一体化污水应急处理设备 三人行脱色污水处理设备

技术领域：

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种应急水处理工艺及移动式应急水处理设备。

背景技术：

随着我国经济发展与环境污染日渐严重，应急水处理显得日益重要，我国每年有几百件突发性水污染事件，而且逐年增加，主要是运输化学品的车或船发生事故，企业废水库溃坝、废水站泄漏等等。突然大面积污染了周边水域。这种事件通常应急措施就是截流、收集。这样收集的几百吨，甚至上千、上万吨废水，就要在荒郊野岭地域应急处理至达标排放，一般只能允许在30～40天内处理完毕，否则就会因天气变化发生二次污染事故。抗震、抗洪及局部战争现场，水源受到人、畜、动植物尸体污染，受灾工厂仓库化学物品、生物制品污染，有害地质矿物溶出污染，泥石流浊水以及伴生的病毒扩散。成千上万救灾人员，普通百姓、士兵饮用水、生活用水困难，同时带来临时集居地生活废水处理困难，增加了灾区瘟疫滋生风险。而通常用于突发性灾难现场的反渗透机并不能解决问题，这种装置只适用于城市自来水制造纯水，而对灾难现场这种复合型污染的水源，很快就失效;经常需要飞机空运矿泉水，加大了救灾压力。因此突发性灾难现场缺少产品规格化的应急水处理设备。大型工地、勘探、石油钻井作业区、军事演习现场，都远离城市，自来水输送、人员的生活用水处理、作业用水处理都比较困难。由于我国大部分水域、土壤、空气已受污染，地质灾害频生，这些作业地点要么缺水，要么是不明性污染水源;有机物污染、重金属污染，生物毒性污染都会同时存在，传统的自来水技术及常规化学法水处理技术，已经达不到饮用水卫生要求或废水达标排放要求，而临时建一个自来水站或废水站，事发时已来不及。随着我国创新创业环境改善，大量中小企业如雨后春笋般出现，这些企业都是租地租厂房的侯鸟企业，随时准备搬迁，建一套常规废水站投资大，因此亟需即可达标排放，快速通过环保局审核，一旦迁厂，又可像机器装置一样进行搬迁的水处理装置。另外，已有废水站企业，还经常碰到环保标准升级，废水站改造问题，改造一套废水站远比新建费时、费力，空间紧缺、改造过程中又要保证原废水站正常达标排放，企业会面临停产改造，超标排放罚款两难困境。这时亟需要应急水处理设备解决上述困境。

突发事件现场的污水有千百种，但从污染物分子结构看，有实用意义的分类有四种：有机化合物污染、无机化学物污染、重金属污染、生物毒性污染，调查国内若干起突发性水环境污染事件，这四种污染都同时存在，差别在于主次不同。综合上面的情况，亟需提供一种可以应用于突发性水污染事件应急处理、突发性灾难现场应急水处理、野外作业现场应急水处理、企业内部应急水处理等且同时可以处理含有机化合物污染、无机化学物污染、重金属污染、生物毒性污染的污染水源的工艺及设备。而这种工艺或设备国内市场未见出售，国外市场未见报导相关技术的研究论文，也没有人涉及。

发明设备内容：

本发明的设备目的在于针对现有技术的不足和市场空白而提供一种应急水处理工艺及移动式应急水处理设备。

本发明的目的是这样实现的。

一种应急水处理工艺，它包括以下工艺步骤：(a)污染水源进水;(b)电气浮处理;(c)Fenton反应;(d)Fe0反应;(e)中和絮凝;(f)微滤膜处理;(g)紫外光反应;(h)臭氧活性碳处理;(i)吸附;(j)出水。

其中，所述步骤(c)Fenton反应具体为：将过氧化氢加入Fenton反应器中，与电气浮带入的铁离子反应，产生羟基自由基[·OH]，分解污染水源中的有机物，降低污染水源的化学需氧量。

其中，所述步骤(d)Fe0反应为负载纳米Fe0 的活性炭与污染水源中的有机污染物进行还原反应，进一步分解Fenton反应中未分解的有机污染物。

其中，所述步骤(f)微滤膜处理采用具有微孔过滤膜件所组成的过滤机，它能够直接从中和絮凝水中获得清亮透明出水，无须用常规的沉清池，具有体积小、产水快、水质特别透亮的特点。

