CN112340826A - 一种快速削减放江污染的管道混凝方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速削减放江污染的管道混凝方法，该方法为：将混凝剂及絮凝剂加入至末端排水管道中，直接在末端排水管道中进行混凝絮凝。与现有技术相比，本发明利用末端排水管道对污水进行混合、混凝絮凝反应，可以大大减少后续处理时间，变相加快处理效率，在雨天可实现多余雨污混合水的快速排放，不影响城市排涝；利用末端排水管道的空间，省去后续的混合池和反应池，减少占地面积32.6％‑75％，为用地紧张的城市排水系统提供了一种有效的参考方法；在省去混凝絮凝反应池的同时，省去了反应池的响应时间，从而减少了总体响应时间，加快了出水水质的稳定。

Description

一种快速削减放江污染的管道混凝方法

技术领域

本发明属于生态环境保护技术领域，涉及一种快速削减放江污染的管道混凝方法。

背景技术

城市河流黑臭是当今中国最突出的环境问题之一，而排水管网的污染负荷排放是导致城市水体黑臭的重要原因，无论是分流制还是合流制，排水管网的雨天放江(雨天溢流)污染都会导致河道黑臭问题。国内外控制放江污染的措施主要有源头控制、管道系统控制、储存调蓄、末端处理四大类。

其中，末端处理作为一种削减放江污染负荷的有效补充措施逐渐受到广泛关注。目前用于末端处理的方法主要有人工湿地、旋流分离、快速过滤和混凝沉淀等。其中，混凝-絮凝是一种最常见的废水处理方法，因为其成本低、操作简单且高效，已在溢流放江污染控制中有所应用，但仍然存在处理时间相对长、占地面积相对较大、启动时间长等不足。混凝沉淀工艺停留时间最少15min，一般在30min以上；并且混合池、反应池、沉淀池所需占地面积相对较大，应用于用地紧张的城市仍有困难；再者，混凝沉淀工艺的启动响应时间一般在30min以上，启动时间内出水水质较差，而降雨事件历时往往不长，且工艺只在降雨时运行，其反复间歇运行的性质使得每次运行都有响应时间，所以较慢的启动响应会导致大量污染负荷排入河道。

发明内容

本发明的目的是针对雨天放江污水混凝处理时间长、占地面积大、启动时间长的不足，提供一种快速削减放江污染的管道混凝方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种快速削减放江污染的管道混凝方法，该方法为：将混凝剂及絮凝剂加入至末端排水管道中，直接在末端排水管道中进行混凝絮凝。

进一步地，所述的末端排水管道与沉淀池相连通。

进一步地，所述的末端排水管道上设有分别用于投加混凝剂、絮凝剂的检查井，并且用于投加混凝剂的检查井位于用于投加絮凝剂的检查井的上游。

进一步地，混凝剂理论投加点与末端排水管道的排放口之间的最短距离S满足如下关系：

S＝S_{混凝剂混合}+S_混凝反应+S_{絮凝剂混合}+S_絮凝反应，

其中，S_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应时间内管道污水流动的距离，S_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应时间内管道污水流动的距离。

进一步地，用于投加混凝剂的检查井与末端排水管道的排放口之间的距离大于S。

进一步地，t_{混凝剂混合}+t_混凝反应＝3-10分钟，t_{絮凝剂混合}+t_絮凝反应＝3-10分钟，

其中，t_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应的时间，t_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应的时间。

进一步地，所述的检查井处设有加药装置及流量计。加药装置配备流量计，实时监测末端排水管道中的流量，根据实际流量调整加药装置的流量，以保证投加量保持相对稳定。

进一步地，所述的絮凝剂的投加量为混凝剂质量的0.8％-1.2％。

进一步地，所述的混凝剂包括聚合硫酸铝混凝剂、聚合硫酸铁混凝剂或聚合氯化铝混凝剂中的一种或更多种。

进一步地，所述的絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂、阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂或非离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的一种或更多种，优选分子量大于1000万的絮凝剂。混凝剂和絮凝剂时先配制成溶液后再使用。

本发明提出一种放江污染污水末端混凝沉淀处理的优化方法，根据排水管道特有生境，雨天末端排水管道的水流为湍流，加上管道沉积物的阻碍与水流对沉积物的冲刷以及管道中的明满流交替，使得末端排水管道中水流状态的复杂性和湍动程度相应增加，为管道混凝提供了混合反应条件。通过将混凝、絮凝过程提前至末端排水管道中，充分利用末端排水管道内的空间和水体流动产生的水力条件实现末端排水管道内的混凝絮凝过程，省去末端处理工艺中混合反应池的面积和停留时间，亦减少了开始运行时反应池和沉淀池的启动时间，为快速削减放江污水的污染负荷提供了新的途径，在放江污染末端处理领域具有广阔的应用前景。

