铁碳微涡絮凝装置及废水处理系统的制作方法

本发明提供一种铁碳微涡絮凝装置及废水处理系统，尤其涉及一种流程短、效率高的铁碳微涡絮凝装置及废水处理系统。

背景技术：

从烟道气脱硫系统排出的脱硫废水ph值较低且含有较高含量的悬浮物、cod及有害重金属离子，含有这些污染物的废水排放将严重污染环境。但是现有技术处理脱硫废水通常要经过三联箱，即中和箱、反应箱、絮凝箱，各个工艺在不同的反应器或反应池中进行，工艺流程长，如此导致集成度低、占地面积大、药剂投加种类多、运行管理麻烦。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种铁碳微涡絮凝装置及废水处理系统，微电解、氧化和絮凝在一个容器中进行，对脱硫废水处理的流程短、效率高，对脱硫废水中悬浮物、cod、重金属离子都有很强的去除能力，可将重金属离子转化为还原态的金属单质，同时可自动调节废水ph值。

为实现所述发明目的，本发明的一方面提供一种铁碳微涡絮凝装置，其包括容器，在同一容器内设置有曝气区和铁碳微电解反应区，其特征在于，在容器还设置有微涡絮凝区，利用铁碳微电解反应区的微电解反应液作为微涡絮凝区的絮凝剂。

优选地，微涡絮凝区填充了微涡絮凝球。

优选地，待处理废水依次流经铁碳微电解反应区和微涡絮凝区。

优选地，容器从上到下依次设置铁碳微电解反应区、曝气区和微涡絮凝区。

优选地，容器从上到下依次设置微涡絮凝区、曝气区和铁碳微电解反应区。

为实现所述发明目的，本发明的另一方面提供一种铁碳微涡絮凝装置，其特征在于，包括外筒和设置于外筒内并与外筒同轴设置的内筒，内筒上部填充铁碳填料形成铁碳微电解反应区，内筒下部设置有排气管形成曝气区；内筒和外筒之间的空填充微涡絮凝球形成微涡絮凝区，利用铁碳微电解反应区的微电解反应液作为微涡絮凝区的絮凝剂。

优选地，待处理废水依次流经铁碳微电解反应区和微涡絮凝区。

为实现所述发明目的，本发明的再另一方面，提供一种废水处理系统，其特征在于，包括以上所述的铁碳微涡絮凝装置。

优选地，废水处理系统还包括沉淀澄清装置，其连接于铁碳微涡絮凝装置，用于对铁碳微涡絮凝装置排出的水进行沉淀澄清。

与现有技术相比，本发明提供的铁碳微涡絮凝装置及废水处理系统，在同一容器内设置有曝气区、铁碳微电解反应区和微涡絮凝区，利用铁碳微电解反应区微电解反应液作为微涡絮凝区的絮凝剂，从而对脱硫废水处理的流程短、效率高，对脱硫废水中悬浮物、cod、重金属离子都有很强的去除能力，可将重金属离子转化为还原态的金属单质，同时可自动调节废水ph值。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的废水处理系统的示意图；

图2是本发明第二实施例提供的废水处理系统的示意图；

图3是本发明第三实施例提供的废水处理系统的示意图；

图4是本发明第四实施例提供的废水处理系统的示意图；

图5是本发明第五实施例提供的废水处理系统的示意图;

图6是本发明第六实施例提供的废水处理系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上、“下”、“内”、“外”是以附图的方向为参考的，只是为了描述方便，并不能对本发明做别的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

图1是本发明第一实施例提供的废水处理系统的示意图，如图1所示，根据本发明第一实施例提供的废水处理系统包括铁碳微涡絮凝装置100和沉淀澄清装置200，其中，铁碳微涡絮凝装置100包括容器，在容器内从下到上依次设置有曝气区103、铁碳微电解反应区102和微涡絮凝区101。曝气区103设置有排气管104，排气管上均匀设置有多个排气孔；容器侧壁底部设置有进气口，其可通过气管连通供气源，所述供气源可以是压缩空气、氧气或者外界空气，供气源可通过气泵106给排气管供气以增加供气的速度。容器侧壁底部还设置有进水口，所述进水口用于通过水管给容器内导入工业废水，导入工业废水的管路中设置有控制阀108和单向阀109，控制阀108用于控制水流的通断，所述单向阀109用于控制水的流向。铁碳微电解反应区102至少填充了铁碳填料，当导入脱硫废水时,由于fe和c之间存在1.2v的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的fe²⁺进入废水,进而氧化成fe³⁺,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。由于脱硫废水的ph值在4-6之间，阴极反应产生大量新生态的[h]和[o]均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,从而消除了有机物的色度,提高了废水的可生化度,且阴极反应消耗了大量的h+生成了大量的oh-,这使得废水的ph值也有所提高。

