CN106830609A - 城市管网污泥减量化处理装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市管网污泥减量化处理装置及处理方法。城市管网污泥减量化处理装置，细料分离筛位于粗料分离筛的上方，且细料分离筛、粗料分离筛上下重叠；粗料分离筛设有泥浆进口和粗料出口，且粗料分离筛下方为储浆槽；储浆槽通过高压吸污泵通到旋流分离器；旋流分离器置于细料分离筛的上方，分离后的液体进入中储箱，分离后的固体则从旋流分离器底部落入细料分离筛；细料分离筛设有细料出口，通过细料分离筛筛网的水液落入下方的粗料分离筛再进入储浆槽；中储箱设有液体出口；中储箱通过浮球式液位开关与储浆槽连通。本发明按照从粗到细、固液分离的处理原则，结构紧凑，处理流程效率高，实现城市管网污泥的全自动化处理。

Description

城市管网污泥减量化处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及一种城市管网污泥减量化处理装置及处理方法。

背景技术

根据调查，我国现有的市政日常养护还是援用了几十年的传统。养护工人除传统的竹片、漏勺、人工绞通、人力提升外，在全国各大城市的日常养护中经常事故频发。抛洒，滴漏、自然干化造成环境2次污染。含水高的地下污水污泥严重污染地下水源，随着人力成本的增加，现有的养护模式已经让市政管理成本不堪重负。“城市看海”已经是很多地方的城市一景。给国民经济带来严重的损失。

管网污泥是指城市地下排水管道在养护疏通过程中清捞上来的沉积物。管道内的沉积物易造成城市排水不畅，输送到污水处理厂时对前池泵容易造成堵塞。随雨水进入河道造成对水体的污染。

目前落后的污泥采集、运输、处置方式越来越不适应生态文明建设的需求，因此需探寻一种合理的污泥处理处置方案。如不及时清理，易造成排水不畅、引发积水和污水冒溢，随雨水进入河道造成对水体的污染。在当前国内城市排水管网排涝能力不足的情况下，通沟污泥不及时清理，会加重城市内涝灾害的影响。“城市看海”是长期由于“重地上。轻地下”而造成城市病态。

极端气候带来的强暴雨由于管网的堵塞而排水不畅。落后的清掏手段。高强度的劳动。恶劣的作业环境是造成管网堵塞罪魁祸首。

我国的污泥处理设备研究主要集中在污水处理厂的污泥，主要有真空过滤脱水、压滤脱水、离心脱水、热烘干、自然干化几种方式 。而对于管网污泥的处理，国内研究少有涉及。

针对地下管网清淤专用设备，我国是空白。对于相关机械设备的研制还处于起始阶段，现有的人工作业。以及半机械化的作业手段无法满足因城市扩张，人口暴增给地下管网带来的压力。长期“重地上。轻地下”造成的欠账，“城市看海”是当前现实的写照。

由于城市污水厂所处理污泥是匀质的，可以通过离心机、带机压滤机、板框式机等进行脱水，而城市的排水管道污泥成分复杂，含有大量的生活垃圾、砂、渣石，对常规脱水设备磨损非常严重，甚至根本无法脱水，至少要辅以必要的预处理手段，这样势必要增加大量的处理成本。使得有限的财政资金疲于应付。

