公布日：2022.10.04
申请日：2021.03.29
分类号：C02F9/12(2006.01)I;C02F11/121(2019.01)I
摘要
一种用于污废水处理的高速反应系统及方法，使用磁粉作为絮凝体的核心进行沉降，利用磁粉密度较大较容易沉降的原理，并同时在助凝剂和混凝剂的协助下，将污废水中的悬浮物进行沉积网捕，使其快速形成密度较大的矾花从而进行沉淀。而作为絮凝核心的磁粉在后续的污泥分离室、旋流分离器和磁分离设备进行回收至第一反应室进行重复利用，完成对磁种的回收；改善了传统混凝、絮凝沉淀处理设备占地面积较大，水力停留时间较长的缺点，通过将机械搅拌澄清池作为主体设备，额外配套磁分离设备，减少了转动设备的使用，并方便使用和运输，且本设备处理效率较高，单位面积产水量较大，出水的处理效果比较稳定，适用于大、中型水厂的预处理使用。
权利要求书
1.一种用于污废水处理的高速反应系统，包括反应本体（1），所述反应本体（1）连接有搅拌机构（2），其特征在于，所述反应本体（1）内部设有第一反应室（3）、第二反应室（4）和污泥分离室（5）；该高速反应系统还包括混凝剂加药装置（6）、助凝剂加药装置（7）、污泥浓缩室（8）、剪切机（9）、旋流分离器（10）和磁粉分离设备（11）；所述混凝剂加药装置（6）经混凝剂加药管路连接所述第一反应室（3），混凝剂加药装置（6）用于对原水进水后添加混凝剂；所述第一反应室（3）连通所述第二反应室（4），第一反应室（3）用于将原水与数倍原水的活性污泥混合并进行初步反应；所述第二反应室（4）连通所述助凝剂加药装置（7），助凝剂加药装置（7）用于向初步反应后的产物添加助凝剂，添加助凝剂后的初步反应产物进入第二反应室（4）将污泥和磁粉凝聚成磁性絮凝体；所述第二反应室（4）连通所述污泥分离室（5），所述污泥分离室（5）用于将已经形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒进行截留，污泥分离室（5）还用于加大水池过水断面的湿周，减小水力半径；所述污泥分离室（5）经污泥输送管路连通所述污泥浓缩室（8），所述污泥浓缩室（8）经污泥输送管路连通所述剪切机（9），所述剪切机（9）经污泥输送管路连通所述旋流分离器（10），剪切机（9）将污泥打散分离后进入所述旋流分离器（10）；所述旋流分离器（10）连通所述磁分离设备及第一反应室（3），旋流分离器（10）将下溢出来的磁粉通过磁粉输送管道排入所述第一反应室（3），旋流分离器（10）使污泥和部分水通过旋涡溢流进入所述磁分离设备；所述磁分离设备连通所述第一反应室（3），磁分离设备用于将分选出来的磁粉通过刮板阻隔掉落至所述第一反应室（3）进行回收循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述混凝剂加药装置（6）通过环形配水三角槽下面的缝隙流入第一反应室（3）；所述搅拌机构（2）具有搅动的叶片使进入第一反应室（3）的原水进行充分混合和初步反应。
3.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述助凝剂加药装置（7）向第二反应室（4）添加高分子阻凝剂，所述高分子阻凝剂通过微磁聚凝作用进入第二反应室（4）进行反应，将污泥和磁粉凝聚成磁性絮体，所述第二反应室（4）内形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述污泥分离室（5）中设有若干预设尺寸的平行斜管，所述污泥分离室（5）通过设置平行斜管去除原水中的分散性颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述污泥浓缩室（8）和剪切机（9）之间设有污泥回流泵（12）；所述污泥浓缩室（8）将污泥分离室（5）进入的污泥进行浓缩，除循环流动的泥渣，另一部分泥渣通过所述污泥浓缩室（8）排入所述污泥回流泵（12）。
6.根据权利要求5所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述污泥回流泵（12）用于将污泥浓缩室（8）排入的污泥泵入所述剪切机（9）；所述剪切机（9）中的切割叶片在预设搅拌速度下形成分散的磁性絮体，磁粉和污泥被所述剪切机（9）打散分离后进入所述旋流分离器（10）。
7.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述旋流分离器（10）中污泥和部分水一起向上移动从旋涡溢流中排入第一反应室（3）并参加下一次的絮凝过程。
