專利名稱：用于處理廢水的系統和方法
技術領域：
本申請涉及廢水的處理。具體地，本申請涉及水處理以從其中除去各種沉淀的或 懸浮的污染物。
背景技術：
來自許多工業操作的廢水必須進行處理以除去可產生嚴重環境問題的污染物如 金屬。許多工業用水處理廠包括三種基礎部件。參考圖1，廢水處理廠100包括化學處理工 藝池102、絮凝工藝池104和澄清工藝池108。所述化學處理工藝池102接收廢水和儲存廢 水，同時對其進行化學處理以將溶解的金屬轉化為可沉降的金屬。接下來，將經化學處理的 廢水轉移到絮凝工藝池104。該絮凝工藝池104儲存廢水，同時使該廢水中的金屬結合在一 起。聚合物絮凝化學試劑被引入絮凝工藝池104中的廢水中。絮凝化學試劑導致金屬結合 在一起以形成較大的較容易沉降的絮狀物或團簇。最后，將含有絮凝物質的廢水向下游轉 移到澄清工藝池104。該澄清工藝池104容許結合的金屬沉降到底部，同時從頂部除去殘留 的水。在這樣的常規系統中，澄清工藝池104必須與絮凝工藝池102位于相同的水平面 (grade)上或者位于其下方。這容許大量的廢水靠重力進料到澄清工藝池104。如果大量 的廢水被泵送到較高水平面的澄清工藝池，則泵送階段將分解廢水中的絮凝材料，導致金 屬返回到溶液中。這明顯限制了廢水處理廠可以安排的方式。而且，需要大量的時間用于 絮凝和用于重力進料大量廢水以進行澄清。因此，需要改善廢水處理系統和方法。
圖1是常規廢水處理系統的示意圖；圖2是根據本公開的廢水處理系統的示意圖；和圖3是適合與圖2所示的廢水處理系統一起使用的靜態混合器的局部剖視圖。
具體實施例方式參考附圖中的圖2，其中顯示了廢水處理系統200的示意圖。廢水處理系統200包 括用于接收和化學處理廢料的化學處理工藝池202。當從化學處理工藝池202釋放經處理 的物料時，該經處理的物料流入與所述化學處理工藝池202流體連通的靜態混合器204。廢 水處理系統200還包括混合系統206。該混合系統206包括計量泵210和混合室212。混 合系統206接收來自聚合物儲庫208的聚合物，產生聚合物混合物并將該聚合物混合物提 供給靜態混合器204。隨著經處理的物料流入澄清池214，該靜態混合器204將從化學處理 工藝池202接收的經處理的物料與從混合系統206接收的聚合物混合物結合。化學處理工藝池202可實現為一個或多個儲罐。化學處理工藝池202接收廢水和 儲存廢水，同時對其進行化學處理以將溶解的金屬轉化為可沉降的金屬。在一些實施方式中，化學處理工藝池202可用于儲存廢水并同時調節該廢水的pH水平。例如，在廢水包括 鉻酸鹽的實施方式中，化學處理工藝池202可用于將六價鉻轉化為三價鉻。轉化過程可包 括降低廢水的PH水平，例如降低到3以下或者2. 5以下，以將廢水酸化。可將足量的重亞 硫酸鹽(bisulfite)加入廢水以使廢水中所有的或基本上所有的六價鉻轉化為三價鉻。然 后，可將PH水平升高到適合導致鉻酸鹽形成可以從廢水中沉降出來的沉淀物的水平。用于 確定有效量的重亞硫酸鹽以實現所需的六價鉻到三價鉻的轉化的方法是本領域技術人員 已知的。而且，用于提高和降低液體物質PH水平的方法也是本領域技術人員已知的。在其 它實施方式中，化學處理工藝池202可用于附加的和/或其它的化學工藝過程，特別是導致 沉淀物形成的那些化學過程。一旦完成所需的化學處理過程，可將廢水從化學處理工藝池202排出。該廢水通 過適合運輸這種流體的導管導入靜態混合器204，在該靜態混合器204中加入聚合物混合 物并將其與廢水混合。聚合物混合物是由混合系統206提供的。該混合系統206作為用于活化非活性 (inactive)的聚合物(其將被用作絮凝劑)的系統而發揮作用。非活性聚合物是由緊密、 卷曲的分子構成的。當與合適的流體如水結合時，該緊密的分子是無卷曲的并且展開的以 暴露正電位點和負電位點。這些無卷曲的聚合物分子非常長，具有數百萬個吸引懸浮在廢 水中的帶電顆粒的位點。由于大部分懸浮在廢水中的顆粒帶有負的或正的靜電荷，這些顆 粒趨向于與聚合物分子聚集以形成絮狀物。在一些實施方式中，混合系統206可包括用于將非活性聚合物從儲庫轉移到混合 室212的聚合物輸送機構(mechanism)。在所示的實施方式中，混合系統206包括計量泵 210(其起到聚合物輸送機構的實例的作用)。盡管顯示的是單個計量泵210，但是實施方式 可包括一個或多個計量泵210。計量泵210將聚合物從聚合物儲庫208進料到混合室212。 