一种多腔式一体化浓水处理反应器的制作方法

本发明涉及污水处理
技术领域：
，具体是涉及一种多腔式一体化浓水处理反应器。
背景技术：
：随着膜工艺的广泛应用与发展，反渗透技术逐渐成为石化、电力、冶金、制药等诸多行业污水处理及循环水深度回用处理的首选技术。然而，一般反渗透工艺的实际产水量不足75％，同时会产生约25％左右的反渗透浓水，浓水中通常含有较高浓度的有机物、无机物、氨氮类物质，溶液色度大、含盐量高、可生化性差，因此反渗透浓水一直是较难处理的工业废水之一。目前，国内外对反渗透浓水处理的方法主要有以下几种：(1)回流法：RO浓水回流可提高回收率，增大膜表面冲洗流速，减少污堵；(2)回用作生产用水：由于RO浓水中无悬浮物，含阻垢剂且有压力，可用作过滤系统的反冲洗水、除尘水、冲灰冲渣水、冷却水；或经过简单处理后混入原水回收；(3)资源化利用：可采用水力涡轮增压器、功交换器和压力交换器等利用余压产能；海水淡化厂的浓水用于制盐，可节约盐田，缩短晒盐周期；预处理后适当勾兑，可用于海产品养殖；(4)蒸馏浓缩：膜蒸馏技术是一项新技术，在常压下利用温差可将浓水尽可能地回收(回收率>95％)甚至结晶化；(5)直接或间接排放。然而上述方法均存在一定局限性：(1)回流法虽可提高回收率，但仅为再次浓缩，其产生的浓水污染物会更高；(2)回用作生产用水或者资源利用，因受制于排放需求，不适于全面推广；(3)蒸馏浓缩，其成本较高，且目前经济、高质量的疏水微孔膜尚未研发成熟；(4)直接排放会对土壤、地表水、海洋等产生污染；若排入市政污水反应系统，过高的总溶解性固体对活性污泥的生长也非常不利。技术实现要素：为了解决以上问题，本发明提供以下技术方案：一种多腔式一体化浓水处理反应器，包括：活性炭吸附腔、混凝反应腔、絮凝反应腔和泥水分离腔，所述活性炭吸附腔、混凝反应腔、絮凝反应腔和泥水分离腔集成到一体化反应器中，且所述活性炭吸附腔、所述混凝反应腔、所述絮凝反应腔和所述泥水分离腔依次通过通道相互连通，使浓水能通过通道依次进入活性炭吸附腔、混凝反应腔、絮凝反应腔和泥水分离腔中进行处理；所述活性炭吸附腔包括活性炭进料器，所述混凝反应腔包括混凝剂进料器，所述絮凝反应腔包括絮凝剂进料器；所述反应器还包括浓水进口、净水出口和污泥出口，所述浓水进口与所述活性炭吸附腔连通；所述净水出口、污泥出口与所述泥水分离腔连通；所述活性炭吸附腔、混凝反应腔、絮凝反应腔、泥水分离器中均设有搅拌器。进一步地，所述净水出口外连接有净水管路，用于将澄清水排出，所述污泥出口连接有污泥管路，用于将污泥絮体排出。进一步地，所述泥水分离腔内部设置有斜板或斜管。进一步地，所述泥水分离腔内设有泥位探测仪。进一步地，所述反应器还包括连接所述泥水分离腔与所述活性炭吸附腔的回流管路。有益效果：(1)本发明通过多腔式设计使多个步骤所需的浓水处理装置集成到一个一体化反应器中，设备整体性好，使用方便，同时减少占地面积。(2)通过首先利用活性炭吸附反应沉淀，然后进行混凝絮凝的工艺，有效去除了反渗透浓水中的有机污染物、氨氮以及总磷，得到达到一级排放标准的澄清水；(3)通过将泥水分离腔中的活性炭回流到活性炭吸附腔中，既提高了药剂的利用率，同时又降低了污泥产量；(4)通过安装泥位探测仪，根据泥位探测情况量化污泥回流量与排出量，在提高了药剂的利用率，降低污泥产量的同时，又保证了后续反渗透浓水的处理效果。附图说明图1为本发明第一种实施方式所述多腔式一体化浓水处理反应器的结构示意图；图2为本发明第二种实施方式所述多腔式一体化浓水处理反应器的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式和实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下具体实施方式和实施例。如图1所示，本发明的第一种实施方式提供了一种多腔式一体化浓水处理反应器，包括：活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04；所述活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04集成到一个一体化反应器中，且所述活性炭吸附腔01、所述混凝反应腔02、所述絮凝反应腔03和所述泥水分离腔04依次通过通道05相互连通，使浓水能通过通道05依次进入活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04中进行处理；所述活性炭吸附腔包括活性炭进料器14，所述混凝反应腔包括混凝剂进料器15，所述絮凝反应腔包括絮凝剂进料器16；所述反应器还包括浓水进口06、净水出口08和污泥出口07，所述浓水进口06与所述活性炭吸附腔01连通；所述净水出口08、污泥出口07与所述泥水分离腔04连通；所述活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03中均设有搅拌器09，使浓水与活性炭、混凝剂、絮凝剂更充分的接触，同时使反应后的混合液处于流动状态，便于输送。