电站废水处理一体化方法

中国污水处理工程网时间：2020-6-27 9:24:57

　　申请日2020.02.15

　　公开(公告)日2020.05.08

　　IPC分类号C02F9/14

　　摘要

　　本发明属于污水处理设备制造领域，具体涉及一种用于处理电站废水的一体化设备，针对电厂/电站在运行过程中产生的电站废水回用要求高、处理难度大的问题，进行材料研发和设备设计。设备将调节水池、混合池、絮凝池、沉淀池、主反应池、二次沉淀池、过滤池和出水池集中于一体，将各单元有效地结合，节省占地、降低设备及土建投资、减少水力损失，并且设备可设于地面上，也可埋于地下，易于完成自动控制，管理操作简单;大大降低设计的工期和费用;具有废水针对性强，处理效果好，产泥量低，投资运行费用低等优点。

　　权利要求书

　　1.一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于：该反应器包括A、调节区;B、混合区;C、絮凝区;D、沉淀区;E、主反应区;F、二次沉淀区;G、过滤区;H、出水区;C1、第一絮凝区;C2、第二絮凝区;C3、第三絮凝区;E1、厌氧反应区;E2、好氧反应区;E3、缺氧反应区;E4、好氧反应区;1、设备外壳;2、进水口;3、溢流口;4、移动式箱型格栅;5、格栅导杆;6、活动盖板;7、提升水泵;8、进水管;9、过水孔洞;10、搅拌器;11、过水孔洞a;12、过水孔洞b;13、过水孔洞c;14、过水孔洞d;15、进水渠a;16、导流墙a;17、斜管a;18、出水渠a;19、吸泥管a;20、过水孔洞e;21、厌氧填料;22、过水孔洞f;23、好氧填料a;24、曝气盘a;25、过水孔洞g;26、缺氧填料;27、过水孔洞h;28、好氧填料b;29、曝气盘b;30、曝气管;31、鼓风机;32、过水孔洞i;33、排气孔洞a;34、排气孔洞b;35、进水渠b;36、导流墙b;37、斜管b;38、出水渠b;39、吸泥管b;40、过水孔洞j;41、V型配水槽;42、过水孔洞k;43、滤料;44、承托层;45、滤板;46、滤梁;47、反冲洗系统;48、排污槽;49、出水渠;50、过水孔洞m;51、出水泵;52、出水管;53出水口;54、加药管;55、加药机;56、回流管;57、回流泵。