其中，所述步骤(g)紫外光反应具体为：在UV光的催化下，臭氧产生羟基自由基[·OH]，羟基自由基[·OH]使污染水源中的污染物的分子链断裂，污染物被逐步降解。

其中，所述步骤(h)臭氧活性碳处理具体为：污染水源中未反应的臭氧及污染物被活性炭吸附，在活性炭孔隙表面继续反应降解。

进一步的，于所述步骤(i)吸附之后，所述步骤(j)出水之前，还包括步骤(k1)RO反应。

一种移动式应急水处理设备，它包括移动装置依次设置于移动装置的电气浮装置、Fenton反应器、Fe0反应器、中和絮凝装置、微滤膜装置、紫外光反应器、臭氧活性碳反应器、吸附装置。

其中，Fe0反应器为铁碳填料三相循环流化床。

其中，所述电气浮装置内置Ti-Fe-Al组合电极、整流器及气-固-液三相分离器。

其中，所述吸附装置内置含硅藻土的吸附剂。

进一步的，它还包括RO反应器，RO反应器设置于吸附装置的出水端的后方，增加了RO反应器的移动式应急水处理设备一般应用于饮用水场合。

本发明的有益效果：

本发明的应急水处理工艺能快速处理含有机化合物污染、无机化学物污染、重金属污染、生物毒性污染的污染水源，使处理后的出水达到废水排放、回用或者饮用水的标准。

本发明的移动式应急水处理设备具有以下效果功能：(1)、具备快速可靠运输功能:①限高2.6～2.8m，能够在高速公路上顺利通过无数4.5m限高桥洞、隧道、高架桥，架空电缆;②限宽2m×限长16m，净重小于10吨，能够吊上20吨平板车;③紧固牢靠：能在远离高速公路的山坡不平道路上长途奔波不坏，卸车即可用;④气候适应强：能够经受五千公里地域，短时间的高温、风雪或低温常温交替变化考验，材料及管道安装，仪器不因温度、湿度聚变而损坏。(2)、具备自动、简易、可靠的操作功能:可以适应的应急现场包括远离城市及配送中心的地方，紧急抢修不便，非专业人员操作。现场水质特性不能迅速查明等等特点。(3)、水质适应广泛性功能：能够适应同时存在有机化学物污染、无机化学物污染、重金属污染、生物毒性污染的不明性污染水源，经本发明的一种应急水处理工艺或者设备处理，处理出水90%以上都能达到自来水标准或环保排放标准。(4)、产水量：本发明的移动式应急水处理设备设计成3～5吨/时、5～10吨/时、10～15吨/时三种规格，相互搭配，足以满足绝大多数应急现场所需。5、附属配套功能：本发明还可以配套有：生活、帐篷、通讯、维护工具箱、快速水质检测箱、急救药箱，特殊场合机组还可以配套远程视频调控，便于远程控制。

本发明的移动式应急水处理设备是一体化、自动化、组装式可移动的设备，在突发性事件发生时，能够快速移动到现场，通电即可运行，具有简易快速、应急和升级转换三种功能，能够快速处理污染水源。

具体实施方式：

下面以具体的附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。

实施例1。

如图1所示，一种应急水处理工艺，它包括以下工艺步骤：(a)污染水源进水;(b)电气浮处理;(c)Fenton反应;(d)Fe0反应;(e)中和絮凝;(f)微滤膜处理;(g)紫外光反应;(h)臭氧活性碳处理;(i)吸附;(j)出水。

本发明的工艺原理如下：

1、有机物污染的处理

①有机物是构成COD的主要组分，达标排放水指标参照地表水V类标准，COD<30～50mg/L，而污染性水源COD通常在300～3000mg/L。

②污水中含重金属时，很多有机物会与重金属络合，使重金属不能完全生成氢氧化物沉淀。

③污水中含悬浮物，胶体类时，很多有机物会与之藕合，使胶体表面双电层稳定，降低了Fe2+/Al3+的电中和能力，例如自来水行业中对付微污染水源时，加高锰酸钾与PAC混合或通O3氧化，就能显著提高混凝效果。

