CN117303521A - 一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，包括中空内部设有滤板的筒体，滤板将筒体的内腔上下分隔为出水区和反应区，筒体的下部设有伸入反应区的搅拌装置以及与反应区连通的进水口，筒体的上部设有与出水区连通的出水口，进水口连接有三通接头，三通接头的另两个接口分别连接有设置进水阀的进水管和设置反洗阀的排水管，反应区内填充有密度比水小的滤料，筒体设有用于向反应区注入消毒液的投加装置。本发明综合了悬浮物去除、氨氮降解、有机物降解为一体化处理，一套装置可以实现对污泥脱水后余水的快速处理和达到中水回用的效果，且结构简单、装置体积小，运行操作便捷，具有较好的经济效益、资源效益和环境效益。

Description

一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置。

背景技术

目前，一般自来水厂的污泥脱水后产生的如板框压滤液或者离心脱水机脱水后废液等余水，常采用直接排放的方式进行处理。在当前节能减排的大趋势下，尽可能的将脱水工艺段产生的余水进行适当的处理并进行厂内回用，是十分必要的，这同时也是“无废”自来水厂建设的亮点。

通过对部分自来水厂的板框压滤液及脱水机脱水后废液进行分析，对照《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2020)，余水主要超标指标为悬浮物(ss)、氨氮和生化需氧量指标。现有技术的处理设备一般无法进行一体化处理这些超标指标。

因此，如何针对这类余水实现一体化对悬浮物、氨氮及有机物进行截留和降解以达到回用目的，值得研发。

发明内容

本发明的目的是提供一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，能够一体化地对污泥脱水后所产生的余水进行截留和降解悬浮物、氨氮及有机物，很好地解决了上述背景技术中提及的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，包括中空的筒体，所述筒体的内部设有滤板，所述滤板将所述筒体的内腔分隔为反应区和出水区，所述出水区位于所述反应区的上方，所述筒体的下部设有伸入所述反应区的搅拌装置以及与所述反应区连通的进水口，所述筒体的上部设有与所述出水区连通的出水口，所述进水口连接有三通接头，所述三通接头的另两个接口分别连接有设置进水阀的进水管和设置反洗阀的排水管，所述反应区内填充有密度比水小的滤料，所述筒体设有用于向所述反应区注入消毒液的投加装置。

进一步，所述滤料的材质为具有三维微孔结构的PP纤维颗粒或PE纤维颗粒，滤料的孔隙率≥80％，滤料的颗粒大小为长1～100mm、宽1～100mm、高1～20mm。这样，由于滤材孔隙率高，固体物捕捉量大，无需进行絮凝剂的添加，可以对余水中的悬浮物质进行高效吸附截留，悬浮物去除率可达到50％～80％；同时，过滤抵抗低，水头损失约为1.0～1.5m，耐久性高，年损耗约为1％以下。

进一步，所述滤料的填充高度为大于或等于所述反应区的高度的三分之二。如此，可以更为充分且尽可能地使余水与大量的滤料进行接触，从而提高余水处理能力。

进一步，所述滤板采用厚度为5～10mm的不锈钢或碳钢材质的穿孔板，开孔率≥60％且开孔的孔径小于滤料的尺寸；或者，所述滤板由碰焊丝网与钢板框架焊接构成，碰焊丝网的目数为20～100目。如此，可以根据滤料的尺寸规格大小来选择不同的滤板进行安装使用。

进一步，所述投加装置包括投加棒、消毒液输入接口和消毒液输送管，所述消毒液输送管的两端分别与所述投加棒和所述消毒液输入接口连接，所述投加棒的上部与所述滤板的中部连接，所述投加棒的下部伸入所述反应区，所述投加棒的内部具有与消毒液输送管连通的中空通道，所述投加棒的表面设有若干个与中空通道连通的喷口，所述消毒液输入接口固定在所述筒体的上部，所述消毒液输入接口连接有消毒液供给装置。通过内置设置在反应区中的投加棒，这样，消毒液可以从喷口向四周排出，可以具备高效消毒除菌和降解污染物的作用。

