CN102264445A - 用于预增稠水处理污泥的静态快速滗析器，和包括该滗析器的设备 - Google Patents

用于预增稠水处理污泥的静态快速滗析器，和包括该滗析器的设备 Download PDF

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Abstract

静态滗析器(D)，其用于在水处理设备中——特别地在污水处理设备中——预增稠液态污泥，所述滗析器包括一倾斜底部(8)，并且所述滗析器配有液态污泥的一给送泵(13)、向液态污泥中注入聚合物的一注入装置、一溢流排放口(23)和从所述滗析器抽取预增稠污泥的一抽吸泵(26)，所述滗析器包括：用于加速污泥滗析的部件、在出口处调节预增稠污泥的悬浮物质浓度的调节部件(M)，其能够使得从所述滗析器抽取的预增稠污泥的浓度基本保持恒定，即便在入口处存在浓度的差异、和调节污泥浮层水平位(V)的调节部件(M3)，其能够尽可能低地保持该水平位。

Description

用于预增稠水处理污泥的静态快速滗析器,和包括该滗析器的设备
技术领域
本发明涉及在水处理设备中——特别地在污水处理设备中——用于预增稠液态污泥的一静态滗析器，所述静态滗析器包括一倾斜底部，并且所述静态滗析器配有液态污泥的一给送泵、向液态污泥中注入聚合物的一注入装置、一溢流排放口和从滗析器抽取预增稠污泥的一抽吸泵。
背景技术
这种类型的滗析器是已知的，尤其是根据水处理手册，第10版，利得满(DEGREMONT)，卷2，第833页及后续页。
在水处理设备中，滗析器通常位于澄清装置的下游，澄清装置位于曝气池的下游。来自澄清器的并且组成进入滗析器中的液态污泥的流体具有不恒定的悬浮物质浓度，可达到1到8克/升。从滗析器抽取的预增稠的污泥可具有从15到20克/升的悬浮物质浓度。
这些污泥继而经历增稠处理或脱水处理，以减小其体积。
抽取的预增稠污泥的特征具有差异，这些差异需要被减小，以优化安装在滗析器下游的增稠装置的运行，和以降低整体设备的能量消耗。
同样期望的是，改善污泥的预增稠度，以减轻增稠和脱水处理的负荷，并且因此贡献于降低能量消耗。
发明内容
因此本发明的目的尤其在于提供一静态滗析器，其允许在出口获得利于增稠装置，特别是离心分离器的最优运行的预增稠污泥，而不引起已处理水的质量的劣化。
本发明的目的还在于提供装备好的一滗析器，以优化聚合物的消耗。
根据本发明，静态滗析器，其用于在水处理设备中——特别地在污水处理设备中——预增稠液态污泥，以优化安装在所述滗析器下游的增稠装置的运行，所述滗析器包括一倾斜底部，并且所述滗析器配有液态污泥的一给送泵、向所述液态污泥中注入聚合物的一注入装置、一溢流排放口和从所述滗析器抽取预增稠污泥的一抽吸泵，
并且其特征在于，所述滗析器包括：
-用于加速污泥滗析的部件，
-在出口处调节预增稠污泥的悬浮物质浓度的调节部件(M)，其能够使得从所述滗析器抽取的预增稠污泥的浓度基本保持恒定，即便在入口处存在浓度的差异，
-和调节污泥浮层水平位的调节部件，其能够尽可能低地保持该水平位。
静态滗析器因此是一快速滗析器，允许在足够短的时间——尤其是在小于由细菌引起磷盐析的时间内——获得预增稠的污泥，以避免已处理水的劣化，。盐析的磷使得已处理水的质量变坏。快速滗析器此外保证对于下游处理而言恒定的和较高的预增稠。
用于加速污泥滗析的部件包括滗析器底部相对于水平线的一倾斜角——该倾斜角在20°到45°之间，以及转动的底部刮擦器。优选地，所述刮擦器包括臂体，所述臂体配有刮削刀片，所述刮削刀片按百叶窗格的方式布置，以有效地且快速地将滗析的污泥带至一中央池。该中央池也被进行刮削。所述臂体配有齿耙，所述齿耙利于污泥的预增稠。刮擦器臂体可具有贴合滗析器底部的V形形状。
优选地，所述预增稠污泥的浓度的调节部件包括进入所述滗析器中的悬浮物质的质量流量的调节部件，和基于进入的质量流量调节预增稠污泥的浓度的调节部件。
有利地，进入所述滗析器中的悬浮物质的质量流量的调节部件包括：
-给送液态污泥的变速给送泵，
-液态污泥的流量计，
-测量液态污泥中的悬浮物质浓度的测量探测器，和
