公布日：2024.06.07
申请日：2022.12.06
分类号：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)I
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体公开了一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，包括药水配制装置、溶气装置、气浮分离装置、污水管道和溶气水管道，污水管道沿污水流动方向依次与药水配制装置的出口端和溶气装置的进口端连通，溶气装置的进口端还连通有进气管道，溶气装置的出口端和气浮分离装置的进口端通过溶气水管道连通；所述气浮分离装置的进口端还与污水管道连通，且药水配制装置和气浮分离装置之间的污水管道上还设有管道混合器。采用本发明所提供的技术方案，可以解决现有技术中微气泡的附着效果差而影响污水处理效果的技术问题。
权利要求书
1.一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：包括药水配制装置、溶气装置、气浮分离装置、污水管道和溶气水管道，污水管道沿污水流动方向依次与药水配制装置的出口端和溶气装置的进口端连通，溶气装置的进口端还连通有进气管道，溶气装置的出口端和气浮分离装置的进口端通过溶气水管道连通；所述气浮分离装置的进口端还与污水管道连通，且药水配制装置和气浮分离装置之间的污水管道上还设有管道混合器。
2.根据权利要求1所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述气浮分离装置包括气浮机，气浮机的顶部开口且开口处设有链式刮板输送机，气浮机的侧壁设有渣斗，链式刮板输送机用于将气浮机内的浮渣刮送到渣斗内，渣斗的出口连通有排渣管道，排渣管道的另一端连通有浮渣干化池；气浮机连通有排水管道，排水管道的另一端连通有生化池。
3.根据权利要求2所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述气浮机的下部设有溶气水分配管，溶气水分配管通过溶气水管道与溶气装置连通，且溶气水分配管位于气浮机横截面的中心位置。
4.根据权利要求3所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述渣斗连通有喷淋水管道，且喷淋水管道的另一端与溶气装置的出口端连通。
5.根据权利要求4所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述气浮机与生化池之间的排水管道上连通有污水池，排水管道上设有排水阀门；渣斗与浮渣干化池之间的排渣管道上连通有浮渣池，排渣管道上设有浮渣输送泵。
6.根据权利要求5所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述排水阀门位于污水池的进口端，且排水阀门为浮球阀。
7.根据权利要求6所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述气浮机底部连通有排污管道，排污管道的另一端与浮渣池连通，且排污管道上设有排污阀门。
8.根据权利要求7所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述溶气装置包括溶气泵，溶气泵的进气管道上设有进气阀门和流量计。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述药水配制装置包括絮凝剂配制罐和助凝剂配制罐，絮凝剂配制罐内设有搅拌器；絮凝剂配制罐的进水口连通有工业水管道，且絮凝剂配制罐的进水口处设有阀门；絮凝剂配制罐的出水口连通有絮凝剂管道，且絮凝剂管道上设有絮凝剂输送泵；絮凝剂配制罐的进料口连通有料斗，且料斗内设有螺旋输送机；助凝剂配制罐的结构与絮凝剂配制罐的结构相同。
10.根据权利要求9所述的一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，其特征在于：所述污水管道沿污水流动方向依次与助凝剂配制罐和絮凝剂配制罐连通，且连通处相距3m。
