CN107840499A - 用于自来水厂的回用水组合处理装置及其水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，处理装置包括进水系统和出水系统，进水系统和出水系统之间设置有多个斜板浓缩单元、紫外照射单元和光伏发电装置；多个斜板浓缩单元均设有互相连通的进水端和出水端，该进水端与进水系统相连通，每个斜板浓缩单元分为上、中、下三部分；斜板浓缩单元的出水口与紫外照射单元相连，光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源。本发明可以对回用水进行高效固液分离，并降低水质中耐氯微生物富集的风险，有效改善回用水水质，同时工艺步骤简单、易于操作和维修。

Description

用于自来水厂的回用水组合处理装置及其水处理工艺

技术领域

本发明涉及生产废水回用的技术领域，具体地说是一种用于自来水厂的回用水组合处理装置及其水处理工艺，可有效改善回用水水质，防止“微生物富集”现象的发生。

背景技术

水是一种宝贵的资源。在自来水厂制水过程中会产生沉淀池排泥水、滤池反冲洗水、炭滤池反冲洗水、污泥浓缩上清液等生产废水。根据原水水质和净水工艺的不同，上述生产废水可占水厂总规模的5%~20%之多。由此可见，在确保供水安全的前提下，对生产废水进行有条件的合理回用，是实现水资源节约，也是提高水厂生产效益的有效手段。据调查，沉淀池排泥水及其后续处理系统中由于水质较差，超标严重，且处理过程中投加高分子聚合物，处理难度大，水质污染风险大，经济性差，一般不予考虑回用。

而滤池反冲洗水、炭滤池反冲洗水等生产废水水质相对较好，常常设置回用水池，将其作为水厂回收利用的主要对象。此种方式仍存在以下几大问题，影响出厂水水质：回用水含固率往往高于原水，加大了水厂的处理难度，铁、锰在回流中循环累积造成出水超标；隐孢子虫等发生“微生物富集”现象，可能造成生物指标的超标。

上述问题对供水水质安全带来较大的风险，过去也有通过沉淀浓缩降低回用水含固率和铁、锰超标的问题，但并无预防“微生物富集”现象发生的相关措施；也有在回用水管道上增设紫外反应器，防止生物指标超标，但往往由于回用水水质透光率低、灯管清洗频繁等原因，运行效果不佳。因此，亟需一种可有效改善回用水水质，防止“微生物富集”现象发生的处理装置，保障供水安全的同时实现资源的节约。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的用于自来水厂的回用水组合处理装置及其水处理工艺，它可以对回用水进行高效固液分离，并降低水质中耐氯微生物富集的风险，有效改善回用水水质。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的处理装置包括进水系统和出水系统，进水系统和出水系统之间设置有多个斜板浓缩单元、紫外照射单元和光伏发电装置；多个斜板浓缩单元均设有互相连通的进水端和出水端，该进水端与进水系统相连通，每个斜板浓缩单元分为上、中、下三部分，上部分为分离区、中部为布水区、底部为浓缩区；斜板浓缩单元的出水口与紫外照射单元相连，所述的光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源。

优选的，所述的分离区设有斜板和设在斜板一侧的导流板，通过斜板将进入分离区的回用水进行固液介质分离，回水分离后的上层为上清液，斜板上方设有多根并列设置的集水槽，集水槽与出水总渠相连，使得上清液通过多根集水槽收集后最终汇总至出水总渠，出水总渠的渠道上布设有紫外照射单元；回水分离后的下层为废水，废水通过导流板和斜板进入布水区和浓缩区；浓缩区的底部设有泥斗和与泥斗相连的排泥管，浓缩区的中心处设有中心传动刮泥机。

进一步，所述的紫外照射单元内设有紫外照射模块，紫外照射单元的进、出口端分别设有渠道闸门和后续出水堰，用以调节进入紫外照射单元的进水量和水流速度。

进一步，所述的缩泥区的底部设有混凝土浇填而成的圆形池底，圆形池底的中部低，四周高，泥斗的形状与圆形池底的形状相配合，泥斗的底部设有排泥管和放空管，排泥管上设有污泥浓度计。

进一步，所述的进水系统包括进水管、进水堰和穿孔墙，进水管的回用水通过进水堰进入进水池，进水池的回用水通过设置于进水池与斜板浓缩单元之间的穿孔墙进入斜板浓缩单元；进水池内设有溢流管，斜板浓缩单元的一侧设有池体检修人孔。

