申请日1993.01.10
公开(公告)日1993.12.01
IPC分类号C02F1/463; B01J8/02; B01J19/30; C02F1/52
摘要
本发明涉及一种用于污水处理的铁碳絮凝床装置及用该装置处理厨房污水的方法，本发明的装置由床体、填料和布气系统构成，填料由含碳铁屑和疏松材料颗粒混合组成。疏松材料颗粒的加入解决了铁碳絮凝床容易板结这一关键问题，并有利于实现气- 液-固三相充分接触，提高处理效率。用本发明装置处理厨房污水，方法简单易行，对污水含油量和 BOD的去除率均超过90%，COD去除率达75%以上，并且节能、占地少、成本低。
権利要求書
1、一种由床体和填料构成的铁碳絮凝床装置，其特征在于填料由含碳(石墨)铁屑和疏松材料颗粒混合组成，装填于床体中;床体上设有由进气管和布气管构成的布气系统，进气管设于床体外面，布气管设于床体内部，分布于填料下面或(和)填料中。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于填料中的疏松材料颗粒为泡沫塑料粒。
3、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于填料中铁屑与疏松材料颗粒的堆体积比为(1～2)∶1。
4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于床体为塔型结构，由1个至多个结构相同的柱形筒体叠加而成，每个柱形筒体下部有一多孔花板，填料分填于每个柱形筒体中的多孔花板上面，多孔花板与下面一个柱形筒体的填料之间留有空间;布气管均匀分布于多孔花板下面或(和)均匀分布于填料中;床身下部有一圆锥体，其底部有排污管，圆锥体上以切线方向连接有进水管;床身上部有溢流槽，溢流槽上有出水口。
5、按照权利要求4所述的装置，其特征是柱形筒体的径高比为1∶(1～2)。
6、按照权利要求1所述的装置，其特征在于床体为池型结构，由池体加填料并在其中设置布气系统而成，污水由池底多点均匀进入，从填料上部排出。
7、按照权利要求1所述的装置用于处理厨房污水的方法，其特征在于将污水通入所述铁碳絮凝床装置处理，一边通入污水一边通入空气，污水经处理后调pH8～9，然后加入混凝剂混凝，经沉淀、过滤后即可达排放标准。
8、按照权利要求7所述的方法，其特征在于通入铁碳絮凝床装置的污水与空气的体积比为1∶(1～3)，污水在絮凝床内的处理时间为3～15分钟。
说明书
本发明涉及一种用于污水处理的铁碳絮凝床装置，以及利用该装置处理厨房污水的方法。
US4525254号美国专利介绍了用铁碳原电池及铁铜原电池装置处理重金属废水及含氰化金、氰化银废水，处理含有机气浮剂废水和石油产品废水，其存在的缺点是需要外加石墨粒或铜屑作反应阴极，而且装置复杂庞大，设备磨损严重。
《环境污染与防治》第11卷第1期第32至35页介绍了一种处理电镀综合污水的铁碳还原法装置，其原电池由铁屑加焦碳粒组成，该装置实际上是一种过滤床处理，未能充分实现气-液-固三相反应，另外，其滤床容易结块失效，虽然可以通过采用高频烧结技术把铁屑处理成多孔结构物，但这样将会使成本费用大大增加，而且经高频烧结后，铁屑的尖棱凸峰(反应的活性点)消失，使反应速度下降。
厨房污水成份极其复杂，含各种各样的有机物，其中以动物植物油、蛋白质、淀粉、糖、纤维素、表面活性剂等为主，同时还含有无机盐份。在第三产业发达的地区，厨房污水是造成江河湖泊有机污染的主要原因。以往对这类污水的处理大多使用生物化学法，也有报道采用絮凝气浮法(何伟光等，《环境科学》，9(1)，1988)。生物化学法运行费用低，但投资较大，占地面积也大，污水中的油和表面活性剂会给生化处理带来困难，为维持细菌正常新陈代谢，需控制运行的温度和水体的营养，因而要求较严格的管理。而且，无论采用何种生化方法，都存在二次空气污染问题。如絮凝气浮法虽然可弥补生化法的不足，但其所用药剂费用较高，用户日益难以承受。
本发明的目的在于提供一种结构间单易行，成本费用低，处理效率高的铁碳絮凝床装置，以及用该装置处理厨房污水的方法，以克服现有技术所存在的缺点。
