CN113149325A - 一种全自动污水浓缩处理设备和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动污水浓缩处理设备，提供了全新结构的预分离搅拌池，磁回收设备，磁粉投加系统和沉淀池，磁粉回收率高，全自动污水浓缩处理设备占地面积小，适合新建，特别是场地紧张的老水厂改造，整体投资建设成本低，取代了传统的浓缩池，储泥池等钢筋混凝土构筑物，自动化程度高，调试、运行简单、可靠，可以实现无人值守。全自动污水浓缩处理设备污水浓缩时间短，大大提高了脱泥机的脱泥效率，保证了排出污泥的低含水率。本发明根据自来水厂排污水的处理现状，具有运行稳定可靠、操作简单、占地面积小、污水浓缩高效率、处理水量大、运行成本低的特点。

Description

一种全自动污水浓缩处理设备和处理方法

技术领域

本发明属于环保工程技术领域，涉及自来水厂生产废水处理技术领域，具体涉及一种全自动污水浓缩处理设备和处理方法。

背景技术

自来水厂的生产废水主要来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池反冲洗废水，其中包含了原水中的杂质以及水厂投加的药剂残留物，其水量一般约占水厂总制水量的3％～7％，生产废水直接排放不符合国家的环保要求，造成水资源浪费的同时也不利于城市污水处理厂的正常运行。近年来，自来水厂排泥水处理问题越来越受到重视，所采用的工艺流程也各不相同。传统式的污水处理系统，即设有收集池、浓缩池、后污泥池及脱泥设备，水厂常规污水处理工艺存在占地面积大、建设周期厂、资金投入大的问题。新建水厂可以提前规划，老水厂改造则可能面临诸多问题。

排泥水处理系统中的核心工艺是污水脱泥，可选的脱泥设备有板框机、卧式螺旋离心脱泥机、带机、螺压机、旋转压滤机等，最终的污泥处置方式决定了脱水设备的选用，如脱干污泥用于垃圾填埋场填埋，那么高含固率能达标的只有板框机可选；如泥量比较少，螺压机、旋转压滤机等也可以考虑选择；如果想降低工程造价，且对现场环境卫生条件不是太苛刻，带机也是一个不错的选择；但作为自来水生产企业，现场卫生条件要求高，自动化程度要求也高，能保证每次启用后有较长可以连续运行的时间，卧式螺旋离心脱泥机是首选。

目前城市污水处理厂二沉池排污水、自来水厂平流沉淀池或斜管沉淀池排污水一般通过浓缩池自然沉降浓缩后再进入脱泥机脱泥，传统工艺存在建设投资成本高、浓缩时间长、污水浓缩后含水率高且含水率不稳定的问题，为了满足现场卫生条件及污水浓缩后含水率变化等特点，一般选用卧式螺旋离心脱泥机。但是仍存在以下问题：1、污水浓缩倍数不高，进入脱泥机的污水量比例较大。2、因为污水量较大及含水率较高，药剂(聚丙烯酰胺)的消耗量很高，运行成本高昂。3、污水浓缩后含水率不稳定直接影响脱泥的含水率，同时因为加了大量药剂，脱泥水含有大量残留药剂，不能回用，只能排放，无法做到零排放。4、卧式螺旋脱泥机运行功率大，耗费大量电能，及增加了运行成本，也不符合节能减排的社会发展要求。

磁混凝水处理设备，也叫磁加载水处理设备，主要是利用向待处理废水中投加比重较高的混凝磁粉(重量分数大约5％，大约200目，主要成分：Fe₃O₄)和水中污染物混合后，再通过投加药剂(聚丙烯酰胺)形成较重的絮团，能够在短时间内把水中的悬浮物沉淀下来，实现固液分离，且出水清澈，沉降分离效率是传统工艺的20倍，常用于河道水等的应急处理，进水的污泥浓度一般不大于 1000mg/L。自来水厂生产过程中沉淀池排放的污水污泥浓度大于5000mg/L，甚至超过20000mg/L，现有的磁混凝水处理设备并不适用此高浓度污水的处理。

发明内容

本发明提供了一种全自动污水浓缩处理设备，包括污水池，所述污水池与转筒过滤器连接，所述转筒过滤器与预分离搅拌池连接，所述预分离搅拌池包括第一格搅拌池，第二格搅拌池，第三格搅拌池和第四格搅拌池，所述第二格搅拌池同时与磁回收设备和磁粉投加系统连接，所述第四格搅拌池下方设有污泥斗，所述污泥斗的下端与沉淀池的下部联通，所述第四格搅拌池的上部与所述沉淀池的上部联通；所述沉淀池的下端与磁回收设备连接，所述磁回收设备与浓缩污水池连接，所述浓缩污水池同时与脱泥机、第三格搅拌池连接；所述预分离搅拌池，磁回收设备，磁粉投加系统，沉淀池，浓缩污水池和脱泥机均与PLC控制器连接。

优选的，所述第四格搅拌池通过上管道与所述沉淀池的第二出水分布区相连；所述第四格搅拌池通过下管道与所述沉淀池的第一出水分布区相连。

优选的，所述下管道内设有螺旋螺杆Ⅰ，所述螺旋螺杆Ⅰ一端与电机Ⅰ连接。

优选的，所述磁回收设备包括壳体，固定的磁性圆筒和转动的非磁性圆筒；所述转动的非磁性圆筒下方设有弧形板，所述非磁性圆筒和弧形板之间形成弧形流道；所述弧形板上设有曝气板，所述弧形板和所述曝气板之间形成空腔，所述曝气板上设有曝气孔，所述弧形板与曝气板对应的区域内设有通孔，所述通孔与通过管路与风机连接。

