CN101314513A - 污泥浆水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用自然界大量处理污泥浆水的系统。本发明公开了一种污泥浆水处理系统，其包括以恒速提供污泥浆水入流动通路，该流动通路中设置一个或多个含泥浆水处理剂的固液分离器(管线混合器)，在沉淀池并随后在澄清池中处理经固液分离器处理过的处理泥浆水，以将污泥分离为沉淀物，并以恒速收集结果产生的分离净水，这样就使得不用动力如泵来处理大量污水成为可能。

Description

污泥浆水处理系统

技术领域

本发明涉及一种用于污泥浆水固液分离的处理系统。

背景技术

到目前为止，要对污泥浆水，如疏浚底质的泥浆水进行固液分离，已知的有使用离心分离机、压滤机或压带机的脱水处理设备。近年来，本发明者已提出使用净水剂、中和剂和有机聚合物凝聚剂进行固液分离的方法(参见专利文件1，专利文件2和专利文件3)。此外，最近还开发出一种用泥浆水处理剂和专用混合器的组合来处理疏浚底质的泥浆水的方法和固液分离器(专利文件4)。

[专利文件1]JP-B-8-240

[专利文件2]JP-B-7-112560

[专利文件3]JP-B-7-75720

[专利文件4]JP-A-10-499

发明内容

按照使用上述离心分离机、压滤机等常规脱水处理设备的处理方法，即使在这方面花费了大量的资金，其也仅仅是从污泥中挤压出水以降低水含量，而有害的气味、土质和水质并没有得到改善。此外，污泥凝固态也是不完全的，从而导致利用其作为土壤改良用土或筑堤用土也是困难的。

此外，使用净水剂、中和剂和有机聚合物凝聚剂等进行固液分离的上述所有方法中，通过搅拌而进行混合是不充分的，这会导致固液分离不充分，且需要的时间周期长。并且细菌和重金属的解毒以及防臭也均不充分，这样就会引起不可避免的污染问题，如环境污染。

因此，作为一种对疏浚底质的泥浆水有效地进行固液分离的固液分离方法和设备，已开发了JP-A-10-499中所述的处理方法和设备，其时间短、无环境污染就获得改良的土质和分离水。本发明提出了一种泥浆水处理系统，以进一步改进上述的发明。

为了解决有效处理污泥浆水的问题，本发明者已进行了深入的研究。本发明者最终发现，通过在恒速下，特别是在不使用动力的恒速下，将要处理的污泥浆水供给至设置有一个或多个固液分离器(管线混合器，line mixer)的流动通路的系统，可靠而有效地进行大量泥浆水的固液分离和凝聚沉降，以有效地获得土质得到改善且可有效再利用的沉淀物和分离净水，从而完成了本发明。

也就是说，本发明涉及：

(1)一种污泥浆水处理系统，其包括以恒速提供污泥浆水至流动通路，在该流动通路中设置有一个或多个含泥浆水处理剂的固液分离器，将经上述固液分离器处理过的泥浆水引入沉淀池并随后引入澄清池，以将污泥作为沉淀物进行分离，并以恒速收集结果产生的分离净水；

(2)如(1)中所述的污泥浆水处理系统，其中该系统进一步包括脱水和干燥分离的污泥沉淀物的步骤；

(3)如(1)或(2)中所述的污泥浆水处理系统，其中固液分离器是混合器21，它包括圆筒状主体；上述混合器的主体有污泥浆水引入口22和混合处理产物的排出口23，引入口22和排出口23是比上述主体更细的短管；所述混合器21设有药剂供给管36，其用于通过药剂注入口28在引入口处引入泥浆水处理剂；在上述主体的入口和出口附近，平板构成的隔板被固定在上述入口和出口附近内侧面上4个部位的每一个上，由上述侧面朝向中心；其顶部朝向所述引入口的“ㄑ字形”隔板被固定在所述混合器的圆筒体圆形横截面的中心部分，处于所述入口和出口附近内侧所述4个各自由平板构成的隔板的中间部位；并且两个或多个类似的混合器相连，根据需要向其中引入至少一种药剂；

