CN112624287A - 一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法，装置包括罐体；隔板将罐体分割为沉降腔和储水腔；沉降腔的顶部设置有溢油排污槽，中间设置有斜管填料，底部设置有排污口、排污管、浮选器、水分配器；装置利用污泥改性处理剂改性污泥，协同其他污水处理剂进行处理；用于污泥改性处理重复利用，运行过程时沉降腔中的改性污泥循环利用，周期性更换；处理后的污水水质能够稳定达标，与常规技术相比，降低处理成本50％以上，降低污泥量90％以上，节约了成本又降低了污泥排放量。

Description

一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及油田生产过程中的油田污水加药净化处理技术领域，特别涉及一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法。
背景技术
油田开发过程中，随开发时间越久，油井产出液分离水(污水)越来越多，需要对油井产出液分离水进行净化处理达标后注入不同油井的油层，解决开采过程油层压力下降导致油田油井生产产量下降的问题。
目前，油田生产中，污水的净化处理均使用大量的无机与有机聚合物等化学药剂，增加了水处理成本，增加了污泥的排放量与污泥的处理费用，增加了对环境的破坏；同时，污水的悬浮物沉降分离采取的是流动状态下的斜管沉降，由于污水的矿化度高，高矿化度的污水密度在1.04g/cm3以上，污水稍有流动与波动，悬浮物则处于漂浮状态不能沉降，导致过滤前的污水悬浮物含量高，过滤罐负荷大，不能起到有效的过滤。目前市场上还没有在污水净化处理中如何利用对污泥进行改进，将改性污泥应用于污水净化处理剂，代替或部分代替有机与无机净化处理剂，达到降低污水处理成本与降低污水排放量的相关技术。但没有采取污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法。
发明内容
为了克服现有污水净化处理中应用大量的无机与有机聚合物的问题，本发明的目的在于提供一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置及方法，具有沉降分离效果好，能够有效的去除污水中的油与悬浮物颗粒，降低过滤罐的负荷，确保过滤后污水持续稳定的达到标准要求的水质，同时能够节约污水处理剂聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、助凝剂的加药量，降低污水处理成本，降低污水处理过程污泥的产出量，从而降低了污泥的处理费用与环境污染。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，包括罐体1，罐体1是立式圆柱形罐体，或者是卧式方形罐体；隔板2将罐体1分割为沉降腔3和储水腔4；
所述的沉降腔3的顶部设置溢流排油槽5，沉降腔3中部设置斜管填料6，斜管填料6下面设置人孔7；
所述的沉降腔3底部设置多个第一排泥口8，排泥管9和气浮器10；气浮气10与供气装置29连接；在第一排泥口8与排泥管9之间的水分配器11通过管线依次与第一电动阀门12、第一混合器13、第二混合器14、第三混合器15、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、污泥回收处理装置20连接；污泥回收处理装置20与污泥池的连接管线上安装第五电动阀门22；
所述的排泥口8通过第四电动阀门21与第三电动阀门19的管线连接；
所述的排泥管9与污泥池的连接管线上安装第六电动阀门23；
所述的提升泵16的出口管线上安装第七电动阀门24，提升泵16的进口与污水来水连接；
所述的第一混合器13的进口管线上设置1个加药点与第一加药装置25连接，第二混合器14的进口管线上依次设置2个加药点并分别与第二加药装置26、第三加药装置27连接，第三混合器15的进口管线上设置1个加药点与第四加药装置28连接；
所述的储水腔4底部设置第二排泥口30，第二排泥口30之上设置出水口31，出水口31与第二提升泵32连接，第二提升泵32与过滤罐的进口连接，储水腔4的顶部设置有溢流排油槽5，隔板2的顶部设置电动水闸33；
所述的第一电动阀门12、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、第四电动阀门21、第五电动阀门22、第六电动阀门23、第七电动阀门24、第一加药装置25、第二加药装置26、第三加药装置27、第四加药装置28、供气装置29、第二提升泵32、电动水闸33分别与自动控制器34连接。
所述的斜管填料6，规格为高1m，内径35mm，铺设角度为60°；
所述的第一排泥口8设置成倒梯形，污泥出口在梯形的底部；
所述的排泥管9设置在排泥口8梯形上口边沿之上5mm～100mm，最佳为15mm～30mm，排泥管9的污泥进口朝下，排泥管9的污泥进口直径为20mm～300mm，最佳为50mm～100mm；
所述的气浮器10为盘式微孔曝气器，直径260mm，以8个形成正方形分布在第一排污口8梯形口内的四周；