所述净水出口08外连接有净水管路(图中未示出)，用于将澄清水排出，所述污泥出口07连接有污泥管路10，用于将污泥絮体排出。可选择地，如图1所示，所述活性炭吸附腔01、所述混凝反应腔02之间的通道05位于其上部，混凝反应腔02、絮凝反应腔03之间的通道05位于其底部，絮凝反应腔03和泥水分离腔04之间的通道05位于其上部。可选择地，所述混凝反应腔02和絮凝反应腔03还可连接有加药装置(图中未示出)，加药装置可选用本领域通用的药剂添加装置，用于加入具有沉淀、澄清、分离效果的水处理药剂，包括但不限于絮凝剂、混凝剂、助凝剂等水处理药剂。反渗透浓水在未加水处理药剂，例如混凝剂及絮凝剂之前，水中的胶体和细小悬浮颗粒的本身质量很轻，受水的分子热运动的碰撞而做无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；而在水中依次加入混凝剂及絮凝剂后，与悬浮物的胶体及分散颗粒发生电中和，形成絮粒沉降，且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。优选地，根据浅池理论的原理，所述泥水分离腔04内部可设置有斜板或斜管，在图1提供的示意性实施例中，为斜管11，在泥水分离腔04有效容积一定的情况下，增加了沉淀面积，可使污泥去除率高；进入泥水分离腔的混合液自下向上流动，穿过斜管或斜板，澄清水在泥水分离腔04的顶部用穿孔集水管或溢流堰收集；污泥则在泥水分离腔04的底部用穿孔排泥管收集，通过污泥出口07排出。利用上述反应器进行反渗透浓水处理的方法，包括以下步骤：(1)活性炭吸附处理：待处理的反渗透浓水首先由浓水进口06进入活性炭吸附腔01，在搅拌器09的快速混合搅拌下，通过活性炭进料器14向活性炭吸附腔中加入活性炭吸附剂，使活性炭与待处理浓水充分接触发生吸附反应沉淀，以除去大部分机污染物和氨氮，降低浓水的COD值和氨氮含量，其中，本领域技术人员可以根据本发明来选择适当的活性炭，例如活性炭的目数可以为50-300，优选地，所述活性炭为粉末活性炭，粉末活性炭的接触面积大，吸附能力更强，效果更显著；活性炭的投加量可以根据水中污染物的含量等实际情况进行选择，例如可以为450-500mg/L。(2)混凝处理：经活性炭吸附处理后，吸附腔中的混合液，即吸附反应产生的沉淀物和浓水，由通道05进入混凝反应腔02中，通过混凝剂进料器15向混凝反应腔02中投加混凝剂，与活性炭及浓水中的污染物发生混凝沉淀反应，形成絮体，同时除去总磷，降低总磷含量；其中，混凝剂的类型和浓度可以根据实际需要进行选择，例如可以为聚合氯化铝、三氯化铁、聚合氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾(明矾)、铝酸钠或硫酸铁等，混凝剂的浓度可以为15-20mg/L；(3)絮凝处理：经混凝剂处理后，混凝反应腔02中的混合液由通道05进入絮凝反应腔03中，通过絮凝进料器16向絮凝反应腔03中投加絮凝剂进行絮凝反应，使絮体不断增大，以便于泥水分离，并进一步降低浓水中COD值以及总磷、氨氮的含量；其中，絮凝剂的类型和浓度可以根据实际需要进行选择，例如可以为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙或聚丙烯酰胺等，絮凝剂的浓度可以为0.5-1mg/L；(4)泥水分离处理：经絮凝处理后的混合液由通道05进入泥水分离腔04进行污泥和澄清水的分离，分离出的污泥通过污泥管路10外排，澄清水通过净水管路外排；如图2所示，本发明的第二种实施方式提供了一种多腔式一体化浓水处理反应器，包括：活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04；所述活