更进一步，出水总渠的底部设有一超越管，后续出水堰的后方设有出水管，所述的超越管与出水管相连通。

一种采用回用水组合处理装置的水处理工艺，其特征在于：所述的水处理工艺包括如下步骤：a、回用水经过进水系统进入斜板浓缩单元，所述的斜板浓缩单元通过设置斜板和导流板将回用水进行强化分离处理，使得回用水的悬浮颗粒进行沉淀，达到固液分离的目的；b、回用水经过固液分离后，上层的上清液经过集水槽进行收集，并最终汇总至出水总渠，下层的废水进入布水区和浓缩区，通过设置于斜板浓缩单元中心处的中心传动刮泥机搅拌，使得废水经过泥斗进入排泥管；c、出水总渠上设有紫外照射单元，上清液通过紧凑布置的紫外照射单元的紫外辐射，减少了液体中耐氯微生物的富集，提高回用水水质。

相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本发明所述的改进方案，采用采用斜板浓缩原理，对回用水进行高效的固液分离，有效降低悬浮颗粒、铁和锰等指标的含量，同时该预处理方式可有效提高回用水的透光率，提高后续紫外照射效率；

2、本发明的回用水处理装置中，斜板浓缩单元产生的上清液通过出水总渠进行收集，出水总渠上通过紧凑布置的渠道式紫外系统的辐射，大幅度降低耐氯微生物富集的风险，处理后的水大大减少对正常制水过程的影响，对保障供水水质安全具有重要作用；

3、本发明设置的伏光发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上方，为两者提供补充电源，可以有效降低能耗，减少污染，环保安全。

附图说明

图1为本发明一个实施例的上层平面示意图。

图2为本发明一个实施例的下层平面示意图。

图3为图1中的A-A线的剖面图。

图4为图1中的B-B线的剖面图。

图5为图1中的C-C线的剖面图。

图6为图1中的D-D线的剖面图。

附图标记

1进水管、2进水堰、3穿孔墙、4斜板浓缩单元、5分离区、6布水区、7浓缩区、8导流板、9斜板、10传动中心刮泥机；

11泥斗、12排泥管、13集水槽、14出水总渠、15放空管、16紫外照射单元、17紫外照射模块、18后续出水堰、19超越管、20渠道闸门；

21溢流管、22池体检修人孔、23污泥浓度计、24平台、25光伏发电组件、26出水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

本发明所述的是一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，具体参见图1中的结构，其与现有技术的区别在于：所述的处理装置包括进水系统和出水系统，进水系统和出水系统之间设置有多个并列设置的斜板浓缩单元、紫外照射单元和光伏发电装置；

多个斜板浓缩单元均设有互相连通的进水端和出水端，互相连通是指相邻或者相连的斜板浓缩单元的进水端互相连通，出水端也互相连通，这些进水端与进水系统相连通，每个斜板浓缩单元分为上、中、下三部分，上部分为分离区、中部为布水区、底部为浓缩区；这里斜板浓缩单元采用浓缩原理，对回用水进行高效的固液分离，有效降低悬浮颗粒、铁和锰等指标的含量，同时该预处理方式可有效提高回用水的透光率，提高后续紫外照射效率；

进一步，斜板浓缩单元的出水口与紫外照射单元相连，回用水经预沉后，通过紧凑布置的渠道式紫外系统的辐射，大幅度降低耐氯微生物富集的风险，经上述组合装置处理后的水大大减少对正常制水过程的影响，对保障供水水质安全具有重要作用。所述的光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源，环保高效，安全可靠。

本发明的具体优点如下：

第一、将斜板浓缩单元4和紫外照射单元16进行有机组合和合理布置，大大改善自来水厂的回用水水质，降低回用风险。通过“浅池理论”在占地较小的情况小可实现回用水的固液分离，降低水中颗粒物质，降低回用水中铁、锰元素的含量；上述物质的去除也提高了水的紫外透光率，和直接采用紫外照射相比，本装置的紫外照射单元16效率大大提高，降低灯管清洗频率，节能效果较好。紫外照射单元16可在不产生副产物的条件下，部分有害微生物可在低剂量下进行灭活。对耐氯的“两虫”也有较好的灭活效率，防止其在回用过程中的富集；

第二、本装置采用渠道式紫外照射模块17，和常用的封闭式系统紫外照射系统相比，具有价格低廉、运行维护方便、系统水头损失较低等特点，且采用堰板方式保证水深，结构简单，安全可靠；

