一种阻垢装置及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种阻垢装置及其应用，该装置包括阻垢池，阻垢池内通过导流壁分隔为导流区和阻垢区，且两者的底部相连通；所述阻垢区内部设有多层水平设置的蜂窝陶瓷阻垢填料，所述蜂窝陶瓷阻垢填料的孔径从下至上逐层减小。本发明还公开了一种所述的阻垢装置在臭氧-曝气生物滤池工艺中处理垃圾渗滤液的应用。本发明通过自下而上逐层减少蜂窝陶瓷阻垢填料的孔径，增加比表面积，促使污水在通过蜂窝陶瓷阻垢填料时产生对流和扩散效应，提高阻垢效果；每层蜂窝陶瓷阻垢填料均由多个蜂窝陶瓷单体构成，使蜂窝陶瓷单体的使用和更换更加方便、灵活；本发明装置既降低了装置的运行成本，且维护操作简单，对环境影响小，有利于工程化的推广和应用。
【专利说明】一种阻垢装置及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及污水处理装置，尤其涉及一种阻垢装置，属于污水处理领域。
【背景技术】
[0002] 随着水资源的日益紧缺，水环境保护的要求也日趋严格，现行法规不仅对C0D的 排放指标控制日趋严格，而且对排水中的内分泌干扰物、遗传毒性物质、药物、特定工业化 学品等有毒有害微量污染物也提出了新控制排放的要求。
[0003] 臭氧是一种具有强氧化性、无二次污染的氧化剂，能够使废水中的部分有机污染 物彻底矿化，还能改变有机污染物分子结构，将难生物降解的化合物转变为易生物降解的 小分子物质，从而改善废水的可生化性，提高后续生物处理效率。将臭氧氧化和生物处理相 结合的组合工艺用于污、废水的深度处理显示出了独特的优势，其中将臭氧氧化和曝气生 物滤池相结合，用于难生物处理废水的深度处理，一直受到关注。
[0004] 曝气生物滤池作为一种高负荷淹没式三相反应器，正处在推广应用之中，适用于 水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理等。 它借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤的设计原理，集生物氧化和截留悬浮固体于一 体，节省了后续沉淀池（二沉池），充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的 物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用，实现污染物在同一单元反应器内的去 除。具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，出水水质好，运行能耗低，运行费用少的 特点。
[0005] 为了使曝气生物滤池能有较长的运行周期，减少反冲次数降低能耗运用曝气生物 滤池的工艺都需对进水进行预处理，否则原水中的大量杂质和SS将进入曝气滤池将会堵 塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重的后果，甚至失败的风险。臭氧氧化和曝气生物 滤池相结合用于废水处理过程中，由于废水中含组分极其复杂的有机污染物及Ca 2+、Mn2+、 Fe2+等多种无机离子，有机污染物与臭氧反应过程中生成醛、酮、羧酸等多种类型的有机物， 在废水复杂的体系中最终产物包含草酸钙（CaC 204)、Fe(0H)3、Μη0(0Η)2等难溶性无机物物 质。这些难溶性无机物不易通过混凝、沉淀等常规处理方法去除，进入曝气生物滤池后引起 滤料、曝气管、布水管、滤板等设备材料结垢，堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重 的后果，甚至运行失败。目前，解决上述问题的主要途径是添加除垢剂，通过阻垢剂分散水 中的难溶性无机盐、阻止或干扰难溶性无机盐在生物滤池、管道系统中的沉积和结垢。阻垢 剂是无法循环使用的，并且除垢效率还有待提高，想要彻底清除污水中的难溶性无机盐需 要消耗大量阻垢剂，这将会造成污水处理成本的显著增加。因此，探究一种低成本投入、可 循环利用的阻垢装置将是解决上述问题的另一个有效途径。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供了一种可循环利用且阻垢效果好的阻垢装置。
