公布日：2022.10.04

申請(qǐng)日：2021.03.29

分類號(hào)：C02F9/12(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I

摘要

一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)及方法，使用磁粉作為絮凝體的核心進(jìn)行沉降，利用磁粉密度較大較容易沉降的原理，并同時(shí)在助凝劑和混凝劑的協(xié)助下，將污廢水中的懸浮物進(jìn)行沉積網(wǎng)捕，使其快速形成密度較大的礬花從而進(jìn)行沉淀。而作為絮凝核心的磁粉在后續(xù)的污泥分離室、旋流分離器和磁分離設(shè)備進(jìn)行回收至第一反應(yīng)室進(jìn)行重復(fù)利用，完成對(duì)磁種的回收；改善了傳統(tǒng)混凝、絮凝沉淀處理設(shè)備占地面積較大，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，通過(guò)將機(jī)械攪拌澄清池作為主體設(shè)備，額外配套磁分離設(shè)備，減少了轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的使用，并方便使用和運(yùn)輸，且本設(shè)備處理效率較高，單位面積產(chǎn)水量較大，出水的處理效果比較穩(wěn)定，適用于大、中型水廠的預(yù)處理使用。

權(quán)利要求書

1.一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)本體（1），所述反應(yīng)本體（1）連接有攪拌機(jī)構(gòu)（2），其特征在于，所述反應(yīng)本體（1）內(nèi)部設(shè)有第一反應(yīng)室（3）、第二反應(yīng)室（4）和污泥分離室（5）；該高速反應(yīng)系統(tǒng)還包括混凝劑加藥裝置（6）、助凝劑加藥裝置（7）、污泥濃縮室（8）、剪切機(jī)（9）、旋流分離器（10）和磁粉分離設(shè)備（11）；所述混凝劑加藥裝置（6）經(jīng)混凝劑加藥管路連接所述第一反應(yīng)室（3），混凝劑加藥裝置（6）用于對(duì)原水進(jìn)水后添加混凝劑；所述第一反應(yīng)室（3）連通所述第二反應(yīng)室（4），第一反應(yīng)室（3）用于將原水與數(shù)倍原水的活性污泥混合并進(jìn)行初步反應(yīng)；所述第二反應(yīng)室（4）連通所述助凝劑加藥裝置（7），助凝劑加藥裝置（7）用于向初步反應(yīng)后的產(chǎn)物添加助凝劑，添加助凝劑后的初步反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第二反應(yīng)室（4）將污泥和磁粉凝聚成磁性絮凝體；所述第二反應(yīng)室（4）連通所述污泥分離室（5），所述污泥分離室（5）用于將已經(jīng)形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒進(jìn)行截留，污泥分離室（5）還用于加大水池過(guò)水?dāng)嗝娴臐裰�，減小水力半徑；所述污泥分離室（5）經(jīng)污泥輸送管路連通所述污泥濃縮室（8），所述污泥濃縮室（8）經(jīng)污泥輸送管路連通所述剪切機(jī)（9），所述剪切機(jī)（9）經(jīng)污泥輸送管路連通所述旋流分離器（10），剪切機(jī)（9）將污泥打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器（10）；所述旋流分離器（10）連通所述磁分離設(shè)備及第一反應(yīng)室（3），旋流分離器（10）將下溢出來(lái)的磁粉通過(guò)磁粉輸送管道排入所述第一反應(yīng)室（3），旋流分離器（10）使污泥和部分水通過(guò)旋渦溢流進(jìn)入所述磁分離設(shè)備；所述磁分離設(shè)備連通所述第一反應(yīng)室（3），磁分離設(shè)備用于將分選出來(lái)的磁粉通過(guò)刮板阻隔掉落至所述第一反應(yīng)室（3）進(jìn)行回收循環(huán)利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝劑加藥裝置（6）通過(guò)環(huán)形配水三角槽下面的縫隙流入第一反應(yīng)室（3）；所述攪拌機(jī)構(gòu)（2）具有攪動(dòng)的葉片使進(jìn)入第一反應(yīng)室（3）的原水進(jìn)行充分混合和初步反應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述助凝劑加藥裝置（7）向第二反應(yīng)室（4）添加高分子阻凝劑，所述高分子阻凝劑通過(guò)微磁聚凝作用進(jìn)入第二反應(yīng)室（4）進(jìn)行反應(yīng)，將污泥和磁粉凝聚成磁性絮體，所述第二反應(yīng)室（4）內(nèi)形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥分離室（5）中設(shè)有若干預(yù)設(shè)尺寸的平行斜管，所述污泥分離室（5）通過(guò)設(shè)置平行斜管去除原水中的分散性顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥濃縮室（8）和剪切機(jī)（9）之間設(shè)有污泥回流泵（12）；所述污泥濃縮室（8）將污泥分離室（5）進(jìn)入的污泥進(jìn)行濃縮，除循環(huán)流動(dòng)的泥渣，另一部分泥渣通過(guò)所述污泥濃縮室（8）排入所述污泥回流泵（12）。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥回流泵（12）用于將污泥濃縮室（8）排入的污泥泵入所述剪切機(jī)（9）；所述剪切機(jī)（9）中的切割葉片在預(yù)設(shè)攪拌速度下形成分散的磁性絮體，磁粉和污泥被所述剪切機(jī)（9）打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器（10）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述旋流分離器（10）中污泥和部分水一起向上移動(dòng)從旋渦溢流中排入第一反應(yīng)室（3）并參加下一次的絮凝過(guò)程。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述磁分離設(shè)備還連接有污泥處理裝置（13），磁分離設(shè)備中非磁性的污泥隨水流由所述污泥處理裝置（13）進(jìn)行排出。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥分離室（5）還用于降低雷諾數(shù)Re并減小污水的紊動(dòng)、促進(jìn)沉淀。

