專利名稱：一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬工業(yè)廢水處理技術領域，具體涉及一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法。
背景技術：
混凝沉淀技術最早應用于給水處理領域，處理對象為天然水體水中帶負電荷的膠體顆粒。第一個處理單元為混合池，無機混凝劑(如Al2(SO4)3等)在此對原水中膠體進行壓縮雙電層和吸附電中和作用，膠體失穩(wěn)，失穩(wěn)膠體進入第二個處理單元反應池。在反應池中，失穩(wěn)的膠體相互碰撞凝聚，在混凝劑水解產物或高分子助凝劑作用下進行吸附架橋和網捕，完成絮凝反應，形成大的、沉降性能好的絮體顆粒。在后繼第三個處理單元沉淀池中，絮體顆粒與水分離完成處理過程。給水處理中，絮凝反應與沉淀兩個處理單元是通過穿孔花墻直接相聯(lián)，而不是經管道輸送，以避免絮凝反應后的固體絮體被劇烈的水流剪碎。所以給水絮凝反應池后的沉淀池一般為平流式沉淀池，以解決反應池與沉淀池的銜接問題。
工業(yè)廢水處理中，傳統(tǒng)的混凝沉淀技術有時并不能有效去除污染物，而經常要將化學反應和混凝沉淀技術相結合(簡稱化學反應、混凝沉淀方法)，才能有效去除污染物。如表面活性劑廢水，需加CaO或Ca(OH)2使溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈉反應生成不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣，但剛形成的不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣，沉淀性能不夠好，需加混凝劑(如聚合氯化鋁PAC)，有機高分子助凝劑(如聚丙烯酰胺PAM)，然后形成大的絮體顆粒，得到很好的沉淀、去除效果。并且，混凝劑和助凝劑也同時去除表面活性劑廢水中其它懸浮和膠體污染物。如印染廢水，需加FeSO4，在這個過程中需進行酸堿中和反應(酸性的FeSO4與堿性的印染廢水反應)和氧化還原反應(Fe2+變成Fe3+，失去電子；而印染廢水中，染料分子得到電子從而破壞了顯色基團，色度降低)。而形成的Fe3+的水解產物，是很好的混凝劑，將印染廢水中大分子膠體通過混凝、沉淀去除。因此，工業(yè)廢水(主要是表面活性劑廢水和印染廢水)處理需要的不是傳統(tǒng)意義上的混凝沉淀方法，而是一種新的化學反應、混凝沉淀方法。在此新方法中，化學反應、混凝沉淀過程均非常重要，針對特定污染物的化學藥劑的選擇和反應過程的控制是工藝成敗的前提。
工業(yè)廢水一般處理水量較小，如用化學反應、混凝沉淀方法處理，沉淀池往往只能選擇適用于小流量的豎流式沉淀池，如流量稍大，也可考慮用幅流式沉淀池，而適用于大流量的平流式沉淀池一般則不予考慮。
在傳統(tǒng)混凝沉淀系統(tǒng)設計中，混合、絮凝、沉淀分別在三個反應器中進行，以滿足這三個反應器對不同水力紊動強度的要求。在小流量的情況下，僅按傳統(tǒng)混凝沉淀系統(tǒng)設計考慮，既忽略了對化學反應條件的考慮，且混合池體積太小，絮凝池中很難造成適宜絮凝反應的水力紊動強度梯度，混合池、絮凝池與豎流式(或幅流式)沉淀池在空間上難以布置，它們之間的管道連接非常復雜、困難，且投資大，造價高，操作管理麻煩。如在傳統(tǒng)混凝沉淀系統(tǒng)前，增加一個化學反應池，僅能改善化學反應的條件，并不能克服在小流量情況下，傳統(tǒng)混凝沉淀系統(tǒng)的缺陷，且增加了造價。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法。
