CN110330140A - 盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法。所述系统包括旋流沉砂器,与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,与高速沉淀池通过管道连接的浸没式超滤装置,以及与浸没式超滤装置通过管道连接的反渗透装置;所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池、浸没式超滤装置和反渗透装置,从而完成对水体的污染治理和再生回用,出水可以达到城市市政杂用水标准。本发明还公开了一种盐碱区域水体污染治理和再生回用方法。本发明的系统和方法能够在盐碱区域场地空间极为有限的情况下,高效处理盐碱区域雨水排口含盐量较高的初期雨水,并将周边半咸水、咸水污染区域水体深度净化回用。

Description

盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法
技术领域
本发明涉及雨水污染处理领域,尤其涉及一种盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法。
背景技术
我国人均水资源占用量仅为世界水平的30%,大部分地区缺水或严重缺水,近年来,随着城镇化进程的进一步深化,对水资源的需求量越来越大,如何高效开发利用水资源成为全社会需要共同面对的挑战。我国滨海盐碱土总面积达500×104hm2,盐碱区域地表水体和地下水均存在高盐度、盐分波动大的特点。滨海盐碱区域水体TDS的浓度变化从3000mg/L至20000mg/L。尤其是盐碱区域,这种严重缺淡水区域,将咸水淡化一直是研究热点。一般初期径流雨水和污染水体净化工艺存在不能有效处理高含盐量水的问题,处理后的水由于含盐量过高,也无法满足城市杂用水水质的要求。
随着海绵城市建设以及黑臭水体治理等理念日益深入人心。雨水带来的面源污染以及水体污染等问题越来越引起人们的重视。有条件的地区要推进初期雨水收集、处理和资源化利用。并加大黑臭水体治理力度,完成黑臭水体治理目标,地级及以上城市建成区黑臭水体控制。如何有效的治理初期雨水以及区域水体污染,成为亟待解决的问题。
大量的研究表明,颗粒物是径流雨水中各类污染物的主要载体,在径流雨水中起着前期吸附污染物,中期输送污染物和后期沉降释放污染物的作用,同时颗粒物自身又是影响水体透明度、浊度的重要水质指标。
初期雨水具有:1.水量变化大2.污染物含量变化较大3.可生化性低等突出特点;初期雨水径流污染控制,目前被广泛采用的是直接弃流至污水处理厂,该方法要考虑是否增加污水处理厂的处理负荷,对正常的污水处理效果有无影响,污水处理厂是否同意接纳等问题。另外,北方地区到冬天使用大量融雪剂,使得每年的前几场雨的水质含盐量过高,远远超出污水处理厂的处理能力。增加污水处理厂的处理负荷,对正常的污水处理效果产生不利影响。
另一种常用的方法是在雨水排口附近设置人工湿地法,人工湿地与城市生态建设相适应,在城市建设人工湿地对进入河道的初期雨水进行处理,具有明显的效果。但该技术占地面积大,局限于特定区域,限制了其使用范围;其次雨水高负荷冲击易导致湿地水生态平衡遭受破坏,生物多样性锐减;再者,高悬浮物含量导致湿地渗滤系统堵塞,大大降低了其处理能力。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种盐碱区域水体污染治理和再生回用系统。该系统能够在盐碱区域场地空间极为有限的情况下,高效处理雨水排口的初期雨水,同时解决初期雨水中高矿化度和高盐度的问题,并将周边半咸水、咸水水体深度净化回用。
本申请要解决的另一个技术问题是提供一种盐碱区域水体污染治理方法。该方法集合旋流沉砂器、调蓄池、超高速沉淀池、浸没式超滤装置以及反渗透装置来处理污水,达到深度净化再生回用的目的,解决了现有处理方法存在的占地面积大、污染负荷低、不能处理高矿化度高盐度的问题等缺陷。
为解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
一种盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的浸没式超滤装置,以及
与浸没式超滤装置通过管道连接的反渗透装置;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池、浸没式超滤装置和反渗透装置,从而完成对水体的污染治理。
作为技术方案的进一步改进,所述旋流沉砂器包括:
旋流沉砂器进水口、旋流沉砂器出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述旋流沉砂器进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池包括:
调蓄池进水口、出水口、提升泵和第一阀门;
所述调蓄池进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
作为技术方案的进一步改进,所述高速沉淀池包括:
高速沉淀池进水口、高速沉淀池出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述高速沉淀池进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述高速沉淀池出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