　　2.根据权利要求1所述一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于：所述的设备外壳1内按照水流方向依次设置所述调节区A、所述混合区B、所述絮凝区C、所述沉淀区D、所述主反应区E、所述二次沉淀区F、所述过滤区G和所述出水区H;其中，所述絮凝区C包括按照水流方向依次设置的所述第一絮凝区C1、所述第二絮凝区C2和所述第三絮凝区C3;所述主反应区E包括按照水流方向依次设置的所述厌氧反应区E1、所述预好氧反应区E2、所述缺氧反应区E3和所述好氧反应区E4;所述设备外壳1的一侧上部设置进水口2和出水口53;所述调节区A包括所述移动式箱型格栅4、所述格栅导杆5、所述活动盖板6、所述提升水泵7和所述进水管8;其中，所述进水口2与所述移动式箱型格栅4相连，所述移动式箱型格栅4与所述格栅导杆5相连;所述活动盖板6在设备外壳1上设置，位置位于所述移动式箱型格栅4正上方;所述提升水泵7和所述进水管8相连;所述调节区A与所述混合区B通过所述过水孔洞9相连;所述混合区B包括所述搅拌器10;所述混合区B与所述絮凝区C1通过所述过水孔洞a11相连;所述絮凝区C1与所述絮凝区C2通过所述过水孔洞b12相连;所述絮凝区C2与所述絮凝区C3通过所述过水孔洞c13相连;所述絮凝区C3与所述沉淀区D通过所述过水孔洞d14相连;所述沉淀区D包括所述进水渠a15、所述导流墙a16、所述斜管a17、所述出水渠a18和所述吸泥管a19;所述沉淀区D与所述厌氧反应区E1通过过水孔洞e20相连;所述厌氧反应区E1内设置所述厌氧填料21;所述厌氧反应区E1与所述预好氧反应区E2通过所述过水孔洞f22相连;所述预好氧反应区E2内设置所述好氧填料a23、所述曝气盘a24和所述排气孔洞a33;所述曝气盘a24与所述曝气管30相连;所述曝气盘a24位于所述好氧填料a23的下部;所述排气孔洞a33位于所述好氧填料a24的上部;所述预好氧反应区E2与所述缺氧反应区E3通过所述过水孔洞g25相连;所述缺氧反应区E3内设置所述缺氧填料26;所述缺氧反应区E3与所述好氧反应区E4通过所述过水孔洞h27相连;所述好氧反应区E4内设置所述好氧填料b28、所述曝气盘b29和所述排气孔洞b34;所述曝气盘b29位于所述好氧填料b28的下部;所述排气孔洞b34位于所述好氧填料b28的上部;所述曝气盘b29与所述曝气管30相连;所述曝气管30与所述鼓风机31相连;所述好氧反应区E4与所述二次沉淀区F通过所述过水孔洞i32相连;所述二次沉淀区F包括所述进水渠b35、所述导流墙b36、所述斜管b37、所述出水渠b38和所述吸泥管b39;所述二次沉淀区F与所述过滤区G通过过水孔洞j40相连;所述过滤区G包括所述V型配水槽41、所述滤料43、所述承托层44、所述滤板45、所述滤梁46、所述反冲洗系统47、所述排污槽48和所述出水渠49;所述V型配水槽41上设置所述过水孔洞k42;所述V型配水槽41位于所述滤料43的上部;所述滤料43位于所述承托层44的上部;所述承托层44位于所述滤板45的上部;所述滤板45位于所述滤梁46的上部;所述滤梁46位于所述反冲洗系统47的上部;所述反冲洗系统47位于所述出水渠49的上部;所述过滤区G与所述出水区H通过所述过水孔洞m50相连;所述出水区H内设置所述出水泵51和出水管52;所述出水泵51和所述出水管52相连;所述出水管与所述出水口53相连;所述加药管54与所述加药机55相连;所述回流管56与所述回流泵57相连。

　　3.根据权利要求1所述一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于：所述调节区A的设计停留时间为8—24h;

　　所述设备外壳1为立方体，材料采用不锈钢、玻璃钢、碳钢防腐或钢衬塑料;

　　所述进水口2为设备的总进水口，设计流速为0.9—2.0m/s;

　　所述溢流口3为设备的溢流水口，连接系统外的检查井或事故水池，设计管径与进水口直径的比是(0.7—1):1，调节区A设计停留时间设计较小时选取大值，调节区A设计停留时间设计较大时选取小值;

　　所述移动式箱型格栅4为格网形格栅，设计栅条间隙为0.02m，设计栅条宽度为0.01m，手动除渣，除渣时，将移动式箱型格栅4沿格栅导杆5通过活动盖板6提出设备外壳1后进行清渣;

　　所述提升水泵7为2台以2台以上，至少1台备用;

　　所述进水管8设计流速为0.9—1.2m/s;

　　所述过水孔洞9为圆形或矩形，设计过水面积为进水管面积的1.5—2倍，孔洞顶部设计标高低于所述溢流口3的底部标高;

　　所述混合区B设计水力停留时间为1min，内部设置搅拌器10，搅拌器为双层桨式搅拌器，设计单位体积搅拌电机轴功率为500—600W/m3;

　　所述过水孔洞a11为矩形，设计过水流速为0.1—0.2m/s;

　　所述第一絮凝区C1设计停留时间为3—4min;