(4)如(3)中所述的污泥浆水处理系统，其中固液分离器的圆筒状主体的中央膨大部分的直径两倍于出口的直径，且该圆筒状主体的长度4倍于出口的直径；

(5)如(3)或(4)中所述的污泥浆水处理系统，其中混合器的主体横向设置；

(6)如(1)中所述的污泥浆水处理系统，其中所述泥浆水处理剂选自净水剂、中和剂和凝聚剂中的至少一种；

(7)如(1)中所述的污泥浆水处理系统，其中污泥浆水的供给速度为0.5-5米/秒；

(8)如(1)或(7)中所述的污泥浆水处理系统，其中通过具有一定坡度的水道来实现恒速提供污泥浆水；

(9)如(1)、(7)或(8)中所述的污泥浆水处理系统，其中将污泥浆水从河流直接引入到具有一定坡度的水道；和

(10)如(1)或(9)中所述的污泥浆水处理系统，其中将结果分离出的清水从具有特定一定坡度的水道直接排放入河流。

发明效果

由疏浚泥浆水而造成象环境污染这样的污染问题的污水以恒速大量、持续地供应到挡板型管线混合器中，并且通过搅拌与无机凝聚剂、中和剂和凝聚剂相混合，由此而不用动力如泵，就能大量、快速和充分地进行水净化，且土壤颗粒相互结合成土块，从而获得改良的土壤和分离水。此外，根据本发明，通过直接利用天然河流或池塘，或天然的坡度就可以改善土质，从而能降低建设成本、缩短工期和改善环境。因此本发明在经济上和实践上都是极佳的。

附图说明

图1是本发明污泥浆水处理的流程图。

图2是本发明的管线混合器的结构示意图。

图3是根据常规方法[JP-A-10-499]处理疏浚底质泥浆水的流程图。

附图标记说明

1  污泥浆水处理系统

2  搅拌管路

3  配备有污泥收集装置的沉淀池

4  第一池

5  第二池

6  防污壁

7  陆桥

8  淡水池

9  排水管路

10  辉山明渠

11  污泥收集装置

12  脱水室

13  设备室

20  管线混合器

21  混合器主体

22  泥浆水引入口

23  排出口

24  隔板

25  隔板支架

26  法兰

27  止回阀

28  药剂注入口

31  (供给槽)(净水剂）

32  (供给槽)(中和剂)

33  (供给槽)(聚合物凝聚剂)

具体实施方式

作为本发明中使用的泥浆水处理剂，可用已知的任何一种，净水剂可以是JP-B-8-240中所述的无机凝聚剂，例如，可以是无机凝聚剂，其主要包括二价或三价铁盐，三价金属盐和碱土金属，其在溶剂水中溶解，或是进一步向上述凝聚剂中加入五氧化二磷的无机凝聚剂。

二价或三价铁盐包括硫酸亚铁、硫酸铁、氯化铁等，三价金属盐为硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)、硫酸铝钾(AIK(SO₄)₃)等。

在本发明中，采用向上述的凝聚剂中进一步添加五氧化二磷(P₂O₅)的无机凝聚剂。

本发明的上述无机凝聚剂的组成比根据要被处理的污泥物料的发生源来合理选择，也就是说，根据构成污泥物料的组分、颗粒大小的构成比率、水含量、pH值、温度等。然而，二价或三价铁盐可以从50到30重量％，三价金属盐可以从45到30重量％，P₂O₅可以从1.5到0.3重量％，从而能够有效地进行处理。

净水剂的用量没有特别地限制，在底质泥浆水(含水量：7-12％)的量为1的基础上，为0.1-1％，优选为0.2-0.5％。

在对本发明疏浚底质的污泥浆水等的处理中，在进行处理时例如使用上述无机凝聚剂作为净水剂后，由于无机凝聚剂降低了pH值而使水中氢离子的浓度升高，这会引起凝聚反应变慢，在本发明中，用氢氧化钙(Ca(OH)₂)、氢氧化钠(NaOH)、氧化镁(MgO)等作为增加pH值的中和剂处理，来降低氢离子浓度，从而顺利地进行凝聚反应。此外，由于净水剂而引起pH值升高时，使用硫酸、盐酸等作为无机酸。上述pH值可以从5到9，优选地从5.8到8.6。