优选的，所述曝气板为梯形板，所述梯形板包括平板和平板两侧的侧板，所述侧板上设有曝气孔；所述侧板上的曝气孔之间的距离不小于3cm。

优选的，所述通孔与进气管连接，所述进气管的另一端与进气总管连接，进气总管另一端连接风机。

优选的，所述磁粉投加系统包括磁粉投加装置、水粉混合装置，所述磁粉投加装置位于所述水粉混合装置上方，所述磁粉投加装置包括磁粉料仓，所述磁粉料仓下方设有磁粉定量输出螺杆，所述磁粉定量输出螺杆一侧与螺杆减速电机连接，另一侧与磁粉出料口连接；所述水粉混合装置包括水粉混合器，所述水粉混合器与所述磁粉出料口连通。

优选的，所述沉淀池包括沉淀池和推流螺杆，所述推流螺杆包括螺旋螺杆Ⅱ，所述螺旋螺杆Ⅱ设于管道内，所述螺旋螺杆Ⅱ一端与电机Ⅱ连接，所述管道的上方与沉淀池的下端连接；所述管道的另一端与出水管路连接，所述出水管路与污水泵连接。

优选的，所述管道的上方设有连接口，所述连接口与沉淀池的下端连接。

优选的，所述螺旋螺杆Ⅰ和螺旋螺杆Ⅱ均为无轴螺旋螺杆。

优选的，无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ均包括以下重量分数原料：B的含

量为10～15％，Mo的含量为15～30％，Cr的含量为2～15％，C的含量为 0.2～1.5％，V的含量为0.5～7％，Nb的含量为1～4％，W的含量为0.5～10％， Ce的含量为0.1～1％，Mn的含量为1～10％，Ni的含量为10～15％，余量为 Fe。

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ原料中的Mo、Ni、B形成了三元硼化物，三元硼化物的硬质相。并且所述Mo、Ni、B的重量比为1.4～1.7:1:1时耐磨性最好。发明人推测Mo、Ni、B的重量比为1.4～1.7:1:1时，形成的钢组织中μ相以及由堆垛层错和片状马氏体板组成的三位网络最致密，提高了耐磨性。

优选的，Cr的粉度为10～15μm；Mn的粉度为10～30μm。

原料中含有Cr、Mn，可以固溶在硬质相和粘结相，使硬质相晶体结构变化，通过高温液相烧结在金属基体与三元硼化物之间形成共晶熔融体。尤其当粉度如下：铬Cr：10～15μm；锰Mn：10～30μm，在这个粉都范围内固溶效果最优，晶体结构更加完整，提高了耐腐蚀性。Cr、Mn使硼化物结构从正交晶系变为四方晶系，可以细化晶粒，增加了网状结构的致密性，提高耐磨性。其含量过低时，烧结过程中不能产生足够的液相，而导致强度降低。三元硼化物的晶体结构为斜方晶系，在液相烧结过程中晶粒易发生不均匀性生长现象，并产生尖锐角，导致硬质相晶粒与金属粘结相的结合性较差，加入适量Cr、V后，Cr、V会部分替代硬质相中的Ni，使晶体结构转变为正方晶系，提高了耐腐蚀性。

优选的，Mo的纯度99.8％以上；B的纯度99.7％以上；Cr的纯度99.8％以上；Ni的纯度99.5％以上；Mn的纯度99.5％以上。

优选的，Mo、Ni、B的重量比为1.4～1.7:1:1。

本发明还提供了无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ的制备工艺为：(1)使用原料进行配料：(2)湿式球磨：加入溶剂，将粘结剂和原料进行球磨混合，获得混合粉末；(3)压制成型：将混合粉末送入螺杆模具中进行压制坯体，以每 15℃/min的速率升温至1300℃，在升温的同时3.0MPa/min施加压力至220MPa，并保持60min，再随炉冷却降压至常温常压；(4)成型烧结：对坯体进行烧结； (5)机械加工：加工成螺杆。

优选的，所述粘结剂为PEG、橡胶、树脂或石蜡。

优选的，所述溶剂选自无水乙醇、甲醇、丙酮、正庚烷和正己烷一种或多种。

本发明第二方面提供了所述的全自动污水浓缩处理设备的处理方法，包括以下步骤：

从污水池抽取污水进入转筒过滤器过滤，离心泵从转筒过滤器抽取过滤后的污水至第一格搅拌池，然后污水进入第二格搅拌池，曝气式磁分离机把浓缩污水中的磁粉吸附回收后重新投放至下方反应池；PLC控制系统发出信号，磁粉投加系统补加新磁粉至第二格搅拌池，并快速搅拌；混合有磁粉的污水进入第三格搅拌池，投加助凝剂，同时脱泥机排出的脱泥水回收至第三格搅拌池；拥有重而密实絮团的污水从第三格搅拌池进入第四格搅拌池，含高浓度的污泥絮团的污水从第四格搅拌池底部管道进入沉淀池下方第一出水分布器；含低浓度的污泥絮团的污水从第四格搅拌池上方溢流进入沉淀池中央水道至下方第二出水分布器。

沉淀池上清液从含推流螺杆的沉淀池上方出水堰流出、回用或排放；浓缩的污水从沉淀池下方排出，输送至磁回收设备，回收的磁粉重新进入第二格搅拌池循环，回收完磁粉后的浓缩污水排入浓缩污水池；浓缩污水池的浓缩污水通过浓缩污水池下方输送至脱泥机，浓缩污水池的脱水污泥进入储泥斗，脱泥水回收至第三格搅拌池。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