　　所述过水孔洞b12为矩形，设计过水流速为0.1—0.2m/s;

　　所述第一絮凝区C2设计停留时间为4—5min;

　　所述过水孔洞c13为矩形，设计过水流速为0.1—0.2m/s;

　　所述第一絮凝区C3设计停留时间为5—6min;

　　所述过水孔洞d14为矩形，设计过水流速为0.1—0.2m/s;

　　所述沉淀区D设计停留时间为20min，设计清水区上升流速为1.2—1.5mm/s;

　　所述进水渠a15设计流速为0.5—0.6m/s;

　　所述导流墙a16的设计长度为1.0—1.5m，与水平的夹角为45—60°，距池底的距离为1.0—1.2m;

　　所述斜管a17采用六边形蜂窝斜管，水平倾角为60°，斜管高度为1.0—1.5m;

　　所述出水渠a18的设计流速为0.2—0.3m/s;

　　所述吸泥管a19的设计排泥流速为0.04—0.06m/s;

　　所述过水孔洞e20为矩形，设计过水流速为0.08—0.1m/s;

　　所述厌氧反应区E1设计停留时间为1—2h;

　　所述厌氧填料21、缺氧填料26、好氧填料a23、缺氧填料b28均由氧化石墨、活性炭、竹炭纤维无纺布组成;

　　所述过水孔洞f22为矩形，设计过水流速为0.06—0.08m/s;

　　所述预好氧反应区E2设计停留时间为1—2h;

　　所述曝气盘a24为微孔曝气盘，每组填料下布置一组曝气盘，盘面与平面夹角角度为10—15°;

　　所述排气孔洞a33位于填料正上方;

　　所述过水孔洞g25为矩形，设计过水流速为0.08—0.1m/s;

　　所述缺氧反应区E3设计停留时间为1—2h;

　　所述过水孔洞h27为矩形，设计过水流速为0.06—0.08m/s;

　　所述好氧反应区E4设计停留时间为6—12h;

　　所述曝气盘a29为微孔曝气盘，每组填料下布置一组曝气盘，盘面与平面夹角角度为10—15°;

　　所述排气孔洞b34位于填料正上方;

　　所述过水孔洞i32为矩形，设计过水流速为0.2—0.3m/s;

　　所述二次沉淀区F设计停留时间为30min，设计清水区上升流速为1.1—1.4mm/s;

　　所述进水渠b35设计流速为0.5—0.6m/s;

　　所述导流墙b36的设计长度为1.0—1.5m，与水平的夹角为45—60°，距池底的距离为1.0—1.2m;

　　所述斜管b37采用六边形蜂窝斜管，水平倾角为60°，斜管高度为1.0—1.5m;

　　所述出水渠b38的设计流速为0.2—0.3m/s;

　　所述吸泥管b39的设计排泥流速为0.04—0.06m/s;

　　所述过水孔洞j40为矩形，设计过水流速为0.1—0.2m/s;

　　所述过滤区G设计滤速为10—15m/h;

　　所述V型配水槽41的设计流速为0.6—0.8m/s;

　　所述过水孔洞k42设计流速为0.3—0.5m/s;

　　所述滤料43为彗星式纤维滤料，滤料层厚度为0.3—0.5m;

　　所述承托层44的设计高度为0.06—0.10m;

　　所述滤板45的设计高度为0.03—0.06m;

　　所述反冲洗系统47的反冲洗强度为单独气冲时，气冲强度为25—28L/(m2·s)，单独水冲时，水冲强度为6—8L/(m2·s);

　　所述排污槽48设计水力停留时间为0.5—1h;

　　所述出水渠49设计流速为0.3—0.5m/s;

　　所述过水孔洞m50设计流速为0.5—0.7m/s;

　　所述出水区H设计停留时间为0.5—2h;

　　所述出水泵51为2台以2台以上，至少1台备用;

　　所述出水管52设计流速为0.9—1.2m/s;