本發(fā)明提出的一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，主要是去除表面活性劑廢水和印染廢水，其具體步驟如下1、將廢水泵入化學反應、混合反應池中，與化學藥劑及混凝劑充分混合、反應，混合、反應時間為1分鐘-5分鐘，速度梯度控制在200-700S-1?；瘜W藥劑與表面活性劑廢水中的直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)混合、反應，生成不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣；化學藥劑與印染廢水進行酸堿中和反應和氧化還原反應，使染料脫色；同時加入的混凝劑與廢水中的膠體污染物也充分混合，使膠體脫穩(wěn)；2、從化學反應、混合反應池出來的混合液流入絮凝池，絮凝時間為10-20min，速度梯度從100-200S-1減弱至10-40S-1。在步驟1中混凝劑水解產物的作用下對表面活性劑廢水中不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣，廢水中脫穩(wěn)的膠體進行吸附架橋和網捕，形成大的、沉降性能好的絮體顆粒；3、絮凝池出來的處理水進入沉淀池進行固液分離，固液分離時間為1.5～2.0小時。
本發(fā)明中，絮凝池中也可加入高分子助凝劑，使吸附架橋和網捕效果更好，并可減少步驟1中加入的混凝劑的量。
本發(fā)明中，處理的工業(yè)廢水主要為表面活性劑廢水和印染廢水，處理表面活性劑廢水時，添加的化學藥劑為CaO或Ca(OH)2之一種，加入量為200-2000mg/l。處理印染廢水時，添加的化學藥劑為FeSO4，加入量為40-400mg/l?；瘜W藥劑FeSO4與印染廢水中堿性的染料能混合、反應，使廢水中和，還原性的Fe2+失去電子變成Fe3+，而印染廢水中，染料分子得到電子從而破壞了顯色基團，色度降低。而形成的Fe3+的水解產物，是很好的混凝劑，繼續(xù)與印染廢水中的膠體污染物充分混合，使膠體脫穩(wěn)。因此，F(xiàn)eSO4既是特定的化學藥劑，其反應產物也是混凝劑，無需加入其它混凝劑。
本發(fā)明中，混凝劑為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鐵、三氯化鐵、聚合氯化鋁鐵之一種，加入量分別為聚合硫酸鐵20-600mg/l，聚合氯化鋁5-100mg/l，硫酸鐵100-800mg/l，三氯化鐵10-200mg/l，聚合氯化鋁鐵5-100mg/l。
本發(fā)明中，高分子助凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)、硅膠之一種，加入量為0-3mg/l。
本發(fā)明中，化學反應包括酸堿中和、氧化還原、置換反應等，膠體脫穩(wěn)包括壓縮雙電層、吸附電中和兩個過程。絮凝單元既是脫穩(wěn)后的膠體相互碰撞，在混凝劑和助凝劑作用下，進行吸附架橋和網捕，又是化學沉淀或反應產物，固體顆粒增大的場所。
工業(yè)廢水處理中主要要求先完成化學反應，后膠體脫穩(wěn)，故化學反應、混合單元停留時間可以放大到1-5min，相應G值可以減小至200-700S-1，因為化學反應、混合單元體積小，可采用機械混合(如平板式攪拌漿)；配合攪拌裝置，化學反應、混合單元可為圓柱型(或方型)。化學反應、混合單元下部中間進水，上部沿周邊開一排小圓孔出水，以便出水過程中消耗動能。
絮凝單元與化學反應、混合單元通過環(huán)型通道連接，在狹窄的通道中繼續(xù)消耗動能，環(huán)型通道過流面積大于化學反應、混合單元沿周邊一排圓孔總面積，以使水流紊動強度進一步減小。水流向下流動過程中進入絮凝單元主體，流速進一步減小，并直接進入沉淀池的中心部位。速度梯度(G值)從100-200S-1減弱至10-40S-1。
沉淀單元對于流量較小的情況，可采用豎流式沉淀池，表面水力負荷與停留時間與傳統(tǒng)沉淀池相仿，僅中心區(qū)域為化學反應、混合單元及絮凝單元，省去了進水管。對于流量較大的情況，可采用幅流式沉淀池。
