一种活性炭水处理装置及其使用方法与流程

本发明涉及污水处理，具体而言，涉及一种活性炭水处理装置及其使用方法。

背景技术：

1、随着经济和工业快速发展，生产废水的排放量急剧增加，废水直接排入环境将导致生物死亡，严重影响生态环境与生态系统。而且现有水资源日趋紧张，将污废水进行深度处理后作为再生资源，进行污水资源化利用是必然的发展趋势。

2、沉淀法是传统的固液分离技术，分为砂加载絮凝和磁加载混凝。砂加载絮凝通过投加混凝剂使悬浮物和胶体脱稳，再投加高分子助凝剂和高密度细砂(60～140μm)，高分子助凝剂具有架桥吸附作用，结合砂砾的网捕作用，使脱稳后的悬浮物和胶体颗粒成为絮体内核载体，快速生成大密度矾花，加快絮体沉降。磁加载混凝技术通过投加混凝剂、助凝剂和磁粉，使水体中杂质絮凝并与磁粉结合，产生高密度磁嵌合絮凝体，由于重力作用达到絮凝体高效沉降。现有技术采用加炭加磁絮凝沉淀池，基于活性炭的吸附性能和磁絮凝的高速沉淀技术有效结合，增加了粉末活性炭和废水的接触面积，提高了对废水中有机物、色度、浊度等的净化能力。

3、现有沉淀池存在以下问题：进水渠基于重力提高沉淀速度，对于体积较大且水体悬浮物较多的污水，处理装置体积大、效率低；混凝池去除tp和ss效率较高，只能附带去除部分cod，对其他污染物去除作用有限；磁反应池使用粉末活性炭，增加了系统悬浮物负荷，且饱和粉末活性炭和磁粉直接随剩余污泥输送至后续污泥处理，造成资源浪费，增加运行成本。

4、因此，现有技术处理装置存在体积大、效率低、维护成本高、处理污染物种类单一、活性炭无法深度回收利用、适用性局限等不足，我们对此做出改进，提出一种高效活性炭水处理装置及其使用方法。

技术实现思路

1、针对以上问题，本技术提供一种高效活性炭水处理装置及其使用方法，基于混凝-絮凝-活性炭吸附的多级协同作用，使磁粉、药剂与污水充分混合，缩短混凝沉淀时间，并通过活性炭进一步吸附水体中的有机污染物、重金属及氮磷等，显著提高污染物去除效率及出水水质。此外，设置活性炭再生池，实现活性炭再生后重复利用，具有沉降速度快、净化效率高、出水水质好、占地面积小、节省成本、运行维护简单等优点。本发明提供了以下技术方案：

2、一种活性炭水处理装置及其使用方法，以改善上述问题。

3、本技术具体是这样的：

4、包括进水渠、混凝池、磁反应池、絮凝池、高效澄清池、出水渠、炭吸附池/再生池和plc控制系统；

5、所述进水渠前端设置有水质采集系统，进水渠与混凝池连通，混凝池出水口与磁反应池连通；

6、所述磁反应池和絮凝池之间通过隔板分隔，在中部形成连通，所述磁反应池由若干均匀分布的旋流板分为上部混合区和下部沉淀区，沉淀区连接磁泥输出管道；

7、所述絮凝池底部设置污泥沉淀区，沉淀区连接磁泥输出管道，絮凝沉淀池还与高效澄清池连通，所述高效澄清池上部为斜管缓冲区，下部为污泥沉淀区；所述斜管缓冲区用于将污水均匀分散进行固液分离，促使悬浮物沉降至污泥沉淀区，污泥沉淀区底部连接磁泥输出管道；出水经出水渠进入活性炭吸附池，吸附池出水口设置水质采集系统；

8、所述活性炭吸附池内投放颗粒活性炭，所述颗粒活性炭为煤质和木质颗粒碳，用于吸附水体中的重金属、有机物及氮磷污染物；所述活性炭吸附池同时设置两座轮流交替使用，其中，一座吸附池中活性炭吸附饱和后作为活性炭再生池，活性炭脱附再生后重复使用；

9、所述混凝池、磁反应池、絮凝池内均设有搅拌器，所述搅拌器的外表面设置有安装台，所述安装台下侧的上表面开设有安装槽口，所述安装槽口的内部上下滑动连接有叶片，所述安装台的外表面位于所述安装台的底端转动连接有固定环，所述固定环的底侧开设有与所述安装槽口最宽尺寸相同的槽口，所述固定环表面的四角贯穿开设有滑动槽口，所述滑动槽口的内部上下滑动连接有滑动块，所述固定环的外表面螺纹连接有四个螺丝一，所述螺丝一穿过固定环延伸至滑动块的内部螺纹连接，所述安装台与所述固定环之间螺纹连接有两个螺丝二。

10、1、加磁絮凝加炭沉淀技术能够提高水质净化能力，提高沉淀物密度，易水固分离，沉降速度快、净化效率高、出水水质好、处理装置占地面积小、运行维护简单，且磁泥能够通过磁泥分离装置进行回收并循环利用，有效降低成本；