如采用热烘干处理属于高能耗的处理方式，其经济性极为有限，并且作业过程中产生大量的有毒有害气体严重影响周边的生活环境空气质量。

如采用自然风干处理占地面积大，且环境控制比较困难不宜建在市区，污泥的转运成本较高，干化污泥的铲运难度也较大。扬尘及雨水天气严重影响周边环境

由于排水管道污泥与城市污水厂污泥成分和特性大相径庭，因此处理方法照搬根本行不通。

目前管网通沟污泥的传统处理处置方式以人工为主清掏，未经脱水直接清运，一般至垃圾填埋场填埋处理。

其工作流程如下：

1）清掏后的污泥带水直接堆放于空地，干化后和垃圾一同运走；

2）外包给清运公司，最终出路为：外运至农村洼地倾倒或和建筑渣土一同混合填埋；

3）运送至晾晒场或污泥存放点，自然干化后运送到垃圾场填埋。

管网通沟污泥的传统处理处置方式的缺点如下：

1、运输成本高——未经脱水清运成本高；

2、二次污染严重——由于清掏处的污泥含水率高（平均约85%），直接清运影响垃圾填埋场的正常运行，如果经自然干化则对周边环境造成恶劣影响；

3、工作效率低——污水泵站需要多人下井人工清掏；

4、安全性差——施工人员下井操作存在安全性问题；

5、填埋成本高——有污水的污泥不处理是不能填埋的污泥脱水和填埋成本高，填埋占地大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种城市管网污泥减量化处理装置。

本发明要解决的另外一个技术问题是提供一种城市管网污泥减量化处理方法。

对于城市管网污泥减量化处理装置，本发明采用的技术方案是，包括粗料分离筛、细料分离筛、旋流分离器、第一储浆槽、高压吸污泵、中储箱；

细料分离筛、粗料分离筛上下重叠设置，且细料分离筛位于粗料分离筛的上方；

粗料分离筛设有泥浆进口和粗料出口，且污泥从泥浆进口进入粗料分离筛，筛分出的粗料干渣从粗料出口排出，通过粗料分离筛筛网的浆液则落入置于粗料分离筛下方的第一储浆槽；

第一储浆槽的上口敞开且全部接纳通过粗料分离筛筛网的浆液，第一储浆槽的底部为斗状，底部设有出口并通过高压吸污泵与旋流分离器连通；

旋流分离器置于细料分离筛的上方，旋流分离器以高速旋流将污泥进行固液分离，分离后的液体引入中储箱，分离后的固体则从旋流分离器底部落入细料分离筛；

细料分离筛设有细料出口，筛出的细料干渣从细料出口排出，通过细料分离筛筛网的水液则落入下方的粗料分离筛再进入第一储浆槽；

中储箱的位置高于第一储浆槽，且中储箱与第一储浆槽之间设有液体通道；采用浮球式液位开关根据储浆槽中控制液位的高低，且以高液位关闭而低液位接通的方式来控制中储箱与第一储浆槽之间的液体通道的通或断；

中储箱还设有将液体引出的液体出口。

作为优选：

粗料分离筛的筛网孔径为3mm。

细料分离筛的筛网孔径为0.3mm。

还包括预分离筛、第二储浆槽和渣浆泵；预分离筛置于第二储浆槽上方，第二储浆槽底部通过渣浆泵与粗料分离筛的泥浆进口连通；预分离筛的筛网孔径为50mm。

粗料分离筛、细料分离筛、预分离筛均为振动筛。

高压吸污泵采用工作压力为0.2 MPa的真空耐磨吸污泵；渣浆泵为常压离心泵。

粗料分离筛、细料分离筛和预分离筛的上方均设有高压水力冲洗管道。

对于城市管网污泥减量化处理方法，本发明采用的技术方案是，包括以下步骤：

（1）采用吸污泵配上专用绞吸头或专用耙吸头，将源污处的污泥抽吸送入粗料分离筛；

（2）经筛网孔径为3mm的粗料分离筛筛分后，筛出的直径大于3mm的粗料干渣从粗料出口排出，直径小于3mm的渣料和水的混合物进入到第一储浆槽；粗料分离筛筛分的同时加入水力冲洗；