本發(fā)明將三個反應放在一個反應器中，將三個反應單元在空間布置上層層外展，既分區(qū)域，保證各單元的功能，又勿需管道聯(lián)接，不損害化學反應、混合、絮凝、沉淀效果；既保證沉淀單元豎流式或幅流式的流型，又滿足化學反應、混合單元需高水流紊動強度、絮凝需中等水流紊動強度，且需有一定水流紊動強度梯度，沉淀單元需低水流紊動強度的要求，還可省卻絮凝單元機械攪拌裝置。三個單元成為一個整體，大大提高了空間利用率，減小了流程中的水頭損失，也避免了管道連接過程中對絮體的破壞。本發(fā)明能有效解決小流量工業(yè)廢水化學反應、混凝沉淀處理流程中化學反應、混合、絮凝、沉淀四個過程，三個處理單元布置難匹配，難銜接，從而降低處理效果的矛盾。
本發(fā)明在有固體藥劑投加計量裝置的情況下往往可省去溶藥池。無機藥劑可直接投加到化學反應、混合單元；高分子助凝劑投加到絮凝單元的進口環(huán)型狹縫中。藥劑的投放點較為集中，有利維護保養(yǎng)。
本發(fā)明可以去除原水中80％的懸浮固體(SS)和膠體；廢水中待沉降的化學成份去除率取決于投加沉淀劑的化學反應的平衡，化學反應所產生的懸浮固體可以去除70％以上。
本發(fā)明可以有效地節(jié)省投資，與三單元分離設置相比，投資可節(jié)省40％以上；同樣可以節(jié)省運行能耗，與三單元分離設置相比，能耗可以節(jié)省30％以上。表1列舉了本發(fā)明與傳統(tǒng)混凝沉淀反應器(三單元相分離)的比較。
表1 本發(fā)明與傳統(tǒng)混凝沉淀反應器(三單元相分離)的比較特征本發(fā)明 傳統(tǒng)混凝沉淀反應器(三單元相分離)占地面積節(jié)省30％標準基建費用節(jié)省40％標準投資節(jié)省40％標準能耗節(jié)省30％標準運行成本節(jié)省30％標準操作復雜性 簡單復雜去除待沉降的化學成分高 低去除懸浮固體標準標準去除膠體標準標準具體實施方式
實施例1 表面活性劑廢水的化學反應、混凝沉淀處理某日用化工廠主要產品為洗滌劑，生產廢水來自合成洗滌劑車間、磺化車間、工業(yè)助劑車間等。根據水質監(jiān)測數(shù)據確定廢水水質為pH4-9，COD 2000-3700mg/L，LAS600-1000mg/L，處理水量為40M3/d。
為了達到國家規(guī)定的廢水排放標準，設計工藝采用三級物化生化串聯(lián)，第一級化學反應、混凝沉淀系統(tǒng)出水應達到pH＝6-9，COD≤300mg/L，LAS≤100mg/L。
化學反應、混合單元設計停留時間5min，G值取500S-1，攪拌機功率選80W。
絮凝單元進水口G值控制在200S-1，出水口處控制在10S-1；水力停留時間為20min。
沉淀單元表面水力負荷0.667M3/M2.h，沉淀區(qū)停留時間為90min。
投加三種化學藥劑化學藥劑CaO為1000mg/l，混凝劑聚合硫酸鐵為400mg/l，助凝劑PAM為3mg/l。通過實測，污染物的去除效果如下

實施例2 印染廢水的化學反應、混凝沉淀處理某紡織染整有限公司日產廢水量500M3/d，進水色度平均值為200倍，COD為200mg/L；要求出水達到色度平均值為100倍，COD為100mg/L。
化學反應、混合單元設計停留時間2min，G值為700S-1，攪拌機功率750W。
絮凝單元停留時間10min，進水口處G值控制在200S-1，出水口G值控制在40S-1。
沉淀單元為豎流式，設計沉淀區(qū)域表面水力負荷為1.00M3/M2.h。
投加二種藥劑混凝劑FeSO4為150mg/l，助凝劑PAM為0.5mg/l。前者投加在化學、混合反應單元進口，助凝劑投加在絮凝單元進口，即環(huán)狀狹縫口處。
經長期運行現(xiàn)場實測，出水平均值為色度64倍，COD為84mg/L。
實施例3 紡織印染廢水的化學反應、混凝沉淀處理某紡織印染廠日產廢水量1000M3/d，進水色度平均值為420倍，COD為2200mg/L，pH值達11.8；預處理要求出水達到色度平均值為160倍，COD為1000mg/L。
