CN102849836A - 排泥水浓缩净化处理方法及一体化处理装置 - Google Patents

Abstract

本技术提供了一种排泥水浓缩净化处理方法及装置，它能实现高浓缩和净化出水回收要求，且通用性好，运行稳定。该方法是把排泥水加入PAM絮凝剂送入分离塔；排泥水在分离塔内进行旋流去除大颗粒泥渣，然后水流以螺旋上升并转变成层流状态；水中PAM发生絮凝反应，将小颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物下降沉入分离塔内的锥形体内，含有PAM和更细小的颗粒水流在分离塔内的下隔板下部形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后下降到锥形体内；上升水流随后经分离塔内的滤料的过滤，通过水帽到达分离塔内的上隔板上方，再经出口排出；下降于锥形体内的泥层在水重力压缩和PAM电离层析水作用下，形成浓缩泥，浓缩泥通过出泥口排出。

Description

排泥水浓缩净化处理方法及一体化处理装置

技术领域

本发明所涉及是一种高浊度含泥污水处理技术，尤其是针对市政自来水厂生产过程中所产生的大流量的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水（此两种废水统一简称为“排泥水”）同时进行泥水浓缩固液分离和实现水资源回收净化处理的高效节能排泥水浓缩净化处理方法及一体化处理装置。

背景技术

随着我国城市化和工业化进程的发展，每年城镇自来水供水量逐年增长，随自来水制水生产中产生的排泥水成几何级增长，同时各种排放泥水直接进入市政管网和江河湖道，淤泥积累引发水源污染、河道、管网堵塞，进而促使水资源日益短缺。

目前我国环保治理中重视废污水处理主要工艺流程技术，而对后续泥污水处理新技术较勿视，尤其是含泥砂性专项排水工程（如:自来水厂的排泥水、矿石冲洗水和采煤矿水等）通常采用废水主工艺流程中的常规重力沉淀、澄清、气浮等工艺，其浓缩和净化处理效果并不如人意。因此强化高浊度含泥污水浓缩处理和回收利用新技术，能够有效地削减排污总量，不仅能减轻江河、湖泊污染，保护水资源不受破坏，还可以减少排泥水最终脱水处理费用。同时，提高水资源的利用效率和效益，已经成为实施节能节水战略，实现环境、经济和社会的可持续发展的有效途径之一。

排泥水处理是一项系统水处理工程，它包括排泥水收集、浓缩、净化以及最终脱水技术和监控系统等，排泥水浓缩是泥水减量化和脱水干化处理的关键环节，排泥水净化是得到回收利用水资源的目的。

通常按照排泥水处理的目的，需要将多种水处理方法结合起来对其进行处理，将泥渣性污染物加以浓缩和脱水去除，以提高排泥水浓缩率和保证出水水质。排泥水处理技术按其作用机理大致可以分为以下几种：①物理法，主要包括筛除、沉砂、均和调节、自然沉淀、过滤和离心分离等方法；②物理化学法，主要包括化学絮凝沉淀或澄清、气浮和膜分离等方法。

当前各种工业化生产过程中产生的专项排泥水和各种废污水处理过程中所产生的排浅层泥水所采用的处理技术，局限于其技术经济性，一般采用上述①②中的混凝、沉淀主工艺进行处理，单元构建物采用普通沉淀池（部分加入斜板辅助），池上清液回流到废水处理主流程再处理，池底浓缩泥进入脱水设备或蓄泥设施。作为主要处理单元的沉淀池，由于其主要工艺参数的局限，其占地面积极大（表面负荷一般为1-2m³/m²·h），实际出泥浓缩率较小（一般含水率为97-99%），且上清液含泥率较高（SS一般≥70mg/L）。此上清液不但难以满足水的各级回用要求，也不符合排放标准（SS≤20mg/L），以普通的沉淀（浓缩）池处理方法难以进一步降低出水SS，而深入进行精细的过滤处理成本又高。为止，必须要有新的处理方法和处理装置的出现。

发明内容

本技术的目的是提供一种可提高排泥水处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本的排泥水浓缩净化一体化处理装置。