（3）采用高压吸污泵将第一储浆槽中的浆液抽吸到旋流分离器中；

（4）高压浆液流经旋流分离器后，自动分离为含水率很低的渣料和含固很低的水液；其分离出的水液经管路排回到源地，分离出的渣料进入到细料分离筛；

（5）旋流分离出的渣料经细料分离筛振动分离，筛出的直径大于0.3mm的细料干渣从细料出口排出，水液回流进入第一储浆槽中；细料分离筛筛分的同时加入水力冲洗。

作为优选：

在第（1）步骤中，对于流动性好的砂泥，采用吸污泵直接抽吸污泥；

对于流动性不好且硬度不高的污泥，采用专用耙吸头抽吸污泥；

对于流动性不好且硬度较高的污泥，采用专用绞吸头抽吸污泥。

在第（1）步骤中，还包括预处理工序；预处理工序是预先将源污处的污泥抽吸送入筛网孔径为50mm的预分离筛，筛出的直径大于50mm的块状杂物排出，直径小于50mm的浆液通过筛网进入设在预分离筛下方的第二储浆槽，再经渣浆泵输送到粗料分离筛，且预分离筛筛分的同时加入水力冲洗。

本发明的有益效果是：

采用从粗到细、固液分离的处理原则，以紧凑的结构，高效率的处理流程，实现城市管网污泥的全自动化处理。该装置结束了国内市政养护没有专业设备的空白，为广大的市政养护工人营造了良好的作业环境。为垃圾找到了出路，延长了垃圾填埋场的使用寿命，降低了市政养护费用，降低了施工作业强度，改善了施工作业环境，提高了施工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明城市管网污泥减量化处理装置实施例1的结构示意图。

图2是本发明城市管网污泥减量化处理装置实施例2的结构示意图。

图3是本发明城市管网污泥减量化处理方法实施例的流程图。

图中标记：1-泥浆入口，2-粗料分离筛，3-细料分离筛，4-细料出口，5-粗料出口，6-第一储浆槽，7-高压吸污泵，8-出水口，9-中储箱，10-旋流分离器，11-渣浆泵，12-第二储浆槽，13-预筛出料口，14-预分离筛，15-预筛入料口。

具体实施方式

实施例1

图1是一种移动式或车载式的城市管网污泥减量化处理装置，由粗料分离筛2、细料分离筛3、第一储浆槽6、高压吸污泵7、中储箱9和旋流分离器10组成。

粗料分离筛2、细料分离筛3均为上下重叠设置的振动筛，并且粗料分离筛2设置在细料分离筛3的下方。

粗料分离筛2的下方设置了上口敞开、底部为斗状的第一储浆槽6。

在第一储浆槽6外侧设有高压吸污泵7，设在第一储浆槽底部的出口通过渣浆泵连通到旋流分离器10。

高压吸污泵是一种自吸式离心泵，其工作压力为0.2 MPa。采用高压吸污泵的目的是将具有一定压力的浆液打入旋流分离器10，使之产生旋流。

旋流分离器是一个具有圆锥体形状的圆筒，其作用是将浆液中的粗大颗粒与含有细小颗粒的液体进行分离。其工作原理如下：

当泥浆用高压吸污泵以一定压力（一般是0.2 MPa）和流速（约5～12米/秒）经给浆管沿切线方向进入圆筒后，泥浆随即在旋流分离器圆筒内壁的限制下作回转运动。泥浆在旋流分离器内部有两种不同的运动方向，接近筒壁的外层泥浆在回转中向下运动，称为外螺旋流。靠近近圆筒中心的内层泥浆在回转中向上流动，称为内螺旋流。内螺旋流和外螺旋流在旋转方向上是一致的。泥浆中固体颗粒在离心力的作用下，粗颗粒被抛向筒壁附近，并随着外螺旋流由圆锥体底部排出，成为渣料（即干料）。细颗粒则因为受到的离心力小，滞留在内螺旋流中，最后由溢流管排出，成为溢流。

旋流分离器10以倾斜方式设置，且旋流分离器的圆锥体底部渣料出口位于细料分离筛3的上方，旋流分离器的液体引入位于第一储浆槽一侧的中储箱9，并且中储箱的位置高于第一储浆槽。