所述的水分配器11设置在第一排泥口8梯形上口边沿之上50mm～300mm，最佳为80mm～150mm，沉降腔3内平行分布3个水分配器11，水分配器11的管长度与沉降腔3的长度相近，水分配器11的布水孔分布距离为100mm～500mm，最佳200mm～300mm，布水孔的面积之和大于提升泵16的出口管线端面面积的2倍～8倍，最佳为3倍～4倍，布水孔出口朝下。
所述的自动控制器34调节第一电动阀门12、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、第四电动阀门21、第五电动阀门22、第六电动阀门23、第七电动阀门24、第一加药装置25、第二加药装置26、第三加药装置27、第四加药装置28、供气装置29、第二提升泵32、电动水闸33同步启动运行与不同步启动运行。
所述的沉降腔3的容积与处理水量的关系根据式(1)进行计算V沉＝q×F1(F1系数值1.0～3.0，最佳1.6～2.2) (1)
式中V沉沉降腔3的容积 m3
q污水处理量 m3/h；
所述的储水腔4的容积与处理水量的关系根据式(2)进行计算
V储＝q×F2(F2系数值0.1～1， 最佳0.3～0.5) (2)
式中V储沉降腔3的容积 m3
q污水处理量 m3/h；
所述的污泥回收处理装置20包括回收罐体20a，泥浆泵20b与回收罐体20a进口的第八电动阀门20c连接，回收罐体20a的底部设置B气浮器20d，B气浮器20d与第九电动阀门20e连接，第九电动阀门20e与供气装置29的出口连接，回收罐体20a上部一侧设置出口20f，底部设置污泥出口20g；
回收罐体20a的容积与沉降腔3的关系根据式(3)进行计算
V回＝S沉×F3(F3系数值0.01～0.2，最佳0.05～0.15) (3)
式中 V回罐体20a的容积 m3
S沉沉降腔3的底部面积 m3。
基于上述一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置的处理方法，包括以下步骤：
一、起始运行
第一步：从相邻的污水站取一定量的污泥加入到污泥回收处理装置20中，进行气浮处理，用污水顶替表面产生的污油；所取污泥量的体积根据式(4)进行计算
V污＝V回×F4(F4系数值0.8～1.0，最佳0.85～0.95) (4)
式中 V回罐体20a的容积 m3
V污需要的污泥量 m3
第二步：在第四加药装置28中加入第四加药装置28容器3/4体积的水，再加入5％～20％(最佳8％～15％)(m/v)的污泥改性处理剂，搅拌混合均匀；污泥改性处理剂的加入量根据式(5)进行计算
M污＝V污×F5×1000(F5系数值0.1～1.0，最佳0.2～0.7) (4)
式中V污需要的污泥量 m3
M污需要的污泥改性处理剂的量 kg
第三步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，开启第二电动阀门17，开启第三电动阀门19，开启第四电动阀门24，启动第一加药装置25投加浓度1mg/L～20mg/L的阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度10％～30％，分子量300万～2000万，最佳水解度30％，分子量1000万，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度10mg/L～300mg/L，启动第三加药装置27投加浓度5mg/L～500mg/L助凝剂，浓度5mg/L～500mg/L，启动第四加药装置28投加污泥改性处理剂，浓度0.1％～5％，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18，排量与提升泵16匹配，沉降腔2充满污水即污泥回收处理装置20中的污泥全部加完，启动供气装置29进行浮选，污水充满沉降腔2后停止运行，第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第四步：停止运行10min～60min，最佳20min～40min，静态条件下沉降；
第五步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，第二开启电动阀门17，第四开启电动阀门21，启动第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度10％～30％，分子量300万～2000万，最佳水解度30％，分子量1000万，浓度1mg/L～20mg/L，最佳3～10mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度10mg/L～300mg/L，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度5mg/L～500mg/L，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18，运行时间与第三步运行时间相同的情况下，第一步的污泥量的1.2倍体积～1.5倍体积基本加完，当储水腔4充满水后，启动第二提升泵32进行过滤，运行时间与第三步的运行时间相同即停止运行，第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第六步：启动供气装置29进行浮选，浮选时间2min～20min，最佳5min～8min；
