CN108358292B - 一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的装置和方法，高效混凝分离处理主装置、进水装置、加药装置、污泥回流与排除装置和出水管，进水装置用于进雨污水，加药装置用于加絮凝剂和助凝剂，污泥回流与排除装置用于排出污泥和回流污泥，高效混凝分离处理主装置包括复合混合器、折板絮凝器和沉淀分离器，复合混合器用于将雨污水、加絮凝剂、助凝剂和粉碎絮体的回流污泥进行混合，混合后依次通过折板絮凝器、沉淀分离器进行絮凝沉淀。装置集成度高，使用方便，易于维护，占地少、可以快速安装和拆除。该方法依托于该装置，可靠性高，通过回流污泥絮体粉碎后的晶种再利用及和三级不同的物化处理方法进行优化和组合，具有负荷高、耐冲击负荷、处理效果好及稳定等优点。
Description
技术领域
本发明属于资源环境技术领域，更具体涉及一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的方法，同时还涉及一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的一体化装置，它适用于污水、雨污混流水应急处理或用地受限下的处理。
背景技术
雨污水处理一般采用物化法和生化法。物化法包括混凝、沉淀、气浮、过滤、膜滤、药剂氧化等方法；生化法包括活性污泥法、生物膜法、泥膜共生法、MBR等工艺方法。前者适用于冲击负荷大、生物难降解，用地严重受限或处理程度较低等场所；后者适用于对出水生化需氧量、氮含量较低等情形，对来水和运行要求较高，要求连续稳定运行，水质水量不能大幅度变化、不含有害物质，占地较高。因此，迫切需要一种处理工艺，占地省、集成度高，可以在短时间内迅速形成处理能力；装置在完成功能后可以快速拆除；负荷高、耐冲击负荷；建设、运行、拆除全生命周期综合成本低；管理简便、去除污染效果较高。本技术针对雨污水应急处理或用地受限情形下开发处理工艺。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的方法，方法易行，操作简便，通过回流晶种再利用及和三级不同的物化处理方法进行优化和组合，具有占地小、负荷高、耐冲击负荷、处理效果稳定，可实现快速安装、快速启动、快速投产运营，以及在完成处理任务后的快速迁移和现场还原。
本发明的另一个目的是在于提供了一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的一体化装置，结构简单，使用方便，可以快速安装和拆除、易维护，建设、运行、拆除全生命周期综合成本低。
为达到上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：
一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的方法，其步骤是：
⑴来自进水口的雨污水，依次投入絮凝剂、助凝剂、回流污泥絮体，并充分混合，其中絮凝剂、助凝剂通过计量泵或重力投加，回流污泥絮体通过污泥回流与排除装置投加，絮凝剂投加量为50～1200ppm，助凝剂投加量0.1～1.5ppm，混合时间15～45s；
所述的絮凝剂指PACl,Al2(SO4)3，FeCl3等铝盐、铁盐的单体或聚合物及复合剂。
所述的助凝剂指阴离子PAM、硅酸钠等高分子材料。
⑵依托回流污泥的絮体粉碎后的晶种进行强化的折板絮凝反应，实现絮凝的快速反应，并可生成更大的絮体，流速控制0.50～0.05m/s，分多级逐级递减，反应时间5～12min；
所述的分多级逐级递减为第一级0.50～0.25m/s，第二级0.24～0.12m/s，第三级0.11～0.05m/s。
⑶在沉淀分离器竖向布置上分别构建下部整流与接触区、填料与悬浮污泥床吸附区、上部整流与出水区等，实现絮体与清水的快速分离，分离后的清水经整流区后排出，并结合前述更大的絮体，以及阴离子PAM等助凝剂，水力停留时间13～25min；
⑷分离后的絮体的浓缩混合液，部分回流至进水口并粉碎絮体，回流比0.01％～0.05％；其余部分排出。