-调节器，其接收来自所述流量计和所述测量探测器的信息，并且控制所述给送泵的速度，以使得所述给送的质量流量基本保持恒定。
优选地，基于来自进入的质量流量调节抽取的污泥的浓度的调节部件包括：
-抽取预增稠污泥的变速抽吸泵，
-预增稠污泥的流量计，
-测量预增稠污泥中的悬浮物质浓度的测量探测器，和
-调节器，其接收来自所述流量计和所述测量探测器的信息，并且控制所述抽吸泵的速度，以使得预增稠污泥的浓度基本保持恒定，初始的抽吸流量基于进入的质量流量和抽取的污泥的浓度的设定值进行计算。
有利地，滗析器包括污泥浮层水平位的调节部件，其能够尽可能低地保持该水平位，优化聚合物的消耗。
调节所述污泥浮层水平位的调节部件包括测量污泥浮层的高度的测量探测器、给送聚合物的变速给送泵、在聚合物注入管道上的流量计、和调节器或变速器，所述调节器或变速器接收所述测量污泥浮层高度的测量探测器的和所述流量计的信息，并且能够控制所述泵的速度，以优化聚合物的消耗。
滗析器被设置成使得污泥在所述滗析器中的停留时间不超过两小时。优选地，滗析器包括截面向下方递减的一截锥形底部，底部母线关于水平线的倾斜角在20°到45°之间。污泥浮层的水平位有利地被保持基本位于截锥形底部的大底的位置。刮擦器的周缘速度可在10厘米/秒到20厘米/秒之间。有利地，刮擦器包括至少一刮削刀片和一齿耙。
本发明还涉及水处理设备，其特征在于，所述水处理设备包括根据前述权利要求可任一项所述的滗析器；并且，所述滗析器的抽取出口直接地与污泥增稠装置相连，而在所述滗析器和所述污泥增稠装置之间没有增稠污泥的缓冲液槽，所述污泥增稠装置特别地是离心分离机或带式过滤机。
附图说明
除了上文所展示的布置，本发明包括一定数量的其它布置，这些布置将在下文中关于参照附图的一实施示例的描述中更为明确地得到展示，不过其没有任何的限定性。附图中：
-图1是根据本发明的带有其设备的滗析器的示意性垂直剖视图。
-图2是放大比率的直径面剖视图，其示出具有刮削刀片和齿耙的转动刮擦器的细节。
-图3是图2的刮擦器的示意性水平剖视图。
-图4是具有根据本发明的滗析器的水处理设备的概要图解。
-图5是示出抽取流量的调节修正的线图。
-图6是示出应用的聚合物比率的计算原理的线图。
具体实施方式
参照图1和图4，可以看见用于在图4上示意性地示出的污水处理设备的一快速静态滗析器D。设备包括通过活性污泥进行处理的一曝气池1，接着是一澄清器2，澄清水在上部分2a被抽取，而液态污泥部分地被导引至滗析器D，和另一部分在曝气池1的头部被回收。
到达滗析器D中的液体污泥的悬浮物质的浓度可大约是1克/升到8克/升。从滗析器D出离的预增稠污泥的悬浮物质的浓度通常在15克/升到20克/升之间。从滗析器D出离的流体被导引向一增稠设备，尤其是一离心分离机3。在离心分离机3的出口，悬浮物质的浓度可在50克/升到60克/升之间(甚至200克/升到300克/升)。离心分离器出口的流体要么被运送到一污泥煮解装置4，要么被运送到一脱水装置5，要么被运送到一干燥装置6。
为了使得增稠装置，尤其是离心分离机3的性能最优地运行，根据本发明的快速滗析器D被设置以允许在出口获得悬浮物质浓度基本恒定的预增稠污泥，即便在入口存在浓度的差异。
如在图1上可视，快速滗析器D由轴线垂直的一反应器7组成，其具有一底部8，底部关于水平线按一角度α倾斜，所述角度可在20°到45°之间。
一般性地，反应器7是圆柱形的，并且底部8是截锥形的，底部的截面向下方递减，向一中央回收池9汇集。滗析器D配有转动的一底部刮擦器10，刮擦器具有呈V形的一臂体11，其沿着直径贴合滗析器的底部8。臂体11配有：刮削刀片12，其按百叶窗格的方式布置(图2和图3)，以有效地且快速地将滗析的污泥带向中央回收池9，中央回收池也被进行刮削；以及臂体配有一齿耙12a，这方便污泥的预增稠。齿耙12a具有根据径向方向分布的垂直刀片。中央池9被特别地设计以避免污泥提取的短路。滗析器D被设置成将污泥的停留时间限制到两小时以下。
