(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108298731 A(43)申请公布日 2018.07.20
(21)申请号 201810237538.2(22)申请日 2018.03.22
(71)申请人 沈阳建筑大学
地址 110168 辽宁省沈阳市浑南区浑南东
路9号(72)发明人 于鹏飞 何亚婷
(74)专利代理机构 沈阳优普达知识产权代理事
务所(特殊普通合伙) 21234
代理人 孙奇(51)Int.Cl.
C02F 9/04(2006.01)C02F 101/10(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
一种深度除砷系统装置及其除砷方法(57)摘要
具体涉及一本发明属于污水处理技术领域，
种含砷污水的深度处理系统和方法。所述系统包括高密沉淀池和纳米活性炭吸附过滤反应器，投加药剂包括混凝剂和助凝剂。本发明具有无需预氧化流程，大大缩短处理流程的同时，节省造价和运行费用的优点，并且极大地减少混凝剂的用量，仅为传统方法用量的1/2，降低水处理成本。本发明中采用的纳米活性炭吸附过滤反应器集吸附与过滤于一身，设备占地面积小，造价低，并且具有良好的处理效果，出水可以满足一级A或更高标准。
CN 108298731 ACN 108298731 A
权 利 要 求 书
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1.一种深度除砷系统装置，其特征在于：包括高密沉淀池和纳米活性炭吸附过滤反应器；
所述高密沉淀池由混合区、絮凝区和沉淀区组成；所述混合区设有若干格，每格的平面均为正方形，正方形边长为1.1-1.5m，每格内均设置1台浆叶搅拌器；
所述絮凝区设计为网格絮凝池，分为絮凝第一反应区、絮凝第二反应区和絮凝第三反应区；
所述沉淀区设计表面负荷为1.2—1.4m3/(m2·h)，斜板长度为1m，斜板间距25mm，斜板水平倾角60°；
将混凝剂投入混合池，将助凝剂投入絮凝池；所述纳米活性炭吸附过滤反应器采用下向流式；所述纳米活性炭吸附过滤反应器包括逆洗水出口、电磁空气阀、设备外壳、电机、转轴、逆洗水进口、反应出水管、反应进水管、纳米活性炭纤维毡、管板和整流均布器；
所述逆洗水出口、电磁空气阀、逆洗水进口、反应出水、反应进水均与设备外壳连接；所述纳米活性炭纤维毡固定连接在设备外壳内；电机通过转轴与刮板连接；整流均布器与逆洗水进口通过管道连接。
2.如权利要求1所述的一种深度除砷系统装置，其特征在于：所述混凝剂选用高价铁盐，高价铁盐选用FeCl3或Fe2(SO4)3，投加量为30mg/lmg；
所述助凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺选用阴离子型，投加量为0.5mg/lmg。3.如权利要求1所述的一种深度除砷系统装置，其特征在于：所述纳米活性炭纤维毡的孔径为50-10mm，纤维毡层数为2-4层，单层厚度为20-30mm；
刮板由底座和毛条刷组成，毛刷底宽5-10mm，底座为不锈钢材质。4.如权利要求1所述的一种深度除砷系统装置，其特征在于：所述刮板运行方式为一直旋转，旋转方向为顺时针旋转10圈后在逆时针旋转10圈，依次运行，转速为1rad/min；冲洗方式为逆向流冲洗方式，冲洗频次为1-2次/天，冲洗时间为20min；冲洗水压高程为30-40m。
5.如权利要求1所述的一种深度除砷系统装置，其特征在于：所述的一种深度除砷系统装置，其优选方案为所述纳米活性炭纤维毡具有微孔形结构，唯恐半径在2nm以下，其孔径分布窄，特殊的细孔呈分散分布。
6.一种深度除砷的方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一，废水进入高密沉淀池的混合区，在混合区投加混凝剂；步骤二，混合区的桨叶搅拌器将混凝剂和原水混合均匀；步骤三，废水进入高密沉淀池的絮凝区，在絮凝区的第一区投加助凝剂和回流污泥；步骤四，废水经过絮凝区的三个分区，利用网格水流作用，将助凝剂、回流污泥与原水混合均匀，产生絮凝体；
步骤五，废水进入沉淀区，在斜管上泥水分离，大的絮体沉淀，沉淀的污泥，50％作为剩余污泥排入公共污泥处理系统，50％污泥回流至高密沉淀池的絮凝区第一分区；
步骤六，高密沉淀池排水进入纳米活性炭吸附过滤反应器，在纳米活性炭纤维毡上同时完成吸附和过滤反应；
步骤七，达标排放。
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CN 108298731 A
说 明 书
一种深度除砷系统装置及其除砷方法
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技术领域