第七步：停止运行10min～60min，最佳20min～40min，静态条件下沉降；
第八步：重复第五步；
第九步：重复第六步；
第十步：重复第七步；
运行过程中，每8个小时～16个小时(最佳12小时)启动第六电动阀门23进行排污，排污时间以见到清水即可；
二、循环运行
第一步：按照第八步～第十步的顺序循环运行，循环运行5天～20天(最佳10天)后，第八步的运行过程中，第二加药装置26停止加药，第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺的浓度降低至0.1mg/L～2mg/L，最佳0.3mg/L～1.2mg/L；
第二步：运行5个月～8个月，最佳6个月，启动第四电动阀门21、第三电动阀门19、第五电动阀门22进行一次排污，排污时间5min～30min，以排出见水清为止，用污泥回收处理装置20收集污泥并对污泥进行气浮处理；
第三步：回到第二步至第十步，然后进行(二)循环运行，以此规律进行污水处理，中间出现污水质量波动现象，通过增加污泥改性处理剂，调整聚丙烯酰胺浓度，聚合氯化铝浓度，助凝剂浓度达到滤后水水质达标。
本发明的技术原理和优点：
1、开始利用聚合氯化铝、阴离子聚丙烯酰胺、污泥改性处理剂的共同作用，对污水中沉积的污泥进行改性处理，增大污泥颗粒的体积，增强污泥颗粒表面的电荷吸附性、增加污泥颗粒的密度，加快沉降速度。
2、利用改性后的污泥，吸附与捕集污水中微小颗粒，通过投加少量的阴离子聚丙烯酰胺，增加污泥的颗粒捕集效果。
3、利用大量的污泥颗粒捕集污水中的微小悬浮物颗粒，减少或全部代替聚合氯化铝，减少阴离子聚丙烯酰胺的用量。
4、污泥活化后，可以循环应用一段时间，根据污泥性质的变化，排放一部分污泥，再一次进行改性，如此方法反复循环。
5、利用静态沉降，解决了由于污水含盐高，密度大，污水中絮凝体颗粒密度与污水密度基本接近，在流动状态下，絮凝体颗粒不能沉降而漂浮在污水中。静态沉降方法能够有效的确保絮凝体颗粒完全的沉降于斜管表面。
6、气浮器10设置在沉降腔的底部，在污泥、聚丙烯酰胺、污水混合体通过气浮，一方面有效的混合均匀，另一方面，去除絮凝体颗粒中的微小气体，去除絮凝体颗粒包裹的水滴，提高絮凝体颗粒的密度，加快絮凝体颗粒的沉降。
附图说明
图1是一种污水静态沉降装置立式圆柱形罐体结构示意图。
图2是一种污水静态沉降装置卧式方形罐体结构示意图。
图3是污泥排泥口8与气浮器10的分布示意图。
图4是污泥回收装置20的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
参照图1、图2，一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，包括罐体1，罐体1是立式圆柱形罐体，或者是卧式方形罐体；隔板2将罐体1分割为沉降腔3和储水腔4；
所述的沉降腔3的顶部设置溢流排油槽5，沉降腔3中部设置斜管填料6，斜管填料6下面设置人孔7；
所述的沉降腔3底部设置多个第一排泥口8，排泥管9和气浮器10；气浮气10与供气装置29连接；在第一排泥口8与排泥管9之间的水分配器11通过管线依次与第一电动阀门12、第一混合器13、第二混合器14、第三混合器15、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、污泥回收处理装置20连接；污泥回收处理装置20与污泥池的连接管线上安装第五电动阀门22；
所述的排泥口8通过第四电动阀门21与第三电动阀门19的管线连接；
所述的排泥管9与污泥池的连接管线上安装第六电动阀门23；
所述的提升泵16的出口管线上安装第七电动阀门24，提升泵16的进口与污水来水连接；
所述的第一混合器13的进口管线上设置1个加药点与第一加药装置25连接，第二混合器14的进口管线上依次设置2个加药点并分别与第二加药装置26、第三加药装置27连接，第三混合器15的进口管线上设置1个加药点与第四加药装置28连接；
所述的储水腔4底部设置第二排泥口30，第二排泥口30之上设置出水口31，出水口31与第二提升泵32连接，第二提升泵32与过滤罐的进口连接，储水腔4的顶部设置有溢流排油槽5，隔板2的顶部设置电动水闸33；
所述的第一电动阀门12、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、第四电动阀门21、第五电动阀门22、第六电动阀门23、第七电动阀门24、第一加药装置25、第二加药装置26、第三加药装置27、第四加药装置28、供气装置29、第二提升泵32、电动水闸33分别与自动控制器34连接。
所述的斜管填料6，规格为高1m，内径35mm，铺设角度为60°；
所述的第一排泥口8设置成倒梯形，污泥出口设计在梯形的底部；
所述的排泥管9设置在排泥口8梯形上口边沿之上5mm～100mm，最佳为15mm～30mm，排泥管9的污泥进口朝下，排泥管9的污泥进口设计直径为20mm～300mm，最佳为50mm～100mm；