8.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述磁分离设备还连接有污泥处理装置（13），磁分离设备中非磁性的污泥随水流由所述污泥处理装置（13）进行排出。
9.根据权利要求1所述的一种用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，所述污泥分离室（5）还用于降低雷诺数Re并减小污水的紊动、促进沉淀。
10.一种用于污废水处理的高速反应方法，采用如权利要求1至9任一项所述的用于污废水处理的高速反应系统，其特征在于，包括以下步骤：将混凝剂在原水进水管处加到管路中，通过配水三角槽下面的缝隙流入第一反应室（3）进行初步反应；初步反应阶段，通过第一反应室（3）内部搅拌机构（2）的搅动叶片使混凝剂与原水的混合物进行快速的搅拌以进行充分反应；二次反应阶段，加入助凝剂提高混凝絮体、高分子聚合物和磁粉之间相互接触的可能性，在第二反应室（4）中通过微磁聚凝作用将污泥与磁粉凝聚成磁性絮体，进而形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒；分离阶段，将在第二反应室（4）中形成的以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒的污泥通过污泥分离室（5）进行分离，所述污泥分离室（5）内部的平行斜管去除分散性颗粒，此时沉淀处于均匀分布的悬浮状态并在池中形成稳定活性污泥层，通过接触絮凝作用使原水中的悬浮物被活性泥渣层截留，含磁粉泥渣依靠重力下沉；污泥浓缩回流，通过污泥浓缩室（8）将排入的污泥进行浓缩，除循环流动的泥渣，另一部分泥渣通过所述污泥浓缩室（8）排入所述污泥回流泵（12），所述污泥回流泵（12）将污泥浓缩室（8）排入的污泥泵入所述剪切机（9），所述剪切机（9）中的切割叶片在预设搅拌速度下形成分散的磁性絮体，磁粉和污泥被所述剪切机（9）打散分离后进入所述旋流分离器（10）；旋流分离阶段，旋流分离器（10）将下溢出来的磁粉通过磁粉输送管道排入所述第一反应室（3），旋流分离器（10）使污泥和部分水通过旋涡溢流进入所述磁分离设备；磁分离阶段，通过磁分离设备将旋流分离器（10）排入的污泥进行分离，通过磁鼓的连续旋转将混合液里分选出来的磁粉通过刮板阻隔掉落至第一反应器室回收，非磁性的污泥随水流由排泥管排出。
发明内容
本发明针对现有技术污废水处理领域中絮凝沉淀设备占地面积很大，且水力停留时间较长，效率较低的缺点，提供一种用于污废水处理的高速反应系统及方法，解决现有混凝絮凝设备处理效率不高、占地面积大及普及性较差的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于污废水处理的高速反应系统，包括反应本体，所述反应本体连接有搅拌机构，所述反应本体内部设有第一反应室、第二反应室和污泥分离室；该高速反应系统还包括混凝剂加药装置、助凝剂加药装置、污泥浓缩室、剪切机、旋流分离器和磁粉分离设备；所述混凝剂加药装置经混凝剂加药管路连接所述第一反应室，混凝剂加药装置用于对原水进水后添加混凝剂；所述第一反应室连通所述第二反应室，第一反应室用于将原水与数倍原水的活性污泥混合并进行初步反应；所述第二反应室连通所述助凝剂加药装置，助凝剂加药装置用于向初步反应后的产物添加助凝剂，添加助凝剂后的初步反应产物进入第二反应室将污泥和磁粉凝聚成磁性絮凝体；所述第二反应室连通所述污泥分离室，所述污泥分离室用于将已经形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒进行截留，污泥分离室还用于加大水池过水断面的湿周，减小水力半径；所述污泥分离室经污泥输送管路连通所述污泥浓缩室，所述污泥浓缩室经污泥输送管路连通所述剪切机，所述剪切机经污泥输送管路连通所述旋流分离器，剪切机将污泥打散分离后进入所述旋流分离器；所述旋流分离器连通所述磁分离设备及第一反应室，旋流分离器将下溢出来的磁粉通过磁粉输送管道排入所述第一反应室，旋流分离器使污泥和部分水通过旋涡溢流进入所述磁分离设备；所述磁分离设备连通所述第一反应室，磁分离设备用于将分选出来的磁粉通过刮板阻隔掉落至所述第一反应室进行回收循环利用。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述混凝剂加药装置通过环形配水三角槽下面的缝隙流入第一反应室；所述搅拌机构具有搅动的叶片使进入第一反应室的原水进行充分混合和初步反应。