10.一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)方法，采用如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：將混凝劑在原水進(jìn)水管處加到管路中，通過(guò)配水三角槽下面的縫隙流入第一反應(yīng)室（3）進(jìn)行初步反應(yīng)；初步反應(yīng)階段，通過(guò)第一反應(yīng)室（3）內(nèi)部攪拌機(jī)構(gòu)（2）的攪動(dòng)葉片使混凝劑與原水的混合物進(jìn)行快速的攪拌以進(jìn)行充分反應(yīng)；二次反應(yīng)階段，加入助凝劑提高混凝絮體、高分子聚合物和磁粉之間相互接觸的可能性，在第二反應(yīng)室（4）中通過(guò)微磁聚凝作用將污泥與磁粉凝聚成磁性絮體，進(jìn)而形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒；分離階段，將在第二反應(yīng)室（4）中形成的以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒的污泥通過(guò)污泥分離室（5）進(jìn)行分離，所述污泥分離室（5）內(nèi)部的平行斜管去除分散性顆粒，此時(shí)沉淀處于均勻分布的懸浮狀態(tài)并在池中形成穩(wěn)定活性污泥層，通過(guò)接觸絮凝作用使原水中的懸浮物被活性泥渣層截留，含磁粉泥渣依靠重力下沉；污泥濃縮回流，通過(guò)污泥濃縮室（8）將排入的污泥進(jìn)行濃縮，除循環(huán)流動(dòng)的泥渣，另一部分泥渣通過(guò)所述污泥濃縮室（8）排入所述污泥回流泵（12），所述污泥回流泵（12）將污泥濃縮室（8）排入的污泥泵入所述剪切機(jī)（9），所述剪切機(jī)（9）中的切割葉片在預(yù)設(shè)攪拌速度下形成分散的磁性絮體，磁粉和污泥被所述剪切機(jī)（9）打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器（10）；旋流分離階段，旋流分離器（10）將下溢出來(lái)的磁粉通過(guò)磁粉輸送管道排入所述第一反應(yīng)室（3），旋流分離器（10）使污泥和部分水通過(guò)旋渦溢流進(jìn)入所述磁分離設(shè)備；磁分離階段，通過(guò)磁分離設(shè)備將旋流分離器（10）排入的污泥進(jìn)行分離，通過(guò)磁鼓的連續(xù)旋轉(zhuǎn)將混合液里分選出來(lái)的磁粉通過(guò)刮板阻隔掉落至第一反應(yīng)器室回收，非磁性的污泥隨水流由排泥管排出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)污廢水處理領(lǐng)域中絮凝沉淀設(shè)備占地面積很大，且水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低的缺點(diǎn)，提供一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有混凝絮凝設(shè)備處理效率不高、占地面積大及普及性較差的問(wèn)題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，包括反應(yīng)本體，所述反應(yīng)本體連接有攪拌機(jī)構(gòu)，所述反應(yīng)本體內(nèi)部設(shè)有第一反應(yīng)室、第二反應(yīng)室和污泥分離室；該高速反應(yīng)系統(tǒng)還包括混凝劑加藥裝置、助凝劑加藥裝置、污泥濃縮室、剪切機(jī)、旋流分離器和磁粉分離設(shè)備；所述混凝劑加藥裝置經(jīng)混凝劑加藥管路連接所述第一反應(yīng)室，混凝劑加藥裝置用于對(duì)原水進(jìn)水后添加混凝劑；所述第一反應(yīng)室連通所述第二反應(yīng