　　所述出水口53设计流速为0.9—1.2m/s;

　　所述加药机55的投药种类为PAC，投药量为50—200g/m3;

　　所述回流泵57的回流比为50—100%。

　　4.根据权利要求1所述一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于：所述厌氧填料和缺氧填料的具体制备方法如下：

　　(1)将硫酸和磷酸按照体积比9:1的比例混合均匀放入冰水浴中作为混合液待用，加入石墨粉，石墨粉的质量(g)与混合液的体积(L)比为(12—15):1，混合均匀，缓慢加入高锰酸钾，高锰酸钾的质量(g)与混合液的体积(L)比为50:1，反应1.5h，将混合物放置温水浴中，温度保持在50±1℃，持续搅拌8h后，再次放入冰水浴中，冷却至混合物温度降至0℃后，加入去离子水和过氧化氢溶液，去离子水的体积(L)与混合液的体积(L)比为(0.5—0.55):1，过氧化氢溶液(质量分数为30%)的体积(L)与混合液的体积(L)比为(0.5—0.55):1，最后加入适量的水中并转移到透析膜(截留相对分子质量为8000～14000)中，透析72h制备得到氧化石墨待用;

　　(2)选用颗粒活性炭，破碎，制成长度约为2-4mm的活性炭颗粒，将活性炭颗粒浸泡在1mol/L的盐酸溶液中，浸泡24h后取出，用去离子水反复冲洗，再将活性炭颗粒浸泡在1mol/L的氢氧化钠溶液中，浸泡24h后取出，再用去离子水反复冲洗，直至中性;

　　(3)将步骤(1)制备的氧化石墨与步骤(2)处理后的颗粒活性炭按体积(L)与质量(g)比为1:(2.6—4.2)混合均匀作为混合物待用;

　　(4)选用不锈钢丝网制成螺旋形，固定在中心柱上，中心柱为钛柱，截面直径为0.3—0.5m，中心柱在安装时要延长至所述设备外壳1的外部，在所述设备外壳1外面的部分长度约10—20mm，螺旋填料切面外圆直径为1—3m，环数为3—10个，螺旋梯度面与平面夹角为30—45°;选用面密度为200—250g/m2的竹炭纤维无纺布，将无纺布固定在螺旋网的正反面上;

　　(5)将混合物涂覆在一面上，将无纺布置于烘箱中，调制120℃烘干10min，取出后待表面温度降至20℃，第二次将混合物涂覆在无纺布上，同样置于烘箱中，调制120℃烘干10min，取出后待表面温度降至20℃，第三次将混合物涂覆在无纺布上，同样置于烘箱中，调制120℃烘干10min，取出后待表面温度降至20℃，在另一面重复以上涂覆-烘干步骤3次。

　　5.根据权利要求1所述一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于：所述好氧填料由氧化石墨、活性炭、竹炭纤维无纺布组成，具体制备方法如下：

　　(3)将步骤(1)制备的氧化石墨与步骤(2)处理后的颗粒活性炭按体积(L)与质量(g)比为1:(3.4—5)混合均匀作为混合物待用;

　　(4)选用不锈钢丝网制成螺旋形，固定在中心柱上，中心柱为钛柱，截面直径为0.3—0.5m，中心柱在安装时要延长至所述设备外壳1的外部，在所述设备外壳1外面的部分长度约10—20mm，螺旋填料切面外圆直径为1—3m，环数为4—12个，螺旋梯度面与平面夹角为25—35°;选用面密度为150—200g/m2的竹炭纤维无纺布，将无纺布固定在螺旋网的正反面上;

　　说明书

　　一种用于处理电站废水的一体化设备

　　技术领域

　　本发明属于污水处理设备制造领域，具体涉及一种用于处理电站废水的一体化设备，针对电厂/电站在运行过程中产生的电站废水回用要求高、处理难度大的问题，进行材料研发和设备设计。