另外，本发明中所用的聚合物凝聚剂使用各种阴离子、非离子和阳离子聚合物凝聚剂。例如，用聚丙烯酰胺基(Himolock SS500和Himolock OK107(注册商标)(Kyoritsu Yuki Kogyo Co.，Ltd.))作为阴离子凝聚剂，用聚丙烯酰胺基(Himolock SS200(注册商标)(Kyoritsu Yuki Kogyo Co.，Ltd.))作为非离子凝聚剂，用聚丙烯酰胺基(Himolock MP173，Himolock Q101和HimolockQ105(注册商标)(Kyoritsu Yuki Kogyo Co.，Ltd.))作为阳离子凝聚剂。

通过这种聚合物凝聚剂可以进一步加速污泥材料颗粒之间的凝聚反应。污泥材料通过与净化分离处理剂的协同作用迅速地形成大块而沉淀。

在本发明中，上述净水剂、中和剂和聚合物凝聚剂中的一种或多种可以根据污泥浆水比如疏浚底质泥浆水来作为处理剂使用，且可以根据泥浆水进行选择。例如，在某些情况下，可以使用一种处理剂。另外，用上述的净水剂首先进行第一步处理，然后用中和剂进行第二步处理，再用有机聚合物凝聚剂进行第三步处理。利用挡板型管线混合器作为混合器进行处理，由此将疏浚底质泥浆水与各处理剂极其有效地进行混合，并且彻底进行对泥浆水的固液分离。这样可以有效利用分离的土壤和分离水。

以下具体说明附图。

图1是本发明的污泥浆水处理系统的流程图。

通过渠截流一股水流，使污泥浆水从渠(10)作为自然流水在搅拌管路(2)中流动，用固定在搅拌管路中的含处理剂的固液分离混合器(管线混合器)(20)处理该泥浆水。让凝聚的污水流入配备有污泥收集装置的沉淀池(3)，用污泥收集装置(11)将沉淀物送到收集脱水室(12)中以进行脱水。从设备室(13)将处理剂(31)-(33)引入管线混合器(20)。污泥收集装置(11)是利用连接到旋转链上的钢板收集沉淀污泥的装置。此外，脱水室(12)包括用于将凝聚剂加到收集的污水中以加强脱水效果，在压力装置中进行固液分离，并将固体物料送到卸料斗中的设备。让结果分离出的净水流入第一池(4)，并且利用固定在第一池中的防污壁(6)沉降因太多而未沉淀的颗粒。让分离净水进一步流入第二池(5)以制备清水。然后，让水注入清水池(8)，通过排水管路(9)再流入渠(10)。图1示出了上述的污泥浆水处理系统。

图2是本发明的化学药剂加料管道混合搅拌器(管线混合器)(20)的结构示意图。管线混合器主体(21)包括横向配置的圆筒体，其两侧有引入口(22)和排出口(23)，引入口22和排出口23为短管。在主体内侧的入口和出口附近，挡板(隔板或分隔叶片)(24)固定在上述主体侧面上4个部分上和中心部分。主体侧面上的挡板(隔板或分隔叶片)(24)由平板构成，而中心挡板(隔板或分隔叶片)(24)是ㄑ字形的。混合器被设计成在泥浆水或混合处理产物通过这些挡板时与药剂充分混合。

图3是表示按照常规方法(JP-A-10-499)处理疏浚底质泥浆水的方法的流程图。将来自疏浚区的底质泥浆水引入化学药剂加料管路混合搅拌器(管线混合器)(20)，从供给罐(31)向其中注入净水剂，随后进行混合。将混合物传送并引入到第二管线混合器，从供给槽(32)向其中注入中和剂，随后进行混合。将混合物进一步传送并引入到第三管线混合器(20)，从供给槽(33)向其中注入聚合物凝聚剂，随后进行混合。对结果产生的混合物进行充分净化，并随后对其进行处理，例如，进行分离水和固体物质(土壤)的处理，如过滤处理。

