CN102105401A - 初级均衡沉降槽 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于处理废水的系统。该系统可应用于从废水处理过程的均衡流受益的用于废水处理的任何应用，诸如在废水处理厂的工业间歇排放物、雨水沉降和筛选以及腐败物接收。该系统包括用于除砂、流量均衡、精筛和初级澄清的过程的单个初级沉降槽。该系统还包括在初级沉降槽的排出侧上使用流量测量装置来为下游过程提供均匀的流。该系统还包括在控制着来自初级沉降槽的出流流量的排出机构上放置细筛分器。

Description

初级均衡沉降槽

技术领域

本发明一般地涉及废水处理的领域，更具体地讲，涉及一种在使用单个初级沉降槽执行除砂、流量均衡、精筛、流量测量和初级澄清的过程的情况下用于废水处理的系统。本发明还涉及一种在所述槽的排出侧上运用流量测量装置来为另外的下游处理提供均匀流动的用于废水处理的系统。

背景技术

工业上使用的废水处理系统通常包括但不限于下面的处理过程：除砂、精筛、流量均衡和初级澄清。典型处理过程取决于废水移动穿过该系统的速度。然而，废水并非由人类连续产生的，而是在分批间歇类型的过程中产生，诸如淋浴、冲洗马桶或操作洗衣机。这些水消耗活动通常是重复性的，从而对于特定废水处理系统导致每日、每周、每月和每年的日流量模式。

除砂通常是在对速率敏感的沉砂池中执行的。最常见的除砂方法是通过降低流入流量（influent flow）的速度从而使得砂粒沉降、或者利用一种圆形通道/槽而实现的。圆形通道/槽是使砂粒沉降在沉降池中的水力旋流器，其令有机物与砂粒分离，从而使得它们能够发送到生物处理工艺。砂粒随后被从沉降池泵送出到达洗砂器，且然后排出到废料箱（dumpster）用以在垃圾填埋场进行处置。这种技术易受流量的较大变动的影响。

精筛通常是通过在流入通道中放置筛分器来完成。流入通道必须具有每秒1.25英尺的最小速度以防止固体物沉降在所述通道中，并具有每秒3.0英尺的最大速度以防止固体物受推压通过筛分器。由于日流量模式和泵送流量模式的较大变动，难以实现这种流量。

典型的初级澄清器也对速度敏感，且较重的固体物进入到澄清器的底部并在该处被泵送到蒸煮器，可漂浮的固体物、油脂和浮渣被捕集并将它们从表面撇去，且中性浮游固体物/经澄清的废水经由一种出流堰（effluent weir）从池中排出。初级澄清器通常是为重力沉降而设计的大型槽并且可包括电气驱动器、螺纹和链条、格栅臂/齿条臂（rack arm）和桨板或者抽吸管和污泥泵。

流量均衡通常发生于单独的槽中。废水厂的流量易受收集系统中的行进时间、收集系统设计和泵站尺寸的影响。通常，较大的收集系统使用泵站把废水提升到处理设施。泵通常放置在变频驱动器上以试图提供始终均匀的流动。然而，变频驱动器和泵的系统在低流量条件和高流量条件下失效。泵必须针对峰值小时流量进行设计，并具有最小的调节能力（turndown capability）。

这些处理和过程中的每一项通常需要它们自己的机械装备和支持基础设施，从而导致对系统进行开发需要较高的资本成本、有所增加的维护和较高的能量消耗。另外，所必需的支持基础设施需要大量空间以开发传统的废水处理系统。因此，需要开发一种在单个槽中执行处理过程的废水处理系统，该系统使用更少能量，需要较少的构造材料并占据较少的空间，而同时提供有所改进的BOD降低、并提供一种均匀的流动给下游过程。

发明内容

本发明提供一种用于废水处理的系统。该废水处理系统包括：单个初级沉降槽，其执行除砂、流量均衡、初级澄清和精筛。本发明的实施例还包括：流量测量装置，其位于初级沉降槽的排出侧以测量来自初级沉降槽的实际出流流量或出流流量。另外，可提供鼓风机以对初级沉降槽中的废水通风从而避免废水变得腐败。

废水处理系统还包括至少一个污泥回收储存器、浮渣槽、细筛分器和排出机构。在一个实施例中，排出机构构成一种从动倾析器，所述从动倾析器工作于枢轴上，并具有在初级沉降槽的壁下方一英尺的最大高度。所述细筛分器可以直接附连到所述从动倾析器的入口。所述从动倾析器的高度可调整以使得实际出流流量与目标流量匹配。在一个实施例中，所述从动倾析器还包括：一种驱动阀、和一种压缩空气源以在驱动阀关闭时对所述从动倾析器加压来对于细筛分器消除阻塞。在另一实施例中，所述从动倾析器还包括：一种驱动阀和一种饮用水或非饮用水源以在驱动阀关闭时对所述细筛分器进行逆流冲洗。