　　背景技术

　　发电厂又称发电站，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能的工厂。变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电站或变电站工作运行的过程中，会产生一定量的废水，如果这部分废水不经过处理直接排放，会对环境产生十分严重的污染。与此同时，国家对于电站的废水排放要求日趋严格，越来越多的电站要求实现全厂“零排放”。因此，电站废水的处理难度越来越高。

　　电站废水的来源包括含石油产品污染物的废水、输煤系统及煤场的清洗水、冲灰及除渣水、烟气脱硫废水、化学水处理设备排水、冷却塔排污和溢流水、过滤器反洗排污水、汽轮机空冷器排水、油冷器冷却水、锅炉排水、射水箱排水等等。由于电站的类别不同，采用的原材料不同，因此废水组成也千差万别。

　　电站废水的污染物组成主要包括灰分、油类化合物、盐类化合物、防止结垢的阻垢剂和SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等氧化物，以及少量的锗、砷、汞、铅的化合物，外观一般呈黑色或暗褐色，悬浮固体和COD的变化较大，含有一定数量的焦油成分及少量重金属。电站废水水质指标表现为悬浮物浓度高、电导率高、氯离子含量高、硬度大、油类污染物高、色度高。

　　电站废水的特点：

　　(1)电站废水含有大量的悬浮固体和各种溶解性的污染物，部分水质指标较高，处理难度较大;

　　(2)废水中悬浮固体和COD的变化较大，对处理工艺的抗冲击性提出较高要求;

　　(3)废水要求零排放，出水全部回用，对工艺的出水要求较高。

　　由于废水中电导率高、有机污染物浓度高变化大、并且出水要求较为严格，因此一般不宜使用生物法进行处理，目前电站废水主要采用超滤和反渗透处理工艺进行处理。由于废水中含有大量悬浮物质和有机物，在超滤和反渗透处理工艺前需要设置一系列的预处理工艺，包括格栅、气浮、混凝沉淀、过滤等等，工艺线路长，投资运行费用高，同时超滤和反渗透工艺也存在投资高、需反复化学清洗、产生的浓水难以处理等等问题。

　　发明内容

　　针对上述问题，本发明特别涉及一种用于处理电站废水的一体化设备，针对电站在生产过程中产生的电站废水构成物质极其复杂，出水要求高的问题，进行材料开发与设备设计。

　　一种用于处理电站废水的一体化设备，其特征在于，该反应器包括A、调节区;B、混合区;C、絮凝区;D、沉淀区;E、主反应区;F、二次沉淀区;G、过滤区;H、出水区;C1、第一絮凝区;C2、第二絮凝区;C3、第三絮凝区;E1、厌氧反应区;E2、好氧反应区;E3、缺氧反应区;E4、好氧反应区;1、设备外壳;2、进水口;3、溢流口;4、移动式箱型格栅;5、格栅导杆;6、活动盖板;7、提升水泵;8、进水管;9、过水孔洞;10、搅拌器;11、过水孔洞a;12、过水孔洞b;13、过水孔洞c;14、过水孔洞d;15、进水渠a;16、导流墙a;17、斜管a;18、出水渠a;19、吸泥管a;20、过水孔洞e;21、厌氧填料;22、过水孔洞f;23、好氧填料a;24、曝气盘a;25、过水孔洞g;26、缺氧填料;27、过水孔洞h;28、好氧填料b;29、曝气盘b;30、曝气管;31、鼓风机;32、过水孔洞i;33、排气孔洞a;34、排气孔洞b;35、进水渠b;36、导流墙b;37、斜管b;38、出水渠b;39、吸泥管b;40、过水孔洞j;41、V型配水槽;42、过水孔洞k;43、滤料;44、承托层;45、滤板;46、滤梁;47、反冲洗系统;48、排污槽;49、出水渠;50、过水孔洞m;51、出水泵;52、出水管;53出水口;54、加药管;55、加药机;56、回流管;57、回流泵。

