專利名稱：間歇式自動化廢水處理工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理工藝及設(shè)備，尤其涉及一種間歇式自動化廢水處理工藝及設(shè)備。
對于小批量負(fù)荷變化較大的重金屬及酸堿廢水，以前都是采用人工添加藥劑處理的方法，而現(xiàn)在已逐步采用PH及氧化還原電位(ORP)儀表來控制加藥處理過程。雖然從人工到用PH/ORP儀表控制是前進(jìn)了一大步，但這還僅僅是實(shí)現(xiàn)了一種半自動化的控制過程。對于電鍍行業(yè)來說，其廢水的特點(diǎn)是水量小，濃度波動較大，使用目前的處理方式，其勞動強(qiáng)度仍然較大，同時控制較困難，藥耗和各種物耗也較大。而目前的處理設(shè)備由集水池、反應(yīng)器、沉淀池、污泥脫水機(jī)及終端控制器等組成，整套設(shè)備還需要許多中間管路連接環(huán)節(jié)和提升輸送泵，因此占地面積較大、設(shè)備投資較高。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可全自動控制處理過程、藥耗和物耗合理、設(shè)備投資低、占地面積小的間歇式自動化廢水處理工藝及設(shè)備。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)間歇式自動化廢水處理工藝，該工藝的廢水處理過程在可編程序控制器(PLC)和PH/ORP測控儀表的控制下按預(yù)設(shè)的程序完成下列步驟第一步，廢水輸送，通過管路及廢水輸送泵將廢水池中的廢水送入間歇反應(yīng)器；第二步，酸化或加堿、氧化一還原及中和反應(yīng)，由PH儀表控制，自動投加酸或堿，將廢水的PH值調(diào)節(jié)至氧化或還原反應(yīng)所需要的值，再由ORP儀表控制，自動投加氧化劑或還原劑，將廢水中的氰根或六價鉻氧化或還原，隨后將廢水的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使廢水中的主要污染物重金屬離子形成氫氧化物沉淀；第三步，混凝反應(yīng)，投加混凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng)，使金屬氫氧化物形成較大顆粒；第四步，固液分離，完成沉淀后的廢水由氣動隔膜泵送入壓濾機(jī)，沉淀污泥被截留、排除，而清水透過濾層排出；第五步，終端PH調(diào)節(jié)，濾出的清水采用比例控制技術(shù)，自動投加硫酸，將其PH值調(diào)整到6～9的排放標(biāo)準(zhǔn)范圍。
間歇式自動化廢水處理設(shè)備，它包括廢水池、間歇反應(yīng)器、加藥槽，所述的加藥槽由酸槽、堿槽、還原劑或氧化劑槽、絮凝劑槽，所述的間歇反應(yīng)器設(shè)有可控制各加藥泵動作的PH/ORP儀表，所述的間歇反應(yīng)器通過管路及輸液泵分別與廢水池及各加藥槽連接，它還包括PLC可編程序控制器、板框壓濾機(jī)、終端PH調(diào)整器，所述的PLC控制器與各處理設(shè)備連接，所述的板框壓濾機(jī)入口通過管路及氣動隔膜泵與間歇反應(yīng)器連接，其出口通過管路與所述的終端PH調(diào)整器連接，該終端PH調(diào)整器的入口還通過管路及輸液泵與酸槽連接。
所述的廢水池及間歇反應(yīng)器均設(shè)有液位計。
所述的間歇反應(yīng)器設(shè)有機(jī)械攪拌器或由電磁閥控制的空氣攪拌器。
在廢水治理中，最注重的是設(shè)備投資的大小以及處理效果和運(yùn)行費(fèi)用，對于場地緊張的企業(yè)，本發(fā)明更顯其價值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明把傳統(tǒng)設(shè)備的集水池、反應(yīng)器、沉淀池三部分合為一體，整套設(shè)備還減少了許多中間管路連接環(huán)節(jié)和提升輸送泵，用PLC技術(shù)與PH/ORP自控技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)處理過程的全自動。