参照图3，所述的气浮器10为盘式微孔曝气器，直径260mm，以8个形成正方形分布在第一排污口8梯形口内的四周；
所述的水分配器11设置在第一排泥口8梯形上口边沿之上50mm～300mm，最佳为80mm～150mm，沉降腔3内平行分布3个水分配器11，水分配器11的管长度与沉降腔3的长度相近，水分配器11的布水孔分布距离100mm～500mm，最佳200mm～300mm，布水孔的面积之和大于提升泵16的出口管线端面积的2倍～8倍，最佳为3倍～4倍，布水孔出口朝下。
所述的自动控制器34调节第一电动阀门12、提升泵16、第二电动阀门17、计量泥浆泵18、第三电动阀门19、第四电动阀门21、第五电动阀门22、第六电动阀门23、第七电动阀门24、第一加药装置25、第二加药装置26、第三加药装置27、第四加药装置28、供气装置29、第二提升泵32、电动水闸33同步启动运行与不同步启动运行。
所述的沉降腔3的容积与处理水量的关系根据式(1)进行计算V沉＝q×F1(F1系数值1.0～3.0，最佳1.6～2.2) (1)
式中V沉沉降腔3的容积 m3
q污水处理量 m3/h
所述的储水腔4的容积与处理水量的关系根据式(2)进行计算
V储＝q×F2(F2系数值0.1～1，最佳0.3～0.5) (2)
式中V储沉降腔3的容积 m3
q污水处理量 m3/h
参照图4，所述的污泥回收处理装置20包括回收罐体20a，泥浆泵20b与回收罐体20a进口的第八电动阀门20c连接，回收罐体20a的底部设置B气浮器20d，B气浮器20d与第九电动阀门20e连接，第九电动阀门20e与供气装置29的出口连接，回收罐体20a上部一侧设置出口20f，底部设置污泥出口20g。
回收罐体20a的容积与沉降腔3的关系根据式(3)进行计算
V回＝S沉×F3(F3系数值0.01～0.2，最佳0.05～0.15) (3)
式中 V回罐体20a的容积 m3
S沉沉降腔3的底部面积 m3。
基于上述一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置的处理方法结合实施例进行具体说明。
实施例一
污水来水性质：矿化度56380mg/L，含油2640mg/L～3760mg/L，悬浮物含量710mg/L～1130mg/L，污水处理量14m3/h，考虑污水的波动，污水静态沉降装置处理能力设计为16m3/h。
一、污水静态沉降装置卧式方形罐体的制作
1、沉降腔3的设计：
1.1、沉降腔3的容积
污水静态沉降装置处理能力为16m3/h，沉降腔3的体积按照式(1)计算，F1系数值取1.8，则沉降腔3的容积V沉为28.8m3；
1.2、沉降腔3的尺寸设计
沉降腔3的高度为2.5米，宽度为2.5米，长度为4.608米，实际设计为4.7米。
2、储水腔4的设计
2.1、储水腔4的容积
污水静态沉降装置处理能力为16m3/h，储水腔的体积按照式(2)计算，F2系数值取0.4，则储水腔4的容积V储为6.4m3；
2.2、储水腔的尺寸设计
储水腔4的高度为2.5米，宽度为2.5米，长度为1.024米，实际设计为1.1米。
二、污泥回收处理装置20的制作
1、回收罐体20a的容积
回收罐体20a的容积按式(3)进行计算，F3系数值取0.1，S沉为2.5米×4.7米＝11.75m2，回收罐体20a的容积V回为1.175m3；
2、污泥回收处理装置20的设计尺寸
污泥回收处理装置20的回收罐体20a设置在溢流口之下，容积为1.27m3。
本实施例的处理方法：
一、起始运行
第一步：从相邻的污水站取污泥，所取污泥量的体积根据式(4)进行计算，F4系数值取0.9，则污泥量的体积为1.06m3；
将污泥加入到污泥回收处理装置20中，进行气浮处理，用污水顶替表面产生的污油；
第二步：在第四加药装置28中加入第四加药装置28容器3/4体积的水，加入12％(m/v)的污泥改性处理剂，搅拌混合均匀；
污泥改性处理剂的加入量根据式(5)进行计算，F5系数值取0.4，则需要的污泥改性处理剂的量M污为424kg；
第三步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，开启第二电动阀门17，开启第三电动阀门19，开启第四电动阀门24，启动第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度30％，分子量1000万，最佳水解度30％，分子量1000万，浓度6mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度160mg/l，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度74mg/l，启动第四加药装置28投加污泥改性处理剂，加入的量与提升泵的排量匹配，将设计的污泥改性处理剂在沉降腔充满污水即刚好加完，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18，其排量与提升泵16匹配，沉降腔2充满污水即污泥回收处理装置20中的污泥全部加完，启动供气装置29进行浮选，污水充满沉降腔2后停止运行；第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第四步：停止运行15min，静态条件下沉降；