[0007] -种阻垢装置，包括阻垢池，阻垢池内通过坚直的导流壁分隔为导流区和阻垢区， 且两者的底部相连通；
[0008] 所述阻垢区内部设有多层水平设置的蜂窝陶瓷阻垢填料，所述蜂窝陶瓷阻垢填料 的孔径从下至上逐层减小。
[0009] 待处理的污水通过进水配水渠进入导流区后，沿导流区进入阻垢区，并与阻垢区 中的蜂窝陶瓷接触，污水在通过蜂窝陶瓷孔道时，会产生对流和扩散效应，使难溶、微溶性 无机盐到达蜂窝陶瓷孔壁，沉积形成晶核，并随晶核逐渐增大而达到去除难溶、微溶性无机 盐的目的，防止其在后续的生物滤池处理环节中沉积，从而实现阻垢的目的。将阻垢池分为 导流区和阻垢区，可使从阻垢池顶部进入的污水在与蜂窝陶瓷阻垢填料接触前分布均匀、 水流匀速，从而提高污水进入蜂窝陶瓷阻垢填料后的阻垢效果。
[0010] 所述蜂窝陶瓷阻垢填料单位面积内孔数从下至上逐层增加，孔径从下至上逐层减 小，蜂窝陶瓷的比表面积从下至上逐层增加，可增加蜂窝陶瓷的比表面积，促使污水在通过 蜂窝陶瓷阻垢填料时产生对流和扩散效应，从而达到逐层强化结垢物质的去除效果，实现 商效阻垢的目的。
[0011] 所述的阻垢池侧部设有清洗池。清洗池能够清洗孔径被堵塞的蜂窝陶瓷单体，使 其重新循环再利用，并且在阻垢池两侧设置清洗池可大大降低蜂窝陶瓷单体的搬运成本。
[0012] 所述的阻垢区的下部设有起支撑作用的平台栅架，平台栅架上铺有阻流板，阻流 板上方设有若干层格栅板，每层格栅板上承托有一层所述的蜂窝陶瓷阻垢填料，蜂窝陶瓷 阻垢填料与格栅板依次交错垛叠于阻流板上。
[0013] 以格栅板支撑每层蜂窝陶瓷阻垢填料可保证蜂窝陶瓷阻垢填料的稳固，并且需取 出蜂窝陶瓷阻垢填料时只需吊取格栅板即可，无需逐个吊取蜂窝陶瓷。在格栅板的下方设 置阻流板可使从导流区流入的污水进入蜂窝陶瓷阻垢填料前分布均匀且流速稳定。
[0014] 每层蜂窝陶瓷阻垢填料由多个蜂窝陶瓷单体平铺构成，水平相邻蜂窝陶瓷单体之 间的空隙小于该层蜂窝陶瓷的孔径。每层蜂窝陶瓷由多个蜂窝陶瓷单体紧挨平铺构成，蜂 窝陶瓷未通过固定装置组合，仅将其紧挨排列，其目的就在于能够更方便地更换蜂窝陶瓷 单体，若存在个别蜂窝陶瓷单体损坏时，可便于局部蜂窝陶瓷单体的更换，使蜂窝陶瓷单体 的使用更加方便、灵活。
[0015] 作为优选，每层蜂窝陶瓷阻垢填料的厚度为20?100cm，相邻两层蜂窝陶瓷阻垢 填料的间距为10?30mm。
[0016] 作为优选，所述的蜂窝陶瓷阻垢填料的孔数为1?16孔/cm2,孔径1. 0?5. 0_。 经大量实验发现，当蜂窝陶瓷孔数和孔径为上述范围时，污水处理效果最佳，能够显著去除 污水中的难溶、微溶性无机盐。作为优选，蜂窝陶瓷单体可采用立方体。
[0017] 所述的导流壁的底端向阻垢区弯折，所述的导流区的底部设有倾斜设置的导流 面。导流面的设置以及导流壁底端向阻垢区弯折均可起到污水导流作用，避免部分污水堆 积在阻垢池底部导流区与阻垢区相通的区域内。
[0018] 所述的阻垢池的两侧分别设有进水配水渠和出水汇水渠，所述进水配水渠与导流 区相通，所述出水汇水渠与阻垢区顶部的集水槽相通。
[0019] 本发明还公开了一种所述的阻垢装置在臭氧-曝气生物滤池工艺中处理垃圾渗 滤液的应用。所述的应用，包括将所述的阻垢装置设于臭氧氧化池和生物滤池之间，控制渗 滤液流过阻垢装置的流速为2. 5m/h?18m/h。