這不僅減少了設(shè)備投資和占地面積，而且使設(shè)備對水質(zhì)變化的適應(yīng)性大大增強(qiáng)了，由于這種間歇式的處理方法實(shí)現(xiàn)了自控，使得處理過程的控制更加嚴(yán)格、用料更加準(zhǔn)確，因此本發(fā)明在保證處理效果的前提下，減少了人耗、物耗和電耗，從而降低了單位水量的處理費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明的終端pH調(diào)節(jié)技術(shù)工藝流程圖。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例例如一套處理含有六價鉻的廢水處理設(shè)備，該設(shè)備包括廢水池1、間歇反應(yīng)器2、板框壓濾機(jī)3、加藥槽41～44、終端PH調(diào)整器5以及PLC可編程序控制器，它是模塊式結(jié)構(gòu)，可任意拼裝，可以根據(jù)用戶需要及現(xiàn)有的場地大小來安裝。電氣控制系統(tǒng)有三擋切換開關(guān)，當(dāng)開關(guān)置于自動擋時，系統(tǒng)完全受PLC自動控制，當(dāng)開關(guān)置于手動擋時，不管自控系統(tǒng)的過程進(jìn)行到任何一步，都會從PLC系統(tǒng)中跳出，受人工按鈕控制，當(dāng)處于停時，所有電機(jī)無法啟動。
一.廢水泵P1(220V 300W)受液位控制，當(dāng)廢水池1的液位L1處于低位時，P1泵無法啟動，當(dāng)反應(yīng)器2的液位L2處于高位時，P1泵停止工作，當(dāng)反應(yīng)器2中的液位還沒有到達(dá)高位，而此時廢水池1中的已經(jīng)到達(dá)低位，此時P1處于等待狀況，直至液位恢復(fù)，P1泵繼續(xù)工作。
二.P1泵停止工作的同時，控制空氣攪拌器21的電磁閥V1(220V 100W)或攪拌電機(jī)啟動，pH1儀表開啟，儀表的繼電器A控制P5泵(220V 40W)的加酸的過程，P5泵是與酸槽44相連的，而此時儀表的繼電器B的輸出被鎖定常開，當(dāng)pH到達(dá)設(shè)定點(diǎn)值并穩(wěn)定5分鐘后，ORP儀表開啟，儀表的繼電器A開始控制P4泵(220V，40W)的氧化還原反應(yīng)的加藥過程，P4泵是與還原劑槽43相連的，而此時P5泵的加酸繼續(xù)受pH1儀表控制加酸，當(dāng)pH和ORP到達(dá)設(shè)定點(diǎn)值時，穩(wěn)定5分鐘。
三.當(dāng)?shù)诙襟E完成后，ORP儀表關(guān)閉，pH1儀表的繼電器A鎖定，而此時繼電器B解鎖，開始控制P3泵(220V，40W)的沉淀反應(yīng)的加藥過程，P3泵是與堿槽42相連的，P2泵(220V，40W)加絮凝劑開啟5分鐘，不管pH值是否有反復(fù)，P2不再啟動，當(dāng)pH到達(dá)設(shè)定點(diǎn)值后穩(wěn)定5分鐘，P2泵是與絮凝劑槽41相連的。
四.當(dāng)?shù)谌椒磻?yīng)結(jié)束，pH1儀表、及其P2、P3泵關(guān)閉，同時控制P7隔膜泵氣源的電磁閥V2(220V，100W)開啟，pH2儀表開啟，控制P6計量泵的加酸過程，板框壓濾機(jī)3與終端pH控制器5同時開啟。
五.當(dāng)反應(yīng)器液位處于低位時，電磁閥V1關(guān)閉，攪拌停止，延時10分鐘(在PLC中可調(diào))，電磁閥V2(圖未示)關(guān)閉，P7停止工作。
六.P7停止工作時，開始另外一個周期的循環(huán)。
七.另外設(shè)壹路備用(220V 200W)，以可能用于加聚凝劑PAM的攪拌，此電機(jī)無論在三擋開關(guān)處于自動或手動，都由按鈕控制。
PH/ORP控制含鉻廢水處理還原反應(yīng)PH1的A繼電器設(shè)定為高位(HIGH)，設(shè)定點(diǎn)為2.5～3.0ORP的A繼電器設(shè)定為高位(HIGH)，設(shè)定點(diǎn)為280～400mV中和反應(yīng)PH1的B繼電器設(shè)定為低位(LOW)，設(shè)定點(diǎn)為8.2～10.5含氰廢水處理氧化反應(yīng)