通过上述方案，通过污泥回流导入混合器，回流污泥的絮体晶种强化折板絮凝和沉淀分离等两个核心单元，实现了处理效果保持不变或略有提升的条件下，絮凝反应接触时间由常规的15～30分钟所短至5～12分钟、沉淀分离水力停留时间由常规的25～45分钟(以斜管沉淀池为例)缩短至13～25分钟。
处理某典型的雨污混流水，主要水质指标COD、SS、TP、BOD等的处理效果参考值如下表所示：
| 水质指标 | COD | SS | TP | BOD |
| 进水水质(mg/L) | 200 | 80 | 2.0 | 60 |
| 参考出水水质(mg/L) | <80 | <15 | <0.4 | <45 |
| 参考去除率(％) | >60 | >85 | >80 | >30 |
根据图1所示，一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置，包括高效混凝分离处理主装置1、进水装置2、加药装置3、污泥回流与排除装置4、出水管5。其连接关系是：高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的进口与进水装置2的进水管18及加药装置3的絮凝剂投加管20相连，高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的投药口与加药装置3的助凝剂投加管22相连，高效混凝分离处理主装置1的水射器10的旁路进口与污泥回流与排除装置4的回流污泥管31相连，高效混凝分离处理主装置1的污泥浓缩斗17的出口与污泥回流与排除装置4的排泥管25相连，高效混凝分离处理主装置1的集水槽16的出口与出水管5的进口相连。
所述高效混凝分离处理主装置1，包括混合器6、折板絮凝器7、沉淀分离器8，混合器6中的水射器10的出口通过管道11连接折板絮凝器7的进口，折板絮凝器7的出口连通沉淀池8中下部整流区12的进口。所述的混合器6，包括：水力静态混合器9，水射器10。水力静态混合器9的出口连接水射器10的进口。所述的沉淀分离器8自下而上分别为下部整流及接触区12、填料区13、上部整流出水区14，上部整流出水区14上设出水堰15、集水槽16，下部整流及接触区12下设污泥浓缩斗17，出水堰15的末端汇水至集水槽16。
所述进水装置2，包括：进水管18，中间设进水阀19，进水管18出口与高效混凝分离处理主装置1相连。
所述加药装置3，包括：絮凝剂投加管20，中间设截止阀21，絮凝剂投加管20出口与高效混凝分离处理主装置1中水力静态混合器9进口相连；助凝剂投加管22，中间设截止阀23，助凝剂投加管22出口与高效混凝分离处理主装置1中水力静态混合器9的加药口相连。
所述污泥回流与排除装置4，包括：总泥管24，总泥管24进口与高效混凝分离处理主装置1中沉淀分离器8的污泥浓缩斗17的出口通过排泥管25相连，排泥管25中间设排泥阀26，总泥管24出口分别通过闸阀27与出泥管28相连、通过回流污泥调节阀29与污泥观测装置30相连，污泥观测装置30的出口通过回流污泥管31与高效混凝分离处理主装置1中水射器10的旁路进口相连，回流污泥管31中间设截止阀32。
本发明一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置和方法用于污水及雨污混流水处理的优选参数：混合、絮凝、固液分离三段工艺的水力停留时间分别为15～45s、5～12min；13～25min；污泥回流与排除装置控制回流比0.01％～0.05％。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
高度集成的一体化装置，集成度高，主体部分可工业化制造，并集成于集装箱，快速运抵现场，因而具有易安装、易维护、易拆除的特点，制造快捷、现场工作量小、对周边环境影响小、完成任务后也可快速迁移，实现了处理设施的设备化、装备化和使用期后的高残值，符合循环经济和资源节约型社会的要求；集成度高、处理效率高、用地少，相对传统的混凝、沉淀工艺，水力停留时间减少50％～75％以上，因而在传统工艺无法实施的地点也可有效削减雨污水污染；回流污泥絮体晶种再利用大循环与新生晶种小循环强化利用技术，在节约药剂的同时，提升了处理稳定性和出水水质。