第五步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，第二开启电动阀门17，第四开启电动阀门21，启动第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，浓度6mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝浓度160mg/l，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度74mg/l，启动提升泵16，其排量与第三步相同，启动计量泥浆泵18，其排量与第三步相同，当储水腔4充满水后，启动第二提升泵32进行过滤，运行时间与第三步的运行时间相同即停止运行；第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第六步：启动供气装置29进行浮选，浮选时间8min；
第七步：停止运行15min，静态条件下沉降；
第八步：重复第五步；
第九步：重复第六步；
第十步：重复第七步；
运行过程中，每12个小时启动第六电动阀门23进行排污，排污时间以见到水清即可；
二、循环运行
第一步：按照第八步～第十步的顺序循环运行，循环运行10天后，第八步的运行过程中，第二加药装置26停止加药，第三位加药装置27投加助凝剂，浓度74mg/l，第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺0.5mg/L；
第二步：运行6个月后，启动第四电动阀门21、第三电动阀门19、第四电动阀门22进行一次排污，排污时间为见水清为止，用污泥回收处理装置20收集污泥并对污泥进行气浮处理。
第三步：回到第二步至第十步，然后再进行(二)循环运行。
运行效果与对比
1、水质达标合格率
本实施例的处理方法：运行过程，每天滤后污水取样测试4次，滤后污水合格率达到了99.8％以上。
临近的污水处理站，常规处理方法：污水性质基本相同，属于同一个区块，处理量11.5m3/h，平均助凝剂加药量96mg/L，平均聚合氯化铝加药量142mg/L，平均聚丙烯酰胺加药量5.7mg/L，运行过程，每天滤后污水取样测试4次，滤后污水合格率为86.2％。
本实施例的方法较常规处理方法，污水处理合格率提高13.6％。
2、污水处理药剂成本(按照6个月180天一个循环计算)
药剂价格：聚合氯化铝3700.0元/吨，助凝剂5600.0元/吨，聚丙烯酰胺13500.0元/吨，污泥改性处理剂6200.0元/吨。
本实施例的处理方法加药量与成本：处理水量为362880m3，助凝剂加药量26853.12kg，聚合氯化铝加药量3225.6kg，聚丙烯酰胺加药量292.32kg，改性污泥处理剂的加药量424kg，加药成本总计168887.312元(26853.12×5.6+3225.6×3.7+292.32×13.5+424×6.2)，每方水成本为0.4564元。
临近的污水处理站，常规处理方法加药量与成本：处理水量为298080m3，助凝剂加药量28615.68kg，聚合氯化铝加药量42327.36kg，聚丙烯酰胺加药量1699.056kg，加药成本总计168887.312元(28615.68×5.6+42327.36×3.7+1699.056×13.5)，每方水成本为1.1399元。
本实施例与常规处理方法比较，节约污水处理费用59.9％以上。
3、污水处理污泥产出量(按照6个月180天一个循环计算)
本实施例的处理方法：产出污泥含水83.6％，药剂加量总计30795kg，污泥量为187.8吨(30795/0.164/1000)。
临近的污水处理站，常规处理方法：产出污泥含水98.4％，药剂加量总计72642kg，污泥量为4540.1吨(72642/0.016/1000)。
本发明方法较常规处理方法，降低污泥产出量95.8％以上。
实施例二
污水来水性质：矿化度124810mg/L，含油3000mg/L～14000mg/L，悬浮物含量270mg/L～1240mg/L，污水处理量21m3/h，考虑污水的波动，污水静态沉降装置处理能力设计25m3/h。
一、污水静态沉降装置卧式方形罐体的制作
1、沉降腔3的设计：
1.1、沉降腔3的容积
污水静态沉降装置处理能力为25m3/h，沉降腔3的体积按照式(1)计算，F1系数值取1.75，则沉降腔3的容积V沉为43.75m3；
1.2、沉降腔3的尺寸设计
沉降腔3高度为2.5米，设计宽度为2.5米，长度为7.0米，实际设计为7.0米。
2、储水腔4的设计
2.1、储水腔4的容积
污水静态沉降装置处理能力为25m3/h，储水腔的体积按照式(2)计算，F2系数值取0.45，则储水腔4的容积V储为11.25m3；
2.2、储水腔4的尺寸设计
储水腔4的高度为2.5米，设计宽度为2.5米，长度为1.8米，实际设计为1.8米。
二、污泥回收处理装置20的制作
1、回收罐体20a的容积
回收罐体20a的容积按式(3)进行计算，F3系数值取0.08，S沉值为2.5米×7.0米＝17.5m2，回收罐体20a的容积V回为1.4m3；