[0020] 作为优选，所述的导流区与阻垢区之间的液位差大于1.5cm?3cm时，进行蜂窝陶 瓷单体的清洗。此时将蜂窝陶瓷单体取出进行清洗和更换，有利于后续的污水处理，清洗池 中的清洗液为可溶解难溶、微溶性无机盐的稀酸稀碱。
[0021] 本发明具有以下有益效果：
[0022] (1)本发明采用多层水平设置的蜂窝陶瓷阻垢填料，且蜂窝陶瓷阻垢填料的孔径 从下至上逐层减小，可增加蜂窝陶瓷的比表面积，提高污水在通过蜂窝陶瓷阻垢填料时产 生的对流和扩散效应，逐层强化结垢物质的去除效果，实现了高效阻垢的目的。
[0023] (2)本发明装置中的每层蜂窝陶瓷阻垢填料均由多个蜂窝陶瓷单体平铺构成，使 整个蜂窝陶瓷的使用和更换更加方便、灵活；本发明装置还在阻垢池外侧设置清洗池，便于 蜂窝陶瓷的清洗和再利用；本发明装置设置不仅降低了装置的运行成本，而且维护操作简 单，对环境影响小，有利于工程化的推广和应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本发明阻垢装置的平面图；
[0025] 图2为图1所示阻垢装置中阻垢池 A-A的结构示意图；
[0026] 图3为图1所示阻垢装置中阻垢池 B-B的结构示意图；
[0027] 图中标记为：1_清洗池，2-阻垢池，3-导流壁，4-导流区，5-阻垢区，6-进水配水 渠，7-出水汇水渠，8-淹没孔口，9-导流面，10-集水槽，11-进水口，12-出水口，13-平台栅 架，14-阻流板，15-格栅板，16-蜂窝陶瓷阻垢填料，17-液位差计量仪。
【具体实施方式】
[0028] 某垃圾焚烧发电厂渗滤液采用"调节池+初沉池+上流式厌氧复合床（UBF)+反 硝化池+硝化池+MBR+臭氧+阻垢池+曝气生物滤池"工艺，设计处理规模为1200m 3/d，实 际处理水量约1000-1200m3/d。垃圾渗滤液经臭氧氧化反应后，生成CaC 204、CaC03、MgC03、 Mg(0H)2等难溶性物质，在"臭氧-曝气生物滤池"之间加设阻垢装置。
[0029] 如图1，2所示，阻垢装置由清洗池1和清洗池两侧的两个阻垢池2组成。整个阻 垢装置长宽规格为12mX 5m，阻垢池单池规格为5mX 5mX 4. 5m，清洗池为5mX 2m，有效深度 2.5m。如图1、2和3所示，阻垢池2内通过导流壁3分隔为导流区4和阻垢区5,且两者的 底部相连通。阻垢池的两侧分别设有进水配水渠6和出水汇水渠7,进水配水渠6的顶部开 有进水口 11，进水配水渠的底部开有淹没孔口 8,并通过淹没孔口 8与导流区4连通，导流 区4的底部设有倾斜设置的导流面9,导流面9由上至下逐渐向阻垢区5靠近，导流壁3的 底端向阻垢区5弯折。出水汇水渠7与阻垢区5顶部的集水槽10相通，出水汇水渠7的底 部开有出水口 12。
[0030] 阻垢区5的下部设有距离池底1. 0m的平台栅架13,平台栅架13上铺有阻流板14， 平台栅架13用以支撑阻流板14,阻流板14上铺设有3层热浸锌钢材质的格栅板15,每层 格栅板15上承托一层蜂窝陶瓷阻垢填料16上。蜂窝陶瓷阻垢填料16与格栅板15依次交 错垛叠于阻流板14上，共设置三层。每层蜂窝陶瓷阻垢填料16的厚度为60cm，上下相邻两 层蜂窝陶瓷阻垢填料16的间距为20mm。每层蜂窝陶瓷阻垢填料16由多个蜂窝陶瓷单体 平铺构成，相邻蜂窝陶瓷单体的空隙小于1. 5mm。第一层蜂窝陶瓷阻垢填料的孔数为2孔/ cm2、孔径为4mm，第二层蜂窝陶瓷阻垢填料的孔数为4孔/cm2、孔径为2mm，第三层蜂窝陶瓷 阻垢填料的孔数为6孔/cm2、孔径为1mm。导流区4和阻垢区5之间设有连通的液位差计 量仪17。
[0031] 上述阻垢装置的工作过程如下：