本排泥水浓缩净化一体化处理装置，包括泥水浓缩净化分离塔，分离塔包括上部的直筒体和下部的上大下小的锥形体，锥形体的下部是出泥口；在直筒体的内下部设置有导流筒，导流筒的外壁与直筒体内壁、锥形体内壁之间具有间隙；在直筒体上设置有与所述间隙相通的入口；在导流筒上方的直筒体内设置滤料层；滤料位于上隔板和开有通孔的下隔板之间，上隔板上设置水帽；上隔板上部的直筒体上开有出口。

所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，导流筒包括上下两段，下段是是上小下大的锥形，上段是一个圆环。

所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，下隔板是设置有丝网的支架。

所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，入口的轴线与直筒体的轴线相垂直。

所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，滤料为粒径为2-3mm泡沫颗粒滤料。

本技术同时提供了一种排泥水浓缩净化处理方法，它既能实现高浓缩（一般含水率为94-96%）要求，又能满足净化出水回收（SS≤10mg/L）要求，且该方法能够针对不同区域的自来水处理企业的排泥水进行处理，通用性好，运行稳定。

本排泥水浓缩净化处理方法，是把排泥水加入PAM絮凝剂送入泥水浓缩净化分离塔的入口；排泥水进入泥水浓缩净化分离塔内，在所述间隙内进行旋流去除大颗粒泥渣，从所述间隙上部出来的水流以螺旋上升并转变成层流状态；水中PAM发生絮凝反应，将小颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物下降沉入锥形体内，含有PAM和更细小的颗粒水流在下隔板下部形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后下降到锥形体内；上升水流随后经滤料对水流的过滤，通过水帽到达上隔板上方，再经出口排出；下降于锥形体内的泥层在水重力压缩和PAM电离层析水作用下，形成浓缩泥，浓缩泥通过出泥口排出。

上述的排泥水浓缩净化处理方法，排泥水加入1-2mg/L的PAM絮凝剂。

上述的排泥水浓缩净化处理方法，水流在泥水浓缩净化分离塔内的停留时间一般为30-45分钟，表面上升流速为8-10m/h。

上述的排泥水浓缩净化处理方法，排泥水排入调节池后，再送入泥水浓缩净化分离塔。

上述的排泥水浓缩净化处理方法，浓缩泥通过出泥口排出后再通过离心脱水机进行脱水。

本技术的有益效果：泥水浓缩净化分离塔内，其水力流程如下：排泥水进入塔内后进入升流过程中，历经水力离心、加药絮凝、沉淀、动态悬浮过滤以及重力压缩泥层等五个过程，这五个过程在排泥水升流过程中一元化实现。泥水浓缩净化分离塔内一体化地实现排泥水上升清液净化出水（SS≤10mg/L）和底泥高浓缩出泥（一般含水率为94-96%），从而实现回收水直接回用和浓缩泥减量化，而浓缩泥量是常规浓缩池泥量的1/3，浓缩泥量的减少意味着后续高能耗的脱水装置的配置量减小，如：常规泥脱水需配叁台离心脱水机，而应用在本技术中仅需壹台离心脱水机，从而实现投资费和能耗运行费的大大下降。本泥水浓缩净化分离塔及其组合系统可以进行组成系列化成套装置，单体处理量可以适用于500m³/d-3600m³/d，同时可以针对各种大水量采用并列组合方式进行适用，从而保证排泥水工程最大化的减小投资、减小占地、减小运行费用，出泥量和泥含水率平稳均匀，实现技术经济可行、技术合理、运行稳定。本发明的方法和装置完全做到设备化、标准化、集成化。

