一种可移动式复合污染废水处理装置及其工艺

技术领域

本发明属于地下水修复技术领域，尤其涉及一种可移动式复合污染废水处理装置及其工艺。

背景技术

随着我国城市化的快速推进，工业场地污染问题日趋严重，尤其是在旧城改造和“退二进三”等工程实施过程中，原有工厂搬迁或改造过程中遗留了大量污染场地。对这些污染场地的地下水进行有效修复可以减少对地下水环境和人体健康的威胁。

抽出处理是一种常用的地下水修复方法，具体是指用抽水泵将被污染的水体从场地地下抽出并处理，然后排放或回灌的一种修复技术。这种方法应用历史较早，简单易行，常用于污染严重的地下水修复工程。污染地下水抽出后，现有处理方式一般是在场地建造吹脱塔、活性炭吸附塔等构筑物进行处理，但由于地下水中污染物成分复杂，尤其对于一些重污染场地，难降解有机污染物、重金属，硝酸盐等浓度较高，这种单一的物理化学方法处理效率较差。专利号为CN201910854579.0的专利中虽然公开了一种高级氧化和活性炭吸附联用的处理工艺，但其对于废水中的重金属、硝酸盐等无机污染物仍难以去除。并且，现有工艺需要构筑专门的反应池或需要大型设备，投资成本高，占地面积大。

因此，亟需开发小型化、部署方便、投资小、适用范围更广、处理效率更高的处理装置及其工艺。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种可移动式复合污染废水处理装置，本发明的装置集成化和自动化程度高，处理效果好，且工艺过程绿色无污染。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可移动式复合污染废水处理装置，包括：

化学还原反应系统，包括还原药剂投加装置和还原反应池，所述还原药剂投加装置将还原药剂加入至所述还原反应池；

气体回收系统，与所述化学还原反应系统相连，用于将化学还原反应系统产生的气体净化回收；

水量调节系统，与所述化学还原反应系统连接；

斜管沉淀系统，与所述水量调节系统连接；

生物处理系统，与所述斜管沉淀系统连接；

pH调节系统，分别与所述化学还原反应系统和所述生物处理系统连接，用于监测调节所述还原反应系统的pH值以及生物处理系统的进水pH值；

尾气处理系统，与所述生物处理系统连接，用于处理所述生物处理系统排出的气体；

PLC控制系统，与以上各系统连接，用于控制以上各系统的工作。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述还原药剂投加装置由真空泵、料仓和螺旋加药器三部分组成，所述真空泵给所述料仓提供负压，还原药剂在负压作用下自吸进入所述料仓，所述螺旋加药器将还原药剂加入所述还原反应池顶部。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述还原反应池为配备由桨叶搅拌器的不锈钢制长方体反应池。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述气体回收系统包括第一活性炭过滤装置、空气压缩机和气体存储罐，所述还原反应池中产生的气体经所述第一活性炭过滤装置吸附除去挥发性有机物后，将氢气经所述空气压缩机压缩后储存于所述气体储存罐中。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述水量调节系统包括储药罐、加药泵和水量调节池，在所述加药泵的作用下，所述储药罐内的药剂进入所述水量调节池，所述水量调节池为配备由桨叶搅拌器的不锈钢制长方体反应池。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述斜管沉淀系统为立式斜管沉淀池。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述生物处理系统包括生物反应池以及设置于所述生物反应池内的生物膜载体；所述生物处理系统为异养固定化载体生物膜系统，其所用微生物经过专门驯化培养。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述pH调节系统包括2套pH在线监测装置和2套酸液注射装置，其中，一套所述pH在线监测装置和一套所述酸液注射装置与所述化学还原反应系统连接，另一套所述pH在线监测装置和另一套所述酸液注射装置与所述生物处理系统连接。

作为本发明所述的可移动式复合污染废水处理装置的一种改进，所述尾气处理系统包括第二活性炭过滤装置，所述生物处理系统产生的气体经由所述第二活性炭过滤装置吸附除去挥发性有机物后排放。