④有机物会消耗NaClO、O3、KMnO4等氧化剂，大幅度降低它们的杀菌灭藻能力。

有机物中危害最大是污染性水源中溶解性油类，其次是生物毒性藻类。

本实施例中，工艺步骤(b)电气浮处理是通过电氧化部分降解有机物，破除有机物对重金属、悬浮物、胶体的络合-藕合状态，并通过气浮除去溶解性油类及生物毒性藻类。

有机物从分子结构上可分为以下几大类并遵循以下历程降解：

① 环类(单环、双环、多环、杂环等)→长链→短链→简单小分子→CO2+H2O，但各类结构的降解特性不同、分布频率不同而致水处理能耗、能量输入密度不同。其中环类及长链分子大多是极性分子，在污水中呈胶体或不溶性油微粒存在，用Fe2+/Al3+则可使它们絮凝吸附而实现分离，这是成本最低、效能比###有机物去除手段，本实施例中，工艺步骤(b)电气浮处理，就具有在电极上通电后产生Fe2+/Al3+的电絮凝功能去除油类大分子。

② 中长链、短链分子，可以被##氧化反应(Fenton)降解，因此在电气浮处理之后，接着进行Fenton反应，可以降解这些类型有机物，而电气浮的Fe电极则为Fenton反应提供了必须的Fe2+，起到相互协同的作用。

③##的简单分子，用紫外光臭氧降解更有效，但需要水质透明度高，因此本发明的应急水处理工艺中把紫外光臭氧降解放在中和絮凝和微滤膜工艺之后。

2、重金属污染的处理

污水中重金属可以有两种方法去除：

① Fe0反应：污水通过零价铁粉，Cu-Ni-Cr等便被还原析出，如Fe0+Cu2+→Cu0↓+Fe2+;Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓;Fe2+生成Fe(OH)2絮凝体，吸附Cu2+;

③ 直接生成氢氧化物沉淀，如Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓;

两种方法去除有效的前提是破除有机物对重金属的络合态，本实施例的应急水处理工艺的电气浮处理和Fenton反应已经实现破除有机物对重金属的络合态，故可以进入去除重金属污染程序。通过Fe0反应→中和絮凝工艺能去除重金属，絮凝吸附微电解除Cu产生的Fe2+，在pH8～9下生成Fe(OH)3絮体，吸附Cu(OH)3、Cu2+沉淀;反应的全部过程的pH是单向升高，无需反复回调pH，节省酸碱消耗。

3、生物毒性污染的处理

污水中病毒、细菌是必然存在的，本实施例的应急水处理工艺通过紫外光-臭氧活性碳工艺，在降解简单有机物分子的同时，去除生物毒性污染;且紫外光-臭氧活性碳工艺是置于微滤膜处理之后，污水透明度很高，有利于紫外光作用。

4、无机化学物污染的处理

①硬度类物质，如CaCO3、Mg(OH)3等，在电气浮中由于阴极的碱性条件就能消除大部分暂时硬度类物质。

② 还原性无机物，如Fe2+、SO32-类，在Fenton反应中，还原性无机物经反应成为Fe3+等。

5、微滤膜处理的应用

重金属氢氧化物有两种形态，可以自由沉淀的晶体态及不可自由沉淀的胶体态，由于新标准的重金属指标严于河、川、水库的地表源水，若用传统工艺，则必须经过澄清之后，再经过步骤微絮凝、砂滤才能去除残余胶体，而本发明是用微滤膜代替体积庞大的澄清+微絮凝+砂滤，仅使用微滤膜处理则可使水处理达到新标准，达到占地少、水质优的目的。

本实施例的应急水处理工艺##经过吸附工艺，内置以精制硅藻土为主要材料的强效吸附剂，能有效进一步深度去除污水中各种极低浓度污染物。

实施例2。

如图2所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的一种应急水处理工艺，于所述步骤(i)吸附之后，所述步骤(j)出水之前，还包括步骤(k1)RO反应。