进一步，所述投加棒为中空圆柱体状壳体结构，投加棒的直径为2～4mm，投加棒的长径比为(25～50)：1；所述喷口为圆周阵列分布在所述投加棒的表面上且沿投加棒的长度方向间隔20～30cm设有若干圈，每个喷口的直径为0.5μm～0.5mm。

作为示例的，筒体整体高度约2m，投加棒的直径为4cm，投加棒的长度为1m，投加棒的长径比为25：1，喷口为圆周阵列分布在投加棒的表面上且沿投加棒的长度方向间隔30cm设有三圈，每个喷口的直径为0.5mm。

进一步，所述投加棒的上部与所述滤板焊接固定；或者，所述投加棒的上部采用螺丝与所述滤板固定连接。如此，可以方便拆装投加棒。更具体的，滤板的中部具有供投加棒的上部嵌装的装配孔。

进一步，所述消毒液供给装置包括通过管道依次连接的输液阀、输液泵和消毒液储罐。这样，可以利用输液泵将消毒液储罐内的消毒液泵送输送至投加棒中。

作为示例的，消毒液采用二氧化氯消毒液，二氧化氯投加浓度为0.5～2mg/L。如此，可以实现对余水中的氨氮及COD进行降解并完成消毒处理。

进一步，所述筒体的顶部设有排气阀。排气阀起到在过滤过程中可以排气的作用，保证可以带压运行。

进一步，所述搅拌装置包括搅拌桨和搅拌电机，所述搅拌桨与所述搅拌电机的输出轴连接，所述搅拌桨位于所述反应区的下部。通过搅拌桨的旋转搅拌，由于滤料轻质的特点，被水力作用带动跟随旋转并碰撞，从而使得所截留的悬浮物快速脱落。

进一步，所述筒体的侧壁设有与所述反应区连通的清掏口；所述筒体由上筒体和下筒体拼接构成，所述上筒体的下部与所述下筒体的上部采用法兰连接。如此，可以实现快速检查和维修，具有检修和更换方便的优势。具体的，当运行一段时间出现去除率下降或滤料反洗效率低等情况，可以通过清掏口对筒体内部进行检查以及对内部的滤料进行清掏或更换。当搅拌装置出现故障、投加棒出现堵塞或需要对滤料进行整体更换等情况，可以通过拆卸法兰将上筒体与下筒体分离，从而便于对搅拌装置、投加棒的检查以及对滤料更换。

与现有技术相比，本发明提供了一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，具备以下有益效果：

(1)本发明利用上浮的滤料对余水中的悬浮物质进行截留处理，同时利用投加装置投入消毒液对余水中的氨氮及COD进行降解并完成消毒处理，使出水能够达到城市杂用水水质要求，实现资源的回收和再利用；由于综合了悬浮物去除、氨氮降解、有机物降解为一体化处理，一套装置可以实现对污泥脱水后余水的快速处理和达到中水回用的效果。

(2)由于滤料具有比水小的密度，在余水向上流经滤板过滤时可以利用水力进行压缩上浮的滤料，形成较为紧密的滤层，从而达到更高的过滤效果，实现高效去除悬浮物。

(3)本发明设置了搅拌装置，在反洗过程中，可以使得滤料充分搅拌及冲洗，达到高效脱除污染物的目的。

(4)本发明结构简单、装置体积小，运行操作便捷。

(5)本发明由于回用余水，可以减少厂区自来水的使用，能够节约水资源，缓解水资源短缺的问题，同时也可以减少污水的排放和污水处理的费用，有利于环保，具有较好的经济效益、资源效益和环境效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明在过滤处理阶段时的结构示意图；