当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应:

阳极:fe-2e→fe²⁺

阴极:2h⁺+2e→h²

当有氧存在时，发生如下反应:

阳极：4fe²⁺+o²+4h⁺→2h2o+4fe³⁺

阴极：o²+4h⁺+4e→2h2o

o²+2h2o+4e→4oh^-

通过铁碳曝气反应,消耗了大量的氢离子,并产生了大量的[oh^-]，从而使废水的ph值升高,为后续催化氧化处理创造了条件。二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的ph可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。

微涡絮凝区101填充了微涡絮凝球，微涡絮凝球为空心球形结构,内外表面均打毛，表面开有小孔；采用abs塑料,密度略大于水。众多的微涡絮凝球的运动能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞。一方面,从铁碳微电解反应区导入的二价和三价铁离子水解形成的胶体在微涡流作用下快速扩散并与水中胶体充分碰撞,使水中胶体快速脱稳；另一方面,微涡絮凝区之间较大的流速差,造成流层中携带微粒的相对运动,同时涡流的旋转作用形成离心惯性力,造成微粒沿旋涡径向运动,故水中脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会,因而具有更高的凝效率。通过控制水流方向各层微涡絮凝球的开孔比,使流速逐渐减小,从而使各种尺度涡旋之间的能量传递也越来越小,同时产生更小尺度的涡旋,水的粘性影响开始增加,产生能量损耗。

当微涡絮凝区放置了大量的微涡絮凝球后,由于反应器内流速相对较小,大量较大粒径的絮体(矾花)在微涡絮凝球内积累悬浮于水中。悬浮絮体(即通常说的泥渣)对水流中的脱稳胶体产生吸附絮凝作用即接触絮凝。该工艺上向流区每个涡流微涡絮凝球内都有悬浮絮体,总体积大,形成立体接触絮凝；微涡絮凝球内絮体成长质量高,成长过大的絮体在微涡流的作用下会破碎成较小絮体从而保持絮凝能力,密实度较低的絮体在微涡流的作用下会破碎并重新絮凝成密实度较高的絮体,有利于后续沉淀分离。

第一实施例中，在铁碳微涡絮凝装置的容器的上部的侧壁设置有排水口，该排水口依次经过控制阀111、单向阀112，水泵113和控制阀114，将絮凝处理液导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清，设置。在铁碳微涡絮凝装置的顶部还设置有出水水龙头105，用于取水样，以检测水质。设置控制阀111和控制阀114的目的是为了在检修水泵时，切断水路。

沉淀澄清装置200包括容器201，容器上部为圆筒形，下部为椎形泥斗，沿容器轴向的中央设置有导流管202，所述导流管包括圆管、喇叭口205和挡泥板206，絮凝处理液经导管导入圆筒，而后向下流经喇叭口205后降低下降流速，下降过程中固液混合物受挡泥板206阻挡流动改变方向，在沉淀澄清装置200底部进行固液分离：沉淀澄清装置200上部设置水环堰203，用于收集固液分离后的清液，清液由絮凝沉淀出水管流出沉淀澄清装置200；沉淀物由收泥斗收集，最后由排泥管204导出沉淀澄清装置200。