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述助凝剂加药装置向第二反应室添加高分子阻凝剂，所述高分子阻凝剂通过微磁聚凝作用进入第二反应室进行反应，将污泥和磁粉凝聚成磁性絮体，所述第二反应室内形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述污泥分离室中设有若干预设尺寸的平行斜管，所述污泥分离室通过设置平行斜管去除原水中的分散性颗粒。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述污泥浓缩室和剪切机之间设有污泥回流泵；所述污泥浓缩室将污泥分离室进入的污泥进行浓缩，除循环流动的泥渣，另一部分泥渣通过所述污泥浓缩室排入所述污泥回流泵。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述污泥回流泵用于将污泥浓缩室排入的污泥泵入所述剪切机；所述剪切机中的切割叶片在预设搅拌速度下形成分散的磁性絮体，磁粉和污泥被所述剪切机打散分离后进入所述旋流分离器。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述旋流分离器中污泥和部分水一起向上移动从旋涡溢流中排入第一反应室并参加下一次的絮凝过程。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述磁分离设备还连接有污泥处理装置，磁分离设备中非磁性的污泥随水流由所述污泥处理装置进行排出。
作为用于污废水处理的高速反应系统的优选方案，所述污泥分离室还用于降低雷诺数Re并减小污水的紊动、促进沉淀。
本发明还提供一种用于污废水处理的高速反应方法，采用上述的用于污废水处理的高速反应系统，包括以下步骤：将混凝剂在原水进水管处加到管路中，通过配水三角槽下面的缝隙流入第一反应室进行初步反应；初步反应阶段，通过第一反应室内部搅拌机构的搅动叶片使混凝剂与原水的混合物进行快速的搅拌以进行充分反应；二次反应阶段，加入助凝剂提高混凝絮体、高分子聚合物和磁粉之间相互接触的可能性，在第二反应室中通过微磁聚凝作用将污泥与磁粉凝聚成磁性絮体，进而形成以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒；分离阶段，将在第二反应室中形成的以磁粉为絮凝体核心的良好矾花颗粒的污泥通过污泥分离室进行分离，所述污泥分离室内部的平行斜管去除分散性颗粒，此时沉淀处于均匀分布的悬浮状态并在池中形成稳定活性污泥层，通过接触絮凝作用使原水中的悬浮物被活性泥渣层截留，含磁粉泥渣依靠重力下沉；污泥浓缩回流，通过污泥浓缩室将排入的污泥进行浓缩，除循环流动的泥渣，另一部分泥渣通过所述污泥浓缩室排入所述污泥回流泵，所述污泥回流泵将污泥浓缩室排入的污泥泵入所述剪切机，所述剪切机中的切割叶片在预设搅拌速度下形成分散的磁性絮体，磁粉和污泥被所述剪切机打散分离后进入所述旋流分离器；旋流分离阶段，旋流分离器将下溢出来的磁粉通过磁粉输送管道排入所述第一反应室，旋流分离器使污泥和部分水通过旋涡溢流进入所述磁分离设备；磁分离阶段，通过磁分离设备将旋流分离器排入的污泥进行分离，通过磁鼓的连续旋转将混合液里分选出来的磁粉通过刮板阻隔掉落至第一反应器室回收，非磁性的污泥随水流由排泥管排出。
本发明使用磁粉作为絮凝体的核心进行沉降，利用磁粉密度较大较容易沉降的原理，并同时在助凝剂和混凝剂的协助下，将污废水中的悬浮物进行沉积网捕，使其快速形成密度较大的矾花从而进行沉淀。而作为絮凝核心的磁粉在后续的污泥分离室、旋流分离器和磁分离设备进行回收至第一反应室进行重复利用，完成对磁种的回收；本发明改善了传统混凝、絮凝沉淀处理设备占地面积较大，水力停留时间较长的缺点，通过将机械搅拌澄清池作为主体设备，额外配套磁分离设备，减少了转动设备的使用，并方便使用和运输，且本设备处理效率较高，单位面积产水量较大，出水的处理效果比较稳定；本发明设备对进水水质，水量以及水温的变化适应性较强、且运行相对稳定，投加药剂量较少，便于进行控制；本发明设备的进水悬浮物含量小于1000mg/L，通过采用机械刮泥设备后，对较高浊度水（进水悬浮物含量3000mg/L以上）处理也有一定效果；短时间内允许达到3000-5000mg/L；同时适用于大、中型水厂的预处理设备使用。
（发明人：李越彪;林会杰;李辉;李志伟;于春江;刘浩）