[0001]本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种深度除砷系统装置及其除砷方法。背景技术
[0002]砷是一种剧毒物质，对人体和环境的危害极大，并且污染一旦形成还很难消除。现有的含砷废水处理方法主要为化学沉淀法，但其还存在一些问题：[0003](1)化学沉淀法除砷采用的混凝剂主要有钛盐、铁盐和铝盐，其中，铝盐的去除效果不好，几乎不被使用，钛盐的去除效果最好，但是钛盐化学性质不稳定，有的还具有毒性，在实际应用中具有诸多困难；[0004](2)相比钛盐和铝盐，目前应用最采用是铁盐类混凝剂，但是铁盐对于As(III)的去除效果远不如As(V)，往往需要借助预氧化，从而导致处理流程延长、水处理成本增加；[0005](3)没有预氧化工艺时，铁盐类混凝剂对As(III)的去除效果差，导致出水不能稳定达标。
发明内容
[0006]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种深度除砷系统装置及其除砷方法，具体技术方案如下：
[0007]一种深度除砷系统装置，包括高密沉淀池和纳米活性炭吸附过滤反应器；[0008]所述高密沉淀池由混合区、絮凝区和沉淀区组成；[0009]所述混合区设有若干格，每格的平面均为正方形，正方形边长为1.1-1.5m，每格内均设置1台浆叶搅拌器；
[0010]所述絮凝区设计为网格絮凝池，分为絮凝第一反应区、絮凝第二反应区和絮凝第三反应区；
[0011]所述沉淀区设计表面负荷为1.2—1.4m3/(m2·h)，斜板长度为1m，斜板间距25mm，斜板水平倾角60°；
[0012]将混凝剂投入混合池，将助凝剂投入絮凝池；[0013]所述纳米活性炭吸附过滤反应器采用下向流式；[0014]所述纳米活性炭吸附过滤反应器包括逆洗水出口、电磁空气阀、设备外壳、电机、转轴、逆洗水进口、反应出水管、反应进水管、纳米活性炭纤维毡、刮板和整流均布器；[0015]所述逆洗水出口、电磁空气阀、逆洗水进口、反应出水、反应进水均与设备外壳连接；
[0016]所述纳米活性炭纤维毡固定连接在设备外壳内；电机通过转轴与刮板连接；整流均布器与逆洗水进口通过管道连接。
[0017]所述的一种深度除砷系统装置，其优选方案为所述混凝剂选用高价铁盐，高价铁盐选用FeCl3或Fe2(SO4)3，投加量为30mg/lmg砷；[0018]所述助凝剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺选用阴离子型，投加量为0.5mg/lmg砷。
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说 明 书
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所述的一种深度除砷系统装置，其优选方案为所述纳米活性炭纤维毡的孔径为
50-10mm，纤维毡层数为2-4层，单层厚度为20-30mm；[0020]刮板由底座和毛条刷组成，毛刷底宽5-10mm，底座为不锈钢材质。[0021]所述的一种深度除砷系统装置，其优选方案为所述刮板运行方式为一直旋转，旋转方向为顺时针旋转10圈后再逆时针旋转10圈，依次运行，转速为1rad/min；冲洗方式为逆向流冲洗方式，冲洗频次为1-2次/天，冲洗时间为20min；冲洗水压高程为30-40m。[0022]所述的一种深度除砷系统装置，其优选方案为所述纳米活性炭纤维毡具有微孔形结构，微孔半径在2nm以下，其孔径分布窄，细孔呈分散分布。因此具有很好的过滤的效果，即在前一流程中，投加混凝剂形成的较小体积的絮体即可被纳米活性炭纤维毡截留，保证出水达标。另外，纳米活性炭纤维毡的比表面积大，吸脱速度快，为粒径活性炭10～100倍，吸附作用可进一步提高砷的去除率，并大幅度减少混凝剂的用量。[0023]一种深度除砷的方法，具体步骤如下：[0024]步骤一，废水进入高密沉淀池的混合区，在混合区投加混凝剂；[0025]步骤二，混合区的桨叶搅拌器将混凝剂和原水混合均匀；[0026]步骤三，废水进入高密沉淀池的絮凝区，在絮凝区的第一区投加助凝剂和回流污泥；
[0027]步骤四，废水经过絮凝区的三个分区，利用网格水流作用，将助凝剂、回流污泥与原水混合均匀，产生絮凝体；[0028]步骤五，废水进入沉淀区，在斜管上泥水分离，大的絮体沉淀，沉淀的污泥，50％作为剩余污泥排入公共污泥处理系统，50％污泥回流至高密沉淀池的絮凝区第一分区；[0029]步骤六，高密沉淀池排水进入纳米活性炭吸附过滤反应器，在纳米活性炭纤维毡上同时完成吸附和过滤反应；[0030]步骤七，达标排放。[0031]本发明的有益效果：本发明提出一种深度除砷的系统与方法，采用广泛使用的铁盐作为混凝剂，(1)无需预氧化流程，大大缩短处理流程的同时，节省造价和运行费用；(2)极大地减少混凝剂的用量，仅为传统方法用量的1/2，降低水处理成本；(3)采用的纳米活性炭吸附过滤反应器集吸附与过滤效果，设备占地面积小，造价低，并且具有良好的处理效果，出水可以满足一级A或更高标准。因此采用此结构具有显著的经济效益。附图说明