作为技术方案的进一步改进,所述浸没式超滤装置包括:
浸没式超滤装置供水系统、浸没式超滤主机设备系统、电气自动化系统、浸没式超滤反洗、化学清洗系统、供气系统和产水池;
所述浸没式超滤装置供水系统包括机械膜格栅、配水渠以及配套管道;
所述浸没式超滤主机设备系统包括浸没式膜组件、装配机架、产水泵及其相关管路;
所述电气自动化系统用于对浸没式超滤装置的工艺参数和工艺控制点的数据进行采集和控制;通过对整个水处理设备的全部工艺参数和工艺控制点的数据采集和控制,使整个水处理设备自动运行,通过工业控制计算机可在控制室内完全监视设备运行状态,并在控制室内完成必要的控制操作;
所述浸没式超滤反洗、化学清洗系统由反洗管路及反洗泵等组成
所述供气系统由风机、空压机、空气净化器及其相关阀门和供气管路组成。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备。
作为技术方案的进一步改进,所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制。
作为技术方案的进一步改进,
所述反渗透装置包括反渗透装置入水口、保安过滤器、反渗透高压泵及能量回收装置、反渗透膜壳、反渗透膜组件、冲洗及加药系统、反渗透装置出水口。
反渗透高压泵采用多台低压泵串联的运行方式,取代了传统的高压泵供水方式,可以根据进水TDS的浓度变化(2000mg/L至10000mg/L)调控增压系统的运行工况;反渗透段间增压系统采用能量回收系统替代了传统的段间增压泵,通过浓水余压的回收利用,实现了节能。
作为技术方案的进一步改进,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的初期雨水进水管道;以及
连接初期雨水进水管道和区域水体的水体循环管道;
所述初期雨水进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环管道与初期雨水进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
待处理水体有两个,一个是初期径流污染雨水、另一个是受污染区域水体。
作为技术方案的进一步改进,所述水体为初期雨水。
为解决上述技术问题,本发明采用如下的技术方案:
采用如上所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统进行水体污染治理的方法,所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入调蓄池进行调蓄的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;、
水体进入浸没式超滤装置去除污染物的步骤;以及
水体进入反渗透装置去除污染物的步骤。
作为技术方案的进一步改进,所述方法还包括:
实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤。
作为技术方案的进一步改进,所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器的进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内进行分离,水体上升,颗粒物沉积到沉泥区,通过清扫口定期清理,去除颗粒物的水体由出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池的进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区进行絮凝,形成絮凝体的水体进入沉淀区,在沉淀区内絮凝体经上部的斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于底部沉泥区,处理后的水体通过出水口排出。
作为技术方案的进一步改进,将高效沉淀池出水从浸没式超滤装置供水系统引入并去除水质中的大颗粒物,然后经过浸没式超滤主机设备系统膜池,并在工作泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜壁上的微孔进入膜纤维内腔,再经由每个膜组件的产水端口汇集到集水管输送至产品水池,达到对水体中使大分子物质得到了部分的纯化,处理后的水体由浸没式超滤装置产水池排出。
所述反渗透装置去除污染物的步骤包括:将超滤装置产水池的水经过反渗透入水口进入保安过滤器,保安过滤器用在反渗透装置前面去除大的颗粒,防止划伤、污堵膜元件,随后经过反渗透高压泵及能量回收装置,在浓溶液侧外加压力,进入反渗透膜组件,当压力大于渗透压时,浓溶液的化学势会低于稀溶液,溶剂向稀溶液方向流动,分子量在100~200之间的有机物,能够被膜组件拦截一部分,分子量在200以上的有机物,基本上能够全部被反渗透膜组件拦截,从而达到净化效果。
作为技术方案的进一步改进,实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤包括:当处理初期雨水时,打开初期雨水进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将初期雨水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口流入新生水池(新生水管网)或排入区域水体;当处理区域水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭初期雨水进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次流入新生水池(新生水管网)或排入区域水体。