附图说明

图1是排泥水浓缩净化一体化处理装置的示意图。

图2是图1中的泥水浓缩净化分离塔的横截面示意图。

具体实施方式

参见图1、2，排泥水浓缩净化一体化处理装置包括调节池1、水泵2、絮凝剂添加装置3、离心脱水机（未示出）、泥水浓缩净化分离塔5等。

泥水浓缩净化分离塔包括上部的直筒体6和下部的上大下小的锥形体7，锥形体的下部是出泥口4。在直筒体的内下部设置有导流筒8，导流筒包括上下两段，下段81是是上小下大的锥形，上段82是一个圆环。导流筒的外壁与直筒体内壁、锥形体内壁之间具有间隙9；在直筒体上设置有与所述间隙相通的入口10；入口的轴线与直筒体的轴线相垂直并与直筒体的内壁相切。在导流筒上方的直筒体内设置滤料层11；滤料为粒径为2-3mm泡沫颗粒滤料。滤料位于上隔板12和开有通孔的下隔板13（设置有不锈钢丝网的钢筋支架）之间，上隔板上均匀布设多个现有的水帽14；上隔板上部的直筒体上开有出口（反冲洗口）15。直筒体顶部设置排气口16。与入口10相通的排泥水输入管17上设置水泵2和絮凝剂添加装置3。从出泥口4出来的浓缩泥被送入离心脱水机进行脱水，形成含固率达30%以上泥颗料（此类泥颗料因富含大量的铝质聚合物，可以进行轻质建筑砖的烧制深加工）。

自来水企业排泥水处理的主要目标有两个，一是脱除排泥水中的泥，二是净化水回收进入到生产中或直接作为中水使用。本技术是首先收集排泥水到调节池，经泵提升进入到核心技术装置的泥水浓缩净化分离塔，进行排泥水的浓缩与净化，净化出水可直接回收利用，如：出水可回收进入到自来水厂工艺流程中滤池进行直接深度处理。浓缩后的泥水进入系统配置的离心脱水装置进行脱水， 

在所述的泥水浓缩净化分离塔内无任何动力设备，流体过程的实现均为升流过程中水力自然产生，内部布置有使水流产生旋流和均匀上升流的导流筒等静结构件。

在泥水浓缩净化分离塔上部设有悬浮性滤料作为安保过滤，从而保证上清液出水中细颗料物得到彻底的吸附过滤。滤料为轻质泡沫粒子，粒径为2-3mm。通过上部均匀布设的出水帽，从而控制塔内上升水流，使中部旋流进水迅速转变为层流上升状态。通过控制水流升流速度和层高形成絮凝层悬浮过滤区和沉降区、污泥压缩区等区域划分，其水力停留时间一般为30-45分钟，表面上升流速为8-10m/h。

可以通过外部反洗水泵经出口（反冲洗口）对泥水浓缩净化分离塔内滤料进行反洗。反洗周期一般为连续运行72小时后进行，历时一般为5-8分钟，反洗强度为5-6L/m².s。

本技术的装置无需预启动时间，可随时按排泥水处理要求进行。排泥水浓缩净化处理时，收集自来水企业生产过程中产生的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水到调节池中，通过提升泵提升排泥水进入泥水浓缩净化分离塔同时加入少量的PAM絮凝剂（1-2mg/L），排泥水进入导流筒的外壁与直筒体内壁、锥形体内壁之间的间隙，首先进行旋流去除大颗粒泥渣，随后水流转入升流阶段(图中箭头表示水流方向)，同时水中PAM发生絮凝反应，将小颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物下降沉入塔底锥形体积泥区，含有PAM和更细小的颗粒水流在塔上部逐渐形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后从导流筒中心穿过下降到积泥区。上升水流随后进入安保过滤区，通过安保过滤区内的滤料对水流进行进一步过滤。经过滤后完全澄清出水。下降于塔底部的泥层在高水压重力压缩和PAM电离层析水作用下，可以得到浓度较高的浓缩泥。浓缩泥通过塔底部出泥口进入配套的离心脱水机进行深度脱水。絮凝剂采用PAM可以充分发挥利用自来水处理排泥水中所含剩余聚合铁或聚合铝的作用，投加量为1-2mg/L，含于浓缩泥中的该PAM药剂还可在后续离心脱水过程中继续发挥作用。同时，处理流程中没有其它成份药剂加入净化出水可直接回收利用。

试验：排泥水的处理试验对比

处理对象：自来水企业生产过程中产生的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水（统称：排泥水）其中主要成分为泥砂和胶体混合物，浊度高，不易于去除细微泥和胶体。

对比例：常规的方法处理，即采用停留时间2-3小时的自然沉降浓缩池或采用加斜板池沉淀处理后，上清液出水主要参数SS仍在80-100mg/L左右，浊度在100-150左右，必须采用再次加药絮凝过滤等深度处理方法进行处理方可回用。其浓缩泥含水率一般为97-99%。