(1)本发明根据自来水厂排污水的处理现状，重新设计的一种全自动污水浓缩处理设备，具有运行稳定可靠、操作简单、占地面积小、污水浓缩效率及倍数高、浓缩后污水含泥量稳定、处理水量大、运行成本低的特点。

(2)全自动污水浓缩处理设备占地面积小，同样处理水量，占地面积只有传统工艺的十分之一。适合新建，特别是场地紧张的老水厂改造。整体投资建设成本低，一台全自动污水浓缩处理设备取代了传统的浓缩池，储泥池等钢筋混凝土构筑物，叠螺脱泥机取代了价格昂贵的卧式螺旋离心脱泥机，相同处理能力情况下，工程造价只有传统工艺的60％。

(3)全自动污水浓缩处理设备运行成本低：电费方面，相同脱泥能力情况下，卧式螺旋离心脱泥机功率通常是叠螺脱泥机的8倍左右，药剂方面：新工艺要消耗磁混凝铁粉，但助凝剂(聚丙烯酰胺)的用量只有传统工艺的20％，综合计算，采用新工艺的运行成本只有传统工艺的40％。全自动污水浓缩处理设备集成化、自动化程度高，调试、运行简单、可靠，可以实现无人值守。

(4)全自动污水浓缩处理设备污水浓缩时间短，浓缩后的污泥浓度至少是常规浓缩工艺的2-5倍，大大提高了脱泥机的脱泥效率，保证了排出污泥的低含水率。根据污泥浓度计实时监测进水污泥浓度的变化，在设定范围内自动调节进水量，保证系统稳定、高效运行。

(5)所有水泵都是一用一备配制，每个水泵独立管道，对应安装独立流量计，系统实时监测，当实际流量与设定流量不符时，系统自动切换至备用泵，维持系统正常运行，并发出维修报警信号。

附图说明

图1为一种全自动污水浓缩处理设备的结构示意图；

图2为一种全自动污水浓缩处理设备与的泥水走向示意图；

图3为预分离搅拌池的结构示意图；

图4为预分离搅拌池与沉淀池的连接示意图；

图5为污泥斗的结构示意图；

图6为推送螺杆与电机的结构示意图；

图7为曝气式磁分离机的立体结构示意图；

图8为曝气式磁分离机的内部结构示意图。

图9为弧形板与梯形板的连接示意图；

图10为侧板和曝气孔的结构示意图；

图11为弧形板与梯形板的俯视示意图。

图12为含推流螺杆的沉淀池的结构示意图；

图13为推流螺杆和沉淀池底部的连接示意图；

图14为推流螺杆的结构示意图；

图15为磁粉投加系统的立体结构示意图；

图16为磁粉投加系统的侧视结构示意图；

图17为磁粉投加装置的结构示意图；

其中，1、预分离搅拌池，101、第一格搅拌池，102、第二格搅拌池，103、第三格搅拌池，104、第四格搅拌池，105、污泥斗，106、上管道，107、下管道， 108、沉淀池，109、电机Ⅰ，110、锥体，111、第一出水分布区，112、第二出水分布区，113、搅拌桨Ⅰ，114、搅拌桨Ⅱ，115、无轴螺旋螺杆Ⅰ，116、电机Ⅱ，117、接口。2、曝气式磁分离机，201、壳体，202、磁性圆筒，203、非磁性圆筒，204、弧形板，205、弧形流道，206、流道入口，207、污泥出口，208、曝气孔，209、进气管，210、阀门，211、进气总管，212、高压风机，213、电机，214、梯形板，215、通孔，3、浓缩污水池，4、含推流螺杆的沉淀池，401、沉淀池，402、无轴螺旋螺杆Ⅱ，403、电机，404、管道，405、固定底座，406、污水泵Ⅰ，407、污水泵Ⅱ，408、出水管路Ⅰ，409、出水管路Ⅱ，410、连接口， 411、三通阀。5、磁粉投加系统，51、磁粉投加装置，511、破拱电机，512、磁粉料仓，513、破拱器Ⅰ，514、破拱器Ⅱ，515、螺杆减速机，516、磁粉定量输出螺杆，517、磁粉出料口，518、磁粉倒料口，52、水粉混合装置，521、液位计，522水粉混合器，523、磁粉输送泵，524、搅拌减速机，6、转筒过滤器，7、污水池，8、脱泥机，9、清水池。

具体实施方式

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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1～17，本发明提供了全自动污水浓缩处理设备，包括预分离搅拌池1，曝气式磁分离机2，浓缩污水池3，含推流螺杆的沉淀池4，磁粉投加系统 5，转筒过滤器6，污水池7，脱泥机8。预分离搅拌池1，曝气式磁分离机2，浓缩污水池3，含推流螺杆的沉淀池4，磁粉投加系统5，转筒过滤器6和脱泥机8均与PLC控制器连接。所述脱泥机8为叠螺脱泥机。所述预分离搅拌池1，曝气式磁分离机2，磁粉投加系统5，含推流螺杆的沉淀池4，转筒过滤器6，浓缩污水池3和脱泥机8均与PLC控制器连接。