本发明的目的之二在于：提供一种采用所述的可移动式复合污染废水处理装置的复合污染废水处理工艺，包括以下步骤：

1)先将地下水抽出，临时储存在储存池中，进行水量调节；

2)用泵将地下水加压提升至所述还原反应池，通过所述还原药剂投加装置将球磨零价镁/石墨材料添加至所述还原反应池进行反应，同时，通过所述pH调节系统将还原反应体系中的pH控制在10.4～10.5之间；当反应结束后，调节pH至10.5以上，生成Mg(OH)

3)还原反应池中反应生成的气体进入气体回收系统，去除气体中的挥发性有机物，并回收反应中产生的氢气和甲烷；

4)还原反应后结束后，将废水加压提升至所述水量调节系统，再加压提升至所述斜管沉淀系统，进行固液分离，将废水中的杂质以及还原反应生成的Mg(OH)

5)通过所述pH调节系统将所述斜管沉淀系统出水在流出管中调节至pH为9以下，再流入所述生物处理单元，去除水中的有机污染物和硝酸盐，处理达到相应标准的水体排入城市污水管网或回灌地下；与此同时，所述生物处理单元产生的气体经由所述尾气处理系统处理后排放。

相比于现有技术，本发明的有益效果包括但不限于：

1)本发明装置集成化程度高，可以通过车载实现快速部署，无需建造大型临时构筑物，可缩短修复的工期，投资小。

2)本发明装置自动化程度高，可在PLC控制系统的控制下实现自动化连续运行，持续处理污染地下水。

3)本发明采用两种协同处理工艺，利用零价镁的强还原性对废水中的氯代有机污染物进行还原脱氯降毒，并通过生物处理单元进一步降解，处理效果好，而且可将六价铬等氧化性重金属离子通过还原、沉淀方式去除，工艺过程绿色无污染。

4)本发明装置及工艺即可满足小型场地修复的需求，又能在增加装置数量的情况下满足中型乃至大型场地污染地下水的处理需求，布置方式灵活。

附图说明

图1是本发明中处理装置的结构示意图。

其中：1-化学还原反应系统，2-气体回收系统，3-水量调节系统，4-斜管沉淀系统，5-生物处理系统，6-pH调节系统，7-尾气处理系统，11-还原药剂投加装置，12-还原反应池，21-第一活性炭过滤装置，22-空气压缩机，23-气体存储罐，31-储药罐，32-加药泵，33-水量调节池。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

1、可移动式复合污染废水处理装置

本发明的第一方面提供一种可移动式复合污染废水处理装置，如图1所示，该处理装置包括：

化学还原反应系统1，包括还原药剂投加装置11和还原反应池12，还原药剂投加装置11将还原药剂加入至还原反应池12；

气体回收系统2，与化学还原反应系统1相连，用于将化学还原反应系统1产生的气体净化回收；

水量调节系统3，与化学还原反应系统1连接；

斜管沉淀系统4，与水量调节系统3连接；

生物处理系统5，与斜管沉淀系统4连接；

pH调节系统6，分别与化学还原反应系统1和生物处理系统5连接，用于监测调节还原反应系统1的pH值以及生物处理系统5的进水pH值；

尾气处理系统7，与生物处理系统5连接，用于处理生物处理系统5排出的气体；

PLC控制系统，与以上各系统连接，用于控制以上各系统的工作。

进一步地，还原药剂投加装置11由真空泵、料仓和螺旋加药器三部分组成，真空泵给料仓提供负压，还原药剂在负压作用下自吸进入所述料仓，螺旋加药器将还原药剂加入还原反应池顶部。

进一步地，还原反应池12为配备由桨叶搅拌器的不锈钢制长方体反应池。

进一步地，气体回收系统2包括第一活性炭过滤装置21、空气压缩机22和气体存储罐23，还原反应池12中产生的气体经第一活性炭过滤装置21吸附除去挥发性有机物后，将氢气经空气压缩机22压缩后储存于气体储存罐23中。

进一步地，水量调节系统3包括储药罐31、加药泵32和水量调节池33，在加药泵32的作用下，储药罐31内的药剂进入水量调节池33，水量调节池33为配备由桨叶搅拌器的不锈钢制长方体反应池。