在本发明的另一实施例中，所述排出机构是浮动倾析器。所述细筛分器可以直接附连到所述浮动倾析器的入口。所述浮动倾析器通过柔性软管连接到排出管。所述排出管包括驱动阀，该驱动阀可调整以使实际出流流量与目标流匹配。在一个实施例中，所述排出管还包括：压缩空气源，位于所述驱动阀前面以在驱动阀关闭时对所述从动倾析器加压以对于细筛分器消除阻塞。在另一实施例中，所述排出管包括：饮用水或非饮用水源，位于所述驱动阀前面以在驱动阀关闭时对所述细筛分器进行逆流冲洗。

在本发明的另一实施例中，所述排出机构是固定的排出管。细筛分器竖直地安装在所述排出管周围。

本发明还提供了一种处理废水的方法，包括：在单个初级沉降槽中执行除砂、精筛、流量均衡和初级澄清。该方法还包括：在初级沉降槽的排出侧上使用一种流量测量装置并且对一种排出机构进行调整，以便使由流量测量装置测量到的实际出流流量与目标流量匹配。

附图说明

通过下面对本发明实施例的更详细的描述，本发明的前述和其它目的、特征和优点将会变得清楚：

图1是根据本发明的废水处理系统的一个实施例的示意性示图；

图2是根据本发明的废水处理系统的另一实施例的示意性示图；

图3是根据本发明的废水处理系统的另一实施例的示意性示图。

具体实施方式

本发明是用于废水处理的系统。图1是根据本发明的废水处理系统的一个实施例的示意性示图。废水处理系统1包括通过流入通道12从废水收集系统接收废水的单个初级沉降池10。废水处理系统1也可以用于从流入废水处理过程中的均衡流受益的其它应用，诸如在废水处理厂的工业间歇排放物和腐败物接收。作为重力、泵的操作或二者的结果，废水到达废水处理系统1。粗格栅或细筛分器可以任选地放置在流入通道12中以防止大的无机固体物进入废水处理系统1。另一方面，静态或机械式筛分器可以放置在初级沉降槽10中。

使用通常已知的工程实践基于收集系统的每日流量模式对初级沉降槽10确定尺寸。与流入通道12相比初级沉降槽10的尺寸较大，从而使得当水进入到初级沉降槽10中时进水流速显著降低。然而，初级沉降槽10较浅以提供较大表面溢流，从而用以实现有所改进的沉降、以及用以保持较薄的侧壁，这降低了混凝土成本。

初级沉降槽10设计为基于低速度和大的截面面积而使固体物沉降在槽中。至少一个污泥储存器14位于初级沉降槽10的底部处以收集所沉降的污泥和砂粒。在另外的实施例中，可使用多个污泥储存器。通过去除机构16从污泥储存器14去除掉所沉降的污泥和砂粒。去除机构16可构成一种具有驱动阀的排水管以使用重力去除所沉降的污泥和砂粒。另一方面，去除机构16可构成污泥泵或气举提升装置以把所沉降的污泥和砂粒输送到较高高度、或输送过一段长距离。沉降的污泥和砂粒随后被输送到蒸煮器、并随后被发送到填埋场以进行处置。通过主控制面板5来操作所述去除机构16，主控制面板5提供一种信号用以开始和停止去除机构16。定期地从污泥储存器14去除污泥和砂粒以防止固体物变得腐败或变得压实。虽然在一些应用中，初级污泥的固体物含量可以高达10%，但污泥和砂粒的固体物含量也可以保持在大约3-4%。初级沉降槽10还包括一种收集浮渣和油脂的浮渣槽18。浮渣槽18的位置可通过初级沉降槽12的均衡容量来确定。所收集的浮渣和油脂随后被泵送到蒸煮器。

