公布日：2023.04.18
申请日：2022.12.30
分类号：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种处理含铁锰矿井废水的水处理装置，包括依次连接的纳米曝气机、曝气氧化池、锰砂过滤池和产水箱，所述纳米曝气机连接曝气氧化池底部的纳米曝气管，为曝气氧化池提供纳米气体，氧化处理矿井废水；所述锰砂过滤池由上至下包括布水器、反洗出口、若干层锰砂过滤层、反洗气管、反洗水管和产水口，曝气氧化池的出水口连接布水器，氧化处理后的废水经布水后，流过锰砂过滤层，再由产水口排入产水箱；产水口连接产水箱，反洗出口连接曝气氧化池的进水口；所述产水箱通过反洗管道连接反洗水管，用于反洗锰砂过滤层，反洗后的污水返回曝气氧化池进行处理。
权利要求书
1.一种处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，包括依次连接的纳米曝气机、曝气氧化池、锰砂过滤池和产水箱，所述纳米曝气机连接曝气氧化池底部的纳米曝气管，为曝气氧化池提供纳米气体，氧化处理矿井废水；所述锰砂过滤池由上至下包括布水器、反洗出口、若干层锰砂过滤层、反洗水管和产水口，曝气氧化池的出水口连接布水器，氧化处理后的废水经布水后，流过锰砂过滤层，再由产水口排入产水箱；产水口连接产水箱，反洗出口连接曝气氧化池的进水口；所述产水箱通过反洗管道连接反洗水管，用于反洗锰砂过滤层，反洗后的污水返回曝气氧化池进行处理。
2.根据权利要求1所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述曝气氧化池包括进水口、循环水出口、出水口、若干个折流挡板和纳米曝气管，进水口设在曝气氧化池的顶部，出水口设在进水口对侧的曝气氧化池侧壁上，循环水出口设在进水口的下方，用于连接循环水管；若干个折流挡板沿着从进水口至出水口的水流方向依次间隔设置，且垂直于水流方向；折流挡板竖直或水平设置，使得曝气氧化池内的废水以上下蛇形或水平蛇形的形式由进水口流向出水口；曝气氧化池的底部均匀布设纳米曝气管。
3.根据权利要求2所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述纳米曝气机的进气口连接进气管，进气管输入空气或氧气，纳米曝气机的进液口通过循环水管连接曝气氧化池，纳米曝气机的出气口连接纳米曝气管。
4.根据权利要求2所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述锰砂过滤池的布水器包括导水器及其下方的若干层布水环，所述导水器包括进水管和导水管，进水管的一端连接所述出水口，另一端连接导水管的中部，导水管的两端设有开口，两个开口对应导水管下方的第一层布水环的凹槽内；若干层布水环上下设置，且同心设置，下一层布水环的内径大于上一层布水环的内径；布水环为中部空心的圆环，圆环处为下陷的凹槽，废水流入凹槽内再溢流至下一层的布水环的凹槽内。
5.根据权利要求4所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，上下相邻的两层布水环中，下方的布水环的内径介于上方的布水环的内径与外径之间，使得上方布水环的圆环凹槽的内侧边沿处于下方布水环的圆环凹槽的内侧边沿之外，上方布水环的圆环凹槽的外侧边沿处于下方布水环的圆环凹槽的内外边沿之间。
6.根据权利要求1所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述锰砂过滤层覆盖锰砂过滤池的横截面，且上下各设有支撑网，用于支撑对应的锰砂过滤层；最下层的锰砂过滤层与反洗水管之间设有反洗气管，反洗气管的下表面均匀密布出气孔，反洗气管的进气端穿过锰砂过滤池的侧壁并连接反洗曝气机，用于反洗时为锰砂过滤池内输入气体。
