CN111320346A - 集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统及方法，包括浓缩均质储存处理装置、污泥浓度监测装置、污泥回流及循环搅拌系统、控制系统。本发明有浓缩区和均质缓冲区两个功能分区，并设置了循环搅拌模式和回流浓缩模式两种工作模式。回流浓缩模式将不满足浓度要求的污泥回流至浓缩区进行循环浓缩，使得浓缩区停留时间比常规的浓缩池缩小一半左右；循环搅拌模式对浓缩后污泥在均质缓冲区进行均质循环搅拌，避免了浓缩后污泥的沉降问题；控制系统根据污泥浓度监测装置的监测情况，进行相关设备的启停及阀门的通断，实现两种工作模式的自动切换，使处理后待脱水污泥的浓度及浓度变化满足脱水设备的投料要求。
Description
【技术领域】
本发明属于水处理技术领域，涉及一种集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统及方法。
【背景技术】
螺旋脱水机作为主流的污泥脱水设备在各类污泥处理系统中得到了广泛应用。但由于螺旋脱水机本身的工作原理及特点，影响其正常运行的关键因素有进泥浓度值和浓度变化，即：螺旋脱水机对污泥浓度值和浓度变化有较高的要求，一般要求污泥的浓度控制在2％-4％之间，污泥浓度的变化不能过大。但在实际生产运用中，活性污泥法二沉池产生的污泥浓度一般都小于0.5％，而各类过滤器反洗水中的污泥含量一般都小于0.2％。对于这类污泥的处理常常采用污泥浓缩池作为脱水设备的预处理设备，污泥浓缩池作为该类污泥的预处理设备目前存在以下几个问题：首先浓缩池产生的浓缩污泥目前没有有效的浓度监控系统，不能对池体下部的污泥是否满足螺旋脱水机浓度要求做出判断和调整，如污泥浓度过高或过低，污泥脱水机均不能正常运行；其次直接从污泥浓缩池底部抽取的污泥输送至螺旋脱水机进行处理，由于池体不同高度浓度不同，造成抽取的污泥浓度变化很大，而螺旋脱水机要求污泥浓度变化不能过大，也造成污泥脱水机不能正常运行。再次，污泥浓缩池往往占地面积较大，土建成本较高。所以，需要开发一种系统既可实现对污泥进行有效的浓缩并实现对污泥在线监控，又可对浓缩的污泥进行均值化处理，使得处理后的污泥浓度和污泥浓度变化均能满足螺旋脱水机的进泥要求，保证后续污泥脱水系统的正常运行。
【发明内容】
本发明的目的在于解决现有技术中以螺旋脱水机为核心脱水设备的的污泥系统存在的问题，提供一种投资造价低、占地面积小的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，包括：
浓缩均质储存处理装置，所述浓缩均质储存处理装置的顶部设置进泥口和污泥回流口，底部设置出泥口；内设置导流筒和倒锥状导泥隔离板；导流筒的顶部入口与浓缩均质储存处理装置的内部顶面密封连接，并与进泥口和污泥回流口相连通；导流筒的内部为导流室；倒锥状导泥隔离板的顶部伸入导流筒的底部出口，并与导流筒的内壁之间留有间隙；倒锥状导泥隔离板的底部边缘与浓缩均质储存处理装置的内壁之间留有间隙，形成污泥流通缝；在浓缩均质储存处理装置内，倒锥状导泥隔离板的上部为浓缩区，下部为均质缓冲区，浓缩区和均质缓冲区通过污泥流通缝相连通；浓缩均质储存处理装置的中部设置污泥循环进泥口，污泥循环进泥口通过管道与均质缓冲区的顶部相连通；
污泥回流及循环搅拌系统，所述污泥回流及循环搅拌系统包括污泥循环回流泵以及污泥浓度监测装置；浓缩均质储存处理装置中的污泥通过出泥口一路输送至脱水系统，另一路输送至污泥循环回流泵；污泥浓度监测装置设置于污泥循环回流泵后，污泥浓度监测装置后的污泥管路分为两路，一路至至污泥回流口，另一路至污泥循环进泥口；
本发明进一步的改进在于：
