的氧化剂O2原料，这些氧气在电场作用下能够产生更大量的强氧化性的羟基自由基;
上述曝气装置包括导气设备和曝气管;
上述曝气管通入电化学氧化解析池内;
其中，上述曝气管上设有至少两个出气孔;
上述导气设备将气体通过曝气管通入电化学氧化解析池内。
进一步地，本实用新型涉及的一种低浓度废水提标改造装置，还具有这样的结构特点:即、还在活性炭吸附系统、和/或沉淀系统、和/或解析系统的前端或后端设有集水装置。
本实用新型的作用和效果：
本实用新型提供了一种低浓度废水提标改造装置，该装置采用粉末活性炭+沉淀浓缩+电化学氧化的技术结合，选用活性炭粉末作为吸附剂，由于其颗粒的特点，其吸附反应速度较颗粒活性炭更快，具有更好更快的吸附废水中有机物的效果。吸附饱和后的活性炭粉末在沉淀池内沉淀浓缩，沉淀池浓缩后的活性炭粉末通过泵输送到电化学氧化反应槽内电解解析。活性炭吸附后的有机物与电场作用下与产生的羟基自由基发生反应，有机物分解为CO2和H2O。解析完成的活性炭粉末再输送到前端的反应槽，重新吸附废水中的有机物质。如此循环往复实现了节能的效果。
本实用新型提供了一种低浓度废水提标改造装置实现了以下几个功能：
1、吸附剂活性炭可以循环往复使用，理论上可以实现无限次循环，产生更少量的需要外运的危险废弃物，其不是作为一次性原料使用;
2、吸附剂活性炭粉末采用体内循环再生的形式，没有常规活性炭操作时的装卸人工成本以及运输成本，不用体外再生，体内再生采用电化学反应的形式，不需要热再生，即能耗较低，且没有热再生所产生的二次污染;
3、由于采用的是活性炭粉末，其比表面积较活性炭颗粒更大，与废水接触的时间可以做到更短，反应更快，发生因为外部微孔堵塞而造成的内部微孔不能有效吸附有机物的可能性更低;
4、与膜法相比，其废水适应性范围更广，不需要添加外加的阻垢剂、杀菌剂、清洗剂，也不存在浓缩液再处理的问题，其不但可以直接作为废水的深度处理技术，同时也可以作为膜法处理技术的预处理工艺;
5、与高级氧化工艺以及电化学氧化相比，其处理的废水是浓缩过的有机废水，有机物含量及浓度更高，和较低浓度的有机废水相比，处理高浓度的有机废水时其所产生的羟基自由基能及时与废水中的有机物反应，整体运行下来，吨水处理能耗更低。