发明内容
本发明意在提供一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，以解决现有技术中微气泡的附着效果差而影响污水处理效果的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种处理含有炭黑、石蜡的污水预处理系统，包括药水配制装置、溶气装置、气浮分离装置、污水管道和溶气水管道，污水管道沿污水流动方向依次与药水配制装置的出口端和溶气装置的进口端连通，溶气装置的进口端还连通有进气管道，溶气装置的出口端和气浮分离装置的进口端通过溶气水管道连通；所述气浮分离装置的进口端还与污水管道连通，且药水配制装置和气浮分离装置之间的污水管道上还设有管道混合器。
本方案的原理及优点是：
1.由于污水管道沿着污水流动方向先与药水配制装置连通，因此污水在进入后续装置前，先在污水管道中与药水配置装置流出的药水混合，污水中的炭黑微粒和石蜡微粒在药水的作用下形成凝聚团，然后一部分污水通过污水管道从溶气装置的进口端进入溶气装置，在溶气装置的作用下产生微气泡形成溶气水，再通过溶气水管道进入气浮分离装置，为气浮分离装置的气浮作用提供微气泡；而另一部分污水直接通过污水管道从气浮分离装置的进口端进入气浮分离装置，并在气浮分离装置中完成气浮作用，使得炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团均附着上微气泡而漂浮在液面形成浮渣，从而方便将其从污水中分离。本方案中直接通过污水管道进入气浮分离装置的这部分污水，在进入气浮分离装置后微粒凝聚团才与微气泡接触完成气浮作用，相比于微粒凝聚团在管道内先与微气泡接触再进入气浮分离装置完成气浮作用，本方案中的微粒凝聚团不会在输送过程中因为与管道内壁接触而导致其上附着的微气泡分离，因此微气泡与微粒凝聚团的附着效果更好，也就能够有效保证微粒凝聚团漂浮在液面形成浮渣，从而便于与污水分离去除，提高污水处理效果。
2.本方案通过将污水管道与溶气装置的进口端连通，直接使用污水作为溶气装置的水源，不会因为使用额外的水源而引入新的水中杂质到污水中，有利于保证处理后的污水品质符合后续生化系统的处理要求；并且引入溶气装置的这部分污水，其中的炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团进入气浮分离装置后，因为其在溶气管道内就已经附着有一定量的微气泡，因此部分微粒凝聚团会漂浮到液面形成浮渣，剩下的部分微粒凝聚团在气浮分离装置内会继续附着上微气泡，并最终漂浮到液面形成浮渣，即污水中产生的炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团最终都会在气浮作用下漂浮到液面形成浮渣，有利于提高本方案对污水中炭黑和石蜡的去除率。
3.在药水配制装置和气浮分离装置之间的污水管道上设置管道混合器，则药水配制装置内配制的药水进入污水管道后，先在管道混合器内与污水进行混合，使得污水中的炭黑微粒和石蜡微粒与药水充分反应，形成炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团，再随着污水通过污水管道进入气浮分离装置进行气浮作用，有利于保证污水中的炭黑微粒和石蜡微粒全部形成凝聚团而在气浮作用下形成浮渣，从而进一步提高本方案对污水中炭黑和石蜡的去除率。
优选的，作为一种改进，所述气浮分离装置包括气浮机，气浮机的顶部开口且开口处设有链式刮板输送机，气浮机的侧壁设有渣斗，链式刮板输送机用于将气浮机内的浮渣刮送到渣斗内，渣斗的出口连通有排渣管道，排渣管道的另一端连通有浮渣干化池；气浮机连通有排水管道，排水管道的另一端连通有生化池。
