一种新型同时氧化混凝水处理工艺及设备
一种新型同时氧化混凝水处理工艺及设备
随着环境污染问题日益严重，水处理技术的研究和应用变得越来越重要。本文介绍了一种新型的水处理工艺——同时氧化混凝水处理工艺，该工艺通过将氧化和混凝两个过程有机结合，实现了对水中有机砷等污染物的高效去除。
背景与挑战
近年来，有机砷等新兴污染物在水体中的检出率不断上升，对生态环境和人类健康构成严重威胁。传统的水处理工艺，如常规混凝技术，对有机砷的处理效果有限。虽然已有研究尝试通过氧化-吸附或氧化-混凝等组合工艺来解决这一问题，但仍然存在一些局限性，如活性炭吸附容量有限、成本高、无机砷脱附难等问题。
创新工艺与设备
为克服现有技术的不足，本发明提出了一种同时氧化混凝水处理工艺及一体化设备。该工艺的核心是在均相反应体系下，通过氧化剂和混凝剂的同时投加，实现氧化和混凝的互促增效，同步高效降解有机砷与去除无机砷。
工艺流程
- 氧化剂配制：将高铁酸钾通过磁力搅拌充分溶解，配制成氧化剂溶液。
- 混凝剂配制：将铝铁共价键复合混凝剂通过磁力搅拌充分溶解，配制成混凝剂溶液。
- 氧化混凝反应：在氧化混凝反应器内，调节有机物废水的pH在5～9范围内，将氧化剂、混凝剂同时投加到废水中，先快速搅拌3-5分钟，再慢速搅拌30-40分钟，之后排入后续沉淀反应器。
- 沉淀分离：在沉淀反应器内保持停留时间15-20分钟，固液分离，得到上清液出水。沉淀的絮体污泥按处理水质量4％-5％比例回流到前述氧化混凝反应器内，与氧化剂、混凝剂同时投加。
设备组成
该设备主要包括氧化剂投加装置、混凝剂投加装置、计量泵、氧化剂加药管、混凝剂加药管、快速搅拌器电机、快速搅拌器、导流墙、溢流堰、同波折板、异波折板、刮泥板电机、刮泥板、止回阀、回流污泥泵、蝶阀、回流污泥管、流量控制器、剩余污泥泵和剩余污泥排出管等组件。水流依次经过氧化混凝反应池和斜板沉淀分离区，最终实现污染物的高效去除。
技术优势
互促增效：混凝剂中的金属铝盐与铁盐水解改变了水中高铁酸钾表面pH微环境，加快了高铁酸钾的活化及其自分解速度，产生更多高活性中间价态铁以及活性氧自由基，提高了有机砷向无机砷的降解效率；另一方面，高铁酸钾的自分解反过来促进了混凝剂中金属铝盐与铁盐的水解，产生更丰富更高价态的优势水解羟基络合产物，同步增强了对水中无机砷的吸附、络合、混凝等固化的作用。
绿色高效：采用的高铁酸钾是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂、氧化剂，不会产生卤代消毒副产物，氧化活性很强，氧化还原电位远高于常用的高锰酸钾和重铬酸钾。
复合混凝剂优势：采用的铝铁共价键复合混凝剂，相较于以氢键和分子间作用力等形成的常规混凝剂，具有稳定性强、絮体密实度大、出水残留低、混凝效果好等优点。
设备集成化：集氧化混凝于一体的设备，仅需要氧化混凝、沉淀两个反应单元，节省了设备体积与成本，也缩短了反应时间。
沉淀区创新设计：在一体化设备的沉淀区中，氧化絮凝后的污水先流经异波折板区，再流经同波折板区，能够加快絮体的碰撞与凝聚，增大絮体的体积，促进污泥的沉降。
资源化利用：工艺中所形成的絮体具有更多的活性基团和活性位点，将絮体污泥一定比例回流，能够通过絮体表面基团、金属配位、形貌结构以吸附、络合、强化混凝的同时去除有机砷降解产生的碳氢烃氧等有机中间产物与无机砷，实现废弃物的资源化利用。
这一创新工艺不仅提高了水处理效率和效果，还降低了处理成本，具有广阔的应用前景。