第三，本装置顶部设有光伏发电单元，利用清洁能源太阳能可作为装置用电设备的有效供电补充，降低装置的运行能耗。且平台24可为斜板浓缩单元4遮蔽阳光，防止藻类生长或“异重流”的产生，避免影响回用水的处理效果和水质。

在一个实施例中，所述的分离区设有斜板并在斜板一侧设置导流板，通过斜板将进入分离区的回用水进行固液介质分离，回水分离后的上层为上清液，斜板上方设有多根并列设置的集水槽，集水槽与出水总渠相连，使得上清液通过多根集水槽收集后最终汇总至出水总渠，出水总渠的渠道上布设有紫外照射单元。

这里所述的导流板分为垂直部和弯折部，所述的垂直部与集水槽和出水总渠相配合，主要防止上层清液的外溢，所述的弯折部与斜板相配合，弯折部包括斜面部和弯折底挡块，斜板设有多块平行设置的斜挡条，斜挡条与水平面之间的夹角为30-65度，同时，斜板自身也与水平面之间存在一个夹角，斜板的夹角为35-45度，斜面部与水平面之间的夹角也为相对应的30-65度，斜面部贴设于斜板的一侧，弯折底挡块卡设与斜板的下方，斜板与导流板形成有机的一个整体。

进一步，回水分离后的下层为废水，废水通过导流板和斜板进入布水区和浓缩区其中斜管浓缩单元为方形池体结构，处理池底部为浓缩排泥区，底部由混凝土浇填成圆形，中央设有排泥斗和排泥管，中部为塑料斜板区，上部为不锈钢矩形收集槽和出水槽，池体中央设有中心刮泥机。运行时，在上部的分离区5的回用水，经过斜板9的强化分离作用，促进回用水中的悬浮颗粒的沉淀过程，达到固液介质分离的目的。上清液通过多根不锈钢集水槽13进行收集，最终通过出水总渠14，完成斜板浓缩过程。底部浓缩区7中形成的污泥通过重力压缩含固率提高，经中心传动刮泥机10的辅助作用（为保证刮泥机的正常运行，底部一般采用素混凝土浇填成圆形）进入泥斗11，最终通过排泥管12排出。排泥管12上设有污泥浓度计23，用于优化中心传动刮泥机10的运行模式，保证中心传动刮泥机的有效运行，通过污泥浓度计测得的数据来调节中心传动刮泥机的转动速度等参数。

在另一个实施例中，将多个斜板浓缩单元成对进行布置，相邻的斜板浓缩单元之间设有共用的集水槽，集水槽的回用水上清液进行汇总后流入出水总渠中，出水总渠的底部设有一超越管，后续出水堰的后方设有出水管，所述的超越管与出水管相连通。出水总渠的后端即多个斜板浓缩单元的后端设有紫外线照射单元，所述的紫外照射单元内设有紫外照射模块，紫外照射单元的进、出口端分别设有渠道闸门和后续出水堰，用以调节进入紫外照射单元的进水量和水流速度。

具体实施时，本装置通过将高效浓缩和紫外照射技术的协同工作和紧凑的流程布置实现介质分离和灭活目标生物的同步高效处理，保障回用水水质。加药后的原水经堰板配水，通过穿孔墙后进入斜管浓缩单元，穿孔墙的设置能保证水流均匀分布并减少扰动。进水系统包括进水管、进水堰和穿孔墙，进水管的回用水通过进水堰进入进水池，进水池的回用水通过设置于进水池与斜板浓缩单元之间的穿孔墙进入斜板浓缩单元，这里的穿孔墙上设有倾斜的穿孔，该穿孔的倾斜角度恰比斜板的倾斜角度小，最佳的选择是该穿孔与水平面的夹角比斜板与水面平的夹角小5度；加混凝剂后的回用水从进水管1进入装置，经过进水堰2的分配保证装置处理水量的稳定。经过穿孔墙3，水流较为均匀稳定的进入装置的斜板浓缩单元4，该单元可分为上部的分离区5，中部的布水区6和底部的浓缩区7。为保证水流能够顺利进入布水区6，在设置导流板8的同时，穿孔墙3上的过水孔应向下倾斜。

