CN117430263A - 一种高污染水快速强化处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高污染水快速强化处理系统及方法，包括依次设置的除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区；所述除砂絮凝区内设有沉砂组件(1)和絮凝组件(2)；所述强化过滤区内设有过滤组件(3)；所述净化出水区设有出水组件(4)；进水依次经沉砂组件(1)、絮凝组件(2)和过滤组件(3)处理后，经出水组件(4)排出。与现有技术相比，本发明可快速处理需要应急排放的高污染水，显著降低污染水平，减小对自然水体的污染。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种高污染水快速强化处理系统及方法。
背景技术
应急体系规划强调加强城市防洪排涝与调蓄设施建设，优化和拓展城市调蓄空间。许多城市正在完善建设雨水调蓄设施，加强防洪排涝的能力，但雨水难免存在溢流，在调蓄设施无法全部接纳时，存在应急排放的客观需求。以初期雨水为代表的高污染水含有大量的污染物质，污染程度甚至超出普通城市污水，直接排放对自然水体造成的污染较大。另一方面，城市污水处理厂遭遇洪水冲击、处理设施无法完全接纳全部进水时，同样需要应急排放。如何快速处理需要应急排放的高污染水，显著降低污染水平，减小对自然水体的污染，是需要解决的问题。
去除高污染水中颗粒物的方法有旋流沉淀、混(絮)凝、过滤等。传统的旋流沉砂池仅适用于去除废水中的无机颗粒，对比重较轻的有机悬浮物去除效果不佳。传统的滤布滤池仅适用于较洁净污废水的深度处理，需要连续进水确保运行稳定，与高污染水间歇性、高负荷的特征不相适应。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种高污染水快速强化处理系统及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高污染水快速强化处理系统，包括依次设置的除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区；
所述除砂絮凝区内设有沉砂组件和絮凝组件；
所述强化过滤区内设有过滤组件；
所述净化出水区设有出水组件；
进水依次经沉砂组件、絮凝组件和过滤组件处理后，经出水组件排出。
优选地，所述沉砂组件包括旋流分离室、泥砂斗和进水管，旋流分离室切线方向连接进水管，泥砂斗设置在旋流分离室下方。
进一步优选地，所述絮凝组件包括絮凝室、絮凝搅拌器和絮凝剂加药管，絮凝室设置在旋流分离室内圈，絮凝搅拌器伸入絮凝室，絮凝剂加药管连接进水管。
更进一步优选地，所述絮凝组件还包括第一水质分析探头，第一水质分析探头设置在进水管上，絮凝剂加药管上设有流量控制阀。
更进一步优选地，所述絮凝室投加配重载体。
更进一步优选地，所述泥砂斗和絮凝室之间设有分流盘。
更进一步优选地，所述泥砂斗连接有气提器。
更进一步优选地，所述絮凝室连通强化过滤区，强化过滤区设有进水堰板。
进一步优选地，所述旋流分离室旋流分离的动力源为进水提升泵，设置在进水管前，利用水力自身驱动旋流分离。
优选地，所述过滤组件包括中心集水筒、滤轮、滤轮驱动电机和滤轮驱动链；
所述滤轮间隔设置在中心集水筒上，滤轮表面设有过滤材料，进水穿过滤轮表面进入中心集水筒，随后进入净化出水区；
所述滤轮驱动电机通过滤轮驱动链驱动中心集水筒转动。
进一步优选地，所述强化过滤区设有自清洁组件，自清洁组件包括刮泥吸污盘、软管、刮吸泥排放管、冲洗剂箱和冲洗水泵；
所述滤轮两面设有刮泥吸污盘，每个滤轮对应的刮泥吸污盘通过软管汇集成1根冲洗管，2～4个滤轮为1组，冲洗管合并为冲洗总管，与1台冲洗水泵相连，刮吸泥排放管和冲洗剂箱连接冲洗水泵。
更进一步优选地，所述冲洗管连接压缩空气管。