中储箱设有水液出口和通向第一储浆槽的连接通道，并且采用浮球式液位开关控制通向第一储浆槽的连接通道通断。

整个设备基本按照所处理污泥的自然流向，从上到下，从粗到细设置。

本实施例采用整体柜式设计，用一个立方体形状的柜子将整个装置套在里面，将粗料出口、细料出口设在柜子一侧，水液出口可以接上管道排出。

本实施例的这种柜式设计非常适合制成移动式或车载式污泥处理站，如车载式是将整套污泥处理装置置于汽车底盘上，能够很方便地移动到需要进行污泥处理的地方。

实施例2

图2是一种固定式的的城市管网污泥减量化处理装置，是在实施例1的移动式处理装置的基础上，增加了预处理需要的相应设备。其中预处理设备由渣浆泵11、第二储浆槽12、预分离筛14组成。

预分离筛14为振动筛，其下方设置了第二储浆槽12，第二储浆槽12与后道工序的第一储浆槽6结构一样，也是上口敞开与斗状的底部，第二储浆槽12底部通过一台渣浆泵11与粗料分离筛的泥浆入口1连通。

渣浆泵11采用常规压力的离心泵。

由于本实施例中的设备较多，因此制成固定式污泥处理装置。即将上述设备固定安装在一间合适的屋子里面，这种方式更加适合处理含有各种杂物较多且大小不匀的管网污泥，比如作为固定式污泥处理站，建在含有大量污泥且各种杂物的污水泵站附近。

另外，还可以根据所处理的污泥性状，增加相应的如直吸式、绞吸式或耙吸式清淤船等清淤抽吸设备，具体选择如下：

1、对于流动性好的砂泥，选择船载泵或岸基泵加上直吸管头来抽吸污泥，再经管路输送到干化筛分系统；

2、对于流动性不好硬度不高的污泥，选择耙吸式清淤船，耙吸头工作幅面大，工作效率高抽吸快；

3、对于流动性不好硬度较高的污泥，选择绞吸式清淤船，绞刀头工作将板硬的淤泥进行绞动打散，使其能有效流动，并且设备采用横移扇面施工，工作范围大。

因此，本实施例的城市管网污泥减量化处理装置，可以根据所处理的污泥性状，在保持核心处理设备不变的情况下，可以灵活地增减相应的处理设备，使得该装置具有很好的适应能力。

如图3所示，该装置的工作流程如下：

1、由吸污泵将污泥从预筛入口15进入到预分离筛14中，预分离筛的筛网孔径为50mm，直径大于50mm的大块杂物可以筛出从预筛出口13排出，而直径小于50mm的杂物和浆液通过筛网进入下方的第二储浆槽12，再通过渣浆泵11吸入粗料分离筛。如果污泥中含有的大块杂物不多，可以跳过本道预处理工序直接进入下道粗筛工序。

2、在粗料分离筛的一端设有泥浆入口1，由渣浆泵11将污泥吸入到粗料分离筛中，由于粗料分离筛的筛网孔径为3mm，直径大于3mm的块状杂物从粗料分离筛的粗料出口5排出，而直径小于3mm的杂物和浆液从筛网通过流入置于粗料分离筛下方的第一储浆槽6。

3、第一储浆槽为斗状，槽的底部出口连接到高压吸污泵7，高压吸污泵将第一储浆槽6中的浆液打到位于细料分离筛3上方的旋流分离器10中，浆液经过旋流分离器后自动分离为含水率很低的渣料（即干料）和含固很低的水液，其分离出的水液经管路引出回到源地或中储箱，分离出的渣料从旋流分离器的底部落入细料分离筛3。

4、旋流分离出的渣料经细料分离筛振动分离，细料分离筛的筛网孔径为0.3mm，大于0.3mm的细渣料（即干料）从细料出口4排出，水液向下回流进入第一储浆槽6中。

5、中储箱9分别设有排出管路和通往第一储浆槽6的通道，旋流分离器分离出的水液进入中储箱，经排出管路排出。

设置中储箱的作用是可以及时对第一储浆槽6中水液进行补液。由于中储箱9的位置设置高于第一储浆槽，因此中储箱9中水液可以经过通道流入第一储浆槽6。具体是采用浮球式液位开关控制该通道的通断，以实现对第一储浆槽及时补液。若第一储浆槽液位较低，浮球式液位开关自动打开，中储箱的水液部分流到第一储浆槽，补充第一储浆槽下降的浆液，达到高液位时即停止补液，以符合高压吸污泵工作时对第一储浆槽中液位的要求。