7.根据权利要求1所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述锰砂过滤层内部装填改性锰砂，改性锰砂的制备方法包括以下步骤：(1)将原始锰砂清洗后，进行干燥；(2)将步骤(1)得到的锰砂加入KMnO4溶液中，进行浸泡，得到活化后的锰砂；(3)将所述活化后的锰砂进行煅烧，冷却后，得到所述改性锰砂。
8.根据权利要求6所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述锰砂过滤层内部装填的改性锰砂的上表面与顶部的支撑网之间留有距离；所述锰砂过滤层的内部设有若干个倾斜的彼此平行的整流网，每个整流网贯穿锰砂过滤层；锰砂过滤池对应锰砂过滤层两侧的侧壁上分别设有导轨槽，所述导轨槽面对锰砂过滤层的一面设有若干条导轨，导轨内对应一个锰砂过滤层设有一个滑块，每个导轨槽的上方设有一个第一液压缸，并通过第一液压杆并联对应的导轨槽内的若干个滑块；所述整流网的顶部固定在对应锰砂过滤层顶部的支撑网上，整流网底部的两端分别连接两侧导轨槽上对应的导轨内的滑块，在第一液压杆的带动下使得整流网底部能够上下移动。
9.根据权利要求8所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述锰砂过滤池对应整流网两侧的两个侧壁上分别设有导轨槽，导轨槽对应若干个整流网底部所在的竖直直线上设有若干条导轨，每个导轨内设置的滑块数量与对应的锰砂过滤层的数量相同。
10.根据权利要求9所述的处理含铁锰矿井废水的水处理装置，其特征在于，所述整流网的网孔孔径略大于对应的锰砂过滤层的改性锰砂的平均粒径；整流网底部设有套管，套管包括内管和外管，内管的两端用于连接滑块，外管的外侧面用于均匀固定整流网的底部边沿，外管的长度略小于内管的长度；锰砂过滤池上方设有第二液压缸，并通过第二液压杆并联所有的外管，带动外管水平左右移动。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种处理含铁锰矿井废水的水处理装置，包括依次连接的纳米曝气机、曝气氧化池、锰砂过滤池和产水箱，所述纳米曝气机连接曝气氧化池底部的纳米曝气管，为曝气氧化池提供纳米气体，氧化处理矿井废水；
所述锰砂过滤池由上至下包括布水器、反洗出口、若干层锰砂过滤层、反洗水管和产水口，曝气氧化池的出水口连接布水器，氧化处理后的废水经布水后，流过锰砂过滤层，再由产水口排入产水箱；产水口连接产水箱，反洗出口连接曝气氧化池的进水口；
所述产水箱通过反洗管道连接反洗水管，用于反洗锰砂过滤层，反洗后的污水返回曝气氧化池进行处理。
可选的，所述纳米曝气机的进气口连接进气管，进气管输入空气或氧气，纳米曝气机的进液口通过循环水管连接曝气氧化池，纳米曝气机的出气口连接纳米曝气管。
可选的，所述曝气氧化池包括进水口、循环水出口、出水口、若干个折流挡板和纳米曝气管，进水口设在曝气氧化池的顶部，出水口设在进水口对侧的曝气氧化池侧壁上，循环水出口设在进水口的下方，用于连接循环水管；
若干个折流挡板沿着从进水口至出水口的水流方向依次间隔设置，且垂直于水流方向；折流挡板竖直或水平设置，使得曝气氧化池内的废水以上下蛇形或水平蛇形的形式由进水口流向出水口；
曝气氧化池的底部均匀布设纳米曝气管。
可选的，所述锰砂过滤池的布水器包括导水器及其下方的若干层布水环，所述导水器包括进水管和导水管，进水管的一端连接所述出水口，另一端连接导水管的中部，导水管的两端设有开口，两个开口对应导水管下方的第一层布水环的凹槽内；