优选地，所述压缩空气管上设有第四电动阀。
更进一步优选地，所述冲洗管上设有第一电动阀，冲洗水泵与冲洗剂箱之间设有第二电动阀，刮吸泥排放管上设有第三电动阀。
优选地，所述强化过滤区设有第二水质分析探头和液位计。
进一步优选地，所述第二水质分析探头设置在强化过滤区进口。
优选地，所述出水组件包括出水槽、缓冲槽和净化出水管，出水槽设于过滤组件出口侧，过滤组件出水进入出水槽，通过溢流流入缓冲槽，最终从缓冲槽底部净化出水管排出。
优选地，所述高污染水快速强化处理系统还包括控制组件，控制组件连接水质分析探头、液位计、滤轮驱动电机、冲洗水泵、流量控制阀和电动阀。
一种高污染水快速强化处理方法，使用上述系统进行。
优选地，所述方法包括以下步骤：
(1)高污染水从进水管沿切线方向进入旋流分离室，比重较大的泥砂进入泥砂斗，通过气提器定期排放；
(2)随后水进入絮凝室，絮凝搅拌器搅拌，促进小颗粒悬浮物聚集并形成较大的颗粒；
(3)随后水进入强化过滤区，穿过滤轮表面，进入中心集水筒，经过出水槽，进入净化出水区，实现有机悬浮污染物的去除。
本发明所用絮凝剂优选为木质素絮凝剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明可快速处理需要应急排放的高污染水，显著降低污染水平，减小对自然水体的污染。
2.本发明除砂絮凝区可以去除高污染水中的大部分以泥砂为主的无机物，同时投加絮凝剂，促进有机悬浮污染物聚集形成絮体，强化过滤区可以去除这部分有机污染物，显著降低污染水平，出水进入净化出水区，满足快速处理并应急排放的要求。
3.本发明通过除砂絮凝区外圈旋流分离室和内圈絮凝室的配合设置，二者共用泥砂斗，实现了将除砂和絮凝功能二合一，提高了设备的容积利用率。
4.本发明针对高污染水的特点，从监测、自动化、清洗维护等多个角度提高了运行的可靠性，实现快速强化处理高污染水。
附图说明
图1为本发明高污染水快速强化处理系统的结构示意图；
图2为本发明自清洁组件的结构示意图；
图中：1-沉砂组件，11-旋流分离室，12-泥砂斗，13-进水管，14-气提器，15-气提进气管，16-排泥砂管，2-絮凝组件，21-絮凝室，22-絮凝搅拌器，23-絮凝剂加药管，24-第一水质分析探头，3-过滤组件，31-中心集水筒，32-滤轮，33-滤轮驱动电机，34-滤轮驱动链，4-出水组件，41-出水槽，42-缓冲槽，43-净化出水管，5-配重载体，6-分流盘，7-自清洁组件，71-刮泥吸污盘，72-软管，73-刮吸泥排放管，74-冲洗剂箱，75-冲洗水泵，76-压缩空气管，77-冲洗药剂管，78-屋面雨水管，79-轨道式吸泥机，8-第二水质分析探头，9-液位计，10-进水堰板，a-第一电动阀，b-第二动阀，c-第三电动阀，d-第四电动阀，e-第五电动阀。
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
一种高污染水快速强化处理系统，由除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区组成，装备可有效去除高污染水中的大量悬浮物，显著降低污染水平，满足应急排放要求。
其中，如图1所示，除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区依次设置，除砂絮凝区内设有沉砂组件1和絮凝组件2，强化过滤区内设有过滤组件3，净化出水区设有出水组件4，高污染水依次经沉砂组件1、絮凝组件2和过滤组件3处理后，经出水组件4排出。
除砂絮凝区可以去除高污染水中的大部分以泥砂为主的无机物，同时促进有机悬浮污染物聚集形成絮体。强化过滤区可以去除这部分有机污染物，显著降低污染水平。出水进入净化出水区，满足快速处理并应急排放的要求。
实施例2