聚合物儲庫208的實施方式可包括一個或多個含有干燥或液體形式的未稀釋的非活性聚 合物的筒和/或池。計量泵210的實施方式可包括可調節的泵，其能夠進行調節從而能夠 選擇聚合物從聚合物儲庫208到混合室212的流速。計量泵210的實施方式可根據使用的 各種形式的聚合物(例如液體或干燥形式的聚合物)進行調節。混合系統206包括用于活化聚合物的聚合物活化機構。在所示實施方式中，混合 系統206包括混合室212，其可用作聚合物活化機構的實例。盡管顯示的是單個混合室212， 但是實施方式可包括一個或多個混合室212。該混合室212可活化通過計量泵210輸送到 該混合室212的非活性聚合物。混合室212包括用于接收非活性聚合物的入口和用于接收 活化劑如水的入口。混合室212的水優選為基本上不含顆粒物質的清水(clean water)； 換句話說，優選不將廢水用于活化混合室212中的聚合物。混合室212或混合系統206可 包括用于控制水到混合室212中的流速的計量裝置。混合室212包括如下的容器，其中將 水和聚合物輸送到該容器中并在該容器中結合。混合室212可包括用于將聚合物和水混合 的混合裝置，例如通過發動機驅動的葉輪機構。本領域技術人員可根據所用的特定聚合物，例如根據聚合物制造商的說明書，確 定輸送到混合室212的水與聚合物的比例。而且，本領域技術人員可根據所用的特定聚合 物，例如根據聚合物制造商的說明書，確定用于混合聚合物與水的混合室212的混合時間 和混合速度。希望的是，在將聚合物送到靜態混合器204之前將其完全稀釋和活化，從而可進行最大程度的絮凝。靜態混合器204接收來自混合系統206的經活化的聚合物和來自化學處理工藝池 202的經化學處理的廢水。靜態混合器204的實施方式示于圖3中。接下來參考圖3，其顯示了靜態混合器300的局部剖面圖。靜態混合器300可用 作圖2中所示靜態混合器204的實施方式。靜態混合器300包括第一入口 302和第二入口 304。第一入口 302可連接至與化學處理工藝池202流體連通的導管。第二入口 304可連 接至與混合系統206流體連通的導管。因此，靜態混合器300可通過第一入口 302從化學 處理工藝池202接收經化學處理的廢水，并且可通過第二入口 304從混合系統206接收經 活化的聚合物。第一和第二入口 302和304提供與靜態混合器300的內室306的流體連接。內室 306在靜態混合器300內延伸在靜態混合器300的流入端300a和流出端300b之間。靜態 混合器300還包括在靜態混合器300的流出端300b的出口 308。混合部件310位于靜態混 合器300的內室306中。混合部件310包括當流體多個隔板312，當流體在靜態混合器300 的流入端300a和流出端300b之間流動時，該隔板312用于干擾流體的流動。可以這樣設 置隔板312 將流體的亞區(subdivison)分開和再組合若干次，從而導致從出口 308中排 出均勻的混合物。適合用作混合部件310的混合部件的實例公開在!^ederighi等人的美國 專利No. 4，511，258中，將其引入本文作為參考。現在再參考圖2，當廢水流過靜態混合器204時，將來自混合系統206的經活化的 聚合物與來自化學處理工藝池202的經化學處理的廢水混合。當廢水與經活化的聚合物混 合時，經活化的聚合物通過與廢水中的細顆粒結合而起到絮凝劑的作用。因此，當廢水流過 靜態混合器204時開始絮凝，從而當廢水到達澄清池214時已經形成了大的絮狀物。靜態 混合器204導致廢水和經活化的聚合物中的湍流漩渦(tubulent eddy)，這有助于防止經 活化的聚合物在化學處理工藝池202和澄清池214之間的過快沉降。如果系統200中不存 在靜態混合器204，則廢水和經活化的聚合物的流動將是更加層流的(laminar)，因此，由 于絮凝傾向于更加集中，經活化的聚合物傾向于在導管中沉降和在導管中產生堵塞。由于靜態混合器300導致的流動破壞可以使經活化的聚合物在廢水中更均勻地 分布，因此當將廢水運輸到澄清池214時，在管線或其它這類導管中會發生絮凝。這可以去 除絮凝池，如圖1所示的絮凝池104。這樣的絮凝池為廢水處理系統增加了大量的成本，包 括建設和維護絮凝池的成本。由于廢水通常在絮凝池中儲存若干小時，絮凝池也增加了處 理廢水所需的時間量。因此，去除絮凝池可以使廢水處理系統以較低的成本建設和維護并 且可以更短的時間處理廢水。