滗析器D配备有用于给送液体污泥的一变速泵13，液体污泥被排送至一排送管道14，排送管道配有悬浮物质浓度D1的一测量探测器15。测量探测器15通常是光学类型的。一流量计16，尤其是电磁类型的，安装在管道14上。在流量计的下游，一混合器17布置在管道上，用于允许向液体污泥中注入聚合物，以方便污泥的滗析。注入的聚合物溶液在一槽B中，加入饮用水18进行备制。设置一变速泵19以保证混合器17的聚合物的供给。一流量计20安装在泵19的排送管道上，以提供运送到混合器17的聚合物溶液的流量。与聚合物相混合的液态污泥被引至滗析器D的上部分21，滗析器D在其内侧上部分中配有一槽沟22，用于回收溢流，所述溢流由外排放口23排出。
滗析器D此外在上部分配有测量滗析器中的污泥浮层高度V的一测量探测器24。测量探测器24通常是超声波类型的。阀25设置在滗析器的外壁的不同水平位置上，以允许提取样本。
从回收池9对预增稠污泥的抽取借助于一变速泵26得到保证，排送至一管道27中，在管道27上安装有测量悬浮物质浓度D2的一测量探测器28和一流量计29。
作为数字示例，非限定性地，给送泵13可具有在9到53立方米/小时之间的流量，而抽吸泵26可具有在3到16立方米/小时之间的流量。滗析器D可具有大约3米的直径和大约4米的高度。
来自测量探测器15和流量计16的信息被发送到一PID(比率、积分、微分控制)调节器30，其输出端控制泵13的转速。
来自测量探测器28和流量计29的信息被发送到一PID调节器31，其输出端控制抽吸泵26的转速。
来自测量探测器24和流量计20的信息被发送到一PID调节器，或一变速器32，其输出端控制供给聚合物的给送泵19的转速。
调节器30、31与测量探测器15、28、流量计16、29和变速泵13、26组成从滗析器D抽取的污泥的悬浮物质的浓度的调节部件M。
调节器30、测量探测器15、流量计16和变速泵13组成进入滗析器D中的悬浮物质的质量流量FM1的调节部件M1。
调节器31、测量探测器28、流量计29和变速泵26组成基于进入的质量流量FM1调节抽取的污泥的浓度的调节部件M2。
调节器或变速器32、浮层高度测量探测器24、流量计20和变速泵19组成向滗析器D中注入的聚合物流量的调节部件M3。
在滗析器D上处理的流量的流向控制的自动性建立在不同的调节上：
-控制反应器的液体污泥给送的恒定流量FM1，
-控制抽取的预增稠污泥的浓度D2保持，
-按聚合物消耗的最优化的方式使污泥浮层在反应器D中的水平位V尽可能低地保持。
这三种调节整体允许保证：
-从出现需要添加聚合物起，优化注入的聚合物的消耗；
-监测溢流的澄清水的质量；
-保持使污泥浮层处于尽可能薄的水平，以避免较长的停留时间、陈化和劣化预增稠污泥(污泥的脱氮、磷的盐析)。
-保持出口污泥的恒定浓度，这允许减小甚至去除预增稠污泥的回收缓冲液槽，其通常布置在离心分离机3的上游和滗析器D的下游。
滗析器D和调节部件的运行如下。
调节污泥的进入质量流量
到达滗析器D中的待处理水中的悬浮物质的质量流量FM1由操作者确定。在待处理水中的悬浮物质的浓度D1通过测量探测器或传感器15发送。假设待处理水的流量为F1，质量流量是F1×D1，其应等于所固定值FM1。要保证的流量设定值F1通过如下公式确定：
F1＝FM1/D1
PID调节器30设定给送泵13的速度，以通过使用流量计16的测量值来保持流量设定值F1。
基于进入的质量流量FM1调节抽取的污泥的浓度
抽取的污泥的浓度的设定值(Cons D2)由操作者确定。通过以第一次近似，假定抽取的污泥的实际浓度等于所选择的设定值，来计算第一抽取流量F2。在此情形下，通过写出抽取的质量流量等于进入的质量流量：F2×Cons D2＝FM1，推导出：
F2＝FM 1/Cons D2
PID调节器31设定抽吸泵26的速度，以通过使用流量计29的测量来保持流量设定值Q＝F2。
然而，通过测量探测器27测量的抽取的污泥的浓度D2将不等于Cons D2，不过将是近似。执行流量的定期修正(每30秒到300秒)来调节流量，以获得等于所确定的设定值的出口浓度。
