CN107010753A - 洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置及其方法，属于污水处理技术领域。装置由装置主体，进水系统，混凝加药系统，配水系统，沉淀系统，表面过滤系统，反冲系统，排泥系统，自动控制系统构成。洗车废水经中的大部分泥沙、悬浮物、胶体、油脂通过外加药剂和回流污泥的物理、化学和吸附作用去除，再经高精度的过滤滤布去除残留的悬浮物，装置通过PLC自动控制系统的过滤、反冲和排泥。本发明装置结构简单，安装维护方便，用于洗车废水预处理，有效去除进水中的泥沙、悬浮物、胶体和油污，装置处理出水可直接回用或作为钠滤和反渗透的进水，具有十分广阔的应用前景。

Description

洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置及其方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置及其方法。
背景技术
实现洗车废水的回用，有利于缓解城市用水的供需矛盾，洗车废水中的污染物主要为油类、表面活性剂、泥沙、悬浮物，混凝、沉淀、过滤处理是洗车废水预处理的有效途径，但目前常用的混凝、沉淀工艺体积大，稳定性差，很难实现自动控制；而过滤单元多采用如砂滤等深层过滤工艺，过滤装置结构复杂，滤料易流失和板结，运行维护难度大，因此限制了上述工艺在小型洗车市场的推广应用，因此，亟须开发一种针对性强、体积小、流程简单、处理效果稳定、自动化程度高的洗车废水预处理系统。
发明内容
本发明的目的是解决现有市场上的洗车废水常用的混凝、沉淀工艺体积大，稳定性差，很难实现自动控制，深层过滤装置结构复杂，滤料易流失和板结，运行维护难度大的难题，并提供了一种针对性强、体积小、流程简单、处理效果稳定、自动化程度高的洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置及其控制方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，包括装置主体、进水系统、混凝加药系统和装置反冲系统；
所述装置主体上设进水口、压力表接口、排气口、出水口、排泥口；
所述进水系统包括通过管路顺次相连的原水箱、第一电磁阀、进水泵、电动调节阀、电磁流量计和第二电磁阀，第二电磁阀的出口通过管路连接到装置主体下方的进水口；
所述混凝加药系统包括3台加药泵和管式反应器，第一加药泵、第二加药泵、第三加药泵分别用于投加混凝剂、絮凝剂和回流污泥，第一加药泵的出口通过管路与进水泵的进水口连接，第二加药泵的出口通过管路与进水泵的出水口连接，第三加药泵进液口通过管路与污泥回流口连接，出口通过管路与进水泵的出水口连接；管式反应器设置于第二电磁阀的出口与装置主体的进水口之间的管路上；
所述装置主体内底部设配水系统，配水系统包括进水管，反射块和锥形底，进水管一端与装置主体进水口连接，另一端朝向反射块的反射面；
所述装置主体内中部设沉淀系统，沉淀系统包括竖管和竖管支架，竖管支架固定于装置主体上，竖管垂直固定在支架上且布满装置主体内部横截面；
所述装置主体内竖管上方处设有横向表面过滤系统，表面过滤系统包括穿孔花板、支撑骨架和表面过滤滤布，支撑骨架通过焊接或螺栓紧固固定在穿孔花板上，滤布套在支撑骨架上；
所述装置反冲系统包括反冲管路、第三电磁阀和第五电磁阀，反冲管路两端分别连接过滤装置主体出水口和产水箱；
所述装置主体底部设置排泥系统，排泥系统包括排泥管、污泥回流口和第四电磁阀构成，锥形底底部的排泥口通过排泥管连接污泥回流口和第四电磁阀。通过PLC控制系统自控控制反冲洗和排泥过程电磁阀的启闭，污泥回流有可通过形成的污泥絮体对水中的污染物进行吸附，此外，有利于形成较大的悬浮物，提高沉淀速度，进而有利于提高固液分离效果。
作为优选，所述装置中设有PLC自动控制系统，用于控制过滤、反冲和排泥。
进一步的，所述的装置主体上的压力表接口连接压力传感器，通过反馈信号通路连接到PLC自动控制系统。
作为优选，所述的沉淀系统的竖管管直径10-32mm，竖管长度0.35-0.5m，安装角度与水平方向垂直90度。
作为优选，所述的表面过滤系统的穿孔花板孔径15-32mm，支撑骨架均布1-4mm微孔，过滤滤布孔径小于等于1微米，滤布采用热熔焊接，减少漏液，通过竖管的微小絮体经滤布和滤布上滤饼的过滤作用去除，过滤后，出水的悬浮物浓度可达到3mg/L以下。
