CN104973711B - 一种污水杂质分离方法 - Google Patents

Abstract

一种污水杂质分离方法，涉及水处理过程中去除水中杂质的技术，尤其涉及水中粒径较小、难以被传统细格栅去除的杂质，适用于城市污水、工业废水及垃圾渗滤液的预处理、雨水泵站或雨污合流泵站初期CSO溢流中杂质的去除、河道清理浮渣、砂水分离以及类似水体中的杂质分离。本发明方法通过采用多段、每段并联设置多格反应器，运用侧边出水的平板微网组件进行污水杂质分离，通过自动物理清洗装置实现在线对微网自动清洗，由于清洗组件水流不断做搅动，可使整个反应器中液体充分混合，避免了杂质在反应器中累积，可根据要求省去曝气单元。本发明方法污水回收率高，处理效果好，自动化程度高。

Description

一种污水杂质分离方法

技术领域

一种便于清洗的新型污水杂质分离方法，涉及水处理过程中去除水中杂质的技术，尤其涉及水中粒径较小、难以被传统细格栅去除的杂质，适用于城市污水、工业废水及垃圾渗滤液的预处理、雨水泵站或雨污合流泵站初期CSO溢流中杂质的去除、河道清理浮渣、砂水分离以及类似水体中的杂质分离。

背景技术

随着我国经济的高速发展和人民生活水平的提高，污（废）水排放量日益增加，污水中有机、无机杂质和溶解态物质也变得复杂化、多样化。如毛发、棉絮、砂粒、塑料片、动物皮屑等而许多有效粒径小于1mm的杂质难以被传统的细格栅（栅距2～3mm）拦截，从而随水流进入后续的生物反应池和污泥处理系统；比重较大的杂质将在构筑物底部沉积，并随着污水厂的运行累积；在污泥处理系统中，这些杂质由于污泥浓缩的作用而被富集，管道系统及处理设备运行的稳定性和使用寿命从而会受到影响。

目前，国内一些大型污水处理厂（如：上海白龙港污水厂，重庆鸡冠石污水厂等）普遍存在污泥中含砂量较大的问题，有报告指出，污泥中含砂量约为20%～50%，这是由于沉砂池处理效果不佳，超细砂难沉降去除导致。砂粒在生化池和污泥处理系统的累积会对曝气设备产生不利影响，并且会大大减少池体的有效容积，加剧水泵及脱水设备的磨损，并影响絮凝效果降低污泥成饼率。因此，在污水厂的升级改造中，细化、强化沉砂处理是一个重要的设计要素。

而在雨水泵站和雨污合流系统中，由于合流溢流中含有未经处理的生活污水、工业废水及雨水径流，各种污染物及颗粒物的浓度较高，且合流溢流量大，所以合流溢流成为了受纳水体的主要污染源之一。目前往往采用机械格栅、旋流沉砂池等一级处理构筑物来减少雨污合流溢流对天然水体的直接污染。但是雨水径流流量变化非常大，这使得沉砂池水力负荷高，颗粒物去除效果不佳。

在国内外工程实践中常用机械细格栅、旋流分离器、毛发过滤器等设备来实现污水（雨水、雨污合流、河道水等）中杂质的分离。格栅一般只能分离粒度大于1mm的杂质；旋流沉砂池不耐水量冲击负荷，且对超细砂去除效果不佳；毛发过滤器则主要拦截水中较大的固体杂物，对砂粒等细微颗粒物处理效果不好。之前国内也有一些针对此类细小颗粒而研发的水中杂质分离技术及方法。这些技术方法虽然对这些较小粒径的颗粒能够达到良好的去除效果，但是长期运行往往需要对过滤材质进行离线清洗（或者中断设备运行）以恢复其处理性能，可能会造成设备短期处理能力下降。因此，开发高效节能、自动化控制程度高并且便于清洗的水中杂质分离的预处理方法对于污水厂升级改造、雨污合流系统的污染控制、河道景观的改善等都有着积极的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速将污水中细小颗粒分离，减少其在后续污水处理单元中的累积、减少在生化反应阶段产生的剩余污泥中的无机杂质含量、减少对设备和管道系统的磨损和堵塞，并且具有可同步在线自动物理清洗或/和化学清洗功能，投资省且运行能耗低的污水杂质分离方法。