在图中，34是供给泵，35是流量计，36是供给软管，27是止回阀，28是注入口，26是法兰，24是隔板，25是隔板支架，37是控制阀，22是由短管构成的引入口，23是由短管构成的排出口。

实施例

基于下面的附图来阐述本发明的实施例，但是不应认为本发明限于此。

从河流(10)截流一股水流，使污水(原水)(含188-253毫克/升的悬浮物)靠坡度(0.25-1％，优选0.5％)产生的自然流动而完全不用动力如泵，以恒速(0.5-5米/秒，优选1米/秒)流入搅拌管路(2)中。流入时的水质如下：pH：7.2，SS：188-253毫克/升，COD：114-348毫克/升，BOD：40-100毫克/升，T-N：18毫克/升，T-P：4毫克/升，和NH4-N：12毫克/升。

通过在流入前提供的三个筛网移除垃圾。搅拌管路直径为800Φ，长度为3.98米，掩埋地下2.1米。搅拌管路(2)具有两个管线混合器(高速混合器)(20)。

从设备室(13)引入并添加净水剂(Hedoroclean，H/C)(31)和聚合物凝聚剂(33)到固定在搅拌管路中的两个管线混合器(高速混合器)中，让污水进行凝聚反应。管线混合器(高速混合器)的尺寸为，从入口到出口为800Φ，搅拌部分为1600Φ，长度3.98米，药剂注入口为50Φ。搅拌管路在其最顶端处设有H/C用管线混合器，而聚合物凝聚剂用管线混合器则装在搅拌管路的47.48米处。从设备室(13)输送H/C(31)和聚合物凝聚剂(33)。H/C和聚合物凝聚剂的加入量是事先确定的。例如，按污水重量的0.2-0.6％比例加入。确定污泥浆水和药剂(H/C和聚合物凝聚剂)的比例，并用装在搅拌管路8.68米处的污水流量计(电磁式)，以及药剂(H/C和聚合物凝聚剂)流量计(电磁式)来进行系统(P/C)自动操作。

经凝聚处理过的污水流入沉淀池(3)。沉淀池的体积为648立方米(长度：60米，宽度：3米，深度：3.6米)。将凝聚处理过的污水分离成污泥和水，用固定在沉淀池中的污泥收集装置(11)沉淀和收集污泥。通过螺杆泵(容量：10吨/小时，尺寸：100A)将收集的污泥送到脱水室(12)进行脱水处理。让处理过的上层(清)水流入第一池(4)。处理过的净水的SS为50-60毫克/升。

第一池(4)长47.8米，宽20.4米、深3.6米(3510立方米)。利用固定在第一池内的防污壁(6)来沉淀太小而未沉淀的颗粒。防污壁(6)固定在5处。然后，让污水流入第二池(5)，并进一步处理净水和沉淀物以形成更洁净的水。处理后的净水的SS为25-35毫克/升。

第二池(5)长27.9米，宽18.4米、深3.6米(1848立方米)。处理后的净水从第二池(5)流入清水池(8)。

清水池长8米，宽18.4米、深3.6米(58.88立方米)。为了使处理后的水外观更清澈，将清水池的深度调到0.4米。通过排水管路(9)让污水再回到(使其流入)辉山明渠。排水管路的直径为600Φ，长度为95米。处理后的水质如下：pH：6.9，SS：20-30毫克/升，COD：50-70毫克/升，BOD：5-15毫克/升，T-N：9毫克/升，T-P：0.8毫克/升，和NH4-N：6毫克/升。

该污水处理系统每天处理30，000吨污水。常规的废水处理厂具有20,000平方米的占地面积。相比之下，辉山明渠具有6,800平方米的占地面积，从而减少了空间。这是由于该系统具有高处理速度、药剂的高速凝聚和管线混合器的高速搅拌。

脱水室(12)中脱水的沉淀物进一步通过浓缩、脱水和干燥步骤用于垃圾填埋或循环利用(肥料等)。

污水处理的结果列于表1中。

[表1]