PHl的A繼電器設(shè)定為低位(LOW)，設(shè)定點(diǎn)為10.2～10.8ORP的A繼電器設(shè)定為低位(LOW)，設(shè)定點(diǎn)300～400mV中和反應(yīng)PH1的B繼電器設(shè)定為高位(HIGH)，設(shè)定點(diǎn)為8.2～10.5酸堿及重金屬中和反應(yīng)PH1的B繼電器設(shè)定為低位(LOW)，設(shè)定點(diǎn)為8.2～10.5本工藝采用成熟的化學(xué)—沉淀法對廢水進(jìn)行處理，下面對廢水處理的基本原理作簡要說明。
1.化學(xué)反應(yīng)在酸性條件下金屬(Cu2+.Ni2+.Cr3+等)和非金屬離子(CN-.H+.OH-)以離子狀態(tài)溶解于廢水中，只有經(jīng)處理達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，才可排放。由于氧化還原反應(yīng)要在一定PH值條件下進(jìn)行，先在PH儀表的控制下加入定量的酸或堿，其次在ORP儀表的控制下，加入焦亞硫酸鈉或次氯酸鈉，使六價鉻還原成三價鉻，氰根氧化成無毒的CNO-。具體反應(yīng)如下氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)
隨著氫氧化鈉的加入廢水的pH值逐漸上升，當(dāng)pH值上升至金屬沉淀所需的pH值(10左右)時溶解態(tài)的Mn+轉(zhuǎn)化成不溶性的M(OH)n沉淀物。
2.混凝沉淀化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生了氫氧化物沉淀物，為了加快沉淀速度和改善沉淀效果，向廢水中投加混凝劑，經(jīng)過混凝反應(yīng)后氫氧化物形成較大的顆粒而沉淀。沉淀物通過板框壓濾機(jī)脫水干化，清液則進(jìn)一步處理。
3.終端pH調(diào)節(jié)為保證廢水中金屬離子達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，氫氧化鈉的加入量必須使pH值達(dá)到一定的值，但此pH值可能已超出6-9的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此必須在固液分離完成后對清液進(jìn)行pH回調(diào)?；卣{(diào)時向廢水中加入硫酸，使廢水的pH值降至排放標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下
傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)PH值的方法是按照水量的大小，配制一定容積的反應(yīng)槽，在PH儀表的控制下，在攪拌的同時用泵或閥加入酸或堿，這種傳統(tǒng)的控制型式，已廣泛被廢水處理領(lǐng)域中應(yīng)用，其缺點(diǎn)是對水量和PH變化的適應(yīng)性差，PH控制波動范圍大。本設(shè)備終端PH控制所應(yīng)用的不是傳統(tǒng)的開關(guān)(ON/OFF)控制，而是已被其他行業(yè)廣泛應(yīng)用的比例控制技術(shù)，見圖2，加藥槽4根據(jù)傳感器51測得信號，由PH儀表52根據(jù)設(shè)定的值發(fā)出4-20mA的信號，再經(jīng)PLC的處理，計量泵53按信號比例加藥，計量泵53是與藥槽4相連的，加入的藥量可以隨水量和PH的變化而相應(yīng)變化。它克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，去除了機(jī)械攪拌和龐大的反應(yīng)器，利用管道和終端的混合作用，通過計量泵的比例加藥，克服了管道反應(yīng)PH傳感器標(biāo)定的不便的缺點(diǎn)，能充分適應(yīng)水量和PH的變化，保持出水PH的穩(wěn)定性。這種終端PH調(diào)節(jié)技術(shù)用于間歇式廢水處理工藝國內(nèi)外尚無成功的先例。