本发明污水杂质分离方法将处理水引入由主体反应器、出水系统、溢流系统、清洗部件和管路、阀门连接组成的装置内，进行污水杂质分离。主体反应器可根据水质和污水回收率要求设为若干段，在每段内并联设置若干格反应器，在每一格反应器内设置平板式微网组件、底部设置放空管和连通阀，平板式微网组件的微网根据处理水的要求选择孔径为0.025mm～1.0mm的微网，微网采用涤纶或锦纶或尼龙或其他具有良好过水性能的筛网，平板微网组件为狭长的盒状结构，前后两个面由微网组成，组件内部有支撑板防止形变，微网元件的四个侧边由挡板构成，其中左右两个侧边的挡板上开有长条形的出水口，工作时污水从微网进入元件内部，污水靠重力作用从侧边的挡板上出水口流出。出水系统由出水槽、出水堰、总出水管构成，出水槽设在反应器的一侧，收集每一格反应器中微网过滤的出水，出水堰设在出水槽一侧的出水孔处，进行上下调节控制出水高度，起到调节每段出水量的作用。溢流系统由溢流槽、溢流管、浓缩杂质管构成，溢流槽设在反应器的另一侧，每一段反应器设单独的溢流槽，收集该段溢流并通过管道流入后一段反应器。清洗部件由自动物理清洗装置、化学清洗管构成，在不影响污水杂质分离正常运行的情况下实现微网的在线清洗工作。

在每格反应器中放置的侧边出水的平板式微网组件与每一格反应器的出水槽一侧有一排与平板微网组件侧边出水孔形状相同的长条出水孔一一与之对应，当平板微网组件侧边紧靠反应器一边长条出水孔固定安装后，孔四周采用密封条密封，以确保只有经微网过滤后的出水才能通过平板微网组件侧边出水孔和反应器上出水孔流至出水槽。在出水槽一侧的出水孔处安装可上下调节出水堰，控制出水高度，调节每段出水量。每段中的若干格反应器，可通过其底部安装的连通阀按需求切换成独立或者连通的状态。此外，为保证平板微网组件能够长期保持高通量运行，在平板微网组件上装有在线自动物理清洗组件和化学清洗装置，在不影响污水杂质分离正常运行的情况下实现微网的在线清洗工作。在每段并联设置的若干格反应器中，其中有一格反应器作为备用暂不参与运行，当替换需进行在线化学清洗的那一格反应器时才参与运行，被替换的那一格反应器进行在线化学清洗时则不参与水处理运行。

污水自进水管流入首段中除备用格反应器外的任意格反应器，可通过进水阀门进行调节，打开这每格下部的连通阀，保证进水可以平均地分配到每一格，此时反应器处于运行状态，备用的反应器中的平板微网组件在不参与运行状态也需浸没在液面以下或者同时进行在线化学清洗。进入首段反应器的污水一部分经微网过滤，通过反应器一侧的出水孔流入出水槽，由于在出水孔处安装有可上下调节的出水堰，通过调节出水堰的高低以调整出水量，出水量随着出水堰的降低而增大，多余部分含杂质的污水通过反应器另一侧的溢流口流至首段溢流槽，这部分污水相较于进水，其中的杂质含量有所升高，再通过溢流管流至后段反应器。与首段水处理相同，开启后段进水阀门和后段中每一格反应器下部的连通阀，使首段溢流平均地流入后段中的运行格反应器，其中一格反应器作为备用或同时进行在线化学清洗。进入后段反应器的污水一部分经微网过滤，通过平板微网组件一侧的出水孔流入出水槽，与首段出水一起排出，另一部分含高浓度杂质的浓缩污水通过反应器另一侧的溢流口流至后段溢流槽，收集后根据处理要求可进行进一步脱水处理。

为了控制微网表面的污染，安装在平板微网组件上的自动物理清洗组件-清洗刷，在微网表面往复地运动，清洗装置可设单层或多层，在运行的同时采用间歇或连续清洗方式，清洗微网表面，同时搅拌反应器中的液体，无需设置曝气单元，降低运行能耗。

将微网表面的污染物去除，同时不断搅动反应器内含杂质的污水，相对于以往的污水杂质分离设备，为此就可根据需求可省去曝气这一单元，也减少了设备投资，简化了管道系统的设计，降低了运行能耗和成本，而且由于自动物理清洗组件的主体位于平板微网组件上方，安装与维修也更加方便。另外在每一格反应器都设有一个化学清洗阀门，在微网通量降低时，对平板微网组件的微网进行化学清洗，或者按照设计运行周期，轮流主动进行定期化学清洗。清洗过程可根据需要采用人工操作或自动控制的方式。清洗时关闭相应的进水阀和反应器下部的连通阀，打开化学清洗阀门引入清洗药剂，浸泡一段时间后辅以自动物理清洗，将微网表面的污染物彻底去除，在线清洗的一格反应器暂时作为备用反应器，在再次运行前将清洗药液排空，但在该格反应器尚未正式使用的情况下仍需维持平板微网组件浸泡在液体中。