通过参照图5的线图来阐述这种流量的修正。流量的修正量ΔQ为横坐标，而在测量值D2和设定值Cons D2之间的差异±d ConsD2为纵坐标。对应ΔQ＝0的流量修正的原点位于点33，其对应允许有效地获得值Cons D2的流量。根据流量需要相对于对应点33的流量增加或减少，修正量ΔQ为正或为负。差异量±d ConsD2的原点位于值ConsD2，和当测量值D2大于ConsD2时，差异量为正，以及在相反的情形中为负。流量的修正曲线34、35经过实验建立。斜率大的曲线34对应过多负载从滗析器D抽取的固体物质的流体的分离，而斜率小的曲线35对应未足够负载从滗析器D抽取的固体物质的流体的增稠。对于斜率不同的分离和增稠，系统的反应是不同的。
在图5上示出的示例中，计算的第一抽取流量F2提供通过测量探测器28测量的浓度值，等于：mes D2，其大于D2。在该测量值，曲线34对应横坐标轴上的点36。计算的初始流量F2增加ΔQ1。由调节器30保证的调节允许使得测量的浓度接近设定值Cons D2。
在实际中，流量的最大修正值±ΔQ maxi大约为±0.5立方米/小时。测量信号对应在10分钟内的平均值，每分钟刷新。
聚合物的注入的调节
聚合物给送泵19通过所述调节器32或所述变速器控制，且速度设定值基于给送的质量流量FM1＝F1×D1和污泥浮层的水平位V计算。
聚合物流量的计算
聚合物的设定值通过以下元素计算：
TPolym＝聚合物处理比率(注入待处理水中的聚合物的最优剂量)
CPolym＝聚合物的浓度(聚合物在注入溶液中的浓度)
FMAcalculé＝流量的计算(F1réel×D1réel)
Cons Qpolym聚合物流量设定值(注入的聚合物溶液的流量设定值)
Cons Qpolym×CPolym＝TPolym ×FMAcalcul é
其中聚合物流量设定值：
Cons Qpolym＝TPolym ×FMAcalcul é×1/CPolym
根据污泥浮层的水平位计算调制的聚合物的流量
接下来的阐述参照图6给出，图6示出聚合物比率的调节曲线。污泥浮层的水平位为纵坐标，且聚合物比率为横坐标。
纵坐标原点O对应尽可能低的污泥浮层的水平位，即位于滗析器D的底部。S1或“阈值1”对应所获得的具有被考虑作为最小的聚合物比率的污泥浮层的水平位。该最小的聚合物比率可大约为0.5毫克/升。S2或“阈值2”对应所获得的具有被考虑作为最大的聚合物比率的污泥浮层的水平位。该最大的比率可大约为2毫克/升。曲线37示出污泥浮层的水平位的变化为要应用的聚合物比率的函数。
在纵坐标轴上，点E对应浮层的尽可能高的理论水平位，即测量探测器24的位置的顶部；位于“阈值1”下方的点Niveau LSL对应聚合物注入的中止。
指示污泥浮层的水平位V的信号通过超声波测量探测器24提供。执行超过10分钟的平均值，并且每分钟刷新。
聚合物给送泵19的流量保持基于所计算的给送质量流量FMAcalculé进行计算。如果需要，该流量定期地进行修正，以将污泥浮层的水平位V保持在S1和S2之间的给定范围内，并且尽可能地低。该修正在以下的条件中执行。
每T3秒定期地，1秒＜T3＜1800秒，监测污泥浮层的水平位V的浮层位置。在“Niveau(t)”，时刻t，对应“taux appliqu é”。
用于计算聚合物流量的所应用的处理比率TPolym将根据在时段T3过去后所取的污泥浮层的水平位的测量值进行修正。
只要“Niveau(t)”保持在S1和S2之间的剪刀差内，根据右侧部分37，调节所应用的聚合物的比率。
自污泥浮层的水平位小于阈值S1起，注入的聚合物比率保持在Taux mini。如果浮层的水平位下降到Niveau LSL以下，注入停止。
当污泥浮层的水平位变得大于阈值S2时，所注入的聚合物的比率保持在Taux maxi，以使得污泥浮层下降。
应用的TPolym的限值例如(最小0.5毫克/升和最大2.0毫克/升)。在启动时第一次计算以作为参数的初始比率(T init Polym)进行。阈值S1和S2是可作为参数的。
本发明允许使得抽取的污泥的浓度基本保持恒定，并因此优化机器的运行，尤其是位于滗析器下游的离心分离机。因此产生更好的设备效率和耗能的降低。
本发明还允许降低聚合物的消耗，其实际上减半，同时保留甚至改善抽取的污泥的质量。
刮擦器10的刮削刀片12允许快速地将污泥带至区域9，以缩短在滗析器D中的停留时间。污泥在滗析器中的停留时间优选地小于2小时。