	原水	处理水	去除比	排放水的质量
					SS	188-253毫克/升	20-30毫克/升	88％	一级B
COD	114-348毫克/升	50-70毫克/升	80％	一级B
					BOD	40-100毫克/升	5-15毫克/升	80％	一级A-B
TN	18	9	50％	一级A
					TP	4	0.8	80％	一级A
NH4-N	12毫克/升	6毫克/升	50％	一级B
					PH	7.2毫克/升	6.9毫克/升

在表1中，pH：氢离子浓度，SS：悬浮物，COD：化学需氧量，TN：总氮，TP：总磷和NH4-N：氨态氮。

本发明通过使用专用的管线混合器和净水剂具有下述优点。

本发明的管线混合器是圆筒体，其中部膨大部分的直径两倍于出口直径，长度4倍于出口直径。挡板固定在出口、入口和中部，药剂和泥浆水与这些挡板数量的二次方成比例而进行混合和搅拌。中心部分的体积大，以便使流速不会受阻，从而使借助混合和搅拌，并有效利用坡度等造成的自然流动来进行固液分离成为可能。此外，净水剂Hedoroclean H/C的凝聚能力很快，安全性和经济性也很高。Hedoroclean H/C具有300mv或以上的ZETA电位，高达其它凝聚物电位的2到3倍，因此凝聚性快10到15倍。因此，与管线混合器的性能相结合，最有效地实现通过搅拌进行的固液分离。

安全测试结果

(1)Komatsuna的发芽试验，(2)Orizias latipes的培养试验，(3)海底生物影响试验和(4)诱变性试验

加入Hedoroclean H/C 1000PBM时的DNA损害判定为阴性，确认Hedoroclean H/C对DNA水平没有影响。

产业应用性

本发明的污泥浆水处理系统是一个创新的系统，该系统可以用在天然沟渠中泥浆水的直接处理中，且可以在不用动力如泵的情况下处理大量污水，并具有极高的有效性。

Claims (10)

1、一种污泥浆水处理系统，其包括以恒速提供污泥浆水至流动通路，在该流动通路中设置有一个或多个含泥浆水处理剂的固液分离器，将经上述固液分离器处理过的泥浆水引入沉淀池并随后引入澄清池，以将污泥作为沉淀物进行分离，并以恒速收集结果产生的分离净水。

2、权利要求1所述的污泥浆水处理系统，其中该系统进一步包括脱水和干燥分离的污泥沉淀物的步骤。

3、权利要求1或2所述的污泥浆水处理系统，其中该固液分离器是混合器21，它包括圆筒状主体；上述混合器的主体有污泥浆水引入口22和混合处理产物的排出口23，引入口22和排出口23是比上述主体更细的短管；所述混合器21设有药剂供给管36，其用于通过药剂注入口28在引入口处引入泥浆水处理剂；在上述主体的入口和出口附近，平板构成的隔板被固定在上述入口和出口附近内侧面上各4个部位，由上述侧面朝向中心；其顶部朝向所述引入口的“く字形”隔板被固定在所述混合器的圆筒体圆形横截面的中心部分，处于所述入口和出口附近内侧所述4个各自由平板构成的隔板的中间部位；并且两个或多个类似的混合器相连，根据需要向其中引入至少一种药剂。

4、权利要求3所述的污泥浆水处理系统，其中固液分离器的圆筒状主体的中央膨大部分的直径两倍于出口的直径，且该圆筒状主体的长度4倍于出口的直径。

5、权利要求3或4所述的污泥浆水处理系统，其中混合器的主体横向设置。

6、权利要求1所述的污泥浆水处理系统，其中所述泥浆水处理剂选自净水剂、中和剂和凝聚剂中的至少一种。

7、权利要求1所述的污泥浆水处理系统，其中污泥浆水的供给速度为0.5-5米/秒。

8、权利要求1或7所述的污泥浆水处理系统，其中通过具有一定坡度的水道来实现恒速提供污泥浆水。

9、权利要求1、7或8所述的污泥浆水处理系统，其中将污泥浆水从河流直接引入到具有一定坡度的水道。

10、权利要求1或9所述的污泥浆水处理系统，其中将所得的分离净水从具有特定一定坡度的水道直接排放入河流。

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