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04集成到一个一体化反应器中，且所述活性炭吸附腔01、所述混凝反应腔02、所述絮凝反应腔03和所述泥水分离腔04依次通过通道05相互连通，使浓水能通过通道05依次进入活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03和泥水分离腔04中进行处理；所述活性炭吸附腔包括活性炭进料器14，所述混凝反应腔包括混凝剂进料器15，所述絮凝反应腔包括絮凝剂进料器16；所述反应器还包括浓水进口06、净水出口08、污泥进口13和污泥出口07，所述浓水进口06、污泥进口13与所述活性炭吸附腔01连通；所述净水出口08、污泥出口07与所述泥水分离腔04连通；所述净水出口08外接有净水管路，所述污泥出口07外接有污泥管路10和回流管路17，所述污泥出口07通过回流管路17与所述污泥进口13连通，所述回流管路17上还可设有回流泵12，污泥通过回流泵12抽送到活性炭吸附腔01中。所述活性炭吸附腔01、混凝反应腔02、絮凝反应腔03内部均设有搅拌器09，使浓水与活性炭、混凝剂、絮凝剂更充分的接触，同时使反应后的混合液处于流动状态，便于输送。优选地，所述泥水分离腔04中设置有搅拌器09，使污泥呈流动状态，便于抽送。优选地，所述泥水分离腔04内设有泥位探测仪(图中未示出)，根据泥位探测仪探测到的泥位的高低，以及污泥的回流量调节污泥的外排量，以使得泥水分离腔中具有合适的污泥量，确保最佳的浓水处理操作点；其中，可以根据活性炭的利用率等因素来确定污泥的回流量。通过量化污泥回流量与外排量，既提高了药剂的利用率，同时又保证了后续反渗透浓水处理得到澄清水的质量。可选择地，如图2所示，所述活性炭吸附腔01、混凝反应腔02之间的通道05位于其上部，混凝反应腔02、絮凝反应腔03之间的通道05位于其底部，絮凝反应腔03和泥水分离腔04之间的通道05位于其上部。可选择地，所述混凝反应腔02、絮凝反应腔03还可连接有加药装置(图中未示出)，加药装置可选用本领域通用的药剂添加装置，用于加入具有沉淀、澄清、分离效果的水处理药剂，包括但不限于混凝剂、絮凝剂、助凝剂等水处理药剂。优选地，根据浅池理论的原理，所述泥水分离腔04内部可设置有斜板或斜管，在图2提供的示意性实施例中，为斜管11，在泥水分离腔04有效容积一定的情况下，增加了沉淀面积，可使污泥去除率高；进入泥水分离腔的混合液自下向上流动，穿过斜管或斜板，澄清水在泥水分离腔04的顶部用穿孔集水管或溢流堰收集；污泥则在泥水分离腔04的底部用穿孔排泥管收集，通过污泥出口07排出。利用上述反应器进行反渗透浓水处理的方法，包括以下步骤：(1)活性炭吸附处理：待处理的反渗透浓水首先由浓水进口06进入活性炭吸附腔01，在搅拌器09的快速混合搅拌下，通过活性炭进料器14向活性炭吸附腔中加入活性炭吸附剂，使活性炭与待处理浓水充分接触发生吸附反应沉淀，以除去大部分机污染物和氨氮，降低浓水的COD值和氨氮含量，其中，本领域技术人员可以根据本发明来选择适当的活性炭，例如活性炭的目数可以为50-300，优选地，所述活性炭为粉末活性炭，粉末活性炭的接触面积大，吸附能力更强，效果更显著；活性炭的投加量可以根据水中污染物的含量等实际情况进行选择，例如可以为450-500mg/L；(2)混凝处理：经活性炭吸附处理后，吸附腔中的混合液，即吸附反应产生的沉淀物和浓水，由通道05进入混凝反应腔02中，通过混凝剂进料器15向混凝反应腔02中投加混凝剂，与粉末活性炭及浓水中的污染物发生混凝沉淀反应，形成絮体，同时除去总磷，降低总磷含量；其中，混凝剂的类型和浓度可以根据实际需要进行选择，例如可以为聚合氯化铝、三氯化铁、聚合氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铝钾(明矾)、铝酸钠或硫酸铁等，混凝剂的浓度可以为15-20mg/L；(3)絮凝处理：经混凝剂处理后，混凝反应腔02中的混合液由通道05进入絮凝反应腔03中，通过絮凝剂进料器16向絮凝反应腔03中投加絮凝剂进行絮凝反应，使絮体不断增大，以便于泥水分离，并进一步降低浓水中COD值以及总磷、氨氮的含量；其中，絮凝剂的类型和浓度可以根据实际需要进行选择，例如可以为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙或聚丙烯酰胺等，絮凝剂的浓度可以为0.5-1mg/L；(4)泥水分离处理：经絮凝处理后的混合液由通道05进入泥水分离腔04进行污泥和澄清水的分离，分离出的澄清水通过净水管路外排；(5)将步骤(4)分离出的污泥通过回流管路输送到活性炭吸附腔中。