一种预分离搅拌池1，包括第一格搅拌池101，第二格搅拌池102，第三格搅拌池103和第四格搅拌池104，所述第三格搅拌池103与第四格搅拌池104并列设置，与所述沉淀池108相邻，所述第一格搅拌池101位于所述第四格搅拌池 104另一侧，所述第二格搅拌池102与所述第三格搅拌池103相邻。第一格搅拌池101，所述第四格搅拌池104通过上管道106与所述沉淀池108上部相连。所述第四格搅拌池104下方设有污泥斗105，所述污泥斗105包括锥体110，所述下管道107一端水平设有无轴螺旋螺杆Ⅰ115，所述无轴螺旋螺杆Ⅰ115一端与电机Ⅱ116连接。所述下管道17上方设有接口117，所述接口117与所述锥体110 的下端连接。所述下管道107另一端伸入所述沉淀池108下部。所述第一格搅拌池101，第二格搅拌池102，第三格搅拌池103和第四格搅拌池104内均设有搅拌桨，所述第四格搅拌池104上部设有搅拌桨Ⅰ113，所述污泥斗105内设有搅拌桨Ⅱ114。所述第一格搅拌池101，第二格搅拌池102，第三格搅拌池103和第四格搅拌池104上方设有电机Ⅰ109。

首先，第四格搅拌池104下方增加污泥斗105，增大了第四格搅拌池104的体积，有利于增加污泥絮体沉降时间和增加沉降污泥絮体密度，污泥斗105底部安装阀门，以便调节流量，下部装有下管道107，下管道107深入沉淀池108，直接进入沉淀池108下方第一进水分布器。其次，调低了第四格搅拌池104的电机Ⅰ109的转速，大约5-10转/分钟，更有利于絮体长大、沉降。第三格搅拌池 103、第四格搅拌池104的桨叶做了改变，减小了桨叶的宽度和角度，有利于絮体大及沉降，同时在锥体110下部增加无轴螺旋螺杆Ⅰ115，防止浓缩污泥在锥体内壁沉积、粘附。

原理：待处理水通过进水系统抽送至第一格搅拌池101，第一格搅拌池101 内装有污泥浓度计，适时测量进水的污泥浓度，发出信号至PLC，信号经处理后控制器控制离心泵适时调节污水的进水流量。污水进入第二格搅拌池102，磁回收设备把浓缩污水中的磁粉吸附回收后重新投放至下方反应池。混合有磁粉的污水进入第三格搅拌池103，投加助凝剂(PAM，聚丙烯酰胺)，同时脱泥机排出的脱泥水回收至第三格搅拌池103，此时在药剂作用下，形成重而密实的絮团。拥有重而密实絮团的污水进入第四格搅拌池104，降低搅拌速度，污泥絮团进一步增大，同时污泥絮团开始沉降。第四格搅拌池104下方是锥体设计(装有阀门调节流量)，初步沉降后含高浓度污泥絮体的污水从下方出口直接进入沉淀池 108下方的第一出水分布区111。第四格搅拌池104初步分离后含低浓度污泥絮体的污水从沉淀池上方中间水道进入沉淀池，到达沉淀池下方的第二出水分布区 112。(第一出水分布区111在第二出水分布区112下方约0.2米至0.4米，即，高浓污水分部区在低浓污水分布区下方，有利于泥的向下沉降和水的向上流动，减少相互干扰，加速泥水分离)。通过改变第四格搅拌池104的搅拌速度，把第四格搅拌池104下方变成锥体，初步沉降后含高浓度污泥絮体的污水直接从沉淀池中下部输送至沉淀池第一出水分布区111，第四格搅拌池104初步分离后含低浓度污泥絮体的污水从上方进入沉淀池第二出水分布区112，此方法降低了水流对污泥絮团的冲击，使泥水分离效率大大提升。

现有的磁混凝设备，最后一个搅拌池与其它搅拌池外形一样，混凝后的污水从其上方进入沉淀池的底部沉淀分离。预分离搅拌池1通过改变第四格搅拌池 104的搅拌速度，重要的是把下方变成锥体，初步沉降后含高浓度污泥絮体的污水直接从沉淀池中下部输送至沉淀池第一出水分布区，预分离搅拌池初步分离后含低浓度污泥絮体的污水从上方进入沉淀池第二出水分布区，此方法降低了水流对污泥絮团的扰动、冲击，使泥水分离效率大大提升。本发明通过增加污泥斗，通过初步沉降第四格搅拌池的锥体下部污水含泥量是上方污水含泥量的2-5倍，高含泥量的污水直接从第四格搅拌池底部送至沉淀池第一出水分布区，低含泥量的污水从第四格搅拌池上部进入沉淀池的第二出水分布区。即通过第四格搅拌池把污水初步分离，把不同浓度的污水直接输送至不同沉淀区。现有的搅拌池为了避免第四格搅拌池中絮团沉降而需要保持一定的搅拌速度(20-40转/分钟)，本发明第四格搅拌池搅拌速度为5-10转/分钟，降低了搅拌速度，更有利于絮团的成长。大大减少了二次分离的时间，降低了水流对污泥的冲击，充分利用了沉淀池的空间，使泥水分离效率大大提升。

一种曝气式磁分离机2，包括壳体201，固定的磁性圆筒202和转动的非磁性圆筒203，所述转动的非磁性圆筒203与电机213连接，转动的非磁性圆筒203下方设有弧形板204，所述非磁性圆筒203和弧形板204之间形成弧形流道205，所述壳体1的上部设有流道入口206，所述流道入口206与弧形流道205一端相连通，所述壳体201的下部设有浓缩污水出口207，所述浓缩污水出口207位于弧形流道205另一端的下方。浓缩污水从流道入口206进入，从浓缩污水出口207流出。