若干层布水环上下设置，且同心设置，下一层布水环的内径大于上一层布水环的内径；布水环为中部空心的圆环，圆环处为下陷的凹槽，废水流入凹槽内再溢流至下一层的布水环的凹槽内。
进一步可选的，上下相邻的两层布水环中，下方的布水环的内径介于上方的布水环的内径与外径之间，使得上方布水环的圆环凹槽的内侧边沿处于下方布水环的圆环凹槽的内侧边沿之外，上方布水环的圆环凹槽的外侧边沿处于下方布水环的圆环凹槽的内外边沿之间。
可选的，所述锰砂过滤层覆盖锰砂过滤池的横截面，且上下各设有支撑网，用于支撑对应的锰砂过滤层。
可选的，最下层的锰砂过滤层与反洗水管之间设有反洗气管，反洗气管的下表面均匀密布出气孔，反洗气管的进气端穿过锰砂过滤池的侧壁并连接反洗曝气机，用于反洗时为锰砂过滤池内输入气体。
可选的，所述锰砂过滤层内部装填改性锰砂，改性锰砂的制备方法包括以下步骤：
(1)将原始锰砂清洗后，进行干燥；
(2)将步骤(1)得到的锰砂加入KMnO4溶液中，进行浸泡，得到活化后的锰砂；
(3)将所述活化后的锰砂进行煅烧，冷却后，得到所述改性锰砂。
可选的，步骤(1)中，所述原始锰砂的含锰量为35-45wt％，粒径为1-4mm；原始锰砂可用自来水冲洗干净，再在烘箱中干燥，干燥温度为90-110℃。
由于上层的锰砂过滤层的锰砂粒径大于下层的锰砂过滤层的锰砂粒径，若设置两层锰砂过滤层，上层的改性锰砂对应的制备原料原始锰砂的粒径为2-4mm，下层对应的原始锰砂的粒径为1-2mm。
可选的，步骤(2)中，所述KMnO4溶液的浓度为1-1.5％(W/V)，锰砂与KMnO4溶液的质量体积比为1g:(10-20)ml；
浸泡时间为6-8h。
可选的，步骤(3)中，煅烧温度为200-250℃，煅烧时间为1-2h，可在马弗炉中进行煅烧，然后自然冷却。
传统的过滤层普遍采用自然堆积的装填方式，废水由上至下的通过过滤层，将挤压部分填料，造成部分过滤层长时间运行后坍塌，进而再挤压附近的过滤层，造成过滤层的断流、短流或死区等不利于废水流动及处理的情况。本发明对锰砂过滤层进行了改进，能够在处理废水的过程中疏松过滤层，改善过滤层的堆积状态以及废水流动状态，促进废水与改性锰砂的充分接触。
可选的，所述锰砂过滤层内部装填的改性锰砂的上表面与顶部的支撑网之间留有距离；所述锰砂过滤层的内部设有若干个倾斜的彼此平行的整流网，每个整流网贯穿锰砂过滤层；
锰砂过滤池对应锰砂过滤层两侧的侧壁上分别设有导轨槽，所述导轨槽面对锰砂过滤层的一面设有若干条导轨，导轨内对应一个锰砂过滤层设有一个滑块，每个导轨槽的上方设有一个第一液压缸，并通过第一液压杆并联对应的导轨槽内的若干个滑块；
所述整流网的顶部固定在对应锰砂过滤层顶部的支撑网上，整流网底部的两端分别连接两侧导轨槽上对应的导轨内的滑块，在第一液压杆的带动下使得整流网底部能够上下移动。
进一步可选的，所述锰砂过滤层装填的改性锰砂自然均匀铺设在底部的支撑网上，改性锰砂的堆积体积占对应的锰砂过滤层的上下层支撑网之间总体积的75-85％。
进一步可选的，所述锰砂过滤池对应整流网两侧的两个侧壁上分别设有导轨槽，导轨槽对应若干个整流网底部所在的竖直直线上设有若干条导轨，每个导轨内设置的滑块数量与对应的锰砂过滤层的数量相同。
进一步可选的，所述整流网的两侧边沿延伸至锰砂过滤层的两侧，并且整流网底部的两端分别连接对应的导轨内的滑块，第一液压杆通过滑块带动整流网底部上下移动。
进一步可选的，所述整流网的网孔孔径略大于对应的锰砂过滤层的改性锰砂的平均粒径；整流网底部设有套管，套管包括内管和外管，内管的两端用于连接滑块，外管的外侧面用于均匀固定整流网的底部边沿，外管的长度略小于内管；
锰砂过滤池上方设有第二液压缸，并通过第二液压杆并联所有的外管，带动外管水平左右移动。
（发明人：李永杰;张传兵;王慧芳;徐亚慧;李玉东;庄云萍;李玉杰;苏继明;牛瑞胜;杨鹏）