本发明具有以下优点：

（1）本发明杂质分离方法适用于城市污水厂中污水的预处理、雨污合流以及河道水等类似水体中进行不同粒径杂质分离，污水回收率高，处理效果好，自动化程度高。

（2）本发明杂质分离方法采用新型可拆卸式平板微网组件，采用侧面出水，出水完全依靠自流，跌水的出水方式相较于管道虹吸或者淹没出流，出水量更加稳定；无需安装集水管，减少了出水阻力，增大了微网通量，在自流情况下高程布置更易实现，由于采用的是跌水的出水方式，不存在虹吸或淹没出流，出水量更加稳定，此外，由于无出水管等配件，平板微网组件的拆装维护更加方便。

（3）本发明杂质分离方法设置可调出水堰，能够通过调整每段反应器的出水堰高度控制每段的出水流量，分段控制每段的污水回收率。

（4）本发明杂质分离方法安装有自动物理清洗组件，可在装置运行时同步进行物理清洗，且由于清洗组件上的清洗刷对水流不断做搅动，可使整个反应器中液体充分混合，杂质可以随水流从溢流口溢出，避免了杂质在反应器中累积，并可根据要求省去曝气单元。

（5）本发明杂质分离方法分多段运行，前段为高通量低杂质浓度运行，后段为低通量高杂质浓度运行，多段逐级筛分可以在保证高污水回收率的同时，使得每段的微网污染速率也能得到有效控制。

附图说明

附图是本发明实施例示意图，并不对本发明方法进行限定。

图1是本发明杂质分离方法装置的平面图，

图2是本发明杂质分离方法装置的分层剖面图，

图3是本发明杂质分离方法装置的装置立体结构图，

图4是本发明的平板式微网元件结构示意图。

图中：

（1）反应器/槽：I段第一格反应器a1，I段第二格反应器a2，I段第三格反应器a3，II段第一格反应器a4，II段第二格反应器a5，II段第三格反应器a6，I段溢流槽a7，II段溢流槽a8，出水槽a9，

（2）主要部件：I段平板微网组件b1，II段平板微网组件b2，I段出水堰b3，II段出水堰b4，I段自动物理清洗刷b5、b6、b7，II段自动物理清洗装刷b8、b9、b10，出水孔密封层b11。

（3）管道：进水管c1，总出水管c2，浓缩杂质管c3，I段溢流管c4，I段放空管c5，II段放空管c6，化学清洗管c7。

（4）液位/高度：I段进水管出口d1，I段反应器液位液位d2，I段出水液位d3，I段溢流槽液位d4，II段进水管出口d5，II段反应器溢流液位d6，II段出水液位d7，II段溢流槽液位d8，出水槽液位d9。

（5）阀门：I段进水阀门e1、e2、e3，II段进水阀门e4～e6，I段连通阀门e7～e9，I段放空阀门e10，II段连通阀门e11、e12、e13，II段放空阀门e14，化学清洗阀门e15、e16、e17、e18、e1、e20。

具体实施方法

图1～3所示，本实施例以主体反应器为两段，每段并联三格反应器为例。I段并联的三格反应器为a1、a2、a3、II段并联的三格反应器为a4、e5、a6,在I段中设平板微网组件b1、II段中设平板微网组件b2、进水管c1分别与I段进水阀门e1、e2、e3连接,设在反应器a1、a2、a3上部,设在I段底部的放空管c5与I段放空阀门e10连接、通过与连通阀门e7、e8、e9管路连接后分别于反应器a1、a2、a3连通，设在II段底部的放空管c6与II段放空阀门e14连接、通过与连通阀门e11、e12、e13管路连接后分别与反应器a4、a5、a6连通。化学清洗管c7分别与化学清洗阀门e15、e16、e17连接设在I段的三格反应器a1、a2、a3上，与化学清洗阀门e18、e19、e20连接，设在II段三格反应器a4、e5、a6上部。I段溢流槽a7设在I段三格反应器a1、a2、a3的一侧，通过I段反应器溢流液位d2连通，II段溢流槽a8设在II段三格反应器a4、e5、a6的一侧，通过II段反应器溢流液位d6连通，II段溢流槽a8与浓缩杂质管c3连接，进行浓缩杂质排放。I段溢流槽a7与I段溢流管c4连接，作为II段进水管，分别通过与II段进水阀门e4、e5、e6连接后设置在II段内的三格反应器a4、a5、a6上，经II段进水管出口d5进入II段反应器a4、e5、a6内。I段自动物理清洗装置b5、b6、b7、II段自动物理清洗装置b8、b9、b10分别设在I段中的平板微网组件b1、II段中的平板微网组件b2上。出水槽a9设在I段三格反应器a1、a2、a3和II段三格反应器a4、e5、a6的另一侧，在I段出水部分设置I段出水堰b3，II段出水部分设置II段出水堰b4，通过调节出水堰的高低以调整出水量。出水槽a9与总出水管c2连接，作为I段、II总出水管。