2、污泥回收处理装置20的设计尺寸
污泥回收处理装置20的回收罐体20a设置在溢流口之下，容积设计为1.4m3。
本实施例的处理方法：
一、起始运行
第一步：从相邻的污水站取污泥，所取污泥量的体积根据式(4)进行计算，F4系数值取0.85，则污泥量的体积为1.19m3；
将污泥加入到污泥回收处理装置20中，进行气浮处理，用污水顶替表面产生的污油；
第二步：在第四加药装置28中加入第四加药装置28容器3/4体积的水，加入12％(m/v)的污泥改性处理剂，搅拌混合均匀；
污泥改性处理剂的加入量根据式(5)进行计算，F5系数值取0.45，则污泥改性处理剂的量M污为536kg；
第三步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，开启第二电动阀门17，开启第三电动阀门19，开启第四电动阀门24，启动第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度30％，分子量1000万，最佳水解度30％，分子量1000万，浓度7mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度180mg/l，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度87mg/l，启动第四加药装置28投加污泥改性处理剂，加入的量与提升泵的排量匹配，将设计的污泥改性处理剂在沉降腔充满污水即刚好加完，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18其排量与提升泵16匹配，沉降腔2充满污水即污泥回收处理装置20中的污泥全部加完，启动供气装置29进行浮选，污水充满沉降腔2后停止运行；第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第四步：停止运行15min，静态条件下沉降；
第五步：启动自动控制器34，开启电动阀门12，开启电动阀门17，开启电动阀门21，启动加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，浓度7mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度180mg/l，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度87mg/l，启动提升泵16，排量与第三步相同，启动计量泥浆泵18，排量与第三步相同，当储水腔4充满水后，启动第二提升泵32进行过滤，运行时间与第三步的运行时间相同即停止运行；第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第六步：启动供气装置29进行浮选，浮选时间8min；
第七步：停止运行15min，静态条件下沉降；
第八步：重复第五步；
第九步：重复第六步；
第十步：重复第七步；
运行过程中，每12个小时启动第六电动阀门23进行排污，排污时间以见到水清即可；
二、循环运行
第一步：按照第八步～第十步的顺序循环运行，循环运行10天后，第八步的运行过程中，第二加药装置26停止加药，第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺0.6mg/L；
第二步：运行6个月后，启动第四电动阀门21、第三电动阀门19、第四电动阀门22进行一次排污，排污时间为见水清为止，用污泥回收处理装置20收集污泥并对污泥进行气浮处理。
第三步：回到第二步至第十步，然后再进行(二)循环运行。
运行效果与对比
1、水质达标合格率
本实施例的处理方法：运行过程，每天滤后污水取样测试4次，滤后污水合格率达到了99.2％以上。
临近的污水处理站，常规处理方法：污水性质基本相同，属于同一个区块，处理量24.6m3/h，平均助凝剂加药量120mg/L，平均聚合氯化铝加药量167mg/L，平均聚丙烯酰胺加药量6.2mg/L，运行过程，每天滤后污水取样测试4次，滤后污水合格率为83.6％。
本实施例的方法较常规处理方法，污水处理合格率提高15.6％。
2、污水处理药剂成本(按照6个月180天一个循环计算)
药剂价格：聚合氯化铝3700.0元/吨，助凝剂5600.0元/吨，聚丙烯酰胺13500.0元/吨，污泥改性处理剂6200.0元/吨。
本实施例的处理方法加药量与成本：处理水量为544320m3，助凝剂加药量47355.84kg，聚合氯化铝加药量5443.2kg，聚丙烯酰胺加药量520.128kg，改性污泥处理剂的加药量536kg，加药成本为每方水成本为0.5432元。
临近的污水处理站，常规处理方法加药量与成本：处理水量为637632m3，助凝剂加药量76515.84kg，聚合氯化铝加药量106484.5kg，聚丙烯酰胺加药量3953.3184kg，加药成本为每方水成本为1.3736元。
本实施例与常规处理方法比较，节约污水处理费用60.4％以上。
3、污水处理污泥产出量(按照6个月180天一个循环计算)
本实施例的处理方法：产出污泥含水84.2％，药剂加量总计53.855吨，污泥量为340.8吨(47.98/0.158)。