优选地，在步骤(5)中，将步骤(4)分离出的污泥通过回流管路17定量输送到活性炭吸附腔01中，并根据泥位探测仪探测到的泥位以及污泥回流量，将剩余部分通过污泥管路定量外排。以下通过实施例对本发明作进一步地详细说明。实施例1经取样化验分析，待处理进水水质条件如下：表1检测项目COD氨氮总磷含量(mg/L)107.437.742采用本发明第一种实施方式所述的多腔式一体化浓水处理反应器，处理工艺流程参见图1，具体如下：(1)待处理的反渗透浓水首先由浓水进口06进入活性炭吸附腔01，启动搅拌器09进行混合搅拌，同时通过活性炭进料器14向活性炭吸附腔01中加入粉末活性炭，混合搅拌约10-20min，使粉末活性炭与待处理浓水充分接触发生吸附反应沉淀，以除去大部分机污染物和氨氮，降低浓水的COD值和氨氮含量，其中，粉末活性炭目数为200，投入量约为450mg/L；(2)经活性炭吸附处理后，活性炭吸附腔中的混合液，即吸附反应产生的沉淀物和浓水，由通道05进入混凝反应腔02中，在混凝反应腔02中投加聚合氯化铝混凝剂，反应2-5min，使活性炭及浓水中的污染物反应形成絮体，同时除去总磷，降低总磷含量，其中，聚合氯化铝投加量为18mg/L；(3)经混凝剂处理后，混凝反应腔02中的混合液由通道05进入絮凝反应腔03中，在絮凝反应腔03中投加聚丙烯酰胺絮凝剂，进行絮凝反应2-5min，使絮体不断增大，以便于泥水分离，并进一步降低浓水中COD值以及总磷、氨氮的含量，其中，聚丙烯酰胺的投加量为0.8mg/L；(4)经絮凝处理后的混合液由通道05进入泥水分离腔04进行污泥和澄清水的分离，分离出的污泥通过污泥管路10外排，澄清水通过净水管路外排；反渗透(RO)浓水反应器的运行参数如下：活性炭吸附装置中反渗透浓水的进入量为353m3/h，泥水分离装置中澄清水的排出量为350m3/h，污泥的排出量为8m3/h。反渗透浓水经过上述处理后，COD稳定降至42.97mg/L，氨氮的含量降至4.22mg/L，总磷的含量降至0.25mg/L，出水达到了一级排放标准，系统浓水的处理量为353m3/h。实施例2采用本发明第二种实施方式所述的多腔式一体化浓水处理反应器，处理工艺流程参见图2，具体如下：(1)待处理的反渗透浓水首先由浓水进口06进入活性炭吸附腔01，启动搅拌器09进行混合搅拌，同时通过活性炭进料器14向活性炭吸附腔01中加入粉末活性炭，混合搅拌约10-20min，使粉末活性炭与待处理浓水充分接触发生吸附反应沉淀，以除去大部分机污染物和氨氮，降低浓水的COD值和氨氮含量，其中，粉末活性炭目数为200，投入量约为400mg/L；(2)经活性炭吸附处理后，活性炭吸附腔中的混合液，即吸附反应产生的沉淀物和浓水，由通道05进入混凝反应腔02中，在混凝反应腔02中投加聚合氯化铝混凝剂，反应2-5min，使活性炭及浓水中的污染物反应形成絮体，同时除去总磷，降低总磷含量，其中，聚合氯化铝投加量为18mg/L；(3)经混凝剂处理后，混凝反应腔02中的混合液由通道05进入絮凝反应腔03中，在絮凝反应腔03中投加聚丙烯酰胺絮凝剂，进行絮凝反应2-5min，使絮体不断增大，以便于泥水分离，并进一步降低浓水中COD值以及总磷、氨氮的含量，其中，聚丙烯酰胺的投加量为0.8mg/L；(4)经絮凝处理后的混合液由通道05进入泥水分离腔04进行污泥和澄清水的分离，分离出的澄清水通过净水管路外排；(5)活性炭污泥根据泥位探测仪探测到的泥位情况，将步骤(4)中分离出的污泥分为两部分，一部分由污泥出口07排出并由回流管路17、污泥进口13进入到活性炭吸附腔01中，另一部分作为失效炭泥外排。反渗透(RO)浓水处理腔的运行参数如下：活性炭吸附装置中反渗透浓水的进入量为353m3/h，泥水分离装置中澄清水的排出量为350m3/h，回流至活性炭吸附装置的污泥量为20m3/h，失效炭泥排出量为5m3/h。反渗透浓水经过上述处理后，COD值降至45mg/L，氨氮的含量降至4.57mg/L，总磷的含量降至0.26mg/L，出水均达到了一级排放标准，系统浓水的处理量为353m3/h。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 2 3