11、2、炭吸附池/再生池内投放有颗粒活性炭，为煤质/木质颗粒炭，具有较大的表面积和吸附能力，将cod、浊度、色度、重金属及有机物进一步去除，净化出水水质；

12、3、炭吸附池/再生池设置有喷淋系统，通过依次喷洒芬顿试剂、碱液和酸液，进行活性炭脱附再生，达到重复利用；

13、4、炭吸附池/再生池设置有活性炭饱和度在线监测系统，根据活性炭饱和度检测信息进行活性炭吸附/再生池的启停，提高废水处理精度，减少人工操作，节省药剂和能源。

14、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述磁泥输出管道连接至污泥泵和磁鼓分离器；

15、所述污泥泵包括污泥循环泵和污泥外送泵，其中还包括的磁泥总管分为两个支管，分别接至污泥循环泵和污泥外送泵；

16、所述污泥循环泵将磁泥输送至磁反应池；所述污泥外送泵将磁泥经管道输送至剪切机磁鼓分离器，完成磁粉分离后回收循环利用，磁鼓分离器设置磁粉回流管和污泥排出管，污泥通过管道排至调节池。

17、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述混凝池内设有pac加药管道投放混凝剂；磁反应池内设有磁粉管道投加磁粉，用于凝聚水体中的悬浮物，增大悬浮物比重，所述磁粉管道还与磁鼓分离器通过磁粉回流管连接；絮凝池内设有pam加药管道投加絮凝剂。

18、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述混凝池内设置的搅拌器，用于将水体中的悬浮物、有机物、微生物与混凝剂pac充分混合接触，促进溶液发生混凝反应生成pac聚合物；

19、所述磁反应池内设置的搅拌器，用于将水体中的pac聚合物与磁粉充分混合，生成大分子聚合物；

20、所述絮凝池内设置的搅拌器，用于将大分子聚合物与絮凝剂pam充分混合，生成高密度、高浓度的复合絮体，水体中的复合絮体经旋流板旋流沉降至沉淀池底部，将有机物、悬浮颗粒和微生物去除。

21、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述高效澄清池上部布置有斜管，下部设置有中心传动刮泥机，所述斜管位于中心刮泥机的上方，所述斜管上方的一侧设置有集水槽，用于汇集澄清后的出水，经出水渠进入活性炭吸附池。

22、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述炭吸附池/再生池设置活性炭饱和度在线监测系统，上部还设置喷淋系统，用于喷洒试剂完成活性炭脱附再生，包括以下步骤：

23、(1)通过活性炭饱和度在线监测系统检测，在活性炭吸附饱和后，将芬顿试剂输送至喷淋系统，喷洒至活性炭池，试剂与活性炭上吸附的有机物发生芬顿反应，使活性炭脱附，产生的污水经管道排出处理；

24、(2)活性炭脱附后，先经蒸馏水淋洗，再经ph值大于9.0的碱性溶液淋洗；

25、(3)先经蒸馏水淋洗，再经ph值3.0～5.0的酸性溶液淋洗，完成活性炭的再生，最后经蒸馏水淋洗后使用。

26、作为本发明提供的所述的活性炭水处理装置及其使用方法的一种优选实施方式，所述plc控制系统包括水质采集系统、活性炭饱和度在线监测系统、plc控制器及执行模块，所述水质采集系统包括电导率传感器、氯离子传感器、浊度传感器、悬浮物ss传感器、cod传感器、nh-n传感器、微生物bod传感器、远传泥位计、a/d转换器；水质检测信息和活性炭饱和度信息通过a/d转换器输入plc控制器；

27、所述plc控制器与执行模块相连接，执行模块包括pac投加系统、磁投加系统和pam投加系统、磁鼓分离器、搅拌器、喷淋系统和电磁阀，使磁粉和活性炭能够循环使用，实现活性炭水处理装置及其使用方法的自动化、智能化运行控制；

28、所述plc控制器通过rs通讯接口与管理计算机相连接，还通过rs与人机对话装置相连接，用于人机交互式对话处理装置的输入输出信息。

29、一种活性炭水处理装置的使用方法，包括上述所述的活性炭水处理装置，具体操作如下：

30、污水进入进水渠，进水渠与混凝池连通，进水口前端设置水质采集系统，检测采集水质信息，并通过a/d转换器传输至plc控制器；混凝池设有pac加药管道，混凝池与磁反应池连通，磁反应池与絮凝池连通；

31、当水质浓度达到设定高限值后，plc控制器启动执行模块，自动打开pac、磁粉、pam投加系统和搅拌器，污水依次经过混凝、磁强化混凝及絮凝实现悬浮物的分离去除，出水进入高效澄清池；

