公布日：2024.02.13
申请日：2023.12.01
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明涉及水处理技术领域，针对垃圾渗滤液膜浓缩液悬浮物及胶体物质含量高、可生化性极差等特点，本发明采用独特的水力学特性设计反应器结构，通过絮凝剂、助凝剂与污水的有效混合，并将絮凝反应沉淀物同上清液有效分离，在反应器中设置复合填料层，使絮凝反应后的上清液通过复合填料层发生过滤、吸附及生化反应，获得更好的出水水质。相比传统的垃圾渗滤液膜浓缩液的絮凝沉淀处理，本发明占地面积小，工艺简单、低成本、好维护，对垃圾渗滤液膜浓缩液不溶性SS去除率提高10%以上，可溶性SS去除率提高30%以上，有着极好的应用前景与社会、经济效益。
权利要求书
1.一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于，包括反应器(1)，所述反应器(1)内设有混合反应区(2)、填料区(4)以及沉淀区(3)，所述混合反应区(2)用于供絮凝剂、助凝剂以及污水混合反应，所述填料区(4)用于对污水进行过滤吸附以及生化反应，所述沉淀区(3)用于沉淀絮凝污泥，所述填料区(4)设于反应器(1)的顶部，所述沉淀区(3)设于填料区(4)的下方；所述反应器(1)的底部连通有进水管(11)，所述进水管(11)的一端置于反应器(1)内，所述进水管(11)置于反应器(1)内的一端连通有导水管(14)，所述导水管(14)的一端置于混合反应区(2)内，所述反应器(1)设有与沉淀区(3)连通用于排放混凝污泥的排泥管(15)，所述反应器(1)连通有溢流管(16)，通过所述填料区(4)处理完后的污水从溢流管(16)中排出反应器(1)外。
2.根据权利要求1所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述反应器(1)的顶部设有用于供絮凝剂、助凝剂以及污水混合反应的反应圆筒(5)，所述混合反应区(2)为反应圆筒(5)内的空间。
3.根据权利要求2所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述反应圆筒(5)的材质为聚丙烯PP材料。
4.根据权利要求2所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述反应圆筒(5)的内侧壁设为特异性波纹状结构。
5.根据权利要求2所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述导水管(14)设为由下至上管径逐渐扩大的文丘里管。
6.根据权利要求1所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述填料区(4)包括由下至上依次设置的过滤层(41)以及组合填料层(42)，所述过滤层(41)用于过滤经沉淀区(3)处理后的污水的上清液的悬浮物，所述组合填料层(42)用于对过滤层(41)处理后的污水进行吸附以及生化反应。
7.根据权利要求6所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述组合填料层(42)的填料为复合填料，且所述组合填料层(42)的填料可进行动态模块化拼接与置换。
8.根据权利要求6所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述过滤层(41)厚度设为75-85mm，所述过滤层(41)选取石英砂作为滤料，且所述石英砂规格为20-40目，所述组合填料层(42)选取聚丙烯绕制的组合物作为填料，所述组合填料层(42)的厚度设为470-490mm，所述组合填料层(42)填充率为35-45%。
9.根据权利要求1所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：所述反应器(1)的中部以及底部均设为沉淀区(3)，且所述反应器(1)的下部设为漏斗状。