与现有技术相比较,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明将旋流沉砂器、调蓄池、高效沉淀池、浸没式超滤装置以及反渗透装置集合成系统,可以在场地空间极为有限的情况下,解决现有技术存在的占地面积大、污染负荷低等缺陷,高效处理雨水排口的初期雨水,并将周边半咸水、咸水水体深度净化回用。;
(2)本发明的系统由于采用反渗透装置,针对水体高矿化度和高盐度的特点,能有效去除水体中的盐分,使得水体中的溶解性总固体TDS含量小于1000mg/L;分子量大于200的污染物全部去除,净化后的水质可以达到城市杂用水质标准。
(3)本发明的系统由于采用旋流沉砂器及高效沉淀池,可以有效去除SS(固体悬浮物),防止堵塞后续处理单元;
(4)本发明的系统由于采用调蓄池,使得系统对于来水水量的变化有较强的调节能力;
(5)本发明的系统由于采用高效沉淀池,使得系统在保证处理效果的同时,减少了占地面积;
(6)本发明的系统由于采用浸没式超滤装置,大分子物质得到了部分的纯化,有效去除水体中的较大分子污染物,确保了进入反渗透装置污染物的消减,大大减少了反渗透装置的维护费用和反冲洗频率。
附图说明
图1为本发明实施例中水体污染处理系统的俯视示意图;
图2为本发明实施例中水体污染处理系统的主视示意图;
图3为本发明实施例中水体污染处理方法的工艺流程图。
附图标记说明:
10-旋流沉砂器,11-旋流沉砂器进水口,12-旋流沉砂器出水口,13-清扫口,14-旋流分离装置,15-旋流沉砂器沉泥区;20-调蓄池,21-调蓄池进水口,22-调蓄池出水口,23-提升泵,24-第一阀门;30-高速沉淀池,31-高速沉淀池进水口,32-高速沉淀池出水口,33-混合区,34-反应区,35-沉淀区,351-斜板沉淀区,352-沉淀区沉泥区,40-反渗透装置,41-反渗透装置入水口,42-反渗透装置出水口,50-初期雨水进水管道,51-第二阀门5,60-水体循环管道,61-第三阀门,70-区域水体,80-浸没式超滤装置,81-浸没式超滤装置供水系统,82-浸没式超滤装置出水口,83-预处理装置,84-膜单元组件,85-新生水管网或者新生水水池。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
本发明一种水体污染治理和再生回用系统,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池浸没式超滤装置,以及
与浸没式超滤装置通过管道连接的反渗透装置;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池、浸没式超滤装置和反渗透装置,从而完成对水体的污染治理。
初期雨水具有水量变化大、固体悬浮物粒径大、污染物含量变化较大、可生化性低等突出特点。采用旋流沉砂器可以去除水中大颗粒的固体悬浮物,避免其堵塞后续工艺设备。因此将其放在第一步。调蓄池可以对初期雨水水量变化起到调节缓冲的作用,可以降低后续处理设施的处理规模,降低投资。将其放在第二步。高速沉淀池通过混凝沉淀可以进一步去除水中的固体悬浮物,并对水中COD进行初步去除,避免固体悬浮物对后续工艺设备产生堵塞,并减轻后续工艺的污染物负荷,将其放在第三步。浸没式超滤装置,去除大分子污染物,为后续处理工艺减轻了反渗透装置的负荷,因此将其放在第四步;反渗透装置是整个工艺流程的关键,因此将其放在第五步。
本发明人经过研究发现,通过上述五种工艺的组合而成的初期雨水及盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法,可以实现以下效果:应对初期雨水水量变化,解决初期雨水传统物理化学处理不能去除水中总氮及氨氮的问题;解决非雨季生物处理单元连续运行的问题;针对高矿化度和高盐度的特点,有效降低水体中溶解性总固体TDS含量,为水体水质净化提供了一体化解决方案;该处理系统可节省占地。
将旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池、浸没式超滤装置以及反渗透装置集合成系统,可以在场地空间极为有限的情况下,解决现有技术存在的占地面积大、污染负荷低等缺陷,高效处理雨水排口的初期雨水,同时解决初期雨水中高矿化度和高盐度的问题,并将周边半咸水、咸水水体深度净化回用。
根据本申请的某些实施方式,所述旋流沉砂器包括:
进水口、出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
沉泥区用于储存旋流分离装置分离出的固体物质,根据运行状态定期清掏,如不设置该区域,分离出的固体物质将会堵塞分离装置,导致设备失效。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池包括:
进水口、出水口、提升泵和第一阀门;
所述进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
第一阀门是初期雨水进入调蓄池的控制阀门,当调蓄池达到调蓄容积上限时,会将信号反馈给控制系统,关闭第一阀门,停止向调蓄池进水,转而将雨水排入市政雨水管道。如不设置该阀门,当调蓄池达到设计容积上限时,无法切断进水管向调蓄池进水通道。
根据本申请的某些实施方式,所述高速沉淀池包括:
进水口、出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