采用本方案，气浮机内形成的浮渣漂浮在气浮机顶部的开口处，链式刮板输送机将浮渣刮送到渣斗内，浮渣进入渣斗后再通过排渣管道进入到浮渣干化池进行干化处理；而分离去除浮渣之后的污水则通过排水管道输送到生化池内，进行后续的生化处理，通过生化池内污泥中的微生物氧化分解污水中的有机物。此时污水中不再含有炭黑和石蜡，将其排入生化池内也不会影响微生物的生存、降低微生物的浓度，有利于保证生化池的生化效果，提高生化池对污水中的有机污染物的氧化作用。并且本方案的结构简单有效，在保证将浮渣从污水中分离去除的同时，便于日常维护和故障维修。
优选的，作为一种改进，所述气浮机的下部设有溶气水分配管，溶气水分配管通过溶气水管道与溶气装置连通，且溶气水分配管位于气浮机横截面的中心位置。
采用本方案，在气浮机下部的横截面中心位置设置溶气水分配管，溶气水管道通入气浮机的溶气水通过溶气水分配管进行释放，相比于直接通过溶气水管道释放溶气水，更有利于增加溶气水在气浮机内的释放面积，以提高溶气水中的微气泡在气浮机内的均匀程度，进而保证分布在气浮机内各部位的炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团均能快速、充分地与微气泡接触，形成浮渣漂浮于液面而被彻底分离去除，有利于提高污水的处理效率。
优选的，作为一种改进，所述渣斗连通有喷淋水管道，且喷淋水管道的另一端与溶气装置的出口端连通。
采用本方案，在渣斗上连通喷淋水管道，通过喷淋水管道内流出的喷淋水对渣斗进行冲洗，且冲洗完渣斗的喷淋水从渣斗出口进入排渣管道内，又对排渣管道进行冲洗，可以有效防止渣斗和排渣管道被浮渣堵塞，从而保证整个系统的有效运行；将喷淋水管道的另一端连接在溶气装置的出口端，即使用溶气水对渣斗及排渣管道进行冲洗，一方面可以减少工业用水以控制成本，另一方面含有微气泡的溶气水对渣斗及排渣管道内的浮渣进行冲洗时，微气泡进一步附着在浮渣表面，增大了浮渣之间的间隙，避免浮渣之间相互凝体积变大而结堵塞管道，进而提高对渣斗和排渣管道的冲洗效果。
优选的，作为一种改进，所述气浮机与生化池之间的排水管道上连通有污水池，排水管道上设有排水阀门；渣斗与浮渣干化池之间的排渣管道上连通有浮渣池，排渣管道上设有浮渣输送泵。
采用本方案，在气浮机与生化池之间的排水管道上设置污水池，并在排水管道上设置排水阀门，则当生化池内的污水量饱和而气浮机还在不断排出污水时，可以通过控制排水阀门来使污水暂存在污水池内，以污水池来缓解单位时间内生化池和气浮机对污水的处理量差；在渣斗与浮渣干化池之间的排渣管道上设置浮渣池，并在排渣管道上设置浮渣输送泵，则当浮渣干化池内的浮渣量饱和而气浮机还在不断排出浮渣时，可以通过控制排渣输送泵的启闭来使浮渣暂存在浮渣池内，以浮渣池来缓解单位时间内浮渣干化池处理浮渣量和气浮机生产浮渣量之间的差值。污水池和浮渣池的设置有利于增强系统各部分的协同配合，从而实现整个系统对污水的持续处理，提高处理效率。
优选的，作为一种改进，所述排水阀门位于污水池的进口端，且排水阀门为浮球阀。
采用本方案，采用浮球阀作为排水阀门，且将排水阀门设置在污水池的进口端，则可以通过排水阀门控制污水池内的水位维持在一定范围内，从而使得单位时间内从污水池进入生化池的水量保持稳定，以保证生化池对污水中有机污染物的处理效果保持一致，从而提高处理后污水品质的稳定性。
优选的，作为一种改进，所述气浮机底部连通有排污管道，排污管道的另一端与浮渣池连通，且排污管道上设有排污阀门。
污水中密度较大的杂质，进入气浮机后在气浮作用下也未能漂浮于液面形成浮渣，而是在自身重力的作用下沉到气浮机底部，采用本方案，通过控制排污阀门开启，沉降到气浮机底部的杂质可以通过排污管道进入浮渣池，并跟随浮渣池内的浮渣被输送至浮渣干化池中进行后续处理，避免这些杂质积聚在气浮机底部形成难以清除的污垢。
优选的，作为一种改进，所述溶气装置包括溶气泵，溶气泵的进气管道上设有进气阀门和流量计。