作为优选，所述的反射块的两个反射面垂直，进水管水流方向与两个反射面之间的夹角均为45度，进水管出口与反射块之间的距离为0.01-0.1m。进水管18出水中的悬浮颗粒经反射块19反射后形成水平方向的分速度，颗粒向上运动经过垂直安装的竖管22时，由于水平方向的分速度，促使颗粒物与垂直竖管22的管壁发生碰撞，使颗粒物进一步凝聚，当颗粒增大到沉淀速度大于垂直向上的速度时，颗粒物沉淀到装置底部。
一种利用所述装置的洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤方法，包括如下步骤：
1)过滤过程
当原水箱中水位高度达到预设高液位时，进水泵、第一加药泵、第二加药泵、第三加药泵、电动调节阀、第一电磁阀、第二电磁阀开启，通过电磁流量计的流量调节电动调节阀开度，以控制表面过滤系的过滤流量不高于预设的过滤流量上限；
根据预设的比例基于过滤流量的大小，调节第一加药泵、第二加药泵、第三加药泵的加药量；当原水箱水位低于预设低液位时，停止进水和过滤；
2)反冲洗过程
当过滤压力达到设定值时进行反冲洗，第一电磁阀、第二电磁阀关闭，第三电磁阀和第五电磁阀开启，对装置进行反冲洗；反冲结束后，第一电磁阀、第二电磁阀开启，第三电磁阀和第五电磁阀关闭；
3)排泥过程
系统运行过程中，每间隔设定时间，第四电磁阀开启一定时间后关闭，系统保存运行状态，反冲洗时PLC对计时清零。
作为优选，所述的装置主体上的排泥口设污泥回流口和第四电磁阀，污泥回流口与第三加药泵进口连接，通过PLC控制系统自控控制反冲洗和排泥过程电磁阀的启闭。
作为优选，所述的进水系统的进水流量可设定，通过电磁流量计反馈流量信号到PLC自动控制系统，通过PLC控制系统判断流量大小并调节电动调节阀开度使流量达到设定流量。
作为优选，所述的加药泵的加药量和污泥回流量与进水流量成比例，通过PLC对3个加药泵流量进行调节；所述的进水管出口水流速度0.1-1m/s。
本发明中，洗车废水经中的大部分泥沙、悬浮物、胶体、油脂通过外加药剂和回流污泥的物理、化学和吸附作用去除，再经高精度的过滤滤布去除残留的悬浮物，装置通过PLC自动控制系统的过滤、反冲和排泥。本发明装置结构简单，安装维护方便，用于洗车废水预处理，有效去除进水中的泥沙、悬浮物、胶体和油污，装置处理出水可直接回用或作为钠滤和反渗透的进水，具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置整体工艺图；
图2为洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置装置主体图；
图3为竖管支架在横截面上的布置示意图；
图4为竖管在横截面上的布置示意图；
图5为穿孔花板在横截面上的布置示意图；
图6为支撑骨架在横截面上的布置示意图；
图中：原水箱1、进水口2、压力表接口3、排气口4、出水口5、预留口6、排泥口7、污泥回流口8、第一电磁阀9、进水泵10、电动调节阀11、电磁流量计12、第二电磁阀13、管式反应器14第一加药泵15、第二加药泵16、第三加药泵17、进水管18、反射块19、锥形底20、竖管支架21、竖管22、穿孔花板23、支撑骨架24、反冲管路25、第三电磁阀26、第五电磁阀27排泥管28、第四电磁阀29和产水箱30。
具体实施方式
下面结合附图及实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1～6所示，一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，包括装置主体、进水系统、混凝加药系统和装置反冲系统、PLC自动控制系统。
装置主体为上流式，装置主体上的下方侧壁上设置进水口2，顶部设置压力表接口3和排气口4，上部侧壁上设置出水口5，底部设置排泥口7。压力表接口3连接压力传感器，通过反馈信号通路连接到PLC自动控制系统。装置主体侧壁还可以设置预留口6，用于后续增加管路或其他功能连接。
进水系统中包括原水箱1、第一电磁阀9、进水泵10、电动调节阀11、电磁流量计12和第二电磁阀13，其通过管路顺次相连，原水箱1用于存储洗车废水。第二电磁阀13的出口通过管路连接到装置主体下方的进水口2。