所述弧形板204上设有梯形板214，梯形板214包括上方的平板和两侧的侧板，平板的两侧与侧板连接，所述侧板的底部与弧形板204密闭连接，所述弧形板204和所述梯形板214之间形成空腔，所述弧形板204与梯形板214对应的区域上设有通孔215，所述通孔215与所述进气管208连接。所述进气管208上设有阀门209，用于调节进气量，所述进气管208的另一端与进气总管210连接，进气总管210一端连接高压风机211，所述高压风机211为旋涡风机。所述侧板上设有曝气孔208，所述曝气孔208与水流在弧形流道205内的运动方向相垂直，所述侧板上相邻曝气孔208的间距为 5cm。所述梯形板214的数量为8个。

目前市场上的磁回收设备为了增加磁粉回收率，一般通过1、增强磁辊表磁，以增加吸附力，但增加了设备加工成本。2、缩小流道间距，即减小吸附距离的方法，但降低了过水的能力，或在保持过水量的前提下，因流速加快，同样不利于吸附。特别是针对具有粘度的高浓污水，效果更加不理想。曝气式磁分离机2 在保持合理的磁辊表磁及流道间距情况下，在流道上设置了很多曝气孔，含磁粉的浓缩污水翻腾起来，都有充分接触磁辊表面的机会，同时避免了污泥在流道上沉积的可能。一种曝气式磁分离机，在保持合理的磁辊表磁及流道间距情况下，在弧形流道上设置了很多曝气孔，通过风机可以让含磁粉污水翻腾起来，有充分接触磁辊表面的机会，同时避免了污泥在流道上沉积。曝气式磁分离机通过增加曝气孔提高了磁粉回收率，提高了泥水处理的效率，对环境保护具有重要意义。本发明结构紧凑，驱动方式简单，操作方便，便于安装与维修，便于大规模生产，可以广泛应用于污水处理领域。

一种含推流螺杆的沉淀池4，包括沉淀池401和推流螺杆，所述推流螺杆包括无轴螺旋螺杆Ⅱ402，所述无轴螺旋螺杆Ⅱ402设于管道404内，所述无轴螺旋螺杆Ⅱ402一端与电机403连接。所述管道404的外部设有固定底座405，用于固定管道404和电机403。所述管道404的上方设有连接口410，所述连接口 410与沉淀池401的下端连接。所述管道404的另一端连接有三通阀411，所述三通阀411分别与出水管路Ⅰ408和出水管路Ⅱ409连接，所述出水管路Ⅰ408 和污水泵Ⅰ406连接，所述污水泵Ⅱ407与所述出水管路Ⅱ409连接。

工作原理：开启电机403，污水泵Ⅰ406和污水泵Ⅱ407，沉淀池401的泥水进入管道404，无轴螺旋螺杆Ⅱ402旋转，搅拌泥水的同时，将泥水向前推送，通过污水泵Ⅰ406和污水泵Ⅱ407将泥水抽到水管路Ⅰ408和出水管路Ⅱ409，把污水输送出去。含推流螺杆的沉淀池4两层水力分布，沉淀效率是普通沉淀池的 20倍以上。完全自动化的程序控制，根据进水污泥浓度自动调节进水量，自动排放浓缩后的沉淀污泥，保证系统的稳定高效运行。

含推流螺杆的沉淀池在沉淀池出口水平位置安装推流螺杆，即出口的水平管道内放置无轴螺旋螺杆。无轴螺旋螺杆一端与电机连接，在电机驱动下，管道内无轴螺旋螺杆不停的旋转，对来自沉淀池底部出口的高浓污水起到搅拌及向前推送的作用，避免泥水在管道内泥水分离，保证了污水泵能够均匀的把浓缩污水输送出去，避免堵塞沉淀池下方的排污管道。

一种磁粉投加系统5，包括磁粉投加装置51、水粉混合装置52和PLC控制器，所述磁粉投加装置51位于所述水粉混合装置52上方，所述磁粉投加装置 51、水粉混合装置52分别与所述PLC控制器连接。在污水处理系统中，磁粉投加系统与沉淀池连接，磁粉投加系统将含磁粉的水输送到沉淀池中，本发明的PLC控制器与沉淀池的中央处理器连接，所述沉淀池的中央处理器与沉淀池的污泥浓度计连接，所述污泥浓度计根据设置的浓度范围，将信号传输给沉淀池的中央处理器，中央处理器将信号传递给磁粉投加系统的PLC控制器，PLC控制器控制磁粉投加装置51、水粉混合装置52的启动和关闭。

所述磁粉投加装置51包括磁粉料仓512，磁粉料仓512上方的一侧焊接有磁粉倒料口518，磁粉料仓512上方设有破拱电机511，破拱电机511与磁粉料仓512内的破拱器Ⅰ513连接，破拱器Ⅰ513下方设有破拱器Ⅱ514，所述破拱器Ⅱ514与螺杆减速电机515连接，所述螺杆减速电机515设置于所述磁粉料仓512 的一侧，磁粉料仓512下方设有磁粉定量输出螺杆516，磁粉定量输出螺杆516 一侧与螺杆减速电机515连接，另一侧与所述磁粉出料口517连接。

所述磁粉出料口517与所述水粉混合器522连通，所述水粉混合器522上方设有搅拌减速机524，搅拌减速机524的搅拌杆位于水粉混合器522内，用于搅拌水粉混合器522内的水和磁粉，所述水粉混合器522的上设有液位计521液位计521位于所述水粉混合器522的上部，所述水粉混合器522与磁粉输送泵523 连接。所述磁粉输送泵523将水粉混合器522内混合均匀的含磁粉的水输送到沉淀池。