附图说明
图1为一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置的构造示意图。
其中：1－高效混凝分离处理主装置、2－进水装置、3－加药装置、4－污泥回流与排除装置、5－出水管、6－复合混合器、7－折板絮凝器(水平折板与直板组合)、8－沉淀分离器、9－水力静态混合器(常规水力静态混合器，带投药口)、10－水射器(低阻力水射器)、11－连接管、12－下部整流与接触区、13－填料区(蜂窝支管或交互管)、14－上部整流与出水区、15－出水堰(三角堰或直堰)、16－集水槽(矩形断面槽)、17－污泥浓缩斗、18－进水管、19－进水阀(常规闸阀或蝶阀)、20－絮凝剂投加管、21－絮凝剂阀(截止阀或球阀)、22－助凝剂投加管、23－助凝剂阀(截止阀或球阀)、24－总泥管、25－排泥管、26－排泥阀(排泥阀或闸阀)、27－出泥阀(闸阀)、28－出泥管、29－回流污泥调节阀(旋止阀、球阀或闸阀)、30－污泥观测装置(带有玻璃或有机玻璃观测窗的管道，两端法兰盘)、31－回流污泥支管、32－污泥阀(截止阀或闸阀或蝶阀)。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1：
一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的方法，其步骤如下：
⑴来自进水口的雨污水，在复合混合器中，依时序分别与絮凝剂、助凝剂、回流污泥絮体充分混合，混合时间15～45s；
所述的絮凝剂指PACl,Al2(SO4)3，FeCl3等铝盐、铁盐的单体或聚合物及复合剂。
所述的助凝剂指阴离子PAM、硅酸钠等高分子材料。
⑵依托回流污泥的絮体晶种进行强化的折板絮凝反应，实现絮凝的快速反应，流速控制0.50～0.05m/s，分多级逐级递减；
所述的分多级逐级递减为第一级0.50～0.25m/s，第二级0.24～0.12m/s，第三级0.11～0.05m/s；
所述的回流污泥的絮体粉碎后的晶种强化，是抽取污泥中的活性沉淀絮体，与投加了絮凝剂等药剂的原水混合后，新生的微小絮体在活性沉淀絮体的基础上生长、融合，从而以较短的接触时间形成较大的密实絮体，实现快速分离的目的。
⑶在沉淀分离器竖向布置上分别构建下部整流与接触区、填料与悬浮污泥床吸附区、上部整流与出水区等，实现絮体与清水的快速分离，分离后的清水经整流区后排出；
⑷分离后的絮体的浓缩混合液，部分回流至进水口，部分排出。
所述的用于污水及雨污水混流水处理优选参数：混合、絮凝、固液分离三段工艺的水力停留时间分别为15～45s、5～12min；13～25min；污泥回流与排除装置控制回流比0.01％～0.05％。
处理某典型的雨污混流水，主要水质指标COD、SS、TP、BOD等的处理效果参考值如下表所示：
| 水质指标 | COD | SS | TP | BOD |
| 进水水质(mg/L) | 200 | 80 | 2.0 | 60 |
| 参考出水水质(mg/L) | <80 | <15 | <0.4 | <45 |
| 参考去除率(％) | >60％ | >85 | >80 | >30 |
实施例2：
根据图1所示，一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置，包括高效混凝分离处理主装置1、进水装置2、加药装置3、污泥回流与排除装置4、出水管5。其连接关系是：高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的进口与进水装置2的进水管18及加药装置3的絮凝剂投加管20相连，高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的投药口与加药装置3的助凝剂投加管22相连，高效混凝分离处理主装置1的水射器10的旁路进口与污泥回流与排除装置4的回流污泥管31相连，高效混凝分离处理主装置1的污泥浓缩斗17的出口与污泥回流与排除装置4的排泥管25相连，高效混凝分离处理主装置1的集水槽16的出口与出水管5的进口相连。