本发明的铁碳絮凝床装置由床体(也称外壳)和填料构成。床体上设有由进气管和布气管构成的布气系统，进气管设于床体外面，布气管设于床体内，有多个布气口，分布于填料下面，或者分布于填料中间，使纵横截面方向进气都能均匀地进行。填料由含碳(石墨)铁屑和疏松材料颗粒混合组成，装填于床体中。
布气管也可用布气头、布气板等其实形式的布气装置代替。
填料中的含碳铁屑与疏松材料颗粒的堆体积比一般为(1～2)∶1。含碳铁屑可采用机床切削铸铁零件所产生的铁屑。所用疏松材料颗粒最好为泡沫塑料粒，其颗粒大小一般为10mm×10mm×10mm左右。
本发明装置的床体可为塔型或池型结构，前者比较适用于处理污水量较少的情况，后者则较为适用于处理污水量较大的情况。
絮凝床床体为圆柱塔型结构时，其主体由一个或一个以上结构相同的柱型筒体叠加构成。每个柱形筒体的下部设有多孔花板，该多孔花板与下面一个柱形筒体的填料之间留有空间。每个柱形筒体的径高比一般为1∶(1～2)。柱形筒体的下部还可以开设手孔，以便于更换填料。
絮凝床床体为池形结构时，其结构可比塔型简化，只需要仿照一般的滤池结构构筑池体(如四方池或圆形水泥池)，然后在池体中纵横截面均匀配置布气管(布气点)，再装入填料，污水从下面多点均匀进入絮凝床填料中，从上面排出。
本发明的装置采用含碳(石墨)铁屑和疏松材料颗粒混合组成絮凝床填料，铁屑中的石墨对铁成为微阴极群，形成高效原电池，不需再外加碳粒作阴极，而铁屑的尖棱凸峰是良好的反应活性点。疏松材料颗粒的加入可防止铁屑板结。 解决了铁碳絮凝床技术应用中的一个关键问题。同时，加入疏松材料颗粒还有利于实现气-液-固三相的充分接触，提高处理效率。铁屑在反应过程(污水处理过程)中，不断崩裂成细小的铁屑粒，这些细粒子粘附在疏松材料上，由于它们具有发达的比表面积因而具有很高的反应活性，原电池的反应在阳极上是铁的电化学溶解，在石墨阴极上是氧的还原反应(由于厨房污水的PH值在中性区附近，所以不产生阴极析氢反应)。溶解的铁离子与水和氧分子进行一系列极为复杂的物理化学反应，生成多种铁氧化物，有些铁氧化物在形成过程中会包络污染物分子。有些新生态的铁氧化物对胶体状的污染物有很好的絮凝作用，可絮凝脱除污染物。铁氧化物本身又是极好的吸附剂，对水中污染物分子起吸附脱除作用。阴极过程产生很多中间态产物，其中有些产物(如过氧化氢)具有很强的氧化能力，对除去水中有机物十分有利。所有这些作用组成了一股强大的去除水中污染物的综合能力。
本发明的铁碳絮凝床装置用于处理厨房污水，具有良好的效果和较高的处理效率。
厨房污水含有浮油及渣滓，去除浮油可用隔油池，去除渣滓可用各种筛滤截留装置。本发明以下所指的进入絮凝床的污水是指经除去浮油和渣滓的厨房污水。
利用本发明的装置处理厨房污水的方法是将污水通入铁碳絮凝床装置处理，一边通入污水一边通入空气，有条件的可通入氧气，通入空气的目的是使能充分实现气-液-固三相反应，提高处理效率;污水经絮凝床处理后调PH8～9，然后加入混凝剂混凝，并经沉淀去除水中的铁氧化物、悬浮物、铁离子及铁离子的有机络合物，沉淀后的出水经过滤，即可达到排放标准。
按照上述方法，通入絮凝床的污水与空气的体积比一般为1∶(1～3);污水 在絮凝床中的处理时间(即在絮凝床内停留的时间)一般为3～15分钟，该时间可通过阀门控制流量来调节;混凝剂可用PACS(一种改性的聚氯化铝)或其他混凝剂，混凝剂加入量一般为4～7ppm(以Al O计)。
由于铁碳絮凝床的阴极过程是氧的还原反应，所以实现气-液-固三相的充分接触是本发明获得高效去除率的关键之一。在本发明中，鼓入空气除提供反应所需的氧气外，还起到不断冲洗铁屑表面的作用，使铁屑表面不断更新，不易失去活性;同时，鼓入的空气使絮凝床(填料)不断受冲击，既保证了气-液-固三相的充分接触，又有利于防止铁屑板结。
本发明处理污水的过程是原电池电化学反应，不需外加电场，反应过程不耗电，是一种极省能源的污水净化技术。采用本发明的装置和方法处理厨房污水，COD去除率达75%以上，污水含油量及BOD的去除率均超过90%，不仅处理效率高，而且装置和工艺都简单易行，运行成本费用较低，操作管理容易。