废水从初级沉降槽10流经排出机构，所述排出机构控制着出流流量。在图1显示的实施例中，排出机构是从动倾析器20。在另外的实施例中，排出机构也可以是一种浮动倾析器和一种驱动阀，或者仅是一种驱动阀。流量测量装置22位于初级沉降槽10的排出侧上以测量出流流动的流率。流量测量装置22可以是一种电子流量计(诸如，磁控流量计(封闭管))、具有超声波水位传感器的帕歇尔量水槽、具有超声波水位传感器的V形凹口式堰、压力变送器、或能够测量出流流动的流率的任何其它装置。流量测量装置22向主控制面板5提供信号。在主控制面板5中输入基于工程设计或操作经验的目标流量。主控制面板5控制着排出机构(诸如，图1中的从动倾析器20)以对被许可通过排出机构而行进的水的量加以调整，来使得由流量测量装置22所测量到的实际出流流量与目标流量相匹配，从而维持一种从初级沉降槽10到下游过程(诸如，曝气池/通气池、二级澄清器、滤沙器、消毒和后曝气装备)的均匀排出流。

从动倾析器20工作于枢轴24上并由电机26驱动。电机26可以是标准电机、具有分度驱动器的电机、或具有变频驱动器的电机以改变从动倾析器20的竖直移动的速率。驱动器具有换向能力，从而使得从动倾析器20能够在初级沉降槽10中被升高或降低。在一个实施例中，从动倾析器20可以设计为具有在初级沉降槽10的壁下方一英尺的最大高度以提供自动溢流。从动倾析器20由主控制面板5控制。在主控制面板5中输入基于工程设计或操作经验的目标流量。流量测量装置22为主控制面板5提供来自初级沉降槽10的实际出流流量。主控制面板5向电机26发送信号以升高和降低倾析器20从而使实际流量与目标流量相匹配。当倾析器20降低时，入口的较大部分被浸没，增加实际流量。相反，当倾析器20升高时，入口的较小部分被浸没，减小实际流量。

细筛分器28位于从动倾析器20的入口处。在一个实施例中，浮动挡板30可以用于防止油脂和浮渣淤塞住细筛分器28。来自初级沉降槽10的出流流量在进入下游过程之前必须穿过细筛分器28以提供一种用于防止固体物进入下游过程的物理屏障。细筛分器28能够使初级沉降槽10的尺寸较小，因为细筛分器28防止了中性浮游固体物离开初级沉降槽10。因此，初级沉降槽10的尺寸不必确定成：为了去除这些中性浮游固体物而产生足够低的沉降速度。虽然另外的开口尺寸可以适用于其它应用，但细筛分器28中的开口可以为大约0.2 mm至5.0 mm以尽可能地防止初级沉降池中的有机固体物的有害的阻塞。

虽然初级沉降槽10中的低速度应当防止显著的阻塞，但细筛分器28可以在某些环境下经历一些阻塞。可以提供清洁系统以从细筛分器28去除阻塞物质。清洁系统可以当通过细筛分器28的压头损失变得太大时由主控制面板5进行自动启动，或者可以设置为按照规则的间隔启动。

在图1显示的实施例中，当细筛分器28的底部阻塞时，从动倾析器20将会降低以增加流率从而与目标流量相匹配。在整个细筛分器28变得阻塞之前，接触开关34将会向主控制面板5发送信号以启动清洁系统。清洁系统可构成喷水器，所述喷水器从从动倾析器20里面向外排水以移动阻塞物质。另一方面，驱动阀32可位于排出管35上。驱动阀32可以关闭，并且压缩空气、饮用水或非饮用水可以被推压到排出管35中以将经筛过的水挤压回去通过细筛分器28从而去除阻塞物质。

在另一实施例中，喷水器38沿从动倾析器10的长度延伸。喷水器38具有小的排出开口40，排出开口40允许具有高速的低流量。喷水器38产生通过细筛分器28流动的逆流。该逆流迫使具有表面积和低质量的固体物远离细筛分器28，从而允许液体和小表面积的颗粒通过而前进到细筛分器28。喷水器38的动作将会引起湍流，该湍流将会移走固体物并降低固体物在细筛分器28表面上的匹配程度。喷水器38通过减小细筛分器28的阻塞来减少了清洁系统必需的循环的次数。

在一些情况下，诸如在存在着长的压力干管（forcemain）并且废水可能在到达废水处理系统1之前变得腐败的情况下，提供一种使初级沉降槽10中的废水通风的曝气系统是有益的。在本申请中，对初级沉降槽10的曝气将会循环进行以允许固体物周期性地沉降。细筛分器28防止由通风导致的湍流影响到固体物保持性能。基于水深度和污泥沉降，主控制面板5将会与鼓风机36的启动相结合。

图2是根据本发明的废水处理系统的另一实施例的示意性示图，其中排出机构是浮动倾析器120。在这个实施例中，细筛分器128位于浮动倾析器的入口上。在一个实施例中，运用了浮动挡板130用以防止油脂和浮渣阻塞细筛分器128、并用以在水的表面上支撑浮动倾析器120。细筛分器128总是被浸没，并随着初级沉降槽110中的水位而上升和下降。