一种高污染水快速强化处理系统，沉砂组件1包括旋流分离室11、泥砂斗12、进水管13、气提器14、气提进气管15和排泥砂管16。旋流分离室11切线方向连接进水管13，泥砂斗12设置在旋流分离室11下方，泥砂斗12连接有排泥砂管16，排泥砂管16上设有气提器14，气提器14连接有气提进气管1。絮凝组件2包括絮凝室21和絮凝搅拌器22。其余与实施例1相同。
本实施例中，除砂絮凝区可实现沉砂和微絮凝两种功能。进水管13沿切线方向接入除砂絮凝区外圈的旋流分离室11。比重较大的泥砂进入泥砂斗12，通过气提器14定期排放。随后水进入除砂絮凝区内圈的絮凝室21，絮凝搅拌器22匀速搅拌，促进小颗粒悬浮物聚集并形成较大的颗粒。除砂絮凝区可投加石英砂等配重载体5，污染物质与配重载体5结合形成密度更大的“污染物-配重载体”结合体，利于其从水中分离。
实施例3
一种高污染水快速强化处理系统，絮凝组件2还包括设置在进水管13上的絮凝剂加药管23和第一水质分析探头24，第一水质分析探头24设置在进水管13管端，监测除砂絮凝区的实时进水浊度。絮凝剂加药管23的流量和实时进水浊度为线性正相关，实时进水浊度的信号传输给絮凝剂加药泵的变频器。絮凝剂通过絮凝剂加药泵投加，通过改变加药泵变频器的频率，调节絮凝剂加药管23的流量。
并且，本实施例中，在泥砂斗12和絮凝室21之间设有分流盘6。其余与实施例2相同。
实施例4
一种高污染水快速强化处理系统，过滤组件3包括中心集水筒31、滤轮32、滤轮驱动电机33和滤轮驱动链34，多个滤轮32等间隔设置在中心集水筒31上，滤轮32表面设有过滤材料，进水穿过滤轮32表面进入中心集水筒31，随后进入净化出水区，滤轮驱动电机33通过滤轮驱动链34驱动中心集水筒31转动，进而带动滤轮32转动。
在强化过滤区还设有自清洁组件7，如图2所示，自清洁组件7包括刮泥吸污盘71、软管72、刮吸泥排放管73、冲洗剂箱74、冲洗水泵75、压缩空气管76、冲洗药剂管77、屋面雨水管78和轨道式吸泥机79。
具体的，刮泥吸污盘71设置在滤轮32两面，每个滤轮32对应的刮泥吸污盘71通过软管72汇集成1根冲洗管，2～4个滤轮32为1组，冲洗管合并为冲洗总管，与1台冲洗水泵75相连，刮吸泥排放管73和冲洗剂箱74连接冲洗水泵75。冲洗管连接压缩空气管76，冲洗剂箱74连接有冲洗药剂管77和屋面雨水管78，强化过滤区一侧设有轨道式吸泥机79。冲洗管上设有第一电动阀a，冲洗水泵75与冲洗剂箱74之间设有第二电动阀b，刮吸泥排放管73上设有第三电动阀c，压缩空气管76上设有第四电动阀d，屋面雨水管78上设有第五电动阀e。其余与实施例3相同。
实施例5
一种高污染水快速强化处理系统，由除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区组成。除砂絮凝区可以去除高污染水中的大部分以泥砂为主的无机物，同时投加絮凝剂，促进有机悬浮污染物聚集形成絮体。强化过滤区可以去除这部分有机污染物，显著降低污染水平。出水进入净化出水区，满足快速处理并应急排放的要求。
具体的，高污染水进水管13管端设有第一水质分析探头24，监测除砂絮凝区的实时进水浊度，复配絮凝剂的投加量和实时进水浊度为线性正相关，通过与预设定的“浊度-复配絮凝剂投加量”关系曲线进行比较，自动反馈并调节复配絮凝剂加药管23的流量，确保复配絮凝剂投加量处于合理水平。除砂絮凝区可实现沉砂和微絮凝两种功能。高污染水通过进水提升泵和进水管13沿切线方向接入除砂絮凝区外圈的旋流分离室11，进水管流速控制在1.2～2.0m/s，在离心力作用下，由于水与以泥砂为主的无机物的密度差，比重较大的泥砂下沉进入泥砂斗12暂存。需要排放泥砂时，向泥砂斗12底部连接的气提器14鼓入压缩空气，气提清空泥砂斗12。随后高污染水从外圈的旋流分离室11进入内圈的絮凝室21，絮凝搅拌器22匀速搅拌，复配絮凝剂促进有机悬浮污染物聚集并形成絮体。除砂絮凝区可投加石英砂等配重载体5，污染物质与配重载体5结合形成密度更大的“污染物-配重载体”结合体，利于其从水中分离。泥砂斗12和絮凝室21之间设有分流盘6，防止上层水流扰动导致泥砂重新进入上层水体。