本发明首次提出直接在末端排水管道中实施混凝。虽然在自来水厂、污水处理厂、溢流污染末端混凝沉淀处理中也有使用管道混凝的管道混合器，但从未有直接在末端排水管道中实施混凝絮凝的先例。此外，目前已经开发出的各种管道混合器，往往内部结构复杂，阻力较大，对于含杂质较多的流体容易产生堵塞问题。本发明利用末端排水管道代替管道混合器，可以大大减少甚至避免管道混合器中阻力大、容易堵塞等问题。也有利用静态管道混合器进行混凝剂与污水的混合，之后在反应池中进行混凝反应，沉淀池中进行污泥沉淀，但这种管道混合器在雨天溢流污水处理中的应用仅加快了混凝剂与污水的混合过程，减少了混合池，而本发明利用末端排水管道，除了实现混凝剂与污水的混合，同时实现混凝絮凝反应过程，减少混合池和反应池，从而减少占地，提高处理效率。

本发明在具体实施时，主要利用末端排水管道的空间、水力条件和末端排水管道内的流动时间，加入混凝剂、絮凝剂对末端排水管道中污水进行混凝絮凝反应，配合后续沉淀池沉降絮体，可实现快速削减放江污染负荷的目的。药剂投加点设置在末端排水管道上的检查井处，投加一定量的混凝剂和絮凝剂，投加量根据该地区雨天管道中的事件平均浓度而定，具体投加量随流量变化而变化。溢流末端建设沉淀池或者改造现有的存储池/溢流池/澄清池为沉淀池以沉淀管道中形成的絮体，降雨事件过后，收集沉淀池污泥转运至污水处理厂。具体步骤如下：

(1)絮凝剂投加量约为混凝剂的1wt％，混凝剂投加量根据当地降雨放江SS(悬浮物)、COD(化学需氧量)事件平均浓度而定，在实验室利用混凝搅拌实验取SS、COD去除率较高的混凝剂、絮凝剂投加量。具体而言，混凝剂、絮凝剂投加量范围根据当地排水系统的常年降雨事件平均浓度范围而定，查阅相关资料，得到降雨事件平均SS、COD浓度，配制相应的放江污水，在实验室中利用混凝搅拌实验，改变混凝剂、絮凝剂(混凝剂、絮凝剂质量比保持约100:1)投加量，得到不同投加量下的SS、COD去除率，取综合去除率最高的投加量作为实际投加量。

(2)将管道传输理想为药剂(药剂即指混凝剂和絮凝剂)混合阶段和混凝絮凝反应阶段。综合考虑当地的排水系统的末端排水管道管径、流速、流量、坡度等条件，通过实验或模型模拟药剂在管道中的混合，综合考虑污染物去除率和管道流速得到合适的传输距离。

(3)大于最短距离的检查井作为投加点，安装加药装置并配备流量计，根据管道中流量大小调整投加流量，以保持投加量相对稳定，当沉淀池污泥累积到一定程度，进行污泥收集与转运。

本发明中，通过沉淀池对管道溢流进行固液分离，沉淀末端排水管道中的大颗粒物质和形成的絮体，待降雨过后，对累积的污泥进行清掏收集并转运至污水处理厂的污泥处理车间处理。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)利用末端排水管道对污水进行混合、混凝絮凝反应，可以大大减少后续处理时间(减少处理时间2-30分钟)，变相加快处理效率，在雨天可实现多余雨污混合水的快速排放，不影响城市排涝；

2)利用末端排水管道的空间，省去后续的混合池和反应池，减少占地面积32.6％-75％，为用地紧张的城市排水系统提供了一种有效的参考方法；

3)在省去混凝絮凝反应池的同时，省去了反应池的响应时间，从而减少了总体响应时间，加快了出水水质的稳定。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种快速削减放江污染的管道混凝方法为：