[0032] 阻垢装置用于处理垃圾渗滤液中的难溶、微溶性无机盐，设置于"臭氧预氧化-阻 垢装置-曝气生物滤池"工艺流程中间，经臭氧预氧化的污水通过进水口 11流入进水配水 渠6中，并通过淹没孔口 8进入导流区4内，沿导流区4内的导流壁3向下流动，并与导流 区4底部的导流面9接触进入阻垢区5。随着阻垢区5内污水量的增多，污水水位逐渐上 升，依次漫过平台栅架13、阻流板14,第一层格栅板和第一层蜂窝陶瓷阻垢填料，再依次通 过第二、第三层蜂窝陶瓷阻垢填料。污水在通过蜂窝孔道时产生对流和扩散效应，使难溶、 微溶性CaC0 3、CaS04、CaC204以及钙离子等物质到达蜂窝陶瓷孔壁，沉积形成晶核，并随晶核 逐渐增大而达到去除难溶、微溶性无机盐的目的，防止其在后续曝气生物滤池中沉积结垢， 从而实现阻垢的目的。通过蜂窝陶瓷阻垢填料16的出水将进入出水汇水渠7中，并通过集 水槽10的出水口 12流出阻垢装置。
[0033] 阻垢池2连续运行6月以后，液位差计量仪17显示导流区4与阻垢区5液位差大 于1. 5cm，反应出蜂窝陶瓷阻垢填料16孔径堵塞，影响污水的过流，开始进行蜂窝陶瓷单体 的清洗。采用轮式起吊设备通过格栅板上的吊环将每层承托蜂窝陶瓷阻垢填料的格栅板吊 起置于在清洗池1的5%稀盐酸清洗液中浸泡lh后，冲洗洁净后还原至原位置，清洗药液经 纯碱中和后与污水原水混合，进行无害化处理。
[0034] 分别测定进出阻垢装置时水体的浊度以及水中CaC204、Fe(0H) 3、Mn0(0H)2的浓度， 判定阻垢装置的去垢效果，结果如下：
[0035]
【权利要求】
1. 一种阻垢装置，其特征在于，包括阻垢池，阻垢池内通过坚直的导流壁分隔为导流区 和阻垢区，且两者的底部相连通； 所述阻垢区内部设有多层水平设置的蜂窝陶瓷阻垢填料，所述蜂窝陶瓷阻垢填料的孔 径从下至上逐层减小。
2. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，所述的阻垢池侧部设有清洗池。
3. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，所述的阻垢区的下部设有起支撑作用 的平台栅架，平台栅架上铺有阻流板，阻流板上方设有若干层格栅板，每层格栅板上承托有 一层所述的蜂窝陶瓷阻垢填料，蜂窝陶瓷阻垢填料与格栅板依次交错垛叠于阻流板上。
4. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，每层蜂窝陶瓷阻垢填料由多个蜂窝陶 瓷单体平铺构成，相邻蜂窝陶瓷单体的空隙小于该层蜂窝陶瓷阻垢填料的孔径。
5. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，每层蜂窝陶瓷阻垢填料的厚度为20? 100cm，相邻两层蜂窝陶瓷阻垢填料的间距为10?30mm。
6. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，所述的蜂窝陶瓷阻垢填料的孔数为1? 16 孔 /cm2,孔径 1. 0 ?5. 0mm。
7. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，所述的导流壁的底端向阻垢区弯折，所 述的导流区的底部设有倾斜设置的导流面。
8. 如权利要求1所述的阻垢装置，其特征在于，所述的阻垢池的两侧分别设有进水配 水渠和出水汇水渠，所述进水配水渠与导流区相通，所述出水汇水渠与阻垢区顶部的集水 槽相通。
9. 一种如权利要求1?8任一项所述的阻垢装置在臭氧-曝气生物滤池工艺中处理垃 圾渗滤液的应用。
10. 如权利要求9所述的应用，其特征在于，将所述的阻垢装置设于臭氧氧化池和生物 滤池之间，控制渗滤液流过阻垢装置的流速为2. 5m/h?18m/h。
【文档编号】C02F5/00GK104230007SQ201410415314
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】范举红, 刘锐, 陈吕军, 陈泽枝 申请人:浙江清华长三角研究院, 嘉园环保股份有限公司, 浙江双益环保科技发展有限公司