第二实施例

图2是本发明第二实施例提供的废水处理系统的示意图，如图2所示，根据本发明第二实施例提供的废水处理系统包括铁碳微涡絮凝装置100和沉淀澄清装置200，其中，铁碳微涡絮凝装置100包括容器，在容器内从下到上依次设置有微涡絮凝区101、曝气区103和铁碳微电解反应区102。曝气区103设置有排气管，排气管上均匀设置有多个排气孔；容器侧壁中部相应于排气管的部分设置有进气口，其可通过气管连通供气源，所述供气源可以是压缩空气、氧气或者外界空气，供气源可通过气泵106给排气管供气以增加供气的速度。铁碳微电解反应区102至少填充了铁碳填料，从而形成微电解区，其下部设置有多孔挡板。容器侧壁上部还设置有进水口，所述进水口用于通过水管给容器内导入工业废水，导入工业废水的管路中设置有控制阀108和单向阀109，控制阀108用于控制水流的通断，所述单向阀109用于控制水的流向。微涡絮凝区101填充了微涡絮凝球。容器侧壁下部还设置有排水口，其用于排出絮凝反应液。絮凝反应液依次经过控制阀111、单向阀112，水泵113和控制阀114，将絮凝处理液导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清。第二实施例中的沉淀澄清装置200与第一实施中的沉淀澄清装置相结构和工作过程相同，这里不再重述。在铁碳微涡絮凝装置的顶部还设置有出水水龙头105，用于取水样，以检测水质。

第二实施例中，微涡絮凝装置采用下流式，气水反向，微孔曝气管设在铁碳区与微涡区中间，铁碳区底部设多孔挡板，能够避免空气对絮凝区絮体的剪切，絮体不易破碎，避免排水口及排水管堵塞。

第三实施例

图3是本发明第三实施例提供的废水处理系统的示意图，如图3所示，根据本发明第三实施例提供的废水处理系统包括铁碳微涡絮凝装置100和沉淀澄清装置200，其中，铁碳微涡絮凝装置100包括容器，在容器内从下到上依次设置有微涡絮凝区101、曝气区103和铁碳微电解反应区102。曝气区103设置有排气管，排气管上均匀设置有多个排气孔；容器侧壁中部相应于排气管的部分设置有进气口，其可通过气管连通供气源，所述供气源可以是压缩空气、氧气或者外界空气，供气源可通过气泵106给排气管供气以增加供气的速度。铁碳微电解反应区102至少填充了铁碳颗粒；涡絮凝区101填充了微涡絮凝球。容器上部设置有进水口，容器下部设置有排水口。第三实施例中，铁碳微涡絮凝装置100还包括集水箱115，所述集水箱至少设置第一进水口，工业废水依次经过控制阀108、单向阀109，水泵116、控制阀117和电动阀118连接于第一进水口，用于给集水集中导入所需净化的工业废水；所述集水箱至少设置第二进水口，容器下部的排水口依次经过控制阀111、单向阀112，循环泵113和控制阀114连接于第二进水口，用于给集水集中导入循环的待处理水；集水箱包括第一排水口，所述第一排水口经电动阀122连通于容器上部的进水口，用于给铁碳微涡絮凝装置100导入集水箱内的待处理水；集水箱包括第二排水口，所述第二排水口通过电动阀123连通于沉淀澄清装置200，用于将絮凝处理液导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清。第三实施例中的沉淀澄清装置200与第一实施中的沉淀澄清装置相结构和工作过程相同，这里不再重述。

在集水箱中可设置水质传感器，其用于监测集水箱内的水质。第三实施例提供的废水处理系统还包括处理器，处理器根据水质传感器提供的信息控制电磁水泵116、电动阀118、及循环泵113的工作状态，工作时，控制电动阀118和电动阀122，使电动阀118和电动阀122打开，使电动阀123关闭，使水泵116工作，给铁集水箱115导入待处理的废水，由集水箱115给铁碳微涡絮凝装置100导入待处理的水以对待处理的水进行微电解反应和絮凝反应，同时使循环泵113工作，以将已经发生絮凝的水再次导入到集水箱115，当集水箱115的内的水满时，使电动阀118关闭，使水泵116停止工作，使循环泵113工作，将已经过絮凝的水再次导入铁碳微涡絮凝装置100进行处理，当水质传感器检测已处理的水达到标准时，包括关闭电动阀122，打开电动阀123，使经过多次电解与絮凝的水导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清处理。所述标准为行来标准，至少水浊度、cod、ph值等数据。