混凝加药系统包括3台加药泵和管式反应器14，第一加药泵15、第二加药泵16、第三加药泵17分别用于投加混凝剂、絮凝剂和回流污泥，第一加药泵15的出口通过管路与进水泵10的进水口连接，第二加药泵16的出口通过管路与进水泵10的出水口连接；第三加药泵17进液口通过管路与污泥回流口8连接，出口通过管路与进水泵10的出水口连接；管式反应器14设置于第二电磁阀13的出口与装置主体的进水口之间的管路上，用于对污水和各种药剂、污泥进行混合。
装置主体内底部设配水系统，配水系统包括进水管18，反射块19和锥形底20，进水管18一端与装置主体进水口2连接，另一端垂直向下出水，出水方向朝向反射块19的反射面。反射块19的两个反射面垂直，进水管18水流方向与两个反射面之间的夹角均为45度，进水管18出口与反射块19之间的距离为0.01-0.1m。进水管18出口水流速度0.1-1m/s。
装置主体内中部设沉淀系统，沉淀系统包括竖管22和竖管支架21，竖管支架21固定于装置主体上，竖管22垂直固定在支架上且布满装置主体内部横截面；竖管22管直径10-32mm，竖管22长度0.35-0.5m，安装角度与水平方向垂直90度。
装置主体内竖管22上方处设有横向表面过滤系统，表面过滤系统包括穿孔花板23、支撑骨架24和表面过滤滤布，支撑骨架24通过焊接或螺栓紧固固定在穿孔花板23上，滤布套在支撑骨架24上，并通过卡扣固定，表面过滤系统通过螺栓密封固定在反应器顶部。表面过滤系统的穿孔花板23孔径15-32mm，支撑骨架24均布1-4mm微孔，过滤滤布孔径小于等于1微米，滤布采用热熔焊接，减少漏液，废水手续通过竖管22上升至过滤系统，微小絮体经滤布和滤布上滤饼的过滤作用去除，过滤后，出水的悬浮物浓度可降低至3mg/L以下。。
装置反冲系统包括反冲管路25、第三电磁阀26和第五电磁阀27，反冲管路两端分别连接过滤装置主体出水口2和产水箱30；第三电磁阀26和第五电磁阀27分别设置于两条反冲管路25上，其中一条反冲管路25连接产水箱30和进水泵10的进水口，另一条反冲管路25连接电磁流量计12出水口和装置主体出水口2，通过出水口2对过滤系统镜像反向施加水压。
装置主体底部设置排泥系统，排泥系统包括排泥管28、污泥回流口8和第四电磁阀29构成，锥形底20底部的排泥口7通过排泥管28连接污泥回流口8和第四电磁阀29。
各传感器和电气设备均连接PLC自动控制系统，用于控制过滤、反冲和排泥。
例如，通过PLC控制系统自控控制反冲洗和排泥过程第四电磁阀29的启闭。进水系统的进水流量可设定，通过电磁流量计12反馈流量信号到PLC自动控制系统，通过PLC控制系统判断流量大小并调节电动调节阀11开度使流量达到设定流量。加药泵的加药量和污泥回流量与进水流量成比例，通过PLC对3个加药泵流量进行调节。
基于该装置的过滤方法包括如下步骤：
1)过滤过程
当原水箱1中水位高度达到预设高液位(可调节)时，进水泵10、第一加药泵15、第二加药泵16、第三加药泵17、电动调节阀11、第一电磁阀9、第二电磁阀13开启，通过电磁流量计12的流量调节电动调节阀11开度，以控制表面过滤系的过滤流量不高于预设的过滤流量上限(可调节)；
设定进水流量后，混凝剂、絮凝剂、污泥回路加药泵频率按比例投加。因此，运行过程中，可以根据预设的比例基于过滤流量的大小，调节第一加药泵15、第二加药泵16、第三加药泵17的加药量。当原水箱水位低于预设低液位时，停止进水和过滤；
2)反冲洗过程
当过滤压力达到设定值时进行反冲洗，第一电磁阀9、第二电磁阀13关闭，第三电磁阀26和第五电磁阀27开启，对装置进行反冲洗；反冲结束后，第一电磁阀9、第二电磁阀13开启，第三电磁阀26和第五电磁阀27关闭；
反冲洗结束后PLC自动判断过滤过程是否重启。
3)排泥过程
系统运行过程中，每间隔设定时间，第四电磁阀29开启一定时间后关闭，系统保存运行状态，反冲洗时PLC对计时清零。
实施例1：
采用上述装置(结构相同，不再赘述)，以洗车废水为处理对象，设计处理水量300L/h，预处理自动反冲洗表面过滤装置直径0.35m，高度1.5m，过滤滤布面积0.7m2，滤布滤芯直径15mm，竖管22长度400mm，直径15mm，进水流量为每100L水，第一加药泵15％、2运行频率15％，合加药量分别为150mg/L，第三加药泵17运行运行频率50％，管式反应器反应时间6min，表面负荷3.11m3。
控制方法和步骤如下：
1)过滤过程