而且，由于絮凝在運輸期間發生而不是在靜態絮凝池中發生， 可以將廢水泵入澄清池214而不是在重力作用下流動。這消除了圖1所示現有技術系統的 限制，即，在現有技術系統中澄清池108必須與絮凝工藝池102位于相同的水平面或者位于 其下方。澄清池214從靜態混合器300接受廢水。在該點，大的絮狀物已經開始在廢水中 形成。所述絮狀物沉降在澄清池214的底部，與廢水的液體部分分離。澄清池214可包括 許多隔板。這樣的隔板可有助于收集廢水中更多的漂浮絮狀物。所述絮狀物容易在澄清池 214的底部集中，從該底部可將它們收集用于進一步的處理或處置。廢水的剩余液體可以從 澄清池214的頂部除去以進行進一步處理或處置。
顯然，已經描述和說明了具有顯著優點的發明。雖然本申請是以有限數量的形式 展示的，但是其并不只限于這些形式，可以進行各種改變和變型而不脫離本申請的構思。
權利要求
1.用于處理廢水的系統，該系統包括化學處理工藝池，其用于接收廢水并對該廢水進行化學處理，從而提供經化學處理的 廢水；混合系統，其用于接收絮凝劑并活化該絮凝劑，從而提供經活化的絮凝劑； 澄清池；和靜態混合器，其用于將經活化的絮凝劑引入經化學處理的廢水中并用于在經化學處理 的廢水從化學處理工藝池流到澄清池的同時促進經化學處理的廢水發生絮凝。
2.權利要求1的系統，其中所述對廢水進行化學處理包括用于促進沉淀物形成的化學處理。
3.權利要求2的系統，其中所述對廢水進行化學處理包括改變廢水的pH水平。
4.權利要求3的系統，其中所述對廢水進行化學處理包括降低廢水的pH水平和隨后提 高該廢水的PH水平。
5.權利要求1的系統，其中所述絮凝劑包括聚合物。
6.權利要求5的系統，其中所述混合系統包括聚合物輸送機構和聚合物活化機構。
7.權利要求1的系統，其中所述混合系統包括用于將活化劑與所述絮凝劑結合的混合室。
8.權利要求7的系統，其中所述混合室包含用于將所述活化劑與所述絮凝劑混合從而 促進絮凝劑活化的混合設備。
9.權利要求1的系統，其中所述混合系統包括用于控制所述接收絮凝劑的計量泵。
10.權利要求1的系統，其中所述澄清池包括一個或多個隔板。
11.權利要求1的系統，其中所述靜態混合器包括用于從所述化學處理工藝池接收所 述經化學處理的廢水的第一入口，和用于從所述混合系統接收所述經活化的絮凝劑的第二 入口。
12.權利要求1的系統，其中所述靜態混合器包括內室和置于該內室中的混合部件，所 述混合部件設置為將所述經活化的絮凝劑與所述經化學處理的廢水混合。
13.處理廢水的方法，所述方法包括 在靜態混合器處接收廢水，其中所述靜態混合器包括用于接收廢水的入口和與澄清池流體連通的出口 ；和 在所述靜態混合器處接收經活化的絮凝劑，其中所述靜態混合器設置為使所述經活化的絮凝劑與廢水混合，同時廢水從該靜態混 合器的入口流到澄清池，從而在廢水流到澄清池的同時促進廢水發生絮凝。
14.權利要求13的方法，還包括在通過靜態混合器接收廢水之前對該廢水進行化學處 理以促進在廢水中形成沉淀物。
15.權利要求14的方法，其中所述廢水的化學處理包括改變廢水的pH水平。
16.權利要求15的方法，其中所述廢水的化學處理包括降低廢水的pH水平和隨后提高 該廢水的PH水平。
17.權利要求13的方法，其中所述經活化的絮凝劑包括聚合物。
18.權利要求13的方法，還包括使用混合系統活化非活性絮凝劑從而提供至少一些經 活化的絮凝劑，所述混合系統包括用于將活化劑與所述惰性絮凝劑結合的混合室。
19.權利要求13的方法，其中所述靜態混合器的入口是用于接收廢水的第一入口，和 其中所述靜態混合器還包括用于接收經活化的絮凝劑的第二入口。
20.權利要求13的方法，其中所述靜態混合器包括內室和置于該內室中的混合部件， 所述混合部件設置為將所述經活化的絮凝劑與所述廢水混合。
全文摘要
廢水處理系統包括用于接收和化學處理廢水的化學處理工藝池。所述廢水處理系統還包括用于接收和活化絮凝劑如聚合物的混合系統。所述廢水處理系統還包括靜態混合器，其用于將絮凝劑引入廢水中和用于在廢水從化學處理工藝池流到澄清池時促進廢水發生絮凝。
文檔編號C02F1/52GK102105407SQ200980129117
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月27日 優先權日2008年7月31日
發明者喬.B.唐寧三世, 布賴恩.D.邁茲 申請人:貝爾直升機泰克斯特龍公司