集水箱底部还设置有排污口（图中未示），其通过排污管连通于外界的污泥池，排污管中设置有控制阀。

第三实施例中，对导入到集水箱的水反复进行微电解、絮凝，使待处理废水得到更充分的净化。

第四实施例

图4是本发明第五实施例提供的废水处理系统的示意图，如图4所示，根据本发明第四实施例提供的废水处理系统包括铁碳微涡絮凝装置100和沉淀澄清装置200，其中，铁碳微涡絮凝装置100包括外筒103和置于外筒内并与外筒共轴的内筒118，内筒下部设置有排气管117，所述排气管均匀设置有多个排气孔，从而形成曝气区，外筒和内筒侧壁下部和相应于排气管的部分设置有进气口，其可通过气管连通供气源，所述供气源可以是压缩空气、氧气或者外界空气，供气源可通过气泵106给排气管供气以增加供气的速度；内筒上部，排气管之上填充了铁碳颗粒填料，从而形成微电解区；内筒顶部设置有进水口，其通过进水管119导入待处理的废水。外筒和内筒之间的空腔填充微涡絮凝球从而形成涡絮凝区。外筒上部侧壁设置的排水口。第五实施例中，废水处理系统还包括集水箱115，所述集水箱至少设置第一进水口，工业废水依次经过控制阀108、单向阀109，水泵116和控制阀117连接于第一进水口，用于给集水集中导入所需净化的工业废水；所述集水箱至少设置第二进水口，外筒上部的排水口依次经过控制阀111、单向阀112，水泵113和控制阀114连接于第二进水口，用于给集水集中导入待处理循环水；集水箱包括第一排水口，所述第一排水通过电动阀122连通于内筒上部的进水口，用于给铁碳微涡絮凝装置100导入集水箱内的水；集水箱包括第二排水口，所述第二排水通过电动阀123连通于沉淀澄清装置200，用于将絮凝处理液导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清。第二实施例中的沉淀澄清装置200与第一实施中的沉淀澄清装置相结构和工作过程相同，这里不再重述。

在集水箱中可设置水质传感器，其用于监测集水箱内的水质。第四实施例提供的废水处理系统还包括处理器，处理器根据水质传感器提供的信息控制电磁水泵116、电动阀118、及循环泵113的工作状态，工作时，控制电动阀118和电动阀122，使电动阀118和电动阀122打开，使电动阀123关闭，使水泵116工作，给铁集水箱115导入待处理的废水，由集水箱115给铁碳微涡絮凝装置100导入待处理的水以对待处理的水进行微电解反应和絮凝反应，同时使循环泵113工作，以将已经发生絮凝的水再次导入到集水箱115，当集水箱115的内的水满时，使电动阀118关闭，使水泵116停止工作，使循环泵113工作，将已经过絮凝的水再次导入铁碳微涡絮凝装置100进行处理，当水质传感器检测已处理的水达到标准时，包括关闭电动阀122，打开电动阀123，使经过多次电解与絮凝的水导入到沉淀澄清装置200中进行沉淀澄清处理。所述标准为行业标准，至少包括水浊度、cod、ph值等数据。

集水箱底部还设置有排污口（图中未示），其通过排污管连通于外界的污泥池，排污管中设置有控制阀。

第四实施例中，对导入到集水箱的水反复进行微电解、絮凝，使工业废水得到更充分的净化。

第五实施例

图5是本发明第五实施例提供的废水处理系统的示意图，如图5所示，根据本发明第五实施例提供的废水处理系统包括铁碳微涡絮凝装置100和沉淀澄清装置200，其中，铁碳微涡絮凝装置100包括外筒103和置于外筒内并与外筒共轴的内筒118，内筒下部设置有排气管117，所述排气管均匀设置有多个排气孔，从而形成曝气区，外筒和内筒侧壁下部和相应于排气管的部分设置有进气口，其可通过气管连通供气源，所述供气源可以是压缩空气、氧气或者外界空气，供气源可通过气泵106给排气管供气以增加供气的速度；内筒上部，排气管之上填充了铁碳颗粒填料，从而形成微电解区；内筒顶部设置有进水口，其通过进水管119导入待处理的废水。外筒和内筒之间的空腔填充微涡絮凝球从而形成涡絮凝区。外筒上部侧壁设置的排水口。