当原水箱/储水池水位高度达到高液位0.8m(设定值)时，进水泵10、加药泵、电动调节阀11、第一电磁阀9、第二电磁阀13开启。通过电磁流量计12的流量调节电动调节阀11开度(设定值)以达到控制过滤流量250L/h(设定值)，不高于过滤流量上限300L/h(设定值)。
根据流量大小调节计量泵的加药量。设定250L/h进水流量时，混凝剂、絮凝剂、污泥回路加药泵加药频率为50％(设定值)，加药泵额定流量2.5L/h。
当原水箱水位低于低液位0.3m(设定值)时，停机。
2)反冲洗过程
当过滤压力达到0.3Mpa(可设定)时进行反冲洗。第一电磁阀9、第二电磁阀13关闭，第三电磁阀、第四电磁阀开启，通过进水泵10的动力进行反冲洗，反冲时间5s(可调节)，反冲流量400L/h(可调节)。反冲结束后，第一电磁阀9、第二电磁阀13开启，第三电磁阀、第四电磁阀关闭。
反冲洗结束后PLC自动判断过滤过程是否重启。
3)排泥过程
系统运行过程中，每间隔30min(设定值)，电磁阀4开启5s(设定值)后关闭，系统保存运行状态。反冲洗时PLC对计时清零。
系统运行7200s反冲洗一次，反冲时间5s，进水COD 200mg/L，SS100mg/L，出水COD<45mg/L,SS<3mg/L,完全满足洗车废水回用对上述指标的要求或作为洗车废水钠滤或反渗透深度处理的进水要求。
对比试验：
采用与实施例1相同结构的装置，以洗车废水为处理对象，设计处理水量120L/h，预处理自动反冲洗表面过滤装置直径0.2m，高度1.2m，竖管22长度400mm，直径15mm，第一加药泵15％、2运行频率15％，合加药量分别为150mg/L，第三加药泵17运行运行频率50％，管式反应器反应时间6min。装置中的竖管22设置成可拆卸式，在相同的试验条件下分别对有竖管和没有竖管的工况进行对比试验，结果如下：
1)出水SS浓度对比：
进水SS 100mg/L条件下，有垂直竖管存在条件下，在竖管顶部位置取样，运行20分钟内出水SS浓度小于10mg/L，运行20-60分钟出水SS浓度小于15mg/L，60-80min竖管顶部位置出水的SS浓度15-20mg/L。
没有垂直竖管存在条件下，取样位置相同，运行5分钟内出水SS浓度大于10mg/L，运行5-10分钟出水SS浓度大于30mg/L，10min后，竖管顶部位置出水的SS浓度大于100mg/L。
对比结果表明，垂直竖管能明显提高沉淀颗粒的尺寸。
2)沉淀的悬浮颗粒尺寸对比：
有垂直竖管存在条件下，在竖管底部位置取样，运行20分钟后，悬浮物的尺寸在4-10mm，颗粒较紧实，絮体颗粒沉淀速度5-10m/h。
没有垂直竖管存在条件下，取样位置相同，悬浮物的尺寸1-3mm，颗粒较紧实，絮体颗粒沉淀速度0-1.5m/h。
对比结果表明，垂直竖管能明显提高沉淀颗粒的沉淀速度，进而提高装置的表面负荷3倍以上。
3)排泥时间对比
有垂直竖管存在条件下，进水流量120L/h，排泥时间60min条件下，出水仍然非常稳定。
没有垂直竖管存在条件下，进水流量40L/h，排泥时间<20min，否则污泥层上浮，出水变差。
对比结果表明，垂直竖管能明显降低装置底部污泥层的高度，进而延长排泥时间。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于包括装置主体、进水系统、混凝加药系统和装置反冲系统；
所述装置主体上设进水口(2)、压力表接口(3)、排气口(4)、出水口(5)和排泥口(7)；
所述进水系统包括通过管路顺次相连的原水箱(1)、第一电磁阀(9)、进水泵(10)、电动调节阀(11)、电磁流量计(12)和第二电磁阀(13)，第二电磁阀(13)的出口通过管路连接到装置主体下方的进水口(2)；
所述混凝加药系统包括3台加药泵和管式反应器(14)，第一加药泵(15)、第二加药泵(16)、第三加药泵(17)分别用于投加混凝剂、絮凝剂和回流污泥，第一加药泵(15)的出口通过管路与进水泵(10)的进水口连接，第二加药泵(16)的出口通过管路与进水泵(10)的出水口连接，第三加药泵(17)进液口通过管路与污泥回流口(8)连接，出口通过管路与进水泵(10)的出水口连接；管式反应器(14)设置于第二电磁阀(13)的出口与装置主体的进水口之间的管路上；所述装置主体内底部设配水系统，配水系统包括进水管(18)，反射块(19)和锥形底(20)，进水管(18)一端与装置主体进水口(2)连接，另一端朝向反射块(19)的反射面；
所述装置主体内中部设沉淀系统，沉淀系统包括竖管(22)和竖管支架(21)，竖管支架(21)固定于装置主体上，竖管(22)垂直固定在支架上且布满装置主体内部横截面；