化學反應、混合單元設計停留時間1.5min，G值為700S-1，取攪拌機功率1.1KW。
絮凝單元停留時間15min，進水口處G值控制在200S-1，出水口G值控制在20S-1。
沉淀單元考慮到處理水量大，流型設計為幅流式。設計沉淀區(qū)域表面水力負荷為1.00M3/M2.h，周邊有效水深為4.00M，中心為4.50M。
投加二種藥劑混凝劑FeSO4為80mg/l，助凝劑硅膠為0.5mg/l。前者投加在化學反應、混合單元進口，助凝劑投加在絮凝單元進口，即環(huán)狀狹縫口處。
長期運行數(shù)據表明，出水水質平均值為COD為800mg/L，pH值為8.9；色度140倍。
權利要求
1.一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將廢水泵入化學反應、混合反應池中，與化學藥劑及混凝劑充分混合、反應，混合、反應時間為1分鐘-5分鐘，速度梯度為200-700S-1；化學藥劑與表面活性劑廢水中的直鏈烷基苯磺酸鈉混合、反應，生成不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣；化學藥劑與印染廢水進行酸堿中和反應和氧化還原反應，使染料脫色；同時加入的混凝劑與廢水中的膠體污染物也充分混合，使膠體脫穩(wěn)；(2)從化學反應、混合反應池出來的混合液流入絮凝池，絮凝時間為10-20min，速度梯度從100-200S-1減至10-40S-1；在步驟(1)中混凝劑水解產物的作用下對表面活性劑廢水中不溶于水的直鏈烷基苯磺酸鈣，廢水中脫穩(wěn)的膠體進行吸附架橋和網捕，形成大的、沉降性能好的絮體顆粒；(3)絮凝池出來的處理水進入沉淀池進行固液分離，固液分離時間為1.5～2.0小時。
2.根據權利要求1所述的化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于絮凝池中加入高分子助凝劑。
3.根據權利要求1所述的化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于處理表面活性劑廢水時，添加的化學藥劑為CaO或Ca(OH)2之一種，加入量為200-2000mg/l，處理印染廢水時，添加的化學藥劑為FeSO4，加入量為40-400mg/l。
4.根據權利要求1所述的化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于混凝劑為聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、硫酸鐵、三氯化鐵、聚合氯化鋁鐵之一種，加入量分別為聚合硫酸鐵20-600mg/l，聚合氯化鋁5-100mg/l，硫酸鐵100-800mg/l，三氯化鐵10-200mg/l，聚合氯化鋁鐵5-100mg/l。
5.根據權利要求2所述的化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于高分子助凝劑為聚丙烯酰胺、硅膠之一種，加入量為0-3mg/l。
全文摘要
本發(fā)明屬工業(yè)廢水處理技術領域，具體涉及一種化學反應、混凝沉淀處理工業(yè)廢水的方法。將廢水通過化學反應、混合反應、絮凝反應、沉淀反應形成符合要求的水原。本發(fā)明能有效去除表面活性劑廢水和印染廢水中80％的懸浮固體和膠體；而且本發(fā)明可以有效地節(jié)省投資，成本低廉。本發(fā)明能有效解決小流量工業(yè)廢水處理單元布置難匹配，難銜接，從而降低處理效果的矛盾。
文檔編號C02F1/52GK1562785SQ200410017210
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者劉燕, 徐祖信, 屈計寧, 李懷正 申請人:復旦大學