还包括出水堰，所述出水堰设置于浓缩均质储存处理装置内的顶部，并套设于导流筒的外侧；浓缩均质储存处理装置的侧面自上而下设置若干出水口，且最上部的出水口与出水堰相连通，其余的出水口从上到下设置并与浓缩区的上部出水区连通。
所述浓缩均质储存处理装置的下部设置有压力式液位计。
所述浓缩均质储存处理装置的均质缓冲区的容积能够满足前序反应器4-6小时的排泥量。
所述浓缩均质储存处理装置的底部为直径渐缩的锥斗形。
所述倒锥状导泥隔离板的顶锥角度不大于60°。
所述污泥浓度监测装置包括检测管路、旁通管路以及冲洗管路，检测管路上连接有浓度检测仪，旁通管路并联在检测管路上，冲洗管路连接在检测管路上。
所述进泥口、出泥口、污泥回流口、污泥循环进泥口以及若干出水口处均设置有电气阀，所述冲洗管路上以及污泥循环回流泵的入口处也设置有电气阀。
还包括控制系统，所述控制系统的控制端与所有电气阀的控制端电连接，用于控制其自动通断。
一种集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理方法，包括以下步骤：
污泥经前序反应器排泥系统通过进泥口进入导流室，绕过导流筒下边缘进入固液分离室，在固液分离室内进行污泥的重力浓缩，浓缩后污泥通过倒锥状导泥隔离板与筒体之间污泥流通缝进入均质缓冲区，上清液通过经出水堰通过出水口排出；
正常状态下，污泥回流及循环搅拌系统处于污泥循环模式，启动污泥循环回流泵，开启污泥循环进泥口处的电气阀，关闭污泥回流口处的电气阀，污泥循环回流泵将进入均质缓冲区的污泥从底部出泥口抽出，通过污泥浓度监测装置由污泥循环进泥口输送至均质缓冲区顶部，进行循环模式；若污泥浓度不能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则进入回流浓缩模式；关闭污泥循环进泥口处的电气阀，开启污泥回流口处的电气阀，将污泥输送至浓缩区继续浓缩；根据污泥的浓度变化情况从上到下开启出水口电气阀，直至浓缩污泥浓度满足后续处理要求，则切换至循环模式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明污泥预处理系统具有浓缩区，对进入系统的污泥进行浓缩，解决了活性污泥法二沉池产生的污泥、各类过滤器反洗水产生的污泥浓度较小，不能满足后续螺旋脱水机投料的浓度要求；本发明设置了均质缓冲区，对浓缩后污泥进行均质循环搅拌，避免了浓缩后污泥的沉降问题，满足了后续螺旋脱水机投料的浓度不能变化的要求。
进一步的，本发明浓缩区的底部(即倒锥状导泥隔离板)为倒锥状形式，其顶锥角度设计不大于60°，避免了浓缩污泥在浓缩区的底部的沉积。
进一步的，本发明均质缓冲区底部为直径渐缩的锥斗形，可有效解决由于边缘效应导致的污泥沉积，解决污泥易沉积于设备壁和设备底的问题，容积可满足4-6小时或更长时间的排泥量，可对污泥量进行缓冲调节。
进一步的，本发明具有污泥回流及循环搅拌系统，该系统拥有回流浓缩模式、循环搅拌模式两种工作模式，如浓缩污泥浓度能满足后续污泥脱水设备的浓度要求，则进行循环搅拌模式，该模式采用外部大流量方法，可有效避免污泥在均质缓冲区的沉积；如污泥浓度不能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则关闭循环电气阀，开启污泥回流阀，进行回流浓缩模式，将污泥输送至浓缩区继续循环浓缩，并根据污泥的浓度变化情况从上到下开启出水口自动阀门组，直至浓缩污泥浓度满足后续处理要求，切换至循环搅拌模式。由于设置了回流浓缩模式，使得浓缩区的停留时间比常规的浓缩池可缩小一半左右，节约了投资与占地面积。
进一步的，本发明具有污泥浓度监测装置，对污泥的状态进行在线监控，指导污泥回流及循环搅拌系统两种模式切换及出水口组阀门的开启。