　　所述的设备外壳1内按照水流方向依次设置所述调节区A、所述混合区B、所述絮凝区C、所述沉淀区D、所述主反应区E、所述二次沉淀区F、所述过滤区G和所述出水区H;其中，所述絮凝区C包括按照水流方向依次设置的所述第一絮凝区C1、所述第二絮凝区C2和所述第三絮凝区C3;所述主反应区E包括按照水流方向依次设置的所述厌氧反应区E1、所述预好氧反应区E2、所述缺氧反应区E3和所述好氧反应区E4;所述设备外壳1的一侧上部设置进水口2和出水口53;所述调节区A包括所述移动式箱型格栅4、所述格栅导杆5、所述活动盖板6、所述提升水泵7和所述进水管8;其中，所述进水口2与所述移动式箱型格栅4相连，所述移动式箱型格栅4与所述格栅导杆5相连;所述活动盖板6在设备外壳1上设置，位置位于所述移动式箱型格栅4正上方;所述提升水泵7和所述进水管8相连;所述调节区A与所述混合区B通过所述过水孔洞9相连;所述混合区B包括所述搅拌器10;所述混合区B与所述絮凝区C1通过所述过水孔洞a11相连;所述絮凝区C1与所述絮凝区C2通过所述过水孔洞b12相连;所述絮凝区C2与所述絮凝区C3通过所述过水孔洞c13相连;所述絮凝区C3与所述沉淀区D通过所述过水孔洞d14相连;所述沉淀区D包括所述进水渠a15、所述导流墙a16、所述斜管a17、所述出水渠a18和所述吸泥管a19;所述沉淀区D与所述厌氧反应区E1通过过水孔洞e20相连;所述厌氧反应区E1内设置所述厌氧填料21;所述厌氧反应区E1与所述预好氧反应区E2通过所述过水孔洞f22相连;所述预好氧反应区E2内设置所述好氧填料a23、所述曝气盘a24和所述排气孔洞a33;所述曝气盘a24与所述曝气管30相连;所述曝气盘a24位于所述好氧填料a23的下部;所述排气孔洞a33位于所述好氧填料a24的上部;所述预好氧反应区E2与所述缺氧反应区E3通过所述过水孔洞g25相连;所述缺氧反应区E3内设置所述缺氧填料26;所述缺氧反应区E3与所述好氧反应区E4通过所述过水孔洞h27相连;所述好氧反应区E4内设置所述好氧填料b28、所述曝气盘b29和所述排气孔洞b34;所述曝气盘b29位于所述好氧填料b28的下部;所述排气孔洞b34位于所述好氧填料b28的上部;所述曝气盘b29与所述曝气管30相连;所述曝气管30与所述鼓风机31相连;所述好氧反应区E4与所述二次沉淀区F通过所述过水孔洞i32相连;所述二次沉淀区F包括所述进水渠b35、所述导流墙b36、所述斜管b37、所述出水渠b38和所述吸泥管b39;所述二次沉淀区F与所述过滤区G通过过水孔洞j40相连;所述过滤区G包括所述V型配水槽41、所述滤料43、所述承托层44、所述滤板45、所述滤梁46、所述反冲洗系统47、所述排污槽48和所述出水渠49;所述V型配水槽41上设置所述过水孔洞k42;所述V型配水槽41位于所述滤料43的上部;所述滤料43位于所述承托层44的上部;所述承托层44位于所述滤板45的上部;所述滤板45位于所述滤梁46的上部;所述滤梁46位于所述反冲洗系统47的上部;所述反冲洗系统47位于所述出水渠49的上部;所述过滤区G与所述出水区H通过所述过水孔洞m50相连;所述出水区H内设置所述出水泵51和出水管52;所述出水泵51和所述出水管52相连;所述出水管与所述出水口53相连;所述加药管54与所述加药机55相连;所述回流管56与所述回流泵57相连。

　　进一步地，所述调节区A的设计停留时间为8—24h;