)室，第一反應(yīng)室用于將原水與數(shù)倍原水的活性污泥混合并進(jìn)行初步反應(yīng)；所述第二反應(yīng)室連通所述助凝劑加藥裝置，助凝劑加藥裝置用于向初步反應(yīng)后的產(chǎn)物添加助凝劑，添加助凝劑后的初步反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入第二反應(yīng)室將污泥和磁粉凝聚成磁性絮凝體；所述第二反應(yīng)室連通所述污泥分離室，所述污泥分離室用于將已經(jīng)形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒進(jìn)行截留，污泥分離室還用于加大水池過(guò)水?dāng)嗝娴臐裰�，減小水力半徑；所述污泥分離室經(jīng)污泥輸送管路連通所述污泥濃縮室，所述污泥濃縮室經(jīng)污泥輸送管路連通所述剪切機(jī)，所述剪切機(jī)經(jīng)污泥輸送管路連通所述旋流分離器，剪切機(jī)將污泥打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器；所述旋流分離器連通所述磁分離設(shè)備及第一反應(yīng)室，旋流分離器將下溢出來(lái)的磁粉通過(guò)磁粉輸送管道排入所述第一反應(yīng)室，旋流分離器使污泥和部分水通過(guò)旋渦溢流進(jìn)入所述磁分離設(shè)備；所述磁分離設(shè)備連通所述第一反應(yīng)室，磁分離設(shè)備用于將分選出來(lái)的磁粉通過(guò)刮板阻隔掉落至所述第一反應(yīng)室進(jìn)行回收循環(huán)利用。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述混凝劑加藥裝置通過(guò)環(huán)形配水三角槽下面的縫隙流入第一反應(yīng)室；所述攪拌機(jī)構(gòu)具有攪動(dòng)的葉片使進(jìn)入第一反應(yīng)室的原水進(jìn)行充分混合和初步反應(yīng)。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述助凝劑加藥裝置向第二反應(yīng)室添加高分子阻凝劑，所述高分子阻凝劑通過(guò)微磁聚凝作用進(jìn)入第二反應(yīng)室進(jìn)行反應(yīng)，將污泥和磁粉凝聚成磁性絮體，所述第二反應(yīng)室內(nèi)形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述污泥分離室中設(shè)有若干預(yù)設(shè)尺寸的平行斜管，所述污泥分離室通過(guò)設(shè)置平行斜管去除原水中的分散性顆粒。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述污泥濃縮室和剪切機(jī)之間設(shè)有污泥回流泵；所述污泥濃縮室將污泥分離室進(jìn)入的污泥進(jìn)行濃縮，除循環(huán)流動(dòng)的泥渣，另一部分泥渣通過(guò)所述污泥濃縮室排入所述污泥回流泵。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述污泥回流泵用于將污泥濃縮室排入的污泥泵入所述剪切機(jī)；所述剪切機(jī)中的切割葉片在預(yù)設(shè)攪拌速度下形成分散的磁性絮體，磁粉和污泥被所述剪切機(jī)打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述旋流分離器中污泥和部分水一起向上移動(dòng)從旋渦溢流中排入第一反應(yīng)室并參加下一次的絮凝過(guò)程。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述磁分離設(shè)備還連接有污泥處理裝置，磁分離設(shè)備中非磁性的污泥隨水流由所述污泥處理裝置進(jìn)行排出。