图2为本发明在反洗阶段时的结构示意图；

图3为投加棒的结构示意图；

图4为第一种结构的滤板的结构示意图；

图5为第二种结构的滤板的结构示意图；

图6为搅拌装置的结构示意图。

附图标记：1、筒体；11、上筒体；12、下筒体；13、法兰；14、反应区；15、出水区；16、进水口；17、出水口；18、清掏口；2、滤板；21、穿孔板；22、碰焊丝网；23、钢板框架；24、装配孔；3、搅拌装置；31、搅拌桨；32、搅拌电机；4、三通接头；5、进水管；51、进水阀；6、排水管；61、反洗阀；7、滤料；8、投加装置；81、投加棒；811、中空通道；812、喷口；82、消毒液输入接口；83、消毒液输送管；84、消毒液供给装置；841、输液阀；842、输液泵；843、消毒液储罐；9、排气阀。

具体实施方式

下面将对本发明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的一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过详细的实施例并结合附图对本发明作进一步详细描述。

请参考图1～图6，本实施例提供了一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，包括中空的筒体1，筒体1的内部设有滤板2，滤板2将筒体1的内腔分隔为反应区14和出水区15，出水区15位于反应区14的上方。筒体1的下部设有伸入反应区14的搅拌装置3以及与反应区14连通的进水口16，筒体1的上部设有与出水区15连通的出水口17，进水口16连接有三通接头4，三通接头4的另两个接口分别连接有设置进水阀51的进水管5和设置反洗阀61的排水管6，反应区14内填充有密度比水小的轻质的滤料7，筒体1设有用于向反应区14注入消毒液的投加装置8。这样，可以利用上浮的滤料对余水中的悬浮物质进行截留处理，同时利用投加装置投入消毒液对余水中的氨氮及COD进行降解并完成消毒处理，使出水能够达到城市杂用水水质要求，可用于厂区回用，实现资源的回收和再利用，具有较好的经济效益、资源效益和环境效益；同时，由于综合了悬浮物去除、氨氮降解、有机物降解为一体化处理，一套装置可以实现对污泥脱水后余水的快速处理和达到中水回用的效果，且结构简单和装置体积小，运行操作便捷。

在一些具体的实施方式中，滤料7的材质为具有三维微孔结构的PP纤维颗粒或PE纤维颗粒，滤料的孔隙率≥80％，滤料的颗粒大小为长1～100mm、宽1～100mm、高1～20mm。这样，由于滤材孔隙率高，固体物捕捉量大，无需进行絮凝剂的添加，可以对余水中的悬浮物质进行高效吸附截留，悬浮物去除率可达到50％～80％；同时，过滤抵抗低，水头损失约为1.0～1.5m，耐久性高，年损耗约为1％以下。此外，由于滤料具有比水小的密度，在余水向上流经滤板过滤时，在滤板的格挡作用下，可以利用向上的水力进行压缩上浮的滤料，形成较为紧密的滤层，从而达到更高的过滤效果，实现高效去除悬浮物。作为示例的，滤料采用尺寸规格为30mm*30mm*5mm、孔隙率为80％的PP轻质纤维颗粒。

在一些具体的实施方式中，如图1所示，滤料7的填充高度为大于或等于反应区14的高度的三分之二。如此，可以更为充分且尽可能地使余水与大量的滤料进行接触，从而提高余水处理能力。

在一些具体的实施方式中，滤板2采用厚度为5～10mm的不锈钢或碳钢材质的穿孔板，开孔率≥60％且开孔的孔径小于滤料的尺寸；或者，滤板2由碰焊丝网与钢板框架焊接构成，碰焊丝网的目数为20～100目。如此，可以根据滤料的尺寸规格大小来选择不同的滤板进行安装使用。具体的，如图4所示，当滤料的边长为50mm～100mm之间的情况，滤板采用厚度为5mm的不锈钢材质的穿孔板21，开孔率为63％且开孔的孔径为25mm。或者，如图5所示，当滤料的边长小于50mm的情况，滤板采用十字形的钢板框架23搭配碰焊丝网22的结构形式，碰焊丝网的目数选择为100目。作为示例的，对应尺寸规格为30mm*30mm*5mm的滤料，滤板可采用十字形的钢板框架搭配100目的碰焊丝网的结构形式。