10.一种污水处理方法，基于权利要求1-9任一所述的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，往进水管(11)中加入复合铁系絮凝剂（LMS）以及助凝剂，再将污水通入进水管(11)中，使得污水、复合铁系絮凝剂（LMS）以及助凝剂通进反应器(1)的混合反应区(2)中反应10-15min，所述复合铁系絮凝剂（LMS）由聚合硫酸铁
m、聚合硅酸铝铁PSAF按照质量分数（60-70）:（30-40）混合以及按照质量浓度100-110g/L溶解所制成，所述助凝剂由阳离子聚丙烯酰胺（1200w分子量）按照质量浓度1-1.2g/L溶解所制成；步骤2，待混合反应区(2)中的污水絮凝反应完后，将混合反应区(2)中的污水通向沉淀区(3)中沉淀30-60min；步骤3，沉淀完成后，将沉淀区(3)中的污水的上清液通向填料区(4)中，填料区(4)对上清液进行过滤吸附剂及生化反应，且上清液停留在填料区(4)的时间为20-40min，最后将填料区(4)处理完后的污水通向溢流管(16)，排出反应器(1)外，而沉淀区(3)中经絮凝反应沉积下来的污泥则从排泥管(15)中排出。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是开发针对垃圾渗滤液膜浓缩液的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备及方法。
第一方面，本发明提供了一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，采用如下技术方案：一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备，包括反应器，所述反应器内设有混合反应区、填料区以及沉淀区，所述混合反应区用于供絮凝剂、助凝剂以及污水混合反应，所述填料区用于对污水进行过滤吸附剂及生化反应，所述沉淀区用于沉淀混凝污泥，所述填料区设于反应器的顶部，所述沉淀区设于填料区的下方；所述反应器的底部连通有进水管，所述进水管的一端置于反应器内，所述进水管置于反应器内的一端连通有导水管，所述导水管的一端置于混合反应区内，所述反应器设有与沉淀区连通用于排放混凝污泥的排泥管，所述反应器连通有溢流管，通过所述填料区处理完后的污水从溢流管中排出反应器外。
采用上述技术方案，往进水管中加入复合铁系絮凝剂(LMS)以及入助凝剂，再将污水通入进水管中，使得污水、复合铁系絮凝剂(LMS)以及助凝剂通入混合反应区内进行絮凝反应，接着将絮凝反应完成后的污水通向沉淀区中沉淀，待污水沉淀完成后，絮凝反应产生的污泥经排泥管道排出，而上清液则通向填料区，与填料区发生过滤、吸附及生化反应，反应后的上清液从溢流管中排出。通过复合铁系絮凝剂(LMS)、助凝剂与污水的有效混合，并将絮凝反应沉淀物同上清液有效分离，并在反应器中设置填料区，使絮凝反应后的上清液通过填料区发生过滤、吸附及生化反应，获得更好的出水水质，上述的整个过程均在一个反应器中完成，且操作简便，相比传统的垃圾渗滤液膜浓缩液的絮凝沉淀处理，本发明占地面积小，工艺简单、低成本、好维护。
优选的，所述反应器的顶部设有用于供絮凝剂、助凝剂以及污水混合反应的反应圆筒，所述混合反应区为反应圆筒内的空间。
采用上述技术方案，将反应圆筒内的空间设为混合反应区，将混合反应区约束为一个有限的空间，有助于污水、絮凝剂以及助凝剂混合反应。
优选的，所述反应圆筒的材质为聚丙烯PP材料。
采用上述技术方案，聚丙烯PP材料，可提供足够的强度以应对水力冲击，并具有耐腐蚀性能以应对各种污水对反应圆筒的腐蚀。
优选的，所述反应圆筒的内侧壁设为特异性波纹状结构。
采用上述技术方案，通过将反应圆筒的内侧壁设为特异性波纹状结构，有利于污水、絮凝剂以及助凝剂充分混合反应，以达到良好的絮凝效果。