工作原理：当沉淀池的污泥浓度计向中央处理器发出开启信号，中央处理器将信号发送给本发明的PLC控制器，PLC控制器控制水粉混合器522的气动阀门打开进水，同时，搅拌机524搅拌运行，水位到达水粉混合器522设定的液位时，磁粉输送泵523开始工作，PLC控制器控制磁粉投加装置1开始投加磁粉至水粉混合器522内，此时磁粉输送泵523将混有磁粉的水输送到沉淀池。当沉淀池的污泥浓度计向中央处理器发出停止信号，磁粉投加装置1停止投加磁粉，根据PLC控制器上设定的间隔时间，继续运行一段时间后，PLC控制器控制气动阀门关闭。水位到达水粉混合器522设定低液位时，磁粉输送泵523、搅拌减速机524停止工作。

现有的磁混凝设备，每天根据工作人员的判断或运行规律，一天固定投加一次或多次磁粉，磁粉浓度或高或低，磁粉回收率是一定的，容易造成磁粉流失或磁粉浓度不够。磁粉投加系统5根据沉淀池中出水污泥浓度计数值变化，当达到一定数值时，发出信号，补磁系统开启一段时间后，补磁结束，等待下一次信号。当收到投加磁粉的信号后，气动阀门打开进水，搅拌运行，砂浆泵开始工作，磁粉螺杆投加机开始投加磁粉至搅拌桶，运行一段时间后，磁粉螺杆投加机停止投加磁粉，再运行一段时间后(可设定)，砂浆泵、搅拌停止工作，气动阀门关闭。

磁粉投加系统可以根据沉淀池中出水污泥浓度计的数值变化，实现自动投加磁粉，有利于污水中磁粉浓度维持在一个合理的范围内，既不会因为磁粉浓度过低影响水处理效果，也避免磁粉浓度过高造成磁粉流失量过大。同时可随沉淀池水质的变化及时补加磁粉，减少了人力的浪费。在磁粉料仓内设置独立的上下两个破拱器，使磁粉在料仓内可以实现顺畅的流动，有利于排空料仓，节省人力物力。本发明提供的一种磁粉投加系统，结构设计合理，操作方便，节省人力物力，便于及时投加磁粉，能够实现精确控制的，对于污水处理的智能化发展具有重要意义。

所述全自动污水浓缩处理设备的工作原理：待处理水通过进水系统抽送至第一个搅拌反应池101，第一个搅拌池101内装有污泥浓度计，适时测量进水的污泥浓度，发出信号至PLC控制器，信号经处理后控制器通过控制离心泵适时调整污水的进水流量。污水进入第二格搅拌池102，曝气式磁分离机2把浓缩污水中的磁粉吸附回收后重新投放至下方反应池3。如程序发出信号，磁粉投加系统 5投加新磁粉至第二格搅拌池102。混合有磁粉的污水进入第三格搅拌池103，投加助凝剂(PAM，聚丙烯酰胺)，同时脱泥机8排出的脱泥水回收至第三格搅拌池103，此时在药剂作用下，形成重而密实的絮团。拥有重而密实絮团的污水进入第四格搅拌池104，降低搅拌速度，絮团进一步增大，同时絮团开始沉降。第四格搅拌池104下方锥体110(装有阀门调节流量)，初步沉降后含高浓度污泥絮体的污水从锥体110下方出口直接进入含推流螺杆的沉淀池4下方的第一出水分布区。第四格搅拌池104初步分离后含低浓度污泥絮体的污水从上管道106 进入含推流螺杆的沉淀池4，到达含推流螺杆的沉淀池4下方的第二出水分布区。 (第一出水分布区在第二出水分布区下方约0.2米至0.4米，即，高浓污水分部区在低浓污水分布区下方，有利于泥的向下沉降和水的向上流动，减少相互干扰，加速泥水分离)。含推流螺杆的沉淀池4在第一出水分布区水平位置及上方一米位置装有污泥浓度计，用于探测污泥浓度的变化。沉淀池上清液从上方出水堰流出，回用或排放。浓缩的污水从含推流螺杆的沉淀池4下方排出，通过砂浆泵输送至曝气式磁分离机2，回收的磁粉重新进入循环，浓缩的污水排入浓缩污水池 3。浓缩污水池3中装有污泥浓度计，用于探测浓缩后的污泥浓度。污水通过螺杆泵输送至脱泥机8，脱水污泥进入储泥斗，脱泥水回收至第三格搅拌池103。

本发明提供了全自动污水浓缩处理方法，包括以下步骤：

1、潜水泵从污水池7抽取污水进入转筒过滤器6过滤，离心泵从转筒过滤器6抽取过滤后的污水至第一格搅拌池101，第一格搅反应池101内装有污泥浓度计，适时测量进水的污泥浓度数值，发出信号至PLC控制系统，根据进水污泥浓度，调节进水流量，即污泥浓度低时多处理污水，污泥浓度高时少处理污水。污水进入第二格搅拌池102，曝气式磁分离机2把浓缩污水中的磁粉吸附回收后重新投放至下方反应池3。若控制系统发出信号(含推流螺杆的沉淀池4上清液浊度上升至某一数值)，磁粉投加系统5补加新磁粉至第二格搅拌池102，并快速搅拌。混合有磁粉的污水进入第三格搅拌池103，投加助凝剂(PAM，聚丙烯酰胺)，同时脱泥机8排出的脱泥水回收至第三格搅拌池103，此时脱泥水在药剂作用下，形成重而密实的絮团。

2、拥有重而密实絮团的污水进入第四格搅拌池104，第四格搅拌池104带有预分离功能，第四格搅拌池104下部设有污泥斗105，所述污泥斗105下部形状为锥体110，在锥体110的下方锥口装有阀门调节流量，第四格搅拌池104内的搅拌速度降低，絮团进一步增大，同时絮团开始沉降。含高浓度污泥絮团的污水从锥口直接进入含推流螺杆的沉淀池4下方的第一出水分布区。第四格搅拌池104 含低浓度污泥絮团的污水，进入含推流螺杆的沉淀池4上方的第二出水分布区。第一出水分布区在第二出水分布区下方约0.2米至0.4米，即高浓污水分布区在低浓污水分布区下方，有利于污泥的向下沉降和水的向上流动，减少相互干扰，加速泥水分离。