利用管道污泥和自来水及葡萄糖等物质配制放江污水，参考上海市放江污水浓度范围，配制污染物浓度为：SS 484mg/L，浊度199.5NTU，COD 343mg/L，TP 4.30mg/L，SCOD118mg/L，NH₄ ⁺-N 13.1mg/L，pH为7.27，选用工业级聚合硫酸铝(PAS)和工业级阴离子聚丙烯酰胺(APAM，分子量大于1000万)作为混凝剂和絮凝剂，PAS投加量80mg/L，APAM投加量0.8m/L，二者均配置为浓溶液后使用。设置混凝剂混合和混凝反应总时间为3min，絮凝剂混合和絮凝反应总时间为3min，管道流速1.13m/s，对应的管道传输总距离为406.8m。沉淀5min后浊度、COD、TP的去除率分别为98.9％，64.4％和97.4％，SCOD和NH₄ ⁺-N几乎没有去除，出水pH为7.16，相对原始污水变化不大。可以看出，管道混凝絮凝能够在较短时间内去除大量悬浮物类无机物和有机物，同时去除绝大部分TP。总的处理时间为11min，由于混凝絮凝过程在管道中进行，所需处理时间实际为沉淀时间5min，比一般较快的混凝絮凝处理时间15min快了10min。同时无需额外的混合池与反应池，减少了相应的构筑物占地，对于用地紧张的城市排水系统末端放江污水处理具有参考意义。

实施例2：

一种快速削减放江污染的管道混凝方法，该方法为：将混凝剂及絮凝剂加入至末端排水管道中，直接在末端排水管道中进行混凝絮凝。末端排水管道与沉淀池相连通。

末端排水管道上设有分别用于投加混凝剂、絮凝剂的检查井，并且用于投加混凝剂的检查井位于用于投加絮凝剂的检查井的上游。

混凝剂理论投加点与末端排水管道的排放口之间的最短距离S满足如下关系：

S＝S_{混凝剂混合}+S_混凝反应+S_{絮凝剂混合}+S_絮凝反应，

其中，S_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应时间内管道污水流动的距离，S_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应时间内管道污水流动的距离。

用于投加混凝剂的检查井与末端排水管道的排放口之间的距离大于S。

t_{混凝剂混合}+t_混凝反应＝3-10分钟，t_{絮凝剂混合}+t_絮凝反应＝3-10分钟，

其中，t_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应的时间，t_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应的时间。

检查井处设有加药装置及流量计。絮凝剂的投加量为混凝剂质量的0.8％-1.2％。混凝剂为聚合硫酸铝混凝剂。絮凝剂为非离子聚丙烯酰胺絮凝剂。

实施例3：

本实施例中，t_{混凝剂混合}+t_混凝反应＝3-10分钟，t_{絮凝剂混合}+t_絮凝反应＝3-10分钟，絮凝剂的投加量为混凝剂质量的0.8％-1.2％。混凝剂为聚合硫酸铁混凝剂。絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂。其余同实施例2。

实施例4：

本实施例中，t_{混凝剂混合}+t_混凝反应＝3-10分钟，t_{絮凝剂混合}+t_絮凝反应＝3-10分钟，絮凝剂的投加量为混凝剂质量的0.8％-1.2％。混凝剂为聚合氯化铝混凝剂。絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。其余同实施例2。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，该方法为：将混凝剂及絮凝剂加入至末端排水管道中，直接在末端排水管道中进行混凝絮凝。

2.根据权利要求1所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的末端排水管道与沉淀池相连通。

3.根据权利要求1所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的末端排水管道上设有分别用于投加混凝剂、絮凝剂的检查井，并且用于投加混凝剂的检查井位于用于投加絮凝剂的检查井的上游。

4.根据权利要求3所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，混凝剂理论投加点与末端排水管道的排放口之间的最短距离S满足如下关系：

S＝S_{混凝剂混合}+S_混凝反应+S_{絮凝剂混合}+S_絮凝反应，

其中，S_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应时间内管道污水流动的距离，S_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合时间内管道污水流动的距离，S_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应时间内管道污水流动的距离。

5.根据权利要求4所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，用于投加混凝剂的检查井与末端排水管道的排放口之间的距离大于S。

6.根据权利要求4所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，t_{混凝剂混合}+t_混凝反应＝3-10分钟，t_{絮凝剂混合}+t_絮凝反应＝3-10分钟，

其中，t_{混凝剂混合}为混凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_混凝反应为混凝剂与末端排水管道中污水进行混凝反应的时间，t_{絮凝剂混合}为絮凝剂与末端排水管道中污水充分混合的时间，t_絮凝反应为絮凝剂与末端排水管道中污水进行絮凝反应的时间。

7.根据权利要求3所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的检查井处设有加药装置及流量计。

8.根据权利要求1所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的絮凝剂的投加量为混凝剂质量的0.8％-1.2％。

9.根据权利要求1所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的混凝剂包括聚合硫酸铝混凝剂、聚合硫酸铁混凝剂或聚合氯化铝混凝剂中的一种或更多种。

10.根据权利要求1所述的一种快速削减放江污染的管道混凝方法，其特征在于，所述的絮凝剂包括阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂、阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂或非离子聚丙烯酰胺絮凝剂中的一种或更多种。

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