上述城市管网污泥减量化处理装置处理的特点是采用由粗到细的分级减量化处理原则，具体分级如下：

1、由预筛输出：

主要包含石块、长纤维、塑料袋、树叶及其它粒径超过50mm的渣料。通过筛上冲洗及预筛振动筛分，此部分渣料的含水率低、固体上附着的有机物含量低。可以进行后续的垃圾分选或者直接填埋。

2、由粗筛输出：

主要包含石块、沙粒、塑料袋、纤维及其它粒径为3mm～50mm的渣料。经过筛上冲洗及粗筛振动筛分，此部分渣料的含水率低、固体上附着的有机物含量低。可以进行后续的垃圾分选或者直接填埋。物料表面各种黏糊物全部去掉。

3、由细筛输出：

主要包含粒径0.3mm～3mm的渣料。经过筛上冲洗及细筛振动筛分，此部分渣料的含水率较低，固体上的有机物含量有所减少，方便后期的再利用（如建筑材料填充）。经过水洗剥离过程处理。有机质含量大大降低。为资源化利用做好储备。

4、由旋流器输出：

经过旋流处理后，溢流液体的固体颗粒含量大大降低，提升后续污水处理的效率。不损失碳源，不新增环境负担。

本装置具有以下特点：

1、选用的离心泵通用化程度高、运转可靠、装拆维修方便，同时具有较厚的承磨件，适于长期输送强磨蚀、高浓度的渣浆。

2.选用的水力旋流器按需定制，分离效果佳，材质耐磨、耐腐蚀、重量轻，适于在恶劣工作条件下长期免维护使用。

3、以浮球式液位开关作为设备液位自动平衡装置，能够保持储浆槽液面稳定，实现泥浆重复处理，进一步提高净化质量，实现无人值守，一键启停。

经过本实施例城市管网污泥减量化处理装置处理后的污泥含水率从75%降到40%以下，使得每天污泥的运输量减少到原来的十分之一，至少节减了约九成的运输费和处理费，而该套机械设备的总功率为45KW左右,是一项节能环保的技术项目。根据现场试运行的情况显示，原来泵站每天所收集的八个污泥箱经过污泥减量化工艺设备处理后，仅剩下一个污泥箱的污泥。

根据实际运行情况，本实施例的城市管网污泥减量化处理装置能够达到以下技术效果：

1、实现污泥减量化,将人工清掏的污泥减量85%以 上；

2、提高安全性高、劳动强度低、工作效率高，比传统人工清掏效率提高8-10倍。

3、不再造成二次环境污染，处理后的污泥含水率低于45%；

4、大大降低运输成本，清运由人工时的8到10车减为1车；

5、填埋成本降低，处理后的污泥可直接进垃圾填埋场，不再需要干化处理。

6、分离出的泥沙作为资源可再利用，可分离出不同粒径的砂石及杂物，分类处理。

7、处理过程为纯物理过程，不添加化学药物，因此不新增环境负担。

本实施例城市管网污泥减量化处理装置的技术性能如下：

1）设备可适应绝大多数管网污泥的减量化脱水处理。（含人工清掏。泵吸物料）。

2）设备可实现脱水污泥按粒径初步分选，具体可分为>50mm、3mm～50mm、<3mm三种粒径，前面2种便于填埋的物理合并。

3）污泥经过处理后污水颗粒物粒径：≤45μm。

4）设备运转噪声（清水）≦85dB。

5）处理后排出的污水BOD和COD比值大于0.3，方便污水处理厂进行有效的生化处理。

6）产生的废气处理达标排放。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：包括粗料分离筛、细料分离筛、旋流分离器、第一储浆槽、高压吸污泵、中储箱；