优选的，所述导水管设为由下至上管径逐渐扩大的文丘里管。
采用上述技术方案，污水、絮凝剂以及助凝剂在导水管中的流速逐渐减慢，流动形态由层流转变为湍流，已初步混合的污水、絮凝剂以及助凝剂在流态变化效应下进一步混合，有利于污水、絮凝剂以及助凝剂充分混合。
优选的，所述填料区包括由下至上依次设置的过滤层以及组合填料层，所述过滤层用于过滤经沉淀区处理后的污水的上清液的悬浮物，所述组合填料层用于对过滤层处理后的污水进行吸附以及生化反应。
采用上述技术方案，一些质量较轻的不溶性悬浮物会随上清液通向填料区，过滤层可有效截流此类悬浮物，起到过滤IIM和IOM的作用，而组合填料层可有效吸附絮凝反应没有处理的IIM和IOM以及初步去除污水中的SIM和SOM。
优选的，所述组合填料层的填料为复合填料，且所述组合填料层的填料可进行动态模块化拼接与置换。
采用上述技术方案，有利于反应器应对不同成分、不同处理要求的污水。
优选的，所述过滤层厚度设为75-85mm，所述过滤层选取石英砂作为滤料，且所述石英砂规格为20-40目，所述组合填料层选取聚丙烯绕制的组合物作为填料，所述组合填料层的厚度设为470-490mm，所述组合填料层的填充率为35-45％。
采用上述技术方案，通过上述的设置，过滤层能有效截留悬浮物，组合填料层内主要发生吸附及挂膜生化反应，可进一步降解水体中的可溶性无机离子SIM及可溶性有机物SOM。
优选的，所述反应器的中部以及底部均设为沉淀区，且所述反应器的下部设为漏斗状。
采用上述技术方案，将反应器的中下部均设为沉淀区，使得污水中通过混凝反应得到的污泥能与污水充分沉降分离，污水达到最佳沉降效果；同时，将反应器的下部设为漏斗状有助于污泥的快速沉积，有助于缩短沉淀时间。
第二方面，本发明提供了一种污水处理方法，采用如下技术方案：一种污水处理方法，包括以下步骤：步骤1，往进水管中加入复合铁系絮凝剂(LMS)以及助凝剂，再将污水通入进水管中，使得污水、复合铁系絮凝剂(LMS)以及助凝剂通进反应器的混合反应区中反应10-15min，所述复合铁系絮凝剂(LMS)由聚合硫酸铁
m、聚合硅酸铝铁PSAF按照质量分数(60-70):(30-40)混合以及按照质量浓度100-110g/L溶解所制成，所述助凝剂由阳离子聚丙烯酰胺(1200w分子量)按照质量浓度1-1.2g/L溶解所制成；步骤2，待混合反应区中的污水絮凝反应完后，将混合反应区中的污水通向沉淀区中沉淀30-60min；步骤3，沉淀完成后，将沉淀区中的污水的上清液通向填料区中，填料区对上清液进行过滤吸附剂及生化反应，且上清液停留在填料区的时间为20-40min，最后将填料区处理完后的污水通向溢流管，排出反应器外，而沉淀区中经絮凝反应沉积下来的污泥则从排泥管中排出。
采用上述技术方案，利用本发明设计的一种絮凝-过滤吸附-生化一体化污水处理设备处理垃圾渗滤液膜浓缩液，只需往反应器中加入污水、垃圾渗滤液膜浓缩液以及助凝剂，就能经过反应器中的多个工序完成污水的处理，其中利用絮凝-过滤吸附-生化处理污水的整个过程均在一个反应器中发生，使得处理垃圾渗滤液膜浓缩液的工艺变得简单；同时，利用复合铁系絮凝剂(LMS)，与助凝剂对垃圾渗滤液膜浓缩液进行絮凝沉淀反应，通过复合铁系絮凝剂(LMS)改变胶体粒子的静电斥力，降低粒子的zeta电位，破坏浓缩液中胶体粒子的稳定性，促进粒子凝聚，有利于提高污水的可生化性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1.本发明针对垃圾渗滤液膜浓缩液的特点，开发适合该膜浓缩液的处理设备以及利用该设备的处理方法，该设备将絮凝沉淀和过滤、吸附、生化处理多种工艺组合为一体，工艺设计紧凑，占地面积小，工艺简单，实用性高，低成本，好维护。
2.本发明中过滤层以及组合填料层的有效组合，有利于获得更好的出水水质。
（发明人：吕伟;王钊;高奇英;马邕文;孙煦;夏欣语;周雨洁）