齿耙12a允许使得絮凝物运动，利于污泥的除气和聚集。

Claims (12)

1.静态滗析器，其用于在水处理设备中——特别地在污水处理设备中——预增稠液态污泥，以优化安装在所述滗析器下游的增稠装置的运行，所述滗析器包括一倾斜底部，并且所述滗析器配有液态污泥的一给送泵、向所述液态污泥中注入聚合物的一注入装置、一溢流排放口和从所述滗析器抽取预增稠污泥的一抽吸泵，
其特征在于：所述滗析器包括：
-用于加速污泥滗析的部件，
-在出口处调节预增稠污泥的悬浮物质浓度的调节部件(M)，其能够使得从所述滗析器抽取的预增稠污泥的浓度基本保持恒定，即便在入口处存在浓度的差异，
-和调节污泥浮层水平位(V)的调节部件(M3)，其能够尽可能低地保持该水平位。
2.根据权利要求1所述的滗析器，其特征在于，用于加速污泥滗析的部件包括滗析器底部相对于水平线的一倾斜角(α)——该倾斜角(α)在20°到45°之间，以及转动的底部刮擦器(10)。
3.根据权利要求2所述的滗析器，其特征在于，所述刮擦器(10)包括臂体(11)，所述臂体配有刮削刀片(12)，所述刮削刀片按百叶窗格的方式布置，以有效地且快速地将滗析的污泥带至一中央池(9)，所述中央池(9)也被进行刮削。
4.根据权利要求3所述的滗析器，其特征在于，所述臂体(11)配有齿耙(12a)，所述齿耙(12a)利于污泥的预增稠。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滗析器，其特征在于，所述预增稠污泥的浓度的调节部件(M)包括进入所述滗析器中的悬浮物质的质量流量(FM1)的调节部件(M1)，和基于进入的质量流量调节预增稠污泥的浓度的调节部件(M2)。
6.根据权利要求5所述的滗析器，其特征在于，进入所述滗析器中的悬浮物质的质量流量的调节部件(M1)包括：
-给送液态污泥的变速给送泵(13)，
-液态污泥的流量计(16)，
-测量液态污泥中的悬浮物质浓度(D1)的测量探测器(15)，和
-调节器(30)，其接收来自所述流量计(16)和所述测量探测器(15)的信息，并且控制所述给送泵(13)的速度，以使得所述给送的质量流量(FM1)基本保持恒定。
7.根据权利要求5或6所述的滗析器，其特征在于，基于来自进入的质量流量调节抽取的污泥的浓度的调节部件(M2)包括：
-抽取预增稠污泥的变速抽吸泵(26)，
-预增稠污泥的流量计(29)，
-测量预增稠污泥中的悬浮物质浓度(D2)的测量探测器(28)，和
-调节器(31)，其接收来自所述流量计(29)和所述测量探测器(28)的信息，并且控制所述抽吸泵(26)的速度，以使得预增稠污泥的浓度基本保持恒定，
初始的抽吸流量基于进入的质量流量(FM1)和抽取的污泥的浓度的设定值(Cons D2)进行计算。
8.根据前述权利要求中任一项所述的滗析器，其特征在于，调节所述污泥浮层水平位的调节部件(M3)包括测量污泥浮层的高度的测量探测器(24)、给送聚合物的变速给送泵(19)、在聚合物注入管道上的流量计(20)、和调节器(32)或变速器，所述调节器(32)或变速器接收所述测量污泥浮层高度的测量探测器(24)的和所述流量计(20)的信息，并且能够控制所述泵(19)的速度，以优化聚合物的消耗。
9.根据前述权利要求中任一项所述的滗析器，其特征在于，滗析器被设置成使得污泥在所述滗析器中的停留时间不超过两小时。
10.根据前述权利要求中任一项所述的滗析器，其特征在于，所述污泥浮层的水平位(V)被保持基本位于截锥形底部的大底的位置。
11.根据权利要求2所述的滗析器，其特征在于，所述刮擦器(10)的周缘速度在10厘米/秒到20厘米/秒之间。
12.水处理设备，其特征在于，所述水处理设备包括根据前述权利要求可任一项所述的滗析器；并且，所述滗析器的抽取出口直接地与污泥增稠装置相连，而在所述滗析器(D)和所述污泥增稠装置之间没有增稠污泥的缓冲液槽，所述污泥增稠装置特别地是离心分离机(3)或带式过滤机。
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