图4平板式微网组件b1、b2,由微网膜和微网元件框架组成，微网膜采用涤纶或锦纶或尼龙或其他具有良好的透水性能的筛网，孔径为0.025～1.0mm的筛网，框架的侧边开有长条出水孔。

工作时，打开I段进水阀门e1、e2，I段第一格反应器a1，I段第二格反应器a2下部的连通阀门e7、e8，以使进水平均地分配到每一格，关闭I段进水阀门e3和连通阀门e9，I段第三格反应器a3作为备用暂不参与水处理运行，打开进水阀门e4、e5，II段第一格反应器a4，II段第二格反应器a5下部的连通阀门e11、e12，以使进水平均地分配到每一格，关闭II段进水阀门e6和连通阀门e13，II段第三格反应器a6作为备用暂不参与水处理运行，处理水由进水管c1经进水阀门e1、e2进入I段第一格反应器a1，I段第二格反应器a2内，由I段第一格反应器a1，I段第二格反应器a2的平板微网组件b1过滤处理，含杂质污水自平板式微网组件b1两面经微网膜过滤由外向内流入平板式微网组件b1内腔，滤后出一部分水通过平板式微网组件b1侧边上的出水孔和反应器一边的出水孔流至出水槽a9，调节安装在出水孔处的I段出水堰b3，以控制每段的出水流量。另一部分水通过I段第一格反应器a1、第二格反应器a2上部的溢流孔d2溢流至I段溢流槽a7，I段溢流槽a7收集I段第一格反应器a1和第二格反应器a2的溢流污水后通过I段溢流管c4流至II段第一格反应器a4和II段第二格反应器a5，此时第二格的进水相比较第一格的进水杂质浓度有所提高，同理，进入II段反应器的污水，一部分经II段平板微网组件b2过滤，出水流入出水槽a9，与I段出水一起通过总出水管c2排出，另一部分通过II段第一格反应器a4和II段第二格反应器a5上部的溢流孔d6溢流至II段溢流槽a8，II段溢流槽a8收集的浓缩杂质通过浓缩杂质管c3排出。

为了控制微网膜表面污染，打开设在I段第一、二格反应器a1、a2中的平板微网组件b1和在II段第一、二格反应器a4、a5中的平板微网组件b2之间在线自动物理清洗刷b5、b6和b8、b9，当反应器在运行时，在线自动物理清洗刷b5、b6、b8、b9做往复运动，采用间歇或连续清洗方式，清除微网表面的污染物，同时由于清洗刷的搅拌，整个反应器中的液体处于完全混合状态，因此在反应器中可不设曝气单元，杂质不断随溢流流走，最终成为浓缩杂质的一部分被收集再处理或排放。随着装置运行时间增长，微网表面难以避免地会出现有机物污染，只依靠物理清洗不能完全恢复微网通量，此时应轮流对I段反应器第一格反应器a1，I段反应器第二格反应器a2内的平板微网组件b1和II段第一、二格反应器a4、a5中的平板微网组件b2进行化学清洗，首先打开I段第三格反应器a3的连通阀门e9和I段放空阀门e10，排空I段第三格反应器a3中的液体（反应器中微网元件即使不在运行状态也需浸没在液面以下），可先用清水冲洗反应器内部和微网元件表面，然后关闭I段第三格a3连通阀门和I段放空阀门，使I段第三格反应器a3参与运行，保持水处理连续运行。然后关闭I段反应器第一格反应器a1的进水阀e1，打开连通阀门e7和I段放空阀门e10，排空I段第一格反应器a1中的液体，然后关闭连通阀门e7和I段放空阀门e10，开启打开I段第一格化学清洗阀门e15，确认该段的出水堰调到最高用以保证膜元件最大程度浸没在化学清洗剂中，将配置好的化学清洗药剂引入I段第一格反应器a1，浸泡一段时间，在此过程中，辅以在线自动物理清洗，使得清洗效果更佳。在I段第一格反应器a1的平板微网组件b1化学清洗完后，按此步骤再对I段第二格反应器a2的平板微网组件进行化学清洗。对第II段反应器的化学清洗同样按此步骤进行。