在一些具体的实施方式中，参考图1～图3，投加装置8包括投加棒81、消毒液输入接口82和消毒液输送管83，消毒液输送管83的两端分别与投加棒81和消毒液输入接口82连接，投加棒81的上部与滤板2的中部连接，投加棒81的下部伸入反应区14，投加棒81的内部具有与消毒液输送管83连通的中空通道811，投加棒81的表面设有若干个与中空通道811连通的喷口812，消毒液输入接口82固定在筒体1的上部，消毒液输入接口82连接有消毒液供给装置84。其中，如图3所示，投加棒81为中空圆柱体状壳体结构，投加棒的直径为2～4mm，投加棒的长径比为(25～50)：1。喷口812为圆周阵列分布在投加棒81的表面上且沿投加棒81的长度方向间隔20～30cm设有若干圈，每个喷口812的形状为圆形且直径为0.5μm～0.5mm。通过内置设置在反应区中的投加棒，这样，消毒液可以从喷口向四周排出，可以具备高效消毒除菌和降解污染物的作用。作为示例的，筒体1的整体高度设置约2m，投加棒81的直径设置为4cm，投加棒81的长度设置为1m，投加棒81的长径比为25：1；喷口812为圆周阵列分布在投加棒81的表面上且沿投加棒81的长度方向间隔30cm设有三圈，每个喷口812的直径设置为0.5mm。

在一些具体的实施方式中，如图4和图5所示，为了可以方便拆装投加棒，滤板2的中部具有供投加棒81的上部嵌装的装配孔24，投加棒81的上部采用螺丝与滤板2固定连接，通过以螺丝锁定的方式来实现将投加棒固定安装在滤板上，且便于拆卸。此外，在其他的一些实施方式中，也可以采取将投加棒81的上部与滤板2焊接固定，从而将投加棒与滤板组装固定起来。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，消毒液供给装置84包括通过管道依次连接的输液阀841、输液泵842和消毒液储罐843。这样，可以利用输液泵842将消毒液储罐843内的消毒液泵送输送至投加棒81中，以实现往余水中注入消毒液。

作为示例的，消毒液采用二氧化氯消毒液，二氧化氯投加浓度为0.5～2mg/L。如此，可以实现对余水中的氨氮及COD进行降解并完成消毒处理。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，筒体1的顶部还设有排气阀9。排气阀起到在过滤过程中可以排气的作用，保证可以带压运行。

在一些具体的实施方式中，参考图1、图2和图6，搅拌装置3包括搅拌桨31和搅拌电机32，搅拌桨31与搅拌电机32的输出轴连接，搅拌桨31位于反应区14的下部。在反洗过程中，通过搅拌桨的旋转搅拌，由于滤料轻质的特点，可被水力作用带动跟随旋转并碰撞，从而使得所截留的悬浮物快速脱落，达到高效脱除污染物的目的。

在一些具体的实施方式中，参考图1和图2，筒体1的侧壁设有与反应区14连通的清掏口18。更优的，筒体1由上筒体11和下筒体12拼接构成，上筒体11的下部与下筒体12的上部采用法兰13连接。如此，可以实现快速检查和维修，具有检修和更换方便的优势。具体的，当运行一段时间出现去除率下降或滤料反洗效率低等情况，可以通过打开清掏口对筒体内部进行检查以及对内部的滤料进行清掏或更换。当搅拌装置出现故障、投加棒出现堵塞或需要对滤料进行整体更换等情况，可以通过拆卸法兰将上筒体与下筒体分离，从而便于对搅拌装置、投加棒的检查以及对滤料更换。