进一步的，本发明具有安装压力式液位计，对污泥循环泵和污泥进料泵进行保护。
进一步的，本发明所有污泥管路中均设有冲洗管道与自动阀门，根据工况进行冲洗,保证污泥管路的畅通。
进一步的，本发明具有控制系统，根据污泥浓度监测装置的监测情况自动进行循环搅拌模式与回流浓缩模式的切换且根据浓缩污泥浓度的变化计算出水口阀门组的开启数量及次序，并进行相关设备的启停及阀门的通断，实现处理后待脱水污泥的浓度满足脱水设备的投料要求。
【附图说明】
图1为本发明的整体结构示意图。
其中，1-浓缩均质储存处理装置；2-污泥浓度监测装置；3-污泥回流及循环搅拌系统；4-控制系统；5-倒锥状导泥隔离板；6-导流筒；7-出水堰；8-出水口；9-进泥口；10-污泥回流口；11-污泥循环进泥口；12-出泥口；13-压力式液位计；14-污泥循环回流泵；15-浓度检测仪。
【具体实施方式】
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，包括浓缩均质储存处理装置1、污泥浓度监测装置2、污泥回流及循环搅拌系统3、控制系统4。
浓缩均质储存处理装置1为立式钢制筒状设备，设备从上到下依次分为浓缩区、均质缓冲区；装置内部设置有倒锥状导泥隔离板5，倒锥状导泥隔离板5上部为浓缩区，下部即为均质缓冲区；浓缩区由导流室、固液分离室组成，浓缩区内设置内部导流筒6、出水堰7。设备上部设置一组(从上到下)出水口8、顶部设置进泥口9、污泥回流口10；最上部出水口8与出水堰7相连接，进泥口9与污泥回流口10接入内部导流筒6；设备中部设置污泥循环进泥口11，通过管路穿过倒锥状导泥隔离板5进入均质缓冲区，下部设置出泥口12，与均质缓冲区相连接。设备下部设置有压力式液位计13。其浓缩区直径大于均质缓冲区直径；浓缩均质缓冲区容积能够满足前序反应器至少4小时的排泥量。其倒锥状导泥隔离板顶锥角度设计不大于60°,下部边缘与筒体设置污泥流通缝，连接浓缩区与均质缓冲区。其底部(即均质缓冲区底部)为直径渐缩的锥斗形。其底部出泥口12分两路连接，一路连接至污泥回流及循环搅拌系统，一路通过污泥给料泵连接至后续污泥脱水设备；进泥口9与前序反应器排泥系统连接。
污泥回流及循环搅拌系统3由污泥循环回流泵14及相关管道阀门组成，污泥循环回流泵入口与装置底部出泥口相连接，出口分两路，一路与装置上部污泥回流口相连接，一路与装置中部污泥循环进泥口相连接，两路管道均设置电气阀。污泥管路上均设置自动冲洗系统。
污泥浓度监测装置2安装于污泥循环回流泵出口，由浓度检测仪15、检测管路、旁通管路及相关阀门及冲洗系统组成。
本发明的进泥管路、出泥口管路、污泥回流管路、污泥循环管路均设置电气阀，并设置自动冲洗系统，出水口8设置电气阀组，最上部出水口8不设置阀门。
控制系统4由控制系统及配套软件组成，所有设备仪表阀门的信号均接入该系统，由控制系统控制设备的启停及阀门的通断。
本发明的原理
本发明是集浓缩、均质、监测控制于一体的污泥预处理系统且投资造价低、占地面积小用于解决现有以螺旋脱水机为核心脱水设备的的污泥系统存在的问题。本发明设置了浓缩区，对进入系统的污泥进行浓缩，解决了活性污泥法二沉池产生的污泥、各类过滤器反洗水产生的污泥浓度较小，不能满足后续螺旋脱水机投料的浓度要求；本发明设置了均质缓冲区，对浓缩后污泥进行均质循环搅拌，避免了浓缩后污泥的沉降问题，满足了后续螺旋脱水机投料的浓度不能变化的要求。浓缩区的底部(即倒锥状导泥隔离板)为倒锥状形式，其顶锥角度设计不大于60°，避免了浓缩污泥在浓缩区的底部的沉积。均质缓冲区底部为锥斗形式，可有效解决由于边缘效应导致的污泥沉积，解决污泥易沉积于设备壁和设备底的问题，容积可满足4-6小时或更长时间的排泥量，可对污泥量进行缓冲调节。