32、当磁反应池、絮凝池和高效澄清池的沉淀区泥位达到设定高度后，plc控制器启动执行模块，自动打开电磁阀、污泥泵，污泥经循环泵返回至磁反应池，部分污泥经外送泵输送至高剪切机和磁鼓分离器分离并回收污泥中的磁性絮体；收集的磁粉通过磁回流管道输送至磁投加系统,污泥及泥水排放至污泥调节池；

33、高效澄清池出水进入炭吸附池，吸附池进口设置闸门，内部填充煤质和木质颗粒碳，用于吸附水体中的重金属、有机物及氮磷污染物；活性炭池设有活性炭饱和度在线监测系统，当活性炭饱和后，关闭闸门，污水进入备用活性炭吸附池；同时自动打开喷淋系统淋洗饱和活性炭，使活性炭脱附再生后重复使用。

34、反应过程中，通过plc控制系统的水质采集系统实时检测活性炭池出水口附近的水质信息，并将检测信息经a/d转换器传输至plc控制器，当反应时间、水质浓度达到设定低限值后，处理后的水经出水口排出。

35、具体原理包括：装置运行时，污水进入混凝池，通过加药装置投加pac，经搅拌器搅拌后，水体中的悬浮物、有机物、微生物等与pac充分混凝；水体短暂停留后进入磁反应池，与磁粉进一步络合吸附生成大分子聚合物；出水进入絮凝池，经pam絮凝生成高密度、高浓度的复合絮体，在沉淀区快速沉降，将污水中的污染物去除，出水进入高效澄清池，斜管缓冲区将污水均匀分散进行固液分离，促使悬浮物沉降至污泥沉淀区，污泥沉淀区底部连接磁泥输出管道；出水经出水渠进入活性炭吸附池，达到水质高效净化的目的。

36、磁反应池和絮凝池通过旋流板分为上部混合区和下部沉淀区，旋流板为漏斗状，大口径端朝向上混合区，小口径端连通沉淀区形成溶液流动通口，漏斗状结构设计有助于形成旋流，增加磁粉、药剂与污水混合接触反应时间，从而提升反应效率，旋流板均匀分布，数量为4～10个；混合区用于磁强化混凝及絮凝反应，旋流板使致密磁性絮团快速下沉至沉淀区，提高混凝效果、沉降效率，减少设备占地面积。最终经排水口流出，进入后续处理环节，达到污水净化的目的；

37、装置运行时，污水进入混凝池，通过加药装置投加pac，经搅拌器搅拌后，水体中的悬浮物、有机物、微生物等与pac充分混凝；水体短暂停留后进入磁反应池，与磁粉进一步络合吸附生成大分子聚合物；出水进入絮凝池，经pam絮凝生成高密度、高浓度的复合絮体，在沉淀区快速沉降，将污水中的污染物去除，出水进入高效澄清池，斜管缓冲区将污水均匀分散进行固液分离，促使悬浮物沉降至污泥沉淀区，污泥沉淀区底部连接磁泥输出管道；出水经出水渠进入活性炭吸附池。

38、磁反应池、絮凝池和高效澄清池下部沉淀区底部连接有磁泥排出管路，管路连接至磁泥分离回收系统，系统包括高剪切机和磁鼓分离器；高剪切机、磁鼓通过排污管道和控制阀依次连接；磁鼓分离器与磁反应池通过回流管道和控制阀连接；污泥通过排泥管道排放至污泥调节池；

39、炭吸附池采用颗粒活性炭，粒径2～5mm，碘吸附值，吸附负荷比10:1.活性炭表面积和污染物吸附能力大，可提高有机物、色度、浊度的去除效果，进一步实现水质净化；

40、炭吸附池设置活性炭饱和度在线监测系统，当活性炭达到饱和后作为炭再生池，池上部还设置喷淋系统，用于喷洒试剂完成活性炭脱附再生。喷淋系统包括溶液池、水泵、控制阀、喷淋管道及喷头，喷头均布分布，淋洗溶液分别为芬顿试剂、ph值大于9.0的碱性溶液和ph值3.0～5.0的酸性溶液，溶液储存在溶液池。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果：

42、1、加磁絮凝沉淀-加炭吸附协同技术能够显著提高水质净化能力，提高沉淀物密度，易水固分离，沉降速度快、净化效率高、出水水质好、处理装置占地面积小、运行维护简单，且磁泥能够通过磁泥分离装置进行回收并循环利用，有效降低成本；

43、2、炭吸附池/再生池内投放有颗粒活性炭，为煤质/木质颗粒炭，具有较大的表面积和吸附能力，将cod、浊度、色度、重金属及有机物进一步去除，净化出水水质；

44、3、炭吸附池/再生池设置有喷淋系统，通过依次喷洒芬顿试剂、碱液和酸液，进行活性炭脱附再生，达到重复利用；

45、4、炭吸附池/再生池设置有活性炭饱和度在线监测系统，根据活性炭饱和度检测信息进行活性炭吸附/再生池的启停，提高废水处理精度，减少人工操作，节省药剂和能源。