柔性软管136把浮动倾析器120连接到包含有驱动阀132的排出管134。在优选实施例中，驱动阀132是旋塞阀以便防止阻塞并提供宽范围的流量。驱动阀132由主控制面板5加以控制。在主控制面板5中输入基于工程设计或操作经验的目标流量。主控制面板5向驱动阀132发送信号以调整开口来使实际流量与目标流量匹配。在这个实施例中，通过关闭位于排出管134上的驱动阀132、并把压缩空气挤压到排出管134中以把筛过的水挤压回去穿过细筛分器128以去除阻塞物质，清洁了细筛分器128。

图3是根据本发明的废水处理系统的另一实施例的示意性示图。在这个实施例中，排出机构是一种固定的排出管220。细筛分器228竖直地安装在排出管220周围。细筛分器228能够在直径或表面积方面有所变化，并且必须延伸于高水位上方，并且可以是静态或机械式的。在一个实施例中，细筛分器228在它从底部上升时具有较大的表面积。排出管220具有驱动阀332。水离开初级沉降槽10处的速率由驱动阀332加以控制。

Claims (25)

1. 一种废水处理系统，包括：

单个初级沉降槽，其执行除砂、流量均衡、初级澄清和精筛。

2. 根据权利要求1所述的废水处理系统，包括：

单个初级沉降槽；

排出机构；

流量测量装置，位于初级沉降槽的排出侧上。

3. 根据权利要求2所述的废水处理系统，还包括至少一个污泥回收储存器。

4. 根据权利要求2所述的废水处理系统，还包括浮渣槽。

5. 根据权利要求2所述的废水处理系统，还包括细筛分器。

6. 根据权利要求5所述的废水处理系统，其中所述细筛分器位于初级沉降槽前面。

7. 根据权利要求5所述的废水处理系统，其中所述细筛分器位于初级沉降槽内。

8. 根据权利要求2所述的废水处理系统，其中所述排出机构是一种从动倾析器。

9. 根据权利要求8所述的废水处理系统，其中细筛分器附连到所述从动倾析器。

10. 根据权利要求8所述的废水处理系统，其中所述从动倾析器工作于一种枢轴上。

11. 根据权利要求10所述的废水处理系统，其中所述从动倾析器的最大高度是在初级沉降槽的壁下方一英尺。

12. 根据权利要求10所述的废水处理系统，其中所述从动倾析器的高度可调整以使实际出流流量与目标流量匹配。

13. 根据权利要求8所述的废水处理系统，其中所述从动倾析器包括：一种驱动阀；和一种压缩空气源，以在驱动阀关闭时对所述从动倾析器加压来对于细筛分器消除阻塞。

14. 根据权利要求8所述的废水处理系统，其中所述从动倾析器包括：一种驱动阀；和一种饮用水或非饮用水源，以在驱动阀关闭时对所述细筛分器进行逆流冲洗。

15. 根据权利要求2所述的废水处理系统，其中所述排出机构是一种浮动倾析器。

16. 根据权利要求15所述的废水处理系统，其中细筛分器附连到所述浮动倾析器。

17. 根据权利要求15所述的废水处理系统，其中所述浮动倾析器通过一种柔性软管附连到排出管。

18. 根据权利要求17所述的废水处理系统，其中所述排出管包括驱动阀，该驱动阀可调整以使实际出流流量与目标流量匹配。

19. 根据权利要求18所述的废水处理系统，其中压缩空气源位于所述驱动阀前面以在驱动阀关闭时对所述从动倾析器加压来对于细筛分器消除阻塞。

20. 根据权利要求18所述的废水处理系统，其中饮用水或非饮用水源位于所述驱动阀前面以在驱动阀关闭时对所述细筛分器进行逆流冲洗。

21. 根据权利要求2所述的废水处理系统，其中所述排出机构是一种固定的排出管。

22. 根据权利要求21所述的废水处理系统，其中细筛分器竖直地安装在所述排出管周围。

23. 根据权利要求2所述的废水处理系统，其中一种鼓风机为初级沉降槽提供通风。

24. 一种处理废水的方法，包括：

在单个初级沉降槽中执行除砂、精筛、流量均衡和初级澄清。

25. 根据权利要求20所述的方法，还包括：

在初级沉降槽的排出侧上放置一种流量测量装置；

对排出机构进行调整；

使实际出流流量与目标流量匹配。

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