实施例：采用泥水浓缩净化分离塔处理后，SS≤10mg/L、浊度≤5NTU，主要指标均达到自来水企业中沉淀池出水水质检测常规要求，可以回收用于生产水系统，浓缩泥含水率达到95%，且连续排泥过程中含水率、出流量均较稳定。

两种不同工艺处理前后水质及相关参数指标见表1。

表1  

对于各种排泥水处理量，实施例和对比例主要参数对比，见表2。

表2 

本发明公开了一种可广泛应用于自来水企业生产过程中所产生的排泥水处理的方法及装置——排泥水浓缩净化一体化处理方法与装置，在其独特的工艺流程中排泥水先进入泥水浓缩净化分离塔，经过塔后处理后的出水达到自来水企业中间水回收利用标准（SS≤10mg/L，浊度≤5NTU），塔底部出泥含水率为95%左右，泥量是现有浓缩池出泥量（含水率98.5%）的1/3，可减少现有排泥水处理中脱水机的配套数2/3，节能2/3以上，同时本排泥水浓缩净化一体化处理装置综合占地面积为现有工艺设施的1/6，更利于现有自来水企业生产的更新改造。既可提高排泥水处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本。

本发明的新型排泥水处理的技术可以适用于各种地区自来水厂不同的排水水量和水质的要求，既能实现高浓缩（一般含水率为94-96%）要求，又能满足净化出水回收（SS≤10mg/L）要求，且该技术在自来水企业中具有通用性。因此新型技术可以针对不同区域的自来水处理企业的排泥水进行处理，保证其技术经济可行、技术合理、运行稳定。

Claims (10)

1.排泥水浓缩净化一体化处理装置，包括泥水浓缩净化分离塔，分离塔包括上部的直筒体和下部的上大下小的锥形体，锥形体的下部是出泥口；其特征是：在直筒体的内下部设置有导流筒，导流筒的外壁与直筒体内壁、锥形体内壁之间具有间隙；在直筒体上设置有与所述间隙相通的入口；在导流筒上方的直筒体内设置滤料层；滤料位于上隔板和开有通孔的下隔板之间，上隔板上设置水帽；上隔板上部的直筒体上开有出口。

2.如权利要求1所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，其特征是：导流筒包括上下两段，下段是是上小下大的锥形，上段是一个圆环。

3.如权利要求1所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，其特征是：下隔板是设置有丝网的支架。

4.如权利要求1所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，其特征是：入口的轴线与直筒体的轴线相垂直。

5.如权利要求1所述的排泥水浓缩净化一体化处理装置，其特征是：滤料为粒径为2-3mm泡沫颗粒滤料。

6.排泥水浓缩净化处理方法，其特征是：把排泥水加入PAM絮凝剂送入权利要求1所述的泥水浓缩净化分离塔的入口；排泥水进入泥水浓缩净化分离塔内，在所述间隙内进行旋流去除大颗粒泥渣，从所述间隙上部出来的水流以螺旋上升并转变成层流状态；水中PAM发生絮凝反应，将小颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物下降沉入锥形体内，含有PAM和更细小的颗粒水流在下隔板下部形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后下降到锥形体内；上升水流随后经滤料对水流的过滤，通过水帽到达上隔板上方，再经出口排出；下降于锥形体内的泥层在水重力压缩和PAM电离层析水作用下，形成浓缩泥，浓缩泥通过出泥口排出。

7.如权利要求6所述的排泥水浓缩净化处理方法，其特征是：排泥水加入1-2mg/L的PAM絮凝剂。

8.如权利要求6所述的排泥水浓缩净化处理方法，其特征是：水流在泥水浓缩净化分离塔内的停留时间一般为30-45分钟，表面上升流速为8-10m/h。

9.如权利要求6所述的排泥水浓缩净化处理方法，其特征是：排泥水排入调节池后，再送入泥水浓缩净化分离塔。

10.如权利要求6所述的排泥水浓缩净化处理方法，其特征是：浓缩泥通过出泥口排出后再通过离心脱水机进行脱水。

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