下面详细介绍具体的运行工作过程：

①过滤阶段：参考图1，污泥脱水后余水从筒体1下部的进水口16进入反应区14中，在浮力作用下，带动轻质的滤料7上浮并在进水压力作用下形成稳定的滤层，待水注满且滤层形成后实现悬浮物去除效果；同时，在液位达到滤板2处的位置后，开始启动消毒液供给装置84，利用投加棒81对滤层内部释放注入二氧化氯消毒液，使其与进水充分混合，达到氨氮去除及COD削减的目的，同时实现消毒作用。经过处理后的水体经出水口17流出，完成一体化处理工艺。在此期间，位于筒体1顶部的排气阀9起到过滤过程装置排气的作用，保证装置可以带压运行。

②反洗阶段：参考图2，当运行有一定时间后，需要完成反冲洗操作，以维持高效处理余水的效果。在反冲洗阶段中，通过在出水口17处接入清水，并自上而下进行反冲洗，在搅拌装置3的机械搅拌作用下，滤料7由于轻质的特点，会被水力作用带动开始旋转、碰撞，使所截留的悬浮物脱落，而反洗浓液可通过打开反洗阀61由排水管6排出，从而完成对滤料7的清洗。

③检修阶段：当运行一段时间出现去除率下降或滤料反洗效率低等情况，可以通过打开清掏口18对筒体1内部进行检查以及对内部的滤料进行清掏或更换。当搅拌装置3出现故障、投加棒81出现堵塞或需要对滤料进行整体更换等情况，可以通过拆卸法兰13将上筒体11与下筒体12分离，从而便于对搅拌装置3、投加棒81的检查以及对滤料7更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，包括中空的筒体，其特征在于：所述筒体的内部设有滤板，所述滤板将所述筒体的内腔分隔为反应区和出水区，所述出水区位于所述反应区的上方，所述筒体的下部设有伸入所述反应区的搅拌装置以及与所述反应区连通的进水口，所述筒体的上部设有与所述出水区连通的出水口，所述进水口连接有三通接头，所述三通接头的另两个接口分别连接有设置进水阀的进水管和设置反洗阀的排水管，所述反应区内填充有密度比水小的滤料，所述筒体设有用于向所述反应区注入消毒液的投加装置。

2.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述滤料的材质为具有三维微孔结构的PP纤维颗粒或PE纤维颗粒，滤料的孔隙率≥80％，滤料的颗粒大小为长1～100mm、宽1～100mm、高1～20mm。

3.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述滤料的填充高度为大于或等于所述反应区的高度的三分之二。

4.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述滤板采用厚度为5～10mm的不锈钢或碳钢材质的穿孔板，开孔率≥60％且开孔的孔径小于滤料的尺寸；或者，所述滤板由碰焊丝网与钢板框架焊接构成，碰焊丝网的目数为20～100目。

5.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述投加装置包括投加棒、消毒液输入接口和消毒液输送管，所述消毒液输送管的两端分别与所述投加棒和所述消毒液输入接口连接，所述投加棒的上部与所述滤板的中部连接，所述投加棒的下部伸入所述反应区，所述投加棒的内部具有与消毒液输送管连通的中空通道，所述投加棒的表面设有若干个与中空通道连通的喷口，所述消毒液输入接口固定在所述筒体的上部，所述消毒液输入接口连接有消毒液供给装置。

6.根据权利要求5所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述投加棒为中空圆柱体状壳体结构，投加棒的直径为2～4mm，投加棒的长径比为(25～50)：1；所述喷口为圆周阵列分布在所述投加棒的表面上且沿投加棒的长度方向间隔20～30cm设有若干圈，每个喷口的直径为0.5μm～0.5mm。

7.根据权利要求5所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述投加棒的上部与所述滤板焊接固定；或者，所述投加棒的上部采用螺丝与所述滤板固定连接。

8.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述筒体的顶部设有排气阀。

9.根据权利要求1所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌桨和搅拌电机，所述搅拌桨与所述搅拌电机的输出轴连接，所述搅拌桨位于所述反应区的下部。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的自来水厂污泥脱水余水一体化回用处理装置，其特征在于：所述筒体的侧壁设有与所述反应区连通的清掏口；所述筒体由上筒体和下筒体拼接构成，所述上筒体的下部与所述下筒体的上部采用法兰连接。