沉淀区用于使在混合区及反应区与絮凝剂充分混合的进水产生的絮凝体沉淀至沉泥区,已达到去除水中固体悬浮物的目的。不采用该设备,无法实现固体悬浮物的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述浸没式超滤装置包括:
浸没式超滤装置供水系统、浸没式超滤主机设备系统、电气自动化系统、浸没式超滤反洗、化学清洗系统、供气系统和产水池;
所述浸没式超滤装置供水系统由机械膜格栅、配水渠以及配套管道等组成;
所述浸没式超滤主机设备系统由浸没式膜组件、装配机架、产水泵及其相关管路组成;
所述电气自动化系统通过对整个水处理设备的全部工艺参数和工艺控制点的数据采集和控制,使整个水处理设备自动运行,通过工业控制计算机可在控制室内完全监视设备运行状态,并在控制室内完成必要的控制操作;
所述浸没式超滤反洗、化学清洗系统由反洗管路及反洗泵等组成
所述供气系统由风机、空压机、空气净化器及其相关阀门和供气管路组成。
为去除盐分等较小分子物质,必须将大分子物质以上物质先行去除,不采用该设备,无法实现大分子物质的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备。
冲洗装置用于冲洗调蓄池内沉积的淤泥,如不采用该装置,会造成调蓄池池底淤积,甚至板结,影响调蓄池的正常运行。
根据本申请的某些实施方式,所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制。
药剂供应装置用于向高效沉淀池内投加絮凝剂,使水中的悬浮固体行程絮凝体,加快其沉淀。如不采用该装置,会导致悬浮固体沉淀时间增加,并且一些粒径较小的颗粒物无法沉淀,不仅增加沉淀池的占地面积,而且影响处理效果。
根据本申请的某些实施方式,所述反渗透装置包括反渗透装置入水口、保安过滤器、反渗透高压泵及能量回收装置、反渗透膜壳、反渗透膜组件、冲洗及加药系统、反渗透装置出水口。
反渗透高压泵采用2台低压泵串联的运行方式,低压泵出口装设压力开关,以防膜组件受高压水的冲击,并在压力高时报警及停泵。前置低压泵进口装压力开关,压力低时报警及停泵。密封装置采用防腐材料、机械密封。当TDS≤1000mg/L时,后置低压泵变频运行;当1000mg/L<TDS≤3000mg/L时,前置低压泵变频运行;当TDS>3000mg/L时,两台低压泵运行,前置低压泵工频运行,后置低压泵变频运行。当反渗透一段和二段采用串联运行时,能量回收装置可投入运行;能量回收装置利用反渗透的浓水的余压,并将此压力转化后,作为二段反渗透进水压力的补充,使二段反渗透具有足够的压力克服渗透压和其它水力阻力,从而保证整个反渗透系统的稳定运行和节能。
反渗透(RO)是一种十分有效的膜分离单元操作,在除盐的同时,还可除去水中的微粒、有机物质、胶体物质,这是其它工艺所不具备的。
根据本申请的某些实施方式,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的初期雨水进水管道;以及
连接初期雨水进水管道和待处理水体2的管道;
所述初期雨水进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环处理管道与初期雨水进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
第三阀门与第二阀门相互配合,用于处理系统在初期雨水处理及水体循环处理两种工作模式间进行切换。如不设置第三阀门,会造成初期雨水与水体水在系统内混接,影响系统运行。
根据本申请的某些实施方式,所述水体为初期雨水。
本发明的系统包括初期雨水处理和区域水体处理两种工作模式,可以通过对控制第二阀门和第三阀门的开闭实现两种工作模式之间的切换。两种工作模式工艺处理设备以及工作方式一致。
本发明还公开了一种结合旋流沉砂器、调蓄池、超高速沉淀池、浸没式超滤装置以及反渗透装置的一种水体污染治理工艺方法,包括以下四个步骤:旋流沉砂器分离、调蓄池调蓄、高效沉淀池絮凝沉淀、浸没式超滤装置以及反渗透装置去除污染物。
上述方法通过上述旋流沉砂器、调蓄池、高效沉淀池、浸没式超滤装置、反渗透装置形成的系统共同实现。
所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入调蓄池进行调蓄的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;
水体进入浸没式超滤装置去除污染物的步骤;以及
水体进入反渗透装置去除污染物的步骤。
根据本申请的某些实施方式,所述方法还包括:
实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤。
进一步地,实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤包括:当处理初期雨水时,打开初期雨水进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将初期雨水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口排入区域水体;当处理区域水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭初期雨水进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次排入区域水体。