作為用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述污泥分離室還用于降低雷諾數(shù)Re并減小污水的紊動(dòng)、促進(jìn)沉淀。

本發(fā)明還提供一種用于污廢水處理的高速反應(yīng)方法，采用上述的用于污廢水處理的高速反應(yīng)系統(tǒng)，包括以下步驟：將混凝劑在原水進(jìn)水管處加到管路中，通過(guò)配水三角槽下面的縫隙流入第一反應(yīng)室進(jìn)行初步反應(yīng)；初步反應(yīng)階段，通過(guò)第一反應(yīng)室內(nèi)部攪拌機(jī)構(gòu)的攪動(dòng)葉片使混凝劑與原水的混合物進(jìn)行快速的攪拌以進(jìn)行充分反應(yīng)；二次反應(yīng)階段，加入助凝劑提高混凝絮體、高分子聚合物和磁粉之間相互接觸的可能性，在第二反應(yīng)室中通過(guò)微磁聚凝作用將污泥與磁粉凝聚成磁性絮體，進(jìn)而形成以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒；分離階段，將在第二反應(yīng)室中形成的以磁粉為絮凝體核心的良好礬花顆粒的污泥通過(guò)污泥分離室進(jìn)行分離，所述污泥分離室內(nèi)部的平行斜管去除分散性顆粒，此時(shí)沉淀處于均勻分布的懸浮狀態(tài)并在池中形成穩(wěn)定活性污泥層，通過(guò)接觸絮凝作用使原水中的懸浮物被活性泥渣層截留，含磁粉泥渣依靠重力下沉；污泥濃縮回流，通過(guò)污泥濃縮室將排入的污泥進(jìn)行濃縮，除循環(huán)流動(dòng)的泥渣，另一部分泥渣通過(guò)所述污泥濃縮室排入所述污泥回流泵，所述污泥回流泵將污泥濃縮室排入的污泥泵入所述剪切機(jī)，所述剪切機(jī)中的切割葉片在預(yù)設(shè)攪拌速度下形成分散的磁性絮體，磁粉和污泥被所述剪切機(jī)打散分離后進(jìn)入所述旋流分離器；旋流分離階段，旋流分離器將下溢出來(lái)的磁粉通過(guò)磁粉輸送管道排入所述第一反應(yīng)室，旋流分離器使污泥和部分水通過(guò)旋渦溢流進(jìn)入所述磁分離設(shè)備；磁分離階段，通過(guò)磁分離設(shè)備將旋流分離器排入的污泥進(jìn)行分離，通過(guò)磁鼓的連續(xù)旋轉(zhuǎn)將混合液里分選出來(lái)的磁粉通過(guò)刮板阻隔掉落至第一反應(yīng)器室回收，非磁性的污泥隨水流由排泥管排出。

本發(fā)明使用磁粉作為絮凝體的核心進(jìn)行沉降，利用磁粉密度較大較容易沉降的原理，并同時(shí)在助凝劑和混凝劑的協(xié)助下，將污廢水中的懸浮物進(jìn)行沉積網(wǎng)捕，使其快速形成密度較大的礬花從而進(jìn)行沉淀。而作為絮凝核心的磁粉在后續(xù)的污泥分離室、旋流分離器和磁分離設(shè)備進(jìn)行回收至第一反應(yīng)室進(jìn)行重復(fù)利用，完成對(duì)磁種的回收；本發(fā)明改善了傳統(tǒng)混凝、絮凝沉淀處理設(shè)備占地面積較大，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，通過(guò)將機(jī)械攪拌澄清池作為主體設(shè)備，額外配套磁分離設(shè)備，減少了轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的使用，并方便使用和運(yùn)輸，且本設(shè)備處理效率較高，單位面積產(chǎn)水量較大，出水的處理效果比較穩(wěn)定；本發(fā)明設(shè)備對(duì)進(jìn)水水質(zhì)，水量以及水溫的變化適應(yīng)性較強(qiáng)、且運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，投加藥劑量較少，便于進(jìn)行控制；本發(fā)明設(shè)備的進(jìn)水懸浮物含量小于1000mg/L，通過(guò)采用機(jī)械刮泥設(shè)備后，對(duì)較高濁度水（進(jìn)水懸浮物含量3000mg/L以上）處理也有一定效果；短時(shí)間內(nèi)允許達(dá)到3000-5000mg/L；同時(shí)適用于大、中型水廠的預(yù)處理設(shè)備使用。

（發(fā)明人：李越彪;林會(huì)杰;李輝;李志偉;于春江;劉浩）