本发明设置了污泥回流及循环搅拌系统，该系统拥有回流浓缩模式、循环搅拌模式两种工作模式，如浓缩污泥浓度能满足后续污泥脱水设备的浓度要求，则进行循环搅拌模式，该模式采用外部大流量方法，可有效避免污泥在均质缓冲区的沉积；如污泥浓度不能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则关闭循环电气阀，开启污泥回流阀，进行回流浓缩模式，将污泥输送至浓缩区继续循环浓缩，并根据污泥的浓度变化情况从上到下开启出水口电气阀，直至浓缩污泥浓度满足后续处理要求，切换至循环搅拌模式。本发明设置了污泥浓度监测装置2，对污泥的状态进行在线监控，指导污泥回流及循环搅拌系统两种模式切换与上部出水口阀门组的开启数量记次序。本发明设置了控制系统4，根据污泥浓度监测装置的监测情况自动进行循环搅拌模式与回流浓缩模式的切换且根据浓缩污泥浓度的变化计算出水口电气阀的开启数量及次序，并进行相关设备的启停及阀门的通断，实现处理后待脱水污泥的浓度满足脱水设备的投料要求。
本发明的工作过程：
污泥经前序反应器排泥系统通过进泥口9进入导流室，绕过导流筒6下边缘进入固液分离室，在固液分离室内进行污泥的重力浓缩，浓缩后污泥通过倒锥状导泥隔离板5与筒体之间污泥流通缝进入均质缓冲区，上清液通过经出水堰7通过出水口8排出。进入均质缓冲区的污泥，通过污泥循环回流泵14从底部出泥口12抽出循环至回至均质缓冲区顶部，进行外部循环搅拌(即循环搅拌模式)，同时污泥浓度监测装置2进行在线污泥浓度检测，如污泥浓度能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则只进行循环搅拌，如污泥浓度不能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则关闭循环电气阀，开启污泥回流阀，将污泥输送至浓缩区继续浓缩(即回流浓缩模式)，根据污泥的浓度变化情况从上到下开启出水口自动通段阀门，直至浓缩污泥浓度满足后续处理要求，则切换至循环模式。控制系统控制设备根据污泥浓度监测装置的监测情况自动进行循环搅拌模式与回流浓缩模式的切换，且根据浓缩污泥浓度的变化计算出水口电气阀的开启数量及次序，并进行相关设备的启停及阀门的通断，实现处理后待脱水污泥的浓度满足脱水设备的投料要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，包括：
浓缩均质储存处理装置(1)，所述浓缩均质储存处理装置(1)的顶部设置进泥口(9)和污泥回流口(10)，底部设置出泥口(12)；内设置导流筒(6)和倒锥状导泥隔离板(5)；导流筒(6)的顶部入口与浓缩均质储存处理装置(1)的内部顶面密封连接，并与进泥口(9)和污泥回流口(10)相连通；导流筒(6)的内部为导流室；倒锥状导泥隔离板(5)的顶部伸入导流筒(6)的底部出口，并与导流筒(6)的内壁之间留有间隙；倒锥状导泥隔离板(5)的底部边缘与浓缩均质储存处理装置(1)的内壁之间留有间隙，形成污泥流通缝；在浓缩均质储存处理装置(1)内，倒锥状导泥隔离板(5)的上部为浓缩区，下部为均质缓冲区，浓缩区和均质缓冲区通过污泥流通缝相连通；浓缩均质储存处理装置(1)的中部设置污泥循环进泥口(11)，污泥循环进泥口(11)通过管道与均质缓冲区的顶部相连通；
污泥回流及循环搅拌系统(3)，所述污泥回流及循环搅拌系统(3)包括污泥循环回流泵(14)以及污泥浓度监测装置(2)；浓缩均质储存处理装置(1)中的污泥通过出泥口(12)一路输送至脱水系统，另一路输送至污泥循环回流泵(14)；污泥浓度监测装置(2)设置于污泥循环回流泵(14)后，污泥浓度监测装置(2)后的污泥管路分为两路，一路至至污泥回流口(10)，另一路至污泥循环进泥口(11)。