在实际水中杂质分离运行中，可根据处理要求不同进行分段和分格，运行和备用（或进行化学清洗）状态也可随意切换。

Claims (4)

1.一种污水杂质分离方法，其特征在于：处理水由进水管(c1)经进水阀门(e1)、(e2)进入I段第一格反应器(a1)，I段第二格反应器(a2)内，I段第三格反应器(a3)作为备用暂不参与水处理运行，由I段第一格反应器(a1)，I段第二格反应器(a2)的平板微网组件(b1)过滤处理，含杂质污水自平板式微网组件(b1)两面经微网膜过滤由外向内流入平板式微网组件(b1)内腔，滤后出水一部分水通过平板式微网组件(b1)侧边的出水孔和反应器一边的出水孔流至出水槽(a9)，调节安装在出水孔处的I段出水堰(b3)，以控制每段的出水流量；另一部分出水通过I段第一格反应器(a1)、第二格反应器(a2)上部的溢流孔(d2)溢流至I段溢流槽(a7)，I段溢流槽(a7)收集I段第一格反应器(a1)和第二格反应器(a2)的溢流污水后通过I段溢流管(c4)流至II段第一格反应器(a4)和II段第二格反应器(a5)，经II段平板微网组件(b2)过滤出水，一部分出水流入出水槽(a9)，与I段出水一起通过总出水管(c2)排出，另一部分通过II段第一格反应器(a4)和II段第二格反应器(a5)上部的溢流孔(d6)溢流至II段溢流槽(a8)，II段溢流槽(a8)收集的浓缩杂质通过浓缩杂质管(c3)排出；在反应器在运行过程中，打开设I段第一、二格反应器(a1)、(a2)中的平板微网组件(b1)和在II段第一、二格反应器(a4)、(a5)中的平板微网组件(b2)之间的在线自动物理清洗刷(b5)、(b6)、(b8)、(b9)，清洗刷做往复运动，清除微网表面的污染物，同时由于清洗刷的搅拌，使整个反应器中的液体处于完全混合状态；进行化学清洗时，打开I段第三格反应器(a3)的连通阀门(e9)和I段放空阀门(e10)，排空I段第三格反应器(a3)中的液体，先用清水冲洗反应器和平板微网组件(b1)表面，然后关闭I段第三格反应器(a3)连通阀门(e9)和I段放空阀门(e10)，使I段第三格(a3)参与运行，关闭I段第一格反应器(a1)的进水阀(e1)，打开连通阀门(e7)和I段放空阀门(e10)，排空I段第一格反应器(a1)中的液体，然后关闭连通阀门(e7)和I段放空阀门(e10)，开启打开I段第一格化学清洗阀门(e15)，将I段出水堰(b3)调到最高用以保证平板微网组件(b1)完全浸没在化学清洗药液中，浸泡一段时间，在此过程中，可辅以在线自动物理清洗，在I段第一格反应器(a1)化学清洗完后，按此步骤再对I段第二格反应器(a2)进行化学清洗。按此步骤对第II段中的平板微网组件(b2)进行化学清洗。

2.根据权利要求1所述的污水杂质分离方法，其特征在于：主体反应器可根据污水杂分离要求设为多段，在每段内并联设置多格反应器。

3.根据权利要求1所述的污水杂质分离方法，其特征在于：平板微网组件(b1)、(b2),由微网膜和微网元件框架组成，微网膜采用孔径为0.025～1.0mm涤纶或锦纶或尼龙或其它具有良好透水性能的筛网，在框架的侧边开有长条出水孔。

4.根据权利要求1所述的污水杂质分离方法，其特征在于：在平板微网组件上设有自动物理清洗装置(b5)、(b6)、(b7)、(b8)、(b9)、(b10)，清洗装置可设单层或多层，在运行的同时采用间歇或连续方式清洗微网表面，使整个反应器中的液体处于完全混合状态。