[0032]图1为一种深度除砷系统装置结构示意图；[0033]图2为纳米活性炭吸附过滤反应器结构示意图。[0034]图中，1-混合区2-絮凝第一反应区3-絮凝第二反应区4-絮凝第三反应区5-沉淀区6-纳米活性炭吸附过滤反应器7-混凝剂8-助凝剂9-回流污泥10-逆洗水出口11-电磁空气阀12-设备外壳13-电机14-转轴15-逆洗水进口16-反应出水17-反应进水18-纳米活性炭纤维毡19-刮板20-整流均布器。
具体实施方式
[0035]如图1-2所示一种深度除砷系统装置，包括高密沉淀池和纳米活性炭吸附过滤反
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说 明 书
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应器；
所述高密沉淀池由混合区1、絮凝区和沉淀区5组成；
[0037]所述混合区1设有若干格，每格的平面均为正方形，正方形边长为1.1-1.5m，每格内均设置1台浆叶搅拌器；
[0038]所述絮凝区设计为网格絮凝池，分为絮凝第一反应区2、絮凝第二反应区3和絮凝第三反应区4；
[0039]所述沉淀区5设计表面负荷为1.2—1.4m3/(m2·h)，斜板长度为1m，斜板间距25mm，斜板水平倾角60°；
[0040]将混凝剂7投入混合池，将助凝剂8投入絮凝池；[0041]所述纳米活性炭吸附过滤反应器6采用下向流式；
[0042]所述纳米活性炭吸附过滤反应器6包括逆洗水出口10、电磁空气阀11、设备外壳12、电机13、转轴14、逆洗水进口15、反应出水16、反应进水17、纳米活性炭纤维毡18、刮板19和整流均布器20；
[0043]所述逆洗水出口10、电磁空气阀11、逆洗水进口15、反应出水16、反应进水17均与设备外壳12连接；
[0044]所述纳米活性炭纤维毡18固定连接在设备外壳12内；电机13通过转轴14与刮板19连接；整流均布器20与逆洗水进口15通过管道连接。[0045]所述混凝剂7选用高价铁盐，高价铁盐选用FeCl3或Fe2(SO4)3，投加量为30mg/lmg砷；
[0046]所述助凝剂8为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺选用阴离子型，投加量为0.5mg/lmg砷。[0047]所述纳米活性炭纤维毡18的孔径为50-10mm，纤维毡层数为2-4层，单层厚度为20-30mm；[0048]刮板19由底座和毛条刷组成，毛刷底宽5-10mm，底座为不锈钢材质。[0049]所述刮板19运行方式为一直旋转，旋转方向为顺时针旋转10圈后再逆时针旋转10圈，依次运行，转速为1rad/min；冲洗方式为逆向流冲洗方式，冲洗频次为1-2次/天，冲洗时间为20min；冲洗水压高程为30-40m。
[0050]所述纳米活性炭纤维毡具有微孔形结构，微孔半径在2nm以下，其孔径分布窄，细孔呈分散分布。因此具有很好的过滤的效果，即在前一流程中，投加混凝剂形成的较小体积的絮体即可被纳米活性炭纤维毡截留，保证出水达标。另外，纳米活性炭纤维毡的比表面积大，吸脱速度快，为粒径活性炭10～100倍，吸附作用可进一步提高砷的去除率，并大幅度减少混凝剂的用量。
[0051]一种深度除砷的方法，具体步骤如下：[0052]步骤一，废水进入高密沉淀池的混合区1，在混合区投加混凝剂7；[0053]步骤二，混合区1的桨叶搅拌器将混凝剂7和原水混合均匀；[0054]步骤三，废水进入高密沉淀池的絮凝区，在絮凝区的第一反应区2投加助凝剂8和回流污泥9；
[0055]步骤四，废水经过絮凝区的三个分区，利用网格水流作用，将助凝剂8、回流污泥9与原水混合均匀，产生絮凝体；[0056]步骤五，废水进入沉淀区5，在斜管上泥水分离，大的絮体沉淀，沉淀的污泥，50％
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作为剩余污泥排入公共污泥处理系统，50％污泥回流至高密沉淀池的絮凝区第一分区2；[0057]步骤六，高密沉淀池排水进入纳米活性炭吸附过滤反应器6，在纳米活性炭纤维毡18上同时完成吸附和过滤反应；[0058]步骤七，达标排放。
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