缩泥区的底部设有混凝土浇填而成的圆形池底，圆形池底的中部低，四周高，泥斗的形状与圆形池底的形状相配合，泥斗的底部设有排泥管和放空管，排泥管上设有污泥浓度计。放空管用于池体检修时放空之用。经斜板浓缩单元4处理后的水进入紫外照射单元16，紫外照射单元16内设有渠道式紫外照射模块17，用于杀灭水中可能存在的有害微生物。后续出水堰18的设置可使渠道内具有一定的水深，满足紫外照射模块17的运行要求。经紫外照射反应后，处理后的水从出水管26回用至自来水厂头部，实现水资源回收。通过渠道闸门20的关闭，可实现紫外照射单元16的检修和超越运行工况，处理后的水直接从超越管19出水。另外本装置从运行安全和人性化的角度出发，分别设置溢流管21和池体检修人孔22。本装置顶部为光伏发电单元，在满足设备安装要求的前提下搭建平台24,在该平台上布置光伏发电组件25。光伏发电可作为装置中紫外照射单元、刮泥机等补充供电。

在水处理工艺的实施例中，所述的水处理工艺包括如下步骤：a、回用水经过进水系统进入斜板浓缩单元，所述的斜板浓缩单元通过设置斜板和导流板将回用水进行强化分离处理，使得回用水的悬浮颗粒进行沉淀，达到固液分离的目的；b、回用水经过固液分离后，上层的上清液经过集水槽进行收集，并最终汇总至出水总渠，下层的废水进入布水区和浓缩区，通过设置于斜板浓缩单元中心处的中心传动刮泥机搅拌，使得废水经过泥斗进入排泥管；c、出水总渠上设有紫外照射单元，上清液通过紧凑布置的紫外照射单元的紫外辐射，减少了液体中耐氯微生物的富集，提高回用水水质。

进一步的，a步骤中，所述的斜板浓缩单元斜板浓缩单元分为上、中、下三部分，上部分为分离区、中部为布水区、底部为浓缩区；所述的分离区设有斜板和设在斜板一侧的导流板，通过斜板将进入分离区的回用水进行固液介质分离，回水分离后的上层为上清液，斜板上方设有多根并列设置的集水槽，集水槽与出水总渠相连，使得上清液通过多根集水槽收集后最终汇总至出水总渠，出水总渠的渠道上布设有紫外照射单元；经斜板预浓缩单元处理后回用水中的悬浮颗粒物质大幅降低，其中也包括回用水中可能存在的铁、锰氧化沉淀物，从而改善水质，防止铁、锰超标。另一方面，该过程也可有效提高回用水的透光率，有利于后续紫外照射单元处理的照射效率；对铁、锰的去除也降低了紫外灯管的清洗工作量。斜板预浓缩单元出水进入渠道式紫外照射系统，通过出水堰的布置，保证渠道水深。紫外照射可在较低剂量下对多种耐氯微生物进行灭活，有效防止多种有害微生物在水回用过程中的富集。且渠道布置方式和给水中常用的封闭式紫外系统相比，具有清洗维护方便、系统水头损失较小、价格低廉等优势，特别适用于水质相对较差的回用水。通过阀门的控制可方便紫外照射系统的超越或维护。

所述的光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源。具体而言，通过在装置顶部设置光伏发电单元，可为紫外系统等提供补充电源，节能经济。且顶部安装平台的设置可有效防止日照直接照射水体，在我国南方地区，可降低装置内藻类生长的可能性，在北方日照较严重的地区，也可防止装置中水体由温差所引起的“异重流”现象。

b步骤中，回水分离后的下层为废水，废水通过导流板和斜板进入布水区和浓缩区；浓缩区的底部设有泥斗和与泥斗相连的排泥管，浓缩区的中心处设有中心传动刮泥机；排泥管上设有污泥浓度计，泥斗的下方设有与排泥管相对应设置的放空管，该放空管用于斜板浓缩单元检测时放空整个池体。

c步骤中，所述的紫外照射单元内设有紫外照射模块，紫外照射单元的进、出口端分别设有渠道闸门和后续出水堰，用以调节进入紫外照射单元的进水量和水流速度；出水总渠的底部设有一超越管，后续出水堰的后方设有出水管，所述的超越管与出水管相连通。

综上所述，本装置一方面可有效降低水中的悬浮颗粒物质，提高了回用水水质的同时，为后续处理步骤提供有利条件；通过紫外照射技术，杜绝了回用水中有害微生物“富集现象”的发生。且通过光伏发电系统进行补充供电，实现“低能耗”目标。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的处理装置包括进水系统和出水系统，进水系统和出水系统之间设置有多个斜板浓缩单元、紫外照射单元和光伏发电装置；