3、在含推流螺杆的沉淀池4第一出水分布区水平位置安装污泥浓度计及垂直上方一米位置再装有污泥浓度计，探测污泥浓度的变化，监控污泥的沉降情况。当此处污泥浓度计数值上升至某一数值时，发出信号至PLC控制器要求投加磁粉，直至污泥浓度计数值回归正常范围内。

4、含推流螺杆的沉淀池4上清液从含推流螺杆的沉淀池4上方出水堰流出，回用或排放。浓缩的污水从含推流螺杆的沉淀池4下方排出，通过砂浆泵输送至曝气式磁分离机2，回收的磁粉重新进入第二格搅拌池102循环，回收完磁粉后的浓缩污水排入浓缩污水池3。浓缩污水池3设计成圆形，下方是锥体形状，上方装有搅拌电机，缓慢搅拌，避免污泥沉降或在池壁粘附，浓缩污水池内装有污泥浓度计，探测浓缩后的污泥浓度(通常数值大于30000mg/L)，通过污泥浓度计控制沉淀池4下方砂浆泵流量的大小，保证浓缩后的污水浓度数值在某一范围内波动。浓缩污水通过浓缩污水池3下方的螺杆泵输送至脱泥机8，脱水污泥进入储泥斗，脱泥水回收至第三格搅拌池103。

本发明提供的全自动污水浓缩处理设备具有以下优点：

(1)占地面积小，相比于水厂常规污水处理工艺，只需要污水收集池，不需要污泥浓缩池和后污泥池，降低了建设成本。

(2)提高了脱泥机的使用效率，同时降低了脱水污泥的含水率。脱泥机的脱泥水回到处理工艺前端，重新进入循环，做到零排放。

(3)上清液浊度低于5度，经检测PAM含量远低于国家饮用水卫生规范规定的检测值上限(万分之五毫克升)，回用不会影响水厂水质和增加制水工艺负担。整个污水处理系统相比较于传统工艺，PAM使用量下降了80％左右，大大降低的运营成本。可以调节运行参数及加药量，瞬间增大水处理能力，所以具有较强的应对突发事件的能力。

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ包括以下重量分数原料：B的含量为12％， Mo的含量为20％，Cr的含量为10％，C的含量为1％，V的含量为3％，Nb 的含量为2％，W的含量为5％，Ce的含量为0.5％，Mn的含量为5％，Ni的含量为12％，余量为Fe。Cr的粉度为13μm；Mn的粉度为20μm。Mo的纯度 99.8％以上；B的纯度99.7％以上；Cr的纯度99.8％以上；Ni的纯度99.5％以上；Mn的纯度99.5％以上；Mo、Ni、B的重量比为1.5:1:1。

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ的制备工艺为：(1)使用原料进行配料：(2) 湿式球磨：以无水乙醇作为溶剂，将橡胶和原料进行球磨混合，获得混合粉末； (3)压制成型：将混合粉末送入螺杆模具中进行压制坯体，以每15℃/min的速率升温至1300℃，在升温的同时3.0MPa/min施加压力至220MPa，并保持60min，再随炉冷却降压至常温常压；(4)成型烧结：对坯体进行烧结；(5)机械加工：加工成螺杆。

实施例2

本实施例与实施例1不同在于：

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ包括以下重量分数原料：B的含量为12％， Mo的含量为20％，Cr的含量为10％，C的含量为1％，V的含量为3％，Nb的含量为2％，W的含量为5％，Ce的含量为0.5％，Mn的含量为5％，Ni的含量为12％，余量为Fe。Cr的粉度为30μm；Mn的粉度为50μm。Mo的纯度99.8％以上；B的纯度99.7％以上；Cr的纯度99.8％以上；Ni的纯度99.5％以上；Mn的纯度99.5％以上；Mo、Ni、B的重量比为1.5:1:1。

实施例3

本实施例与实施例1不同在于：

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ包括以下重量分数原料：B的含量为12％， Mo的含量为20％，Cr的含量为10％，C的含量为1％，V的含量为3％，Nb的含量为2％，W的含量为5％，Ce的含量为0.5％，Mn的含量为5％，Ni的含量为12％，余量为Fe。Cr的粉度为13μm；Mn的粉度为20μm。Mo的纯度99.8％以上；B的纯度99.7％以上；Cr的纯度99.8％以上；Ni的纯度99.5％以上；Mn的纯度99.5％以上；Mo、Ni、B的重量比为0.4:1:1。

实施例4

本实施例与实施例1不同在于：

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ包括以下重量分数原料：B的含量为12％， Mo的含量为20％，Cr的含量为10％，C的含量为1％，V的含量为3％，Nb的含量为2％，W的含量为5％，Ce的含量为0.5％，Mn的含量为5％，余量为Fe。Cr的粉度为13μm；Mn的粉度为20μm。Mo的纯度99.8％以上；B的纯度99.7％以上； Cr的纯度99.8％以上；Ni的纯度99.5％以上；Mn的纯度99.5％以上；Mo、B的重量比为1.5:1。