廢水處理是一個較為復(fù)雜的過程，每一個步驟必須嚴(yán)格控制，人工操作難以保證處理效果。應(yīng)用PLC控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的全自動控制。PLC可接收液位控制器和pH儀表發(fā)出的信號，控制廢水泵、加藥泵、污泥泵、電磁閥的動作。并可根據(jù)廢水處理工藝要求編制控制程序準(zhǔn)確地設(shè)置廢水開始處理到最終排放各個處理步驟的時間，使整個廢水處理過程有序進(jìn)行。如有必要還可對程序或時間進(jìn)行修改，以達(dá)到最佳的控制效果。
權(quán)利要求
1.間歇式自動化廢水處理工藝，其特征在于，該工藝的廢水處理過程是在可編程序控制器和PH/氧化還原電位儀表的控制下按預(yù)設(shè)的程序完成下列步驟第一步，廢水輸送，通過管路及廢水輸送泵將廢水池中的廢水送入間歇反應(yīng)器；第二步，酸化或加堿、氧化一還原及中和反應(yīng)，由PH儀表控制，自動投加酸或堿，將廢水的PH值調(diào)節(jié)至氧化或還原反應(yīng)所需要的值，再由氧化還原電位儀表控制，自動投加氧化劑或還原劑，將廢水中的氰根或六價鉻氧化或還原，隨后將廢水的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使廢水中的主要污染物重金屬離子形成氫氧化物沉淀；第三步，混凝反應(yīng)，投加混凝劑進(jìn)行混凝反應(yīng)，使金屬氫氧化物形成較大顆粒；第四步，固液分離，完成沉淀后的廢水由氣動隔膜泵送入壓濾機(jī)，沉淀污泥被截留、排除，而清水透過濾層排出；第五步，終端PH調(diào)節(jié)，濾出的清水采用比例控制技術(shù)，自動投加硫酸，將其PH值調(diào)整到6～9的排放標(biāo)準(zhǔn)范圍。
2.間歇式自動化廢水處理設(shè)備，它包括廢水池、間歇反應(yīng)器、加藥槽，所述的加藥槽由酸槽、堿槽、還原劑或氧化劑槽、絮凝劑槽，所述的間歇反應(yīng)器設(shè)有可控制各加藥泵動作的PH/氧化還原電位儀表，所述的間歇反應(yīng)器通過管路及輸液泵分別與廢水池及各加藥槽連接，其特征在于，它還包括可編程序控制器、板框壓濾機(jī)、終端PH調(diào)整器，所述的可編程序控制器與各處理設(shè)備連接，所述的板框壓濾機(jī)入口通過管路及氣動隔膜泵與間歇反應(yīng)器連接，其出口通過管路與所述的終端PH調(diào)整器連接，該終端PH調(diào)整器的入口還通過管路及輸液泵與酸槽連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間歇式自動化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述的廢水池及間歇反應(yīng)器均設(shè)有液位計。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的間歇式自動化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述的間歇反應(yīng)器設(shè)有機(jī)械攪拌器或由電磁閥控制的空氣攪拌器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種間歇式自動化廢水處理工藝及設(shè)備,該工藝的廢水處理過程在PLC和PH/ORP測控儀表的控制下按預(yù)設(shè)的程序分步完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明把傳統(tǒng)設(shè)備的集水池、反應(yīng)器、沉淀池三部分合為一體,減少了設(shè)備投資和占地面積,并實(shí)現(xiàn)了處理過程的自動化,大大增強(qiáng)了對水質(zhì)變化的適應(yīng)性。本發(fā)明在保證處理效果的前提下,減少了人耗、物耗和電耗,從而降低了單位水量的處理費(fèi)用。
文檔編號C02F9/04GK1331054SQ0011687
公開日2002年1月16日 申請日期2000年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者王英華, 王維平, 孫宏, 李德良 申請人:上海理日申能環(huán)境工程有限公司