临近的污水处理站，常规处理方法：产出污泥含水96.7％，药剂加量总计186.953吨，污泥量为5665.2吨(126.66/0.033)。
本实施例的方法较常规处理方法，降低污泥产出量93.9％以上。

Claims (7)

1.一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，包括罐体(1)，其特征在于，罐体(1)是立式圆柱形罐体，或者是卧式方形罐体；隔板(2)将罐体(1)分割为沉降腔(3)和储水腔(4)；
所述的沉降腔(3)的顶部设置溢流排油槽(5)，沉降腔(3)中部设置斜管填料(6)，斜管填料(6)下面设置人孔(7)；
所述的沉降腔(3)底部设置多个第一排泥口(8)，排泥管(9)和气浮器(10)；气浮器(10)与供气装置(29)连接；在第一排泥口(8)与排泥管(9)之间的水分配器(11)通过管线依次与第一电动阀门(12)、第一混合器(13)、第二混合器(14)、第三混合器(15)、提升泵(16)、第二电动阀门(17)、计量泥浆泵(18)、第三电动阀门(19)、污泥回收处理装置(20)连接；污泥回收处理装置(20)与污泥池的连接管线上安装第五电动阀门(22)；
所述的排泥口(8)通过第四电动阀门(21)与第三电动阀门(19)的管线连接；
所述的排泥管(9)与污泥池的连接管线上安装第六电动阀门(23)；
所述的提升泵(16)的出口管线上安装第七电动阀门(24)，提升泵(16)的进口与污水来水连接；
所述的第一混合器(13)的进口管线上设置1个加药点与第一加药装置(25)连接，第二混合器(14)的进口管线上依次设置2个加药点并分别与第二加药装置(26)、第三加药装置(27)连接，第三混合器(15)的进口管线上设置1个加药点与第四加药装置(28)连接；
所述的储水腔(4)底部设置第二排泥口(30)，第二排泥口(30)之上设置出水口(31)，出水口(31)与第二提升泵(32)连接，第二提升泵(32)与过滤罐的进口连接，储水腔(4)的顶部设置溢流排油槽(5)，隔板(2)的顶部设置电动水闸(33)；
所述的第一电动阀门(12)、提升泵(16)、第二电动阀门(17)、计量泥浆泵(18)、第三电动阀门(19)、第四电动阀门(21)、第五电动阀门(22)、第六电动阀门(23)、第七电动阀门(24)、第一加药装置(25)、第二加药装置(26)、第三加药装置(27)、第四加药装置(28)、供气装置(29)、第二提升泵(32)、电动水闸(33)分别与自动控制器(34)连接。
2.根据权利要求1所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，其特征在于，所述的斜管填料(6)，规格为高1m，内径35mm，铺设角度为60°；
所述的第一排泥口(8)设置成倒梯形，污泥出口在梯形的底部；
所述的排泥管(9)设置在排泥口(8)梯形上口边沿之上5mm～100mm，最佳为15mm～30mm，排泥管(9)的污泥进口朝下，排泥管(9)的污泥进口直径为20mm～300mm，最佳为50mm～100mm。
3.根据权利要求1所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，其特征在于，所述的气浮器(10)为盘式微孔曝气器，直径260mm，以8个形成正方形分布在第一排污口8梯形口内的四周；
所述的水分配器(11)设置在第一排泥口(8)梯形上口边沿之上50mm～300mm，最佳为80mm～150mm，沉降腔(3)内平行分布3个水分配器(11)，水分配器(11)的管长度与沉降腔长度相近，水分配器(11)的布水孔分布距离为100mm～500mm，最佳200mm～300mm，布水孔的面积之和大于提升泵(16)的出口管线端面面积的2倍～8倍，最佳为3倍～4倍，布水孔出口朝下。
4.根据权利要求1所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，其特征在于，所示的自动控制器(34)调节第一电动阀门(12)、提升泵(16)、第二电动阀门(17)、计量泥浆泵(18)、第三电动阀门(19)、第四电动阀门(21)、第五电动阀门(22)、第六电动阀门(23)、第七电动阀门(24)、第一加药装置(25)、第二加药装置(26)、第三加药装置(27)、第四加药装置(28)、供气装置(29)、第二提升泵(32)、电动水闸(33)同步启动运行与不同步启动运行。
5.根据权利要求1所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，其特征在于，所述的沉降腔(3)的容积与处理水量的关系根据式(1)进行计算
V沉＝q×F1，F1系数值1.0～3.0 (1)
式中V沉沉降腔(3)的容积 m3
q污水处理量 m3/h；
所述的储水腔(4)的容积与处理水量的关系根据式(2)进行计算
V储＝q×F2，F2系数值0.1～1 (2)
式中V储沉降腔(3)的容积 m3
q污水处理量 m3/h；