所述高效混凝分离处理主装置1，包括复合混合器6、折板絮凝器7、沉淀分离器8，复合混合器6中的水射器10的出口通过管道11连接折板絮凝器7的进口，折板絮凝器7的出口连通沉淀池8中下部整流区12的进口。所述的混合器6，包括：水力静态混合器9，水射器10。水力静态混合器9的出口连接水射器10的进口。所述的沉淀分离器8自下而上分别为下部整流及接触区12、填料区13、上部整流出水区14，上部整流出水区14上设出水堰15、集水槽16，下部整流及接触区12下设污泥浓缩斗17，出水堰15的末端汇水至集水槽16。
所述进水装置2，包括：进水管18，中间设进水阀19，进水管18出口与高效混凝分离处理主装置1相连。
所述加药装置3，包括：絮凝剂投加管20，中间设絮凝剂阀21，絮凝剂投加管20出口与高效混凝分离处理主装置1中水力静态混合器9进口相连；助凝剂投加管22，中间设助凝剂阀23，助凝剂投加管22出口与高效混凝分离处理主装置1中水力静态混合器9的加药口相连。
所述污泥回流与排除装置4，包括：总泥管24，总泥管24进口与高效混凝分离处理主装置1中沉淀分离器8的污泥浓缩斗17的出口通过排泥管25相连，排泥管25中间设排泥阀26，总泥管24出口分别通过闸阀27与出泥管28相连、通过回流污泥调节阀29与污泥观测装置30相连，污泥观测装置30的出口通过回流污泥管31与高效混凝分离处理主装置1中水射器10的旁路进口相连，回流污泥管31中间设截止阀32。
上述装置1座，单座1000m3/d，用于处理总规模1000m3/d溢流的生活污水。混合、絮凝、固液分离三段工艺的水力停留时间分别为45s、12min；25min；污泥回流与排除装置控制回流比0.01％～0.05％。主体装置可集成于6米标准集装箱高柜内(必要时含隔热)。
实施例3：
根据图1所示，一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置，包括高效混凝分离处理主装置1、进水装置2、加药装置3、污泥回流与排除装置4、出水管5。其连接关系是：高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的进口与进水装置2的进水管18及加药装置3的絮凝剂投加管20相连，高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的投药口与加药装置3的助凝剂投加管22相连，高效混凝分离处理主装置1的水射器10的旁路进口与污泥回流与排除装置4的回流污泥管31相连，高效混凝分离处理主装置1的污泥浓缩斗17的出口与污泥回流与排除装置4的排泥管25相连，高效混凝分离处理主装置1的集水槽16的出口与出水管5的进口相连。
上述装置1座，单座2500m3/d，用于处理总规模2500m3/d的生活污水。混合、絮凝、固液分离三段工艺的水力停留时间分别为30s、5min；13min；污泥回流与排除装置控制回流比0.01％～0.05％。主体装置可集成于6米集装箱加高柜内(必要时含隔热)。
其它连接关系与实施例2相同。
实施例4：
根据图1所示，一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置，包括高效混凝分离处理主装置1、进水装置2、加药装置3、污泥回流与排除装置4、出水管5。其连接关系是：高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的进口与进水装置2的进水管18及加药装置3的絮凝剂投加管20相连，高效混凝分离处理主装置1的水力静态混合器9的投药口与加药装置3的助凝剂投加管22相连，高效混凝分离处理主装置1的水射器10的旁路进口与污泥回流与排除装置4的回流污泥管31相连，高效混凝分离处理主装置1的污泥浓缩斗17的出口与污泥回流与排除装置4的排泥管25相连，高效混凝分离处理主装置1的集水槽16的出口与出水管5的进口相连。
上述装置4座并联，单座5000m3/d，用于处理总规模20000m3/d的雨污混流污水。混合、絮凝、固液分离三段工艺的水力停留时间分别为15s、5min；13min；污泥回流与排除装置控制回流比0.01％～0.05％。主体装置可集成于总长8米或9米加高加宽集装箱内(必要时含隔热)，以便于快速安装。