通过RO反应实现深度脱除无机盐污染，实现99%以上脱盐，出水达到饮用水指标。

在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。

实施例3。

应用于实施例1的一种移动式应急水处理设备，它包括移动装置及依次设置于移动装置的电气浮装置、Fenton反应器、Fe0反应器、中和絮凝装置、微滤膜装置、紫外光反应器、臭氧活性碳反应器、吸附装置。移动装置可以为一个壳体或者平板车，电气浮装置、Fenton反应器、Fe0反应器、中和絮凝装置、微滤膜装置、紫外光反应器、臭氧活性碳反应器、吸附装置均依次设置于壳体内或者平板车上。

优选的，还包括微格栅，所述微格栅设置于电气浮装置的进水端的前方。

上述各单元装置的功能如下表：

装置名称	装置形式	功能
微格栅	笼式，Ø6圆钢焊成， 潜水泵在笼内	阻挡微细杂物，保护进水潜水泵
电气浮装置	塔式，内置Ti-Fe-Al组合电极、整流器，塔内有气-固-液三相分离器	去除污水中溶解油及乳化油；去除极性大分子有机物；降解小分子有机物；显著脱色、杀菌功能；为Fenton反应精确提供Fe2+
Fenton反应器	槽式，一个使污水停留2～3小时的容器	##氧化降解有机物，彻底破除有机物对重金属、悬浮物、胶体的络合-藕合状态
Fe0反应器	一个铁碳填料三相流化床，能长年运行而不堵塞结块	Fe0置换污水中重金属Cu2+，Ni等为单体；生成的Fe2+与CN-生成，铁氰化物沉淀，除CN-；还原降解有机物上基团，使废水脱色；为下步絮凝提供Fe2+
中和絮凝装置	槽式容器	调节pH，生成重金属沉淀及Fe(OH)2絮体、吸附污水中已被絮凝的极性大分子有机物及金属氢氧化物胶体
微滤膜装置	常规微滤膜装置	过滤微絮凝粒子，使污水透明度无色
紫外光反应器	塔式，内置紫外灯	加入H2O2，发生UV/H2O2##氧化反应，进一步降解可溶性小分子有机污染物
臭氧活性碳反应器	内置活性碳	引入紫外灯管产生的臭氧，继续上述反应功能
吸附装置	塔式，内置含硅藻土的吸附剂	吸附水中微量污染物

。

本实施例的一种移动式应急水处理设备的主要应用举例有：

① 野外突发事件污水应急处理

运输危化品车辆事故，在截流附近河道后，先把受污水体引至就近水塘、山坑收集，用本实施例的一种移动式应急水处理设备对收集废水应急处理后再排入河道，保护下游居民饮用水安全。

企业废水站漏，在截流下水道及附近河涌后，把受污水体引至一个临时橡胶围堰，再用本实施例的一种移动式应急水处理设备处理至达标后才能排入水道或河涌。

②企业废水站应急处理

用于企业废水站改造现场，可以确保改造工程与废水站达标排放两不误，用于新建微小企业废水处理，可以快速实现三同时，可以与企业一起搬迁。

③灾难现场应急处理

灾难现场临时集居点的生活废水，处理后可以达标排放或用于救援车辆，地面冲洗水，防止灾区瘟疫扩散。

④野外作业现场应急处理

工地的钻探泥浆水，油田钻井的采油水，经本实施例的一种移动式应急水处理设备处理后，可以再回用于钻探及油井回注水;

工地上作业人员的生活废水，经本实施例的一种移动式应急水处理设备处理后，可以达标排放或回用于施工机械、地面冲洗水;

⑤大型环保工程工艺验证

对千吨日以上复杂工业废水，凭经验式设计手册设计并施工，失败风险很高，用本实施例的一种移动式应急水处理设备现场中试，可以验证各工艺单元效能及组合差异，实现优化设计。

在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。

实施例4。

本实施例与实施例3的不同之处在于：本实施例所述的一种移动式应急水处理设备，它还包括RO反应器，RO反应器设置于吸附装置的出水端的后方。

增加了RO反应器的移动式应急水处理设备，可以为大型工地、勘探、钻井油田、部队军演，作业人员立即提供饮用水;还可以应用于灾难现场应急处理：在灾难现场受污染的河川水、山矿水取水，经本实施例的一种移动式应急水处理设备处理后连接反渗透系统，即可为救援人员、受灾人民提供饮用水，无需空运矿泉水。

在本实施例中未解释的特征，采用实施例3中的解释，在此不再进行赘述。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。