实施例5

本实施例与实施例1不同在于：

无轴螺旋螺杆Ⅰ和无轴螺旋螺杆Ⅱ包括以下重量分数原料：B的含量为12％， Mo的含量为20％，Cr的含量为10％，C的含量为1％，V的含量为3％，Nb的含量为2％，W的含量为5％，Ce的含量为0.5％，Mn的含量为5％，Ni的含量为12％，余量为Fe。Cr的粉度为13μm；Mn的粉度为20μm。Mo的纯度95.5％以上；B的纯度95.5％以上；Cr的纯度94.5％以上；Ni的纯度94.5％以上；Mn的纯度99.5％以上；Mo、Ni、B的重量比为1.5:1:1。

性能测试

1、参考国标GB/T12444-2006进行滑动磨损试验，结果见表1。

2、参考GB/T4334.4-2000进行耐腐蚀测试，配置10％硝酸、3％氢氟酸腐蚀溶液，腐蚀36h，结果见表1。

表1抗磨损性能测试结果

综上所述：本发明提供的全自动污水浓缩处理设备相比较与传统的自来水排污水处理系统从占地面积、基建成本、运行费用、环保要求、回用水质等各方面都占有较大优势，即可以适用于新水厂的建设，更适用于老水厂的改造升级。和目前常规水厂排污水处理工艺相比：占地面积小：该设备占地面积大约在200 平米，日处理能力在1000立方-3000立方。工程造价低：工程造价约为传统工艺的60％。运行成本低：运行成本约为传统工艺的40％。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：包括污水池，所述污水池与转筒过滤器连接，所述转筒过滤器与预分离搅拌池连接，所述预分离搅拌池包括第一格搅拌池，第二格搅拌池，第三格搅拌池和第四格搅拌池，所述第二格搅拌池同时与磁回收设备和磁粉投加系统连接，所述第四格搅拌池下方设有污泥斗，所述污泥斗的下端与沉淀池的下部联通，所述第四格搅拌池的上部与所述沉淀池的上部联通；所述沉淀池的下端与磁回收设备连接，所述磁回收设备与浓缩污水池连接，所述浓缩污水池同时与脱泥机、第三格搅拌池连接；所述预分离搅拌池，磁回收设备，磁粉投加系统，沉淀池，浓缩污水池和脱泥机均与PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述第四格搅拌池通过上管道与所述沉淀池的第二出水分布区相连；所述第四格搅拌池通过下管道与所述沉淀池的第一出水分布区相连。

3.根据权利要求2所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述下管道内设有螺旋螺杆Ⅰ，所述螺旋螺杆Ⅰ一端与电机Ⅰ连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述磁回收设备包括壳体，固定的磁性圆筒和转动的非磁性圆筒；所述转动的非磁性圆筒下方设有弧形板，所述非磁性圆筒和弧形板之间形成弧形流道；所述弧形板上设有曝气板，所述弧形板和所述曝气板之间形成空腔，所述曝气板上设有曝气孔，所述弧形板与曝气板对应的区域内设有通孔，所述通孔与通过管路与风机连接。

5.根据权利要求4所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述曝气板为梯形板，所述梯形板包括平板和平板两侧的侧板，所述侧板上设有曝气孔；所述侧板上的曝气孔之间的距离不小于3cm。

6.根据权利要求4所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述通孔与进气管连接，所述进气管的另一端与进气总管连接，进气总管另一端连接风机。

7.根据权利要求1所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述磁粉投加系统包括磁粉投加装置、水粉混合装置，所述磁粉投加装置位于所述水粉混合装置上方，所述磁粉投加装置包括磁粉料仓，所述磁粉料仓下方设有磁粉定量输出螺杆，所述磁粉定量输出螺杆一侧与螺杆减速电机连接，另一侧与磁粉出料口连接；所述水粉混合装置包括水粉混合器，所述水粉混合器与所述磁粉出料口连通。

8.根据权利要求1所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述沉淀池包括沉淀池和推流螺杆，所述推流螺杆包括螺旋螺杆Ⅱ，所述螺旋螺杆Ⅱ设于管道内，所述螺旋螺杆Ⅱ一端与电机Ⅱ连接，所述管道的上方与沉淀池的下端连接；所述管道的另一端与出水管路连接，所述出水管路与抽水泵连接。

9.根据权利要求8所述的全自动污水浓缩处理设备，其特征在于：所述管道的上方设有连接口，所述连接口与沉淀池的下端连接。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的全自动污水浓缩处理设备的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

从污水池抽取污水进入转筒过滤器过滤，离心泵从转筒过滤器抽取过滤后的污水至第一格搅拌池，然后污水进入第二格搅拌池，曝气式磁分离机把浓缩污水中的磁粉吸附回收后重新投放至下方反应池；PLC控制系统发出信号，磁粉投加系统补加新磁粉至第二格搅拌池，并快速搅拌；混合有磁粉的污水进入第三格搅拌池，投加助凝剂，同时脱泥机排出的脱泥水回收至第三格搅拌池；拥有重而密实絮团的污水从第三格搅拌池进入第四格搅拌池，含高浓度污泥絮团的污水从第四格搅拌池底部管道进入沉淀池下方第一出水分布器；含低浓度污泥絮团的污水从第四格搅拌池上方溢流进入沉淀池中央水道至下方第二出水分布器；

沉淀池上清液从含推流螺杆的沉淀池上方出水堰流出、回用或排放；浓缩的污水从沉淀池下方排出，输送至磁回收设备，回收的磁粉重新进入第二格搅拌池循环，回收完磁粉后的浓缩污水排入浓缩污水池；浓缩污水池的浓缩污水通过浓缩污水池下方的螺杆泵输送至脱泥机，浓缩污水池的脱水污泥进入储泥斗，脱泥水回收至第三格搅拌池。

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