其它连接关系与实施例2相同。
Claims (2)
1.一种高效污水和雨污混流水混凝分离处理的装置，其特征在于：一种高效雨污水混凝分离处理的一体化装置，包括高效混凝分离处理主装置(1)、进水装置(2)、加药装置(3)、污泥回流与排除装置(4)、出水管(5)，其连接关系是：高效混凝分离处理主装置(1)的水力静态混合器(9)的进口与进水装置(2)的进水管(18)及加药装置(3)的絮凝剂投加管(20)相连，高效混凝分离处理主装置(1)的水力静态混合器(9)的投药口与加药装置(3)的助凝剂投加管(22)相连，高效混凝分离处理主装置(1)的水射器(10)的旁路进口与污泥回流与排除装置(4)的回流污泥管(31)相连，高效混凝分离处理主装置(1)的污泥浓缩斗(17)的出口与污泥回流与排除装置(4)的排泥管(25)相连，高效混凝分离处理主装置(1)的集水槽(16)的出口与出水管(5)的进口相连；所述进水装置(2)，包括：进水管(18)，中间设进水阀(19)，进水管(18)出口与高效混凝分离处理主装置(1)相连；所述加药装置(3)，包括：絮凝剂投加管(20)，中间设截止阀(21)，絮凝剂投加管(20)出口与高效混凝分离处理主装置(1)中水力静态混合器(9)进口相连；助凝剂投加管(22)，中间设截止阀(23)，助凝剂投加管(22)出口与高效混凝分离处理主装置(1)中水力静态混合器(9)的加药口相连；高效混凝分离处理主装置(1)包括混合器(6)、折板絮凝器(7)、沉淀分离器(8)，混合器(6)中的水射器(10)的出口通过管道(11)连接折板絮凝器(7)的进口，折板絮凝器(7)的出口连通沉淀分离器(8)中下部整流及接触区(12)的进口；所述的混合器(6)，包括：水力静态混合器(9)，水射器(10)；水力静态混合器(9)的出口连接水射器(10)的进口；所述的沉淀分离器(8)自下而上分别为下部整流及接触区(12)、填料区(13)、上部整流出水区(14)，上部整流出水区(14)上设出水堰(15)、集水槽(16)，下部整流及接触区(12)下设污泥浓缩斗(17)，出水堰(15)的末端汇水至集水槽(16)；污泥回流与排除装置(4)包括：污泥观测装置(30)和回流污泥调节阀(29)，污泥观测装置(30)上设有观测窗，污泥观测装置(30)的进口通过回流污泥调节阀(29)与总泥管(24)出口相连，总泥管(24)进口与高效混凝分离处理主装置(1)中的污泥浓缩斗(17)的出口通过排泥管(25)相连，排泥管(25)中间设排泥阀(26)，总泥管(24)另一出口通过闸阀(27)与出泥管(28)相连；污泥观测装置(30)的出口通过回流污泥管(31)与高效混凝分离处理主装置(1)中水射器(10)的旁路进口相连，回流污泥管(31)中间设截止阀(32)。
2.一种利用权利要求1所述装置来进行高效污水和雨污混流水混凝分离处理的方法，其特征在于：其步骤是：⑴来自进水口的雨污水，依次投入絮凝剂、助凝剂、回流污泥絮体，并充分混合，其中絮凝剂、助凝剂通过计量泵或重力投加，回流污泥絮体通过污泥回流与排除装置投加，絮凝剂投加量为50～1200ppm，助凝剂投加量0.1～1.5ppm，混合时间15～45s；所述的絮凝剂指铝盐、铁盐的单体或聚合物或复合剂；所述的助凝剂指阴离子PAM或硅酸钠高分子材料；⑵依托回流污泥的絮体粉碎后的晶种进行强化的折板絮凝反应，实现絮凝的快速反应，并可生成更大的絮体，流速控制0.50～0.05m/s，分多级逐级递减，反应时间5～12min；所述的分多级逐级递减为第一级0.50～0.25m/s，第二级0.24～0.12m/s，第三级0.11～0.05m/s；⑶在沉淀分离器竖向布置上分别构建下部整流及接触区(12)、填料与悬浮污泥床吸附区、上部整流与出水区等，实现絮体与清水的快速分离，分离后的清水经整流区后排出，并结合前述更大的絮体，以及阴离子PAM或硅酸钠高分子材料助凝剂，水力停留时间13～25min；⑷分离后的絮体的浓缩混合液，部分回流至进水口并粉碎絮体，回流比0.01％～0.05％；其余部分排出。
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