2.根据权利要求1所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，还包括出水堰(7)，所述出水堰(7)设置于浓缩均质储存处理装置(1)内的顶部，并套设于导流筒(6)的外侧；浓缩均质储存处理装置(1)的侧面自上而下设置若干出水口(8)，且最上部的出水口与出水堰(7)相连通，其余的出水口从上到下设置并与浓缩区的上部出水区连通。
3.根据权利要求1所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述浓缩均质储存处理装置(1)的下部设置有压力式液位计(13)。
4.根据权利要求1所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述浓缩均质储存处理装置(1)的均质缓冲区的容积能够满足前序反应器4-6小时的排泥量。
5.根据权利要求1所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述浓缩均质储存处理装置(1)的底部为直径渐缩的锥斗形。
6.根据权利要求1所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述倒锥状导泥隔离板(5)的顶锥角度不大于60°。
7.根据权利要求2所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述污泥浓度监测装置(2)包括检测管路、旁通管路以及冲洗管路，检测管路上连接有浓度检测仪(15)，旁通管路并联在检测管路上，冲洗管路连接在检测管路上。
8.根据权利要求7所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，所述进泥口(9)、出泥口(12)、污泥回流口(10)、污泥循环进泥口(11)以及若干出水口(8)处均设置有电气阀，所述冲洗管路上以及污泥循环回流泵(14)的入口处也设置有电气阀。
9.根据权利要求8所述的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理系统，其特征在于，还包括控制系统(4)，所述控制系统(4)的控制端与所有电气阀的控制端电连接，用于控制其自动通断。
10.一种采用权利要求1-8任意一项所述系统的集浓缩、均质、储存功能于一体的污泥预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
污泥经前序反应器排泥系统通过进泥口(9)进入导流室，绕过导流筒(6)下边缘进入固液分离室，在固液分离室内进行污泥的重力浓缩，浓缩后污泥通过倒锥状导泥隔离板(5)与筒体之间污泥流通缝进入均质缓冲区，上清液通过经出水堰(7)通过出水口(8)排出；
正常状态下，污泥回流及循环搅拌系统处于污泥循环模式，启动污泥循环回流泵(14)，开启污泥循环进泥口(11)处的电气阀，关闭污泥回流口(10)处的电气阀，污泥循环回流泵(14)将进入均质缓冲区的污泥从底部出泥口(12)抽出，通过污泥浓度监测装置(2)由污泥循环进泥口(11)输送至均质缓冲区顶部，进行循环模式；若污泥浓度不能满足后续污泥脱水系统的浓度要求，则进入回流浓缩模式；关闭污泥循环进泥口(11)处的电气阀，开启污泥回流口(10)处的电气阀，将污泥输送至浓缩区继续浓缩；根据污泥的浓度变化情况从上到下开启出水口电气阀，直至浓缩污泥浓度满足后续处理要求，则切换至循环模式。
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