所述的污泥回收处理装置(20)包括回收罐体20a，泥浆泵20b与回收罐体20a进口的第八电动阀门20c连接，回收罐体20a的底部设置B气浮器(20d)，B气浮器(20d)与第九电动阀门20e连接，第九电动阀门20e与供气装置(29)的出口连接，回收罐体20a上部一侧设置出口20f以及底部设置污泥出口20g；
回收罐体20a的容积与沉降腔(3)的关系根据式(3)进行计算
V回＝S沉×F3，F3系数值0.01～0.2 (3)
式中V回罐体20a的容积 m3
S沉沉降腔(3)的底部面积 m3。
6.根据权利要求5所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置，其特征在于，
F1系数值1.6～2.2；
F2系数值0.3～0.5；
F3系数值0.05～0.15。
7.基于上述任一权利要求所述的一种污泥改性净化用静态沉降污水处理装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、起始运行
第一步：从相邻的污水站取一定量的污泥加入到污泥回收处理装置20中，进行气浮处理，用污水顶替表面产生的污油；所取污泥量的体积根据式(4)进行计算
V污＝V回×F4(F4系数值0.8～1.0，最佳0.85～0.95) (4)
式中V回罐体20a的容积 m3
V污需要的污泥量 m3
第二步：在第四加药装置28中加入第四加药装置28容器3/4体积的水，再加入5％～20％(最佳8％～15％)(m/v)的污泥改性处理剂，搅拌混合均匀；污泥改性处理剂的加入量根据式(5)进行计算
M污＝V污×F5×1000(F5系数值0.1～1.0，最佳0.2～0.7) (4)
式中V污需要的污泥量 m3
M污需要的污泥改性处理剂的量 kg
第三步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，开启第二电动阀门17，开启第三电动阀门19，开启第四电动阀门24，启动第一加药装置25投加浓度1mg/L～20mg/L的阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度10％～30％，分子量300万～2000万，最佳水解度30％，分子量1000万，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度10mg/L～300mg/L，启动第三加药装置27投加浓度5mg/L～500mg/L助凝剂，浓度5mg/L～500mg/L，启动第四加药装置28投加污泥改性处理剂，浓度0.1％～5％，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18，排量与提升泵16匹配，沉降腔2充满污水即污泥回收处理装置20中的污泥全部加完，启动供气装置29进行浮选，污水充满沉降腔2后停止运行，第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第四步：停止运行10min～60min，最佳20min～40min，静态条件下沉降；
第五步：启动自动控制器34，开启第一电动阀门12，第二开启电动阀门17，第四开启电动阀门21，启动第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺水解度10％～30％，分子量300万～2000万，最佳水解度30％，分子量1000万，浓度1mg/L～20mg/L，最佳3～10mg/l，启动第二加药装置26投加聚合氯化铝，浓度10mg/L～300mg/L，启动第三加药装置27投加助凝剂，浓度5mg/L～500mg/L，启动提升泵16，启动计量泥浆泵18，运行时间与第三步运行时间相同的情况下，第一步的污泥量的1.2倍体积～1.5倍体积基本加完，当储水腔4充满水后，启动第二提升泵32进行过滤，运行时间与第三步的运行时间相同即停止运行，第一电动阀门12、第二电动阀门17、第三电动阀门19、第七电动阀门24均关闭；
第六步：启动供气装置29进行浮选，浮选时间2min～20min，最佳5min～8min；
第七步：停止运行10min～60min，最佳20min～40min，静态条件下沉降；
第八步：重复第五步；
第九步：重复第六步；
第十步：重复第七步；
运行过程中，每8个小时～16个小时(最佳12小时)启动第六电动阀门23进行排污，排污时间以见到清水即可；
二、循环运行
第一步：按照第八步～第十步的顺序循环运行，循环运行5天～20天(最佳10天)后，第八步的运行过程中，第二加药装置26停止加药，第一加药装置25投加阴离子聚丙烯酰胺的浓度降低至0.1mg/L～2mg/L，最佳0.3mg/L～1.2mg/L；
第二步：运行5个月～8个月，最佳6个月，启动第四电动阀门21、第三电动阀门19、第五电动阀门22进行一次排污，排污时间5min～30min，以排出见水清为止，用污泥回收处理装置20收集污泥并对污泥进行气浮处理；
第三步：回到第二步至第十步，然后进行(二)循环运行，以此规律进行污水处理，中间出现污水质量波动现象，通过增加污泥改性处理剂，调整聚丙烯酰胺浓度，聚合氯化铝浓度，助凝剂浓度达到滤后水水质达标。
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