多个斜板浓缩单元均设有互相连通的进水端和出水端，该进水端与进水系统相连通，每个斜板浓缩单元分为上、中、下三部分，上部分为分离区、中部为布水区、底部为浓缩区；

斜板浓缩单元的出水口与紫外照射单元相连，所述的光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的分离区设有斜板和设在斜板一侧的导流板，通过斜板将进入分离区的回用水进行固液介质分离，回水分离后的上层为上清液，斜板上方设有多根并列设置的集水槽，集水槽与出水总渠相连，使得上清液通过多根集水槽收集后最终汇总至出水总渠，出水总渠的渠道上布设有紫外照射单元；

回水分离后的下层为废水，废水通过导流板和斜板进入布水区和浓缩区；

浓缩区的底部设有泥斗和与泥斗相连的排泥管，浓缩区的中心处设有中心传动刮泥机。

3.根据权利要求2所述的一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的紫外照射单元内设有紫外照射模块，紫外照射单元的进、出口端分别设有渠道闸门和后续出水堰，用以调节进入紫外照射单元的进水量和水流速度。

4.根据权利要求2所述的一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的缩泥区的底部设有混凝土浇填而成的圆形池底，圆形池底的中部低，四周高，泥斗的形状与圆形池底的形状相配合，泥斗的底部设有排泥管和放空管，排泥管上设有污泥浓度计。

5.根据权利要求1所述的一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：所述的进水系统包括进水管、进水堰和穿孔墙，进水管的回用水通过进水堰进入进水池，进水池的回用水通过设置于进水池与斜板浓缩单元之间的穿孔墙进入斜板浓缩单元；

进水池内设有溢流管，斜板浓缩单元的一侧设有池体检修人孔。

6.根据权利要求3所述的一种用于自来水厂的回用水组合处理装置，其特征在于：出水总渠的底部设有一超越管，后续出水堰的后方设有出水管，所述的超越管与出水管相连通。

7.根据权利要求1所述的回用水组合处理装置的水处理工艺，其特征在于：所述的水处理工艺包括如下步骤：a、回用水经过进水系统进入斜板浓缩单元，所述的斜板浓缩单元通过设置斜板和导流板将回用水进行强化分离处理，使得回用水的悬浮颗粒进行沉淀，达到固液分离的目的；b、回用水经过固液分离后，上层的上清液经过集水槽进行收集，并最终汇总至出水总渠，下层的废水进入布水区和浓缩区，通过设置于斜板浓缩单元中心处的中心传动刮泥机搅拌，使得废水经过泥斗进入排泥管；c、出水总渠上设有紫外照射单元，上清液通过紧凑布置的紫外照射单元的紫外辐射，减少了液体中耐氯微生物的富集，提高回用水水质。

8.根据权利要求7所述的回用水组合处理装置的水处理工艺，其特征在于：a步骤中，所述的斜板浓缩单元斜板浓缩单元分为上、中、下三部分，上部分为分离区、中部为布水区、底部为浓缩区；

所述的分离区设有斜板和设在斜板一侧的导流板，通过斜板将进入分离区的回用水进行固液介质分离，回水分离后的上层为上清液，斜板上方设有多根并列设置的集水槽，集水槽与出水总渠相连，使得上清液通过多根集水槽收集后最终汇总至出水总渠，出水总渠的渠道上布设有紫外照射单元；

斜板浓缩单元的出水口与紫外照射单元相连，所述的光伏发电装置设置于斜板浓缩单元和紫外照射单元上部并为斜板浓缩单元和紫外照射单元提供电源。

9.根据权利要求7所述的回用水组合处理装置的水处理工艺，其特征在于：b步骤中，回水分离后的下层为废水，废水通过导流板和斜板进入布水区和浓缩区；

浓缩区的底部设有泥斗和与泥斗相连的排泥管，浓缩区的中心处设有中心传动刮泥机；排泥管上设有污泥浓度计，泥斗的下方设有与排泥管相对应设置的放空管，该放空管用于斜板浓缩单元检测时放空整个池体。

10.根据权利要求7所述的回用水组合处理装置的水处理工艺，其特征在于：c步骤中，所述的紫外照射单元内设有紫外照射模块，紫外照射单元的进、出口端分别设有渠道闸门和后续出水堰，用以调节进入紫外照射单元的进水量和水流速度；

出水总渠的底部设有一超越管，后续出水堰的后方设有出水管，所述的超越管与出水管相连通。