所述细料分离筛、粗料分离筛上下重叠设置，且细料分离筛位于粗料分离筛的上方；

所述粗料分离筛设有泥浆进口和粗料出口，且污泥从泥浆进口进入粗料分离筛，筛分出的粗料干渣从粗料出口排出，通过粗料分离筛筛网的浆液则落入置于粗料分离筛下方的第一储浆槽；

所述第一储浆槽的上口敞开且全部接纳通过粗料分离筛筛网的浆液，第一储浆槽的底部为斗状，底部设有出口并通过高压吸污泵与旋流分离器连通；

所述旋流分离器置于细料分离筛的上方，旋流分离器以高速旋流将污泥进行固液分离，分离后的液体引入中储箱，分离后的固体则从旋流分离器底部落入细料分离筛；

所述细料分离筛设有细料出口，筛出的细料干渣从细料出口排出，通过细料分离筛筛网的水液则落入下方的粗料分离筛再进入第一储浆槽；

所述中储箱的位置高于第一储浆槽，且中储箱与第一储浆槽之间设有液体通道；采用浮球式液位开关根据储浆槽中控制液位的高低，且以高液位关闭而低液位接通的方式来控制中储箱与第一储浆槽之间的液体通道的通或断；

所述中储箱还设有将液体引出的液体出口。

2.根据权利要求1所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：所述粗料分离筛的筛网孔径为3mm。

3.根据权利要求1所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：所述细料分离筛的筛网孔径为0.3mm。

4.根据权利要求1所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：还包括预分离筛、第二储浆槽和渣浆泵；所述预分离筛置于第二储浆槽上方，第二储浆槽底部通过渣浆泵与粗料分离筛的泥浆进口连通；所述预分离筛的筛网孔径为50mm。

5.根据权利要求1～4任何一项所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：所述粗料分离筛、细料分离筛、预分离筛均为振动筛。

6.根据权利要求1～4任何一项所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：所述高压吸污泵采用工作压力为0.2 MPa的真空耐磨吸污泵；所述渣浆泵为常压离心泵。

7.根据权利要求1～4任何一项所述的城市管网污泥减量化处理装置，其特征在于：所述粗料分离筛、细料分离筛和预分离筛的上方均设有高压水力冲洗管道。

8.城市管网污泥减量化处理方法，包括以下步骤：

（1）采用吸污泵配上专用绞吸头或专用耙吸头，将源污处的污泥抽吸送入粗料分离筛；

（2）经筛网孔径为3mm的粗料分离筛筛分后，筛出的直径大于3mm的粗料干渣从粗料出口排出，直径小于3mm的渣料和水的混合物进入到第一储浆槽；粗料分离筛筛分的同时加入水力冲洗；

（3）采用高压吸污泵将第一储浆槽中的浆液抽吸到旋流分离器中；

（4）高压浆液流经旋流分离器后，自动分离为含水率很低的渣料和含固很低的水液；其分离出的水液经管路排回到源地，分离出的渣料进入到细料分离筛；

（5）旋流分离出的渣料经细料分离筛振动分离，筛出的直径大于0.3mm的细料干渣从细料出口排出，水液回流进入第一储浆槽中；细料分离筛筛分的同时加入水力冲洗。

9.根据权利要求8所述的城市管网污泥减量化处理方法，其特征在于，在第（1）步骤中，对于流动性好的砂泥，采用吸污泵直接抽吸污泥；

对于流动性不好且硬度不高的污泥，采用专用耙吸头抽吸污泥；

对于流动性不好且硬度较高的污泥，采用专用绞吸头抽吸污泥。

10.根据权利要求8所述的城市管网污泥减量化处理方法，其特征在于，在第（1）步骤中，还包括预处理工序；所述预处理工序是预先将源污处的污泥抽吸送入筛网孔径为50mm的预分离筛，筛出的直径大于50mm的块状杂物排出，直径小于50mm的浆液通过筛网进入设在预分离筛下方的第二储浆槽，再经渣浆泵输送到粗料分离筛，且预分离筛筛分的同时加入水力冲洗。