3、高污染水进入强化过滤区。强化过滤区中部设有中心集水筒31，其上安装有多个可以依靠中心集水筒31旋转的滤轮32，滤轮32与集水筒31固接。滤轮32表面有采用有机纤维编织的过滤材料，可以拦截悬浮污染物。进水穿过滤轮32表面，进入中心集水筒31，经过出水槽41，进入净化出水区，实现有机悬浮污染物的去除。强化过滤区另设有滤轮驱动电机33，滤轮驱动链34连接滤轮驱动电机33与中心集水筒31，通过滤轮驱动电机33运转和滤轮驱动链34和中心集水筒31的传动，带动滤轮32旋转。为应对高污染水大量悬浮物的冲击，每个滤轮32设2～4对刮泥吸污盘71，刮泥吸污盘71固定在外部支架上并与滤轮32接触，以滤轮32的中心旋转对称布置。每个滤轮32对应的刮泥吸污盘71通过底部的软管72，汇集成1根冲洗管，管上设有第一电动阀a，独立控制每个滤轮冲洗管路的启闭。2～4个滤轮为1组，冲洗管合并为冲洗总管，与设于装备一侧的1台冲洗水泵75相连。每个滤轮32的最大旋转速度是传统滤布滤池的10倍以上，与前述2～4对刮泥吸污盘71结合，显著缩短了刮泥吸污盘71与滤轮32不同区域接触的间隔时间，从而缩短了滤轮32的清洗周期，通过快速、高频的冲洗，减小滤轮32被大量悬浮物污堵的可能。此外，滤轮驱动电机33可正反转，可让滤轮32顺、逆时针双向旋转。根据内置程序设定，定期切换滤轮32旋转方向，由于水流的粘滞力，强化过滤区内形成旋切水流，借助水力清洗滤轮32表面，有助于滤轮32表面悬浮物脱落，维持滤轮32的过滤能力。
4、强化过滤区设有可适应多种运行工况的自清洁组件7。自清洁组件7由冲洗水泵75、轨道式吸泥机79、刮泥吸污盘71、冲洗药(水)箱(冲洗剂箱74)及配套的管阀和控制系统组成。冲洗水泵75和冲洗药(水)箱间设有第二电动阀b。冲洗水泵75连接的刮吸泥排放管73设有第三电动阀c。与冲洗管连接的压缩空气管76设有第四电动阀d。屋面雨水管78和冲洗药(水)箱间设有第五电动阀e。装备正常进水运行时，第一电动阀a、第三电动阀c自动打开，第二电动阀b自动关闭，冲洗水泵75正向运行，随着滤轮32的旋转，将刮泥吸污盘71收集的滤轮32表面的污染物抽吸，通过刮吸泥排放管73排放。强化过滤区一侧设有轨道式吸泥机79，将沉积在强化过滤区底部的污泥或“污染物-配重载体”结合物定期抽吸并排放。装备运行结束后需要放空冲洗恢复清洁状态，确保下次正常运行。进入冲洗模式时，第一电动阀a、第二电动阀b自动打开，第三电动阀c自动关闭。冲洗水泵75反向运行，利用冲洗药(水)箱中贮存的化学药剂或较清洁的屋面雨水冲洗滤轮32表面，化学药剂可采用氢氧化钠溶液等。冲洗药(水)箱顶部另连接有屋面雨水管78，上面设有第五电动阀e。打开第五电动阀e后，自清洁组件7可以收集较清洁的屋面雨水用作冲洗，实现雨水分质利用。冲洗时，可以按实际需要打开压缩空气管76的第四电动阀d，通入压缩空气，利用气流对滤轮32表面的擦洗，加强冲洗的效果。
5、强化过滤区可实现多模式不定速自适应调控优化运行。进口设有第二水质分析探头8，监测强化过滤区的进水浊度。强化过滤区设有液位计9，监测强化过滤区的液位，液位高度可表征滤轮32表面的局部过水阻力，间接反映滤轮32的污堵情况：滤轮32污堵严重时，强化过滤区的液位较高。通过进水浊度和液位高度，自动反馈并调节滤轮的旋转速度，同时控制自清洁组件的启停，实现多模式不定速自适应调控优化运行。
一种典型的多模式不定速自适应调控优化运行方式如下：
A、进水浊度低于设定低值(如15NTU，根据实际运行情况调整)、且液位低于设定低值时(如低于进水堰板15cm，根据实际运行情况调整)，为轻污染模式。在此模式下，滤轮32单向缓慢旋转，冲洗水泵75间歇正向运行，冲洗强度总体较低。轨道式吸泥机79一般无需自动运行，污染物不易在底部沉积。