进一步地，斜管沉淀系统4为立式斜管沉淀池。

进一步地，生物处理系统5包括生物反应池以及设置于生物反应池内的生物膜载体；生物处理系统5为异养固定化载体生物膜系统，其所用微生物经过专门驯化培养。

进一步地，pH调节系统6包括2套pH在线监测装置和2套酸液注射装置，其中，一套pH在线监测装置和一套酸液注射装置与化学还原反应系统连接，另一套pH在线监测装置和另一套酸液注射装置与生物处理系统连接。

进一步地，尾气处理系统7包括第二活性炭过滤装置，生物处理系统5产生的气体经由第二活性炭过滤装置吸附除去挥发性有机物后排放。

2、复合污染废水处理工艺

本发明的第二方面提供一种采用上述的可移动式复合污染废水处理装置的复合污染废水处理工艺，包括以下步骤：

1)先将地下水抽出，临时储存在储存池中，进行水量调节；

2)用泵将地下水加压提升至还原反应池，通过还原药剂投加装置将球磨零价镁/石墨材料添加至还原反应池进行反应，同时，通过pH调节系统将还原反应体系中的pH控制在10.4～10.5之间；当反应结束后，调节pH至10.5以上，生成Mg(OH)

3)还原反应池中反应生成的气体进入气体回收系统，去除气体中的挥发性有机物，并回收反应中产生的氢气和甲烷；

4)还原反应后结束后，将废水加压提升至所述水量调节系统，再加压提升至斜管沉淀系统，进行固液分离，将废水中的杂质以及还原反应生成的Mg(OH)

5)通过pH调节系统将斜管沉淀系统出水在流出管中调节至pH为9以下，再流入生物处理单元，去除水中的有机污染物和硝酸盐，处理达到相应标准的水体排入城市污水管网或回灌地下；与此同时，生物处理单元产生的气体经由尾气处理系统处理后排放。

实施例

下面以处理20m

实施过程中所用仪器设备主要包括：还原反应池1个，水量调节池1个，立式斜管沉淀池1个，生物池1个，搅拌器2套，加药装置2套，pH在线监测装置2套和pH调节装置2套，活性炭吸附装置2套，空气压缩机1台，污水泵3台，PLC控制系统1套。

实施过程具体包括以下步骤：

1)根据场地环境水文地质及污染羽勘察结果，通过水泵对高浓度污染地下水进行抽提，并临时储存在场地的储存池(罐)中，储存池(罐)的容积视抽提水量的体积而定，废水在储存池(罐)中进行初步沉淀。

2)用泵将废水加压提升至化学还原反应系统，进水时间5min，还原反应池尺寸为1.0m×1.0m×1.5m；有效容积为1.0m

3)化学还原反应系统与气体回收系统相连，反应中生成的气体先进过第一活性炭过滤装置，去除气体中残存的挥发性有机物，然后进入空气压缩机，压缩后的气体储存在气体存储罐中，实现反应中产生的氢气和甲烷等的资源回收。

4)之后将废水加压提升至水量调节池，出水时间5min，整个还原阶段用时40～55min。水量调节池的尺寸为1.0m×1.0m×1.5m。如果后续沉淀效果较差，可在水量调节池投加少量混凝剂进行预处理，之后废水加压提升至立式斜管沉淀系统，进行固液分离，沉淀池连续运行。沉淀池的平面尺寸为2.0m×1.0m，装置总高2.2m，其中泥斗区高0.5m，配水区高0.5m、斜管沉淀区高0.5m，清水区高0.4m，超高0.3m，斜管水平倾角60°，斜管长0.58m。废水中杂质、还原反应生成的Mg(OH)

5)沉淀后的水体在流出管中通过pH调节系统调节至pH为9以下，流入生物处理系统，生物处理系统为异养固定化载体生物膜系统，所用微生物经过专门驯化培养，可去除90％以上废水COD和80％以上硝酸盐，处理达标的水体排入城市污水管网或回灌地下。生物反应池的尺寸为2.0m×2.0m×2.2m，有效容积7.0m

本实施例的一种可移动式复合污染废水处理装置可以安装在专用车辆上。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。