采用本方案，通过溶气泵将污水和气体溶解，溶气泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，所以无需采用空气压缩机和大气喷射器，并且溶气泵高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，所以无需搅拌器和混合器，能够有效简化系统结构。此外，由于溶气泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率可达80～100％，所以无需大型加压溶气罐或昂贵的反应塔即可制取高度溶解液，不仅保证了溶解效率，而且能够控制成本。在溶气泵的进气管道上设置进气阀门和流量计，可以灵活根据实际需求控制气体于污水的比例，从而达到更好的溶解效果，以提升对炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团的气浮效率。
优选的，作为一种改进，所述药水配制装置包括絮凝剂配制罐和助凝剂配制罐，絮凝剂配制罐内设有搅拌器；絮凝剂配制罐的进水口连通有工业水管道，且絮凝剂配制罐的进水口处设有阀门；絮凝剂配制罐的出水口连通有絮凝剂管道，且絮凝剂管道上设有絮凝剂输送泵；絮凝剂配制罐的进料口连通有料斗，且料斗内设有螺旋输送机；助凝剂配制罐的结构与絮凝剂配制罐的结构相同。
采用本方案，配制絮凝剂时，打开絮凝剂配制罐进水口处的阀门，并开启螺旋输送机，此时工业水从进水口进入絮凝剂配制罐，絮凝剂药粉从料斗内进入絮凝剂配制罐，搅拌器将工业水和絮凝剂药粉混合均匀得到絮凝剂，根据单位时间内进入絮凝剂配制罐的工业水量，调节螺旋输送机单位时间内的送药粉量，以达到所需的絮凝剂浓度；按照上述步骤在助凝剂配制罐内配制助凝剂。根据对污水的处理需求，选择同时开启絮凝剂输送泵和助凝剂输送泵，或者开启其中一个输送泵，将絮凝剂和/或助凝剂加入到污水管道内，使得污水中的炭黑微粒和石蜡微粒凝聚成炭黑微粒凝聚团和石蜡微粒凝聚团，以便后续处理。本方案可以根据实际需求灵活选择同时添加絮凝剂和助凝剂，还是只添加其中的一种，使得本系统的实用性更强，能够适应不同污水处理需求。
优选的，作为一种改进，所述污水管道沿污水流动方向依次与助凝剂配制罐和絮凝剂配制罐连通，且连通处相距3m。
采用本方案，污水管道沿污水流动方向依次与助凝剂配制罐和絮凝剂配制罐连通，即先将助凝剂加入到污水管道内，使得助凝剂先与污水混合，助凝剂能够中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，使胶体微粒由原来的相斥变为相吸，破坏了胶团稳定性，使胶体微粒相互碰撞，从而使离子状态的微粒先初步聚拢，形成微粒凝聚团；再将絮凝剂加入到污水管道内，使得絮凝剂与混合了助凝剂的污水进行混合，则高分子的絮凝剂将初步聚拢的微粒凝聚团进行网捕，形成体积更大的微粒凝聚团，有利于后续气浮作用后对微粒凝聚团附着微气泡形成的浮渣进行分离去除，从而提高污水中炭黑和石蜡的处理效率。
助凝剂配制罐和污水管道连通处与絮凝剂配制罐和污水管道连通处之间的距离为3m，这样的结构设置有利于助凝剂与污水先混合均匀，使得助凝剂与炭黑微粒子和石蜡微粒子充分反应形成微粒凝聚团之后，再与絮凝剂反应，以形成体积更大的微粒凝聚团，有利于后续气浮作用后形成体积更大的浮渣，方便彻底将浮渣分离去除，从而提高污水中炭黑和石蜡的处理效果。
至于先向污水管道内加入絮凝剂，使其与污水预先混合反应后再加入助凝剂的方案，由于高分子的絮凝剂只能对胶体微粒及悬浮物进行网捕，而不能中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，因此被絮凝剂网捕后的胶体微粒仍然相斥而不能形成稳定的微粒凝聚团；后续再加入助凝剂时，由于胶体微粒及悬浮物已经被絮凝剂网捕在一起，因此助凝剂对胶体微粒和悬浮物表面电荷的中和效果不够显著，而不能促使微粒凝聚团变稳定，则微粒凝聚团在后续的气浮作用过程中容易被破坏，从而导致浮渣的体积较小而不容易分离去除，不利于提高对污水中含有的炭黑、石蜡的去除效率。
在设计本方案之前，申请人以前只采用絮凝剂来促使炭黑、石蜡凝聚成微粒凝聚团，且添加的的絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺，药剂的消耗量大，配药浓度为0.5％。使用本方案后,絮凝剂的配药浓度将低为0.1％-0.3％，即可达到以前的方案同等絮凝效果。因此，助凝剂与絮凝剂配合使用，可以大大降低絮凝剂的使用量，有利于控制成本。
（发明人：魏永志;王萍萍;梁志;刘成佳）