B、进水浊度高于设定低值且低于设定高值(如15NTU～30NTU)，或液位高于设定低值时(如高于进水堰板15cm)，为中污染模式。在此模式下，滤轮32单向快速旋转，冲洗水泵75连续正向运行，滤轮32的冲洗频率显著提高。轨道式吸泥机79按设定周期定期自动运行，定期清理底部沉积的污染物。
C、进水浊度高于设定高值(如30NTU)，且液位高于设定低值时(如高于进水堰板15cm)，为重污染模式。在此模式下，滤轮32快速旋转，且定期切换滤轮旋转方向，借助水力清洗滤轮32表面，维持滤轮32的过滤能力，冲洗水泵75连续正向运行。轨道式吸泥机79连续自动运行，清理底部沉积的大量污染。
实施例6
使用实施例5所述装置及方法对高污染水进行处理。高污染水性质如下：流量为50m3/h，第二水质分析探头8测得进水浊度33NTU。
具体操作时，测得其进水浊度高于设定高值(如30NTU)，且运行时液位高于设定低值，为重污染模式。在此模式下，滤轮32快速旋转(转速为5rpm)，且定期(每隔10min)切换滤轮旋转方向，借助水力清洗滤轮32表面，维持滤轮32的过滤能力，冲洗水泵75连续正向运行。轨道式吸泥机79连续自动运行，清理底部沉积的大量污染。
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)
1.一种高污染水快速强化处理系统，其特征在于，包括依次设置的除砂絮凝区、强化过滤区和净化出水区；
所述除砂絮凝区内设有沉砂组件(1)和絮凝组件(2)；
所述强化过滤区内设有过滤组件(3)；
所述净化出水区设有出水组件(4)；
进水依次经沉砂组件(1)、絮凝组件(2)和过滤组件(3)处理后，经出水组件(4)排出。
2.根据权利要求1所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述沉砂组件(1)包括旋流分离室(11)、泥砂斗(12)和进水管(13)，旋流分离室(11)切线方向连接进水管(13)，泥砂斗(12)设置在旋流分离室(11)下方。
3.根据权利要求2所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述絮凝组件(2)包括絮凝室(21)、絮凝搅拌器(22)和絮凝剂加药管(23)，絮凝室(21)设置在旋流分离室(11)内圈，絮凝搅拌器(22)伸入絮凝室(21)，絮凝剂加药管(23)连接进水管(13)。
4.根据权利要求3所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述絮凝组件(2)还包括第一水质分析探头(24)，第一水质分析探头(24)设置在进水管(13)上，絮凝剂加药管(23)上设有流量控制阀。
5.根据权利要求3所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述絮凝室(21)投加配重载体(5)，泥砂斗(12)和絮凝室(21)之间设有分流盘(6)，泥砂斗(12)连接有气提器(14)。
6.根据权利要求1所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述过滤组件(3)包括中心集水筒(31)、滤轮(32)、滤轮驱动电机(33)和滤轮驱动链(34)；
所述滤轮(32)间隔设置在中心集水筒(31)上，滤轮(32)表面设有过滤材料，进水穿过滤轮(32)表面进入中心集水筒(31)，随后进入净化出水区；
所述滤轮驱动电机(33)通过滤轮驱动链(34)驱动中心集水筒(31)转动。
7.根据权利要求6所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述强化过滤区设有自清洁组件(7)，自清洁组件(7)包括刮泥吸污盘(71)、软管(72)、刮吸泥排放管(73)、冲洗剂箱(74)和冲洗水泵(75)；
所述滤轮(32)两面设有刮泥吸污盘(71)，每个