第五实施例中，沉淀澄清装置200包括容器201，容器上部为圆筒形，下部为椎形泥斗，圆筒形区域中设置有多个平行且与水平面呈一定角度的斜板(斜管)209，优选地，这些斜板关于圆筒的轴线对称，所述角度在30度到80度之间,更优选地60度。沿容器轴向的中央设置有导流管202，所述导流管包括圆管207、喇叭口205和挡泥板206，絮凝处理液经导管导入圆筒，而后向下流经喇叭口205后降低下降流速，下降过程中固液混合物受挡泥板206阻挡流动改变方向，在沉淀澄清装置200底部进行固液分离：沉淀澄清装置200上部设置水环堰203，用于收集固液分离后的清液，清液由絮凝沉淀出水管流出沉淀澄清装置200；沉淀物由收泥斗收集，最后由排泥管204导出沉淀澄清装置200。

第五实施例中，铁碳微涡絮凝装置100的出水口依次经控制阀111、单向阀112、循环泵113和控制阀114连通于沉淀澄清装置200的导流管202上部的进水口；待处理废水依次经过控制阀108、单向阀109、水泵116和电动阀118连通于电磁阀121的第一进液口，沉淀澄清装置200的出水口经管路连通于电磁阀121的第二进液口，电磁阀121的出液口连通于铁碳微涡絮凝装置100的进液口。沉淀澄清装置200的出水口处设置有水质检传感器。第五实施例提供的废水处理系统还包括处理器，处理器根据水质传感器提供的信息控制电磁水泵116、电磁阀118、电磁阀121、电控阀120及循环泵113的工作状态，工作时，控制电磁阀121，先使其第一进液口与其排液口连通，打开电动阀118，使水泵116工作，给铁碳微涡絮凝装置100导入待处理的废水，同时使循环泵工作，以将絮凝液导入到沉淀澄清装置200，当沉淀澄清装置200的内的水满时，使控制电磁阀121，先使其第二进液口与其排液口连通，关闭电动阀118，使水泵116停止工作，使循环泵工作，将已经过沉淀的水再次导入铁碳微涡絮凝装置100进行处理，当水质传感器检测已处理的水达到标准时，所述标准为行来标准，排出清水。

第五实施例中，对待处理的废水反复进行微电解、絮凝、沉淀，使工业废水得到更充分的净化。

第六实施例

图6是本发明第六实施例提供的废水处理系统的示意图，如图6所示，本发明第六实施例提供的废水处理系统包括:铁碳反应装置、微涡絮凝装置以及沉淀澄清装置，待处理污水首先依次经过控制阀108、单向阀109，水泵116、控制阀117和电控阀118连通于设置于在微涡絮凝装置侧壁下方的进水口，微涡絮凝装置300中设置有絮凝球；微涡絮凝装置300上端的出水口经控制阀123连通于微涡絮凝装置200的进水口；微涡絮凝装置200的出水口依次经控制阀401、单向阀402，水泵403、控制阀404和电控阀405连通于设置于铁碳反应装置100上端的进水口，铁碳反应装置的下方设置有排气管，上部填充了铁碳填料，铁碳反应装置100下端的出水口依次经控制阀301、单向阀302，水泵303、控制阀304和电控阀305连通于设置于在微涡絮凝装置侧壁下方的进水口。待处理脱硫废水流入微涡絮凝装置，与铁碳反应区的带有足量铁离子的微电解液出水混合，自下而上流过微涡絮凝装置，在微涡球的作用下发生絮凝反应，絮体增大。带有絮体的混合液经电磁阀流入沉淀澄清装置泥水分离，清水经回流泵返回铁碳区进行铁碳微电解反应，水流自下而上，与氧化空气错流，铁碳区顶部有排气口，电解液再流回微涡絮凝装置，反复循环，直到水质达到处理排放要求，从沉淀澄清装置溢流出水。如此可以使铁碳微电解反应区被脱硫废水中高浓度悬浮物堵塞的风险大大降低。所述沉淀澄清装置可以为普通竖流沉淀池，也可以是斜板（管）沉淀池，优选为斜板（管）沉淀池。

上述实施例仅为例举，各种实施例的各个部件还可进行组合，也在本发明公开的范围内。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。