本发明人经研究发现,通过第三阀门与第二阀门相互配合,可以实现处理系统在初期雨水处理及水体污染处理两种工作模式间进行切换。既能保证雨季通过处理系统有效的去除水中的总氮及氨氮,降低水体富营养化的风险,又能在非雨季,通过将水体水引入处理系统,实现水质净化及回用。
根据本申请的某些实施方式,所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器的进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内,在水流的推动作用下,产生旋转运动,由于悬浮物和水的密度不同,在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下,使密度低的水上升,密度大的颗粒物包括悬浮物沉积到设备底部沉泥区,通过清扫口定期清理。去除颗粒物的水体通过导流管由出水口排出。
旋流沉砂器的沉泥区储存的固体物质,根据运行状态,需要经过清扫口定期清掏,如不能及时清掏,分离出的固体物质将会堵塞分离装置,导致设备失效。
根据本申请的某些实施方式,所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池的进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由出水口排出。
由于初期雨水行入调蓄池采用重力流方式,因此调蓄池采用全地下式,埋深较深,提升泵用于将调蓄池内储存的雨水提升至下一道处理工艺,采用提升泵可以减小下一步处理工艺的埋深,节省工程投资,降低管理难度。
根据本申请的某些实施方式,所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区,在投加的絮凝剂作用下,接触碰撞形成絮凝体进入沉淀区,在重力的作用下经斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于沉泥区,处理后的水通过出水管由出水口排出。
沉淀区用于使在混合区及反应区与絮凝剂充分混合的进水产生的絮凝体沉淀至沉泥区,已达到去除水中固体悬浮物的目的。不采用该设备,无法实现固体悬浮物的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述浸没式超滤装置将高效沉淀池出水从浸没式超滤装置供水系统引入并去除水质中的大颗粒物,然后经过浸没式超滤主机设备系统膜池,并在工作泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜壁上的微孔进入膜纤维内腔,再经由每个膜组件的产水端口汇集到集水管输送至产品水池,达到对水体中使大分子物质得到了部分的纯化,处理后的水体由浸没式超滤装置产水池排出;
为去除盐分等较小分子物质,必须将大分子物质以上物质先行去除,不采用该设备,无法实现大分子物质的去除,将对后续处理工艺产生不利影响。
根据本申请的某些实施方式,所述反渗透装置去除污染物的步骤包括:将超滤装置产水池的水经过反渗透入水口进入保安过滤器,保安过滤器用在反渗透装置前面去除大的颗粒,防止划伤、污堵膜元件,随后经过反渗透高压泵及能量回收装置,在浓溶液侧外加压力,进入反渗透膜组件,当压力大于渗透压时,浓溶液的化学势会低于稀溶液,溶剂向稀溶液方向流动,分子量在100~200之间的有机物,能够被膜组件拦截一部分,分子量在200以上的有机物,基本上能够全部被反渗透膜组件拦截,从而达到净化效果。
反渗透装置一种十分有效的膜分离单元操作,在除盐的同时,还可除去水中的微粒、有机物质、胶体物质,这是其它工艺所不具备的。
水体依次经过旋流沉砂器、调蓄池、高效沉淀池,进一步经过浸没式超滤装置与反渗透装置,处理后的水质可以满足道路清扫、消防、车辆冲洗、城市绿化等用水标准,综合考虑多种用途中最高用水要求,将该处理后的水排入区域水体、或者进入再生水管网回用,该再生水能够达到GB/T18920-2002《城市杂用水水质标准》水质标准。
下面的实施例将对本发明作进一步的描述。
图1为本发明实施例中水体污染处理系统的俯视示意图;
图2为本发明实施例中水体污染处理系统的主视示意图。
如图1和图2所示,本发明实施例的一种水体污染治理和再生回用系统包括:
旋流沉砂器10,
与旋流沉砂器10通过管道连接的调蓄池20,
与调蓄池20通过管道连接的高速沉淀池30,
与高速沉淀池30通过管道连接的浸没式超滤装置40;以及
与浸没式超滤装置40通过管道连接的反渗透装置80;
该系统通过将水体依次流经旋流沉砂器10、调蓄池20、高速沉淀池30、浸没式超滤装置40和反渗透装置80,从而完成对水体的污染治理。
其中,旋流沉砂器10包括:
旋流沉砂器进水口11、旋流沉砂器出水口12、清扫口13、旋流分离装置14和沉泥区15;旋流沉砂器进水口11及出水口12位于旋流沉砂器10侧壁上;清扫口13位于旋流沉砂器10顶部;旋流分离装置14为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器10中部;沉泥区15位于旋流沉砂器10底部。
调蓄池20包括:
调蓄池进水口21、调蓄池出水口22、提升泵23和第一阀门24;调蓄池进水口21及出水口22位于调蓄池20侧壁上;提升泵23位于调蓄池20出水侧;第一阀门24位于调蓄池20的进水管道上。
进一步地,调蓄池20还包括内部冲洗装置,内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备;
高速沉淀池30包括:
高速沉淀池进水口31、高速沉淀池出水口32、混合区33、反应区34和沉淀区35;高速沉淀池进水口31位于混合区33的侧壁上;高速沉淀池出水口32位于沉淀区35的侧壁上;混合区33、反应区34和沉淀区35依次连接;沉淀区35包括位于沉淀区35上部的斜板沉淀区351,以及位于沉淀区35底部的沉泥区352。
高效沉淀池30还包括药剂供应装置,药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制。
浸没式超滤装置40包括:
浸没式超滤装置供水系统41、浸没式超滤主机设备系统、电气自动化系统、浸没式超滤反洗、化学清洗系统、供气系统和产水池42;其中浸没式超滤装置供水系统41包括机械膜格栅、配水渠以及配套管道,通过机械膜格栅拦截来自高效沉淀池出水中可能存在的大块悬浮物,由配水渠将进水分配到各个膜池;浸没式超滤主机设备系统包括浸没式膜组件、装配机架、产水泵及其相关管路,产水泵负压产水,通过管路系统收集各个膜组件产水,输送到产水池;电气自动化系统用于对浸没式超滤装置的工艺参数和工艺控制点的数据进行采集和控制;通过对整个水处理设备的全部工艺参数和工艺控制点的数据采集和控制,使整个水处理设备自动运行,通过工业控制计算机可在控制室内完全监视设备运行状态,跨膜压差以及水质变化,并在控制室内完成必要的控制操作;浸没式超滤反洗、化学清洗系统由反洗管路及反洗泵等组成,反洗水来自产水池出水,通过电气自动化系统控制反洗频率;供气系统由风机、空压机、空气净化器及其相关阀门和供气管路组成,通过曝气产生气泡控制膜污染。
反渗透装置80包括:
反渗透装置供水系统81、反渗透装置出水口82、预处理装置83、膜单元组件84以及冲洗及加药装置;反渗透装置供水系统81位于预处理装置83的侧壁上;预处理装置83与膜单元组件84连接;冲洗及加药装置分别与预处理装置83以及膜单元组件84连接;反渗透装置出水口82位于膜单元组件84的排水口。
进一步地,反渗透装置80包括预处理装置83、供水系统81、膜单元组件84、控制系统、冲洗及加药装置、供气装置以及分析装置。
其中,预处理装置83为反渗透保安过滤器,其用在反渗透装置膜单元组件84前面,用于去除大的颗粒,防止划伤、污堵膜元件。具体地,保安过滤器滤元采用折叠式大流量滤芯,滤芯材质为PP,过滤精度为5μm。保安过滤器的压差超过0.15Mpa时需要更换滤芯,过滤器的外壳选用快开式设计,满足快速更换滤元的要求。每台保安过滤器进出口设有压力指示。
反渗透装置供水系统81包括进水泵、高压泵以及进水管线。进一步地,反渗透装置供水水管上装设不合格水自动排放阀门,保证进水水质。高压泵前配备低压保护开关,防止高压泵空转。反渗透浓水排水管上有流量控制阀,通过控制进水和浓水的流量比以控制反渗透装置的回收率。
反渗透装置供水系统81的进水管和浓水管分别设取样点,取样点的数量及位置能有效地诊断并确定系统的缺陷。反渗透产水出口静压为0.05-0.08MPa,反渗透系统的出水为敞口,停机时静压可自动释放一部分。另外,为了防止反渗透系统膜背压从而破坏反渗透膜组件,反渗透产水管路配置了爆破膜,当产水管路压力大于0.2Mpa时,爆破膜破裂自动排水泄压,保护膜组件。
反渗透装置80中的控制系统包括PLC总控、自动开闭阀门以及各类传感器。
反渗透装置80中的冲洗及加药装置包括加药装置、清洗系统和冲洗系统。具体地,反渗透装置80各段给水及浓水进出水总管上设有接口,并与加药装置进出管用硬管相连。进水口设自动冲洗接口,浓水及淡水侧设自动冲洗排放口,各接口均设自动阀门。其中,反渗透加药装置包括:一套阻垢剂加药装置,一套酸加药设备,一套还原剂加药设备,一套非氧化性杀菌剂系统,一套氢氧化钠加药系统。反渗透系统使用反渗透产出水冲洗,系统在每次启动和停机时,自动冲洗膜单元表面5分钟。反渗透系统化学清洗频率为3个月以上。
反渗透装置80中的供气装置为仪表气系统供气。
反渗透装置80中的分析装置包括各类水质分析仪表。
反渗透装置及其辅助系统,采用全自动无人值守运行方式。
上述系统可以用于处理任何被污染的水体,尤其适用于处理初期雨水。
当利用该系统处理初期雨水时,考虑到雨水并非时刻存在,因此本发明人将上述系统设计成可以在初期雨水处理和水体循环水质保持两种工作模式之间任意切换。
为了实现上述两种工作模式,上述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的初期雨水进水管道50;以及
连接初期雨水进水管道50和经处理后水体(即图中的区域水体70)的水体循环管道60;初期雨水进水管道50上设置有第二阀门51,位于水体循环管道60与初期雨水进水管道50交汇前;水体循环管道60上设置有第三阀门61。
实现上述处理初期雨水与水体循环处理程序的自主切换的方式为:当处理初期雨水时,打开初期雨水进水管道50上的第二阀门51,关闭水体循环管道60上的第三阀门61,将初期雨水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口流入新生水管网或新生水水池85、或排入区域水体70;当处理区域水体时,打开水体循环管道60上的第三阀门61,关闭初期雨水进水管道50上的第二阀门51,区域水体水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口流入新生水管网或新生水水池85,或排入区域水体70。该新生水管网或新生水水池85中的水质满足城市杂用水的水质要求,可直接使用。
图3为本发明实施例中水体污染处理方法的工艺流程图。
如图3所示,采用上述盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法进行水体污染治理的具体步骤依次如下:
S1、水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;进水通过旋流沉砂器进水口11进入旋流沉砂器10,水在旋流沉砂器10内沿切线方向进入旋流分离装置14内,在水流的推动作用下,产生旋转运动,由于颗粒物包括悬浮物和水的密度不同,在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下,使密度低的水上升,密度大的颗粒物沉积到设备底部沉泥区15,通过清扫口13定期清理,去除颗粒物的水体通过导流管由旋流沉砂器出水口12排出。
S2、水体进入蓄调池进行蓄调的步骤:旋流沉砂器10的出水从调蓄池进水口21引入调蓄池20内,水在调蓄池20内调蓄,当调蓄池20内水位达到设水位后,关闭调蓄池20前进水管道上的第一阀门24,停止进水。调蓄池20内调蓄的水通过提升泵23提升后由调蓄池出水口22排出。
S3、水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤:调蓄池20出水从高效沉淀池进水口31引入高效沉淀池30,通过向水中投加混凝剂和絮凝剂,使水中难以沉淀的颗粒互相聚合而形成絮凝体,絮凝体具有强大吸附力,不仅能吸附悬浮物,还能吸附部分细菌和溶解性物质,絮凝体与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体通过吸附作用,体积增大而下沉,从而进行初步去除水中污染物。磁粉能够强化絮凝内部的反应,大大提升了污染物沉降速率。水中污染物在混合区33与絮凝剂充分混合后,进入絮凝反应区34,在投加的絮凝剂作用下,接触碰撞形成絮凝体进入沉淀区35,在重力的作用下经斜板沉淀区351沉淀分离,污泥沉积于沉泥区352,处理后的水通过出水管由高速沉淀池出水口32排出。
S4、水体进入浸没式超滤装置40去除污染物的步骤:浸没式超滤装置40将高效沉淀池出水从浸没式超滤装置供水系统41引入并去除水质中的大颗粒物,然后经过浸没式超滤主机设备系统膜池,并在工作泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜壁上的微孔进入膜纤维内腔,再经由每个膜组件的产水端口汇集到集水管输送至产品水池,达到对水体中使大分子物质得到了部分的纯化,处理后的水体由浸没式超滤装置产水池42排出。
S5、水体进入反渗透装80去除污染物的步骤包括:将超滤装置产水池42的水经过反渗透入水口81进入保安过滤器,保安过滤器用在反渗透装置前面去除大的颗粒,防止划伤、污堵膜元件,随后经过反渗透高压泵及能量回收装置,在浓溶液侧外加压力,进入反渗透膜组件,当压力大于渗透压时,浓溶液的化学势会低于稀溶液,溶剂向稀溶液方向流动,分子量在100~200之间的有机物,能够被膜组件拦截一部分,分子量在200以上的有机物,基本上能够全部被反渗透膜组件拦截,从而达到净化效果。
处理后的雨水通过出水管由反渗透装置出水口82流入新生水管网或新生水水池85排入区域水体70。该新生水管网或新生水水池85可直接用于城市杂用水。
其中,调蓄池20还应配置内部冲洗装置,包括冲洗管道、排泥管道及自动控制设备,通过定期对调蓄池进行冲洗,使调蓄池内沉积的污泥,经排泥管道就近排入市政污水管道。
高效沉淀池30还应设置药剂供应装置,包括自动加药设备,絮凝剂的加入量均根据水的流量自动控制。此外,考虑到水流速度的大小对絮凝沉降作用时间的影响,絮凝剂的加入比例也根据水流量自动调节,从而实现智能化添加药剂,这极大地简化了操作运行步骤,不仅节约了人力成本也节约了运行成本。
另外,如上所述,该方法可以在初期雨水处理和区域水体处理两种工作模式之间任意切换,主要通过对初期雨水进水管道50上的第二阀门51以及水体循环管道60上的第三阀门61进行开闭控制来实现切换。
采用上述盐碱区域水体污染治理和再生回用系统及方法按照上述方法对初期的城市雨水进行处理,处理前后的水体参数对比数据列表如下。
表1城市初期雨水治理前后的水体参数对照表
从上表1中可以看出,经过本实施方式的系统对城市初期雨水进行处理后,出水达到一级A标准。出水可以满足道路清扫、消防、车辆冲洗、城市绿化等用水标准,综合考虑多种用途中最高用水要求,再生水可以达到GB/T18920—2002《城市杂用水水质标准》中车辆冲洗水质标准。结合实测数值,尤其针对高矿化度和高盐度水质的特点,能够满足城市杂用水水质溶解性总固体TDS含量小于1000mg/L的要求。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述系统包括:
旋流沉砂器,
与旋流沉砂器通过管道连接的调蓄池,
与调蓄池通过管道连接的高速沉淀池,
与高速沉淀池通过管道连接的浸没式超滤装置,以及
与浸没式超滤装置通过管道连接的反渗透装置;
所述系统通过将水体依次流经旋流沉砂器、调蓄池、高速沉淀池、浸没式超滤装置和反渗透装置,从而完成对水体的污染治理。
2.根据权利要求1所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述旋流沉砂器包括:
旋流沉砂器进水口、旋流沉砂器出水口、清扫口、旋流分离装置和沉泥区;
所述旋流沉砂器进水口及出水口位于旋流沉砂器侧壁上;
所述清扫口位于旋流沉砂器顶部;
所述旋流分离装置为圆柱形筒体,位于旋流沉砂器中部;
所述沉泥区位于旋流沉砂器底部。
3.根据权利要求1所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述调蓄池包括:
调蓄池进水口、调蓄池出水口、提升泵和第一阀门;
所述调蓄池进水口及出水口位于调蓄池侧壁上;
所述提升泵位于调蓄池出水侧;
所述第一阀门位于调蓄池的进水管道上。
4.根据权利要求1所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述高速沉淀池包括:
高速沉淀池进水口、高速沉淀池出水口、混合区、反应区和沉淀区;
所述高速沉淀池进水口位于所述混合区的侧壁上;
所述高速沉淀池出水口位于所述沉淀区的侧壁上;
所述混合区、反应区和沉淀区依次连接;
所述沉淀区包括位于沉淀区上部的斜板沉淀区,以及位于所述沉淀区底部的沉泥区。
5.根据权利要求1所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述浸没式超滤装置包括:
浸没式超滤装置供水系统、浸没式超滤主机设备系统、电气自动化系统、浸没式超滤反洗及化学清洗系统、供气系统和产水池;
所述浸没式超滤装置供水系统包括机械膜格栅、配水渠以及配套管道;
所述浸没式超滤主机设备系统包括浸没式膜组件、装配机架、产水泵及其相关管路;
所述电气自动化系统用于对浸没式超滤装置的工艺参数和工艺控制点的数据进行采集和控制;
所述浸没式超滤反洗及化学清洗系统包括反洗管路及反洗泵;
所述供气系统包括风机、空压机、空气净化器及其相关阀门和供气管路。
6.根据权利要求1-5任一所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,
所述调蓄池还包括内部冲洗装置,所述内部冲洗装置包括冲洗管道、排出冲洗污水的排泥管道及自动控制设备;
所述高效沉淀池还包括药剂供应装置,所述药剂供应装置包括自动加药设备,药剂的加入量根据水体的流量自动控制;
所述反渗透装置包括反渗透装置入水口、保安过滤器、反渗透高压泵及能量回收装置、反渗透膜壳、反渗透膜组件、冲洗及加药系统、反渗透装置出水口;
其中,反渗透高压泵采用多台低压泵串联的运行方式。
7.据权利要求1所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统,其特征在于,所述系统还包括:
连接旋流沉砂器的进水端的初期雨水进水管道;以及
连接初期雨水进水管道和区域水体的水体循环管道;
所述初期雨水进水管道上设置有第二阀门,位于水体循环管道与初期雨水进水管道交汇前;
所述水体循环管道上设置有第三阀门。
8.一种采用如权利要求1-7任一所述的盐碱区域水体污染治理和再生回用系统进行水体污染治理的方法,其特征在于,所述方法依次包括如下步骤:
水体进入旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤;
水体进入蓄调池进行蓄调的步骤;
水体进入高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤;
水体进入浸没式超滤装置去除污染物的步骤;以及
水体进入反渗透装置去除污染物的步骤。
9.根据权利要求8所述的水体污染治理方法,其特征在于,所述方法还包括:
实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤;
优选地,实现初期雨水和区域水体自主切换处理的步骤包括:当处理初期雨水时,打开初期雨水进水管道上的第二阀门,关闭水体循环管道上的第三阀门,将初期雨水从进入口引入本处理系统,经处理后由排出口流入新生水池或排入区域水体;当处理区域水体时,打开水体循环管道上的第三阀门,关闭初期雨水进水管道上的第二阀门,区域水体水从进入口引入本处理系统,经重复处理后由排出口再次流入新生水池或排入区域水体。
10.根据权利要求8所述的水体污染治理方法,其特征在于,
所述旋流沉砂器进行颗粒物分离的步骤包括:水体从旋流沉砂器进水口引入旋流沉砂器,在旋流沉砂器内沿切线方向进入旋流分离装置内进行分离,水体上升,颗粒物沉积到沉泥区,通过清扫口定期清理,去除颗粒物的水体由旋流沉砂器出水口排出;
所述调蓄池进行调蓄的步骤包括:将旋流沉砂器的出水从调蓄池进水口引入调蓄池内,水在调蓄池内调蓄;当调蓄池内水位达到设水位后,关闭调蓄池进水管道上的第一阀门,停止进水;调蓄池内调蓄的水通过提升泵提升后由调蓄池出水口排出;
所述高效沉淀池进行絮凝沉淀的步骤包括:将调蓄池出水从高效沉淀池进水口引入高效沉淀池,水中污染物在混合区与絮凝剂充分混合后,进入反应区进行絮凝,形成絮凝体的水体进入沉淀区,在沉淀区内絮凝体经上部的斜板沉淀区沉淀分离,污泥沉积于底部沉泥区,处理后的水体通过高效沉淀池出水口排出;
所述浸没式超滤装置去除污染物的步骤包括:将高效沉淀池出水从浸没式超滤装置供水系统引入并去除水质中的大颗粒物,然后经过浸没式超滤主机设备系统膜池,并在工作泵的抽吸作用下通过中空纤维膜膜壁上的微孔进入膜纤维内腔,再经由每个膜组件的产水端口汇集到集水管输送至产品水池,使水体中的大分子物质得到了部分的纯化,处理后的水体由浸没式超滤装置产水池排出;
所述反渗透装置去除污染物的步骤包括:将超滤装置产水池的水经过反渗透入水口进入保安过滤器,保安过滤器用于在反渗透装置前面去除大的颗粒,防止划伤、污堵膜元件,随后经过反渗透高压泵及能量回收装置,在浓溶液侧外加压力,进入反渗透膜组件,当压力大于渗透压时,浓溶液的化学势会低于稀溶液,溶剂向稀溶液方向流动,水体中的部分有机物被反渗透膜组件拦截,从而达到净化效果。
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