所述装置主体内竖管(22)上方处设有横向表面过滤系统，表面过滤系统包括穿孔花板(23)、支撑骨架(24)和表面过滤滤布，支撑骨架(24)固定在穿孔花板(23)上，滤布套在支撑骨架(24)上；
所述装置反冲系统包括反冲管路(25)、第三电磁阀(26)和第五电磁阀(27)，反冲管路两端分别连接过滤装置主体出水口(2)和产水箱(30)；
所述装置主体底部设置排泥系统，排泥系统包括排泥管(28)、污泥回流口(8)和第四电磁阀(29)构成，锥形底(20)底部的排泥口(7)通过排泥管(28)连接污泥回流口(8)和第四电磁阀(29)。
2.如权利要求1所述的一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于：所述装置中设有PLC自动控制系统，用于控制过滤、反冲和排泥。
3.如权利要求2所述的一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于：所述的装置主体上的压力表接口(3)连接压力传感器，并通过反馈信号通路连接到PLC自动控制系统。
4.如权利要求1所述的一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于：所述的沉淀系统的竖管(22)管直径10-32mm，竖管(22)长度0.35-0.5m，安装角度与水平方向垂直90度。
5.如权利要求1所述的一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于：所述的表面过滤系统的穿孔花板(23)孔径15-32mm，支撑骨架(24)均布1-4mm微孔，过滤滤布孔径小于等于1微米，滤布采用热熔焊接。
6.如权利要求1所述的一种洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤装置，其特征在于：所述的反射块(19)的两个反射面垂直，进水管(18)水流方向与两个反射面之间的夹角均为45度，进水管(18)出口与反射块(19)之间的距离为0.01-0.1m。
7.一种利用权利要求1所述装置的洗车废水预处理自动反冲洗表面过滤方法，其特征在于包括如下步骤：
1)过滤过程
当原水箱(1)中水位高度达到预设高液位时，进水泵(10)、第一加药泵(15)、第二加药泵(16)、第三加药泵(17)、电动调节阀(11)、第一电磁阀(9)、第二电磁阀(13)开启，通过电磁流量计(12)的流量调节电动调节阀(11)开度，以控制表面过滤系的过滤流量不高于预设的过滤流量上限；
根据预设的比例基于过滤流量的大小，调节第一加药泵(15)、第二加药泵(16)、第三加药泵(17)的加药量；当原水箱水位低于预设低液位时，停止进水和过滤；2)反冲洗过程
当过滤压力达到设定值时进行反冲洗，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(13)关闭，第三电磁阀(26)和第五电磁阀(27)开启，对装置进行反冲洗；反冲结束后，第一电磁阀(9)、第二电磁阀(13)开启，第三电磁阀(26)和第五电磁阀(27)关闭；
3)排泥过程
系统运行过程中，每间隔设定时间，第四电磁阀(29)开启一定时间后关闭，系统保存运行状态，反冲洗时PLC对计时清零。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的装置主体上的排泥口(7)设污泥回流口(8)和第四电磁阀，污泥回流口(8)与第三加药泵(17)进口连接，通过PLC控制系统自控控制反冲洗和排泥过程电磁阀的启闭。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的进水系统的进水流量可设定，通过电磁流量计(12)反馈流量信号到PLC自动控制系统，通过PLC控制系统判断流量大小并调节电动调节阀(11)开度使流量达到设定流量。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的加药泵的加药量和污泥回流量与进水流量成比例，通过PLC对3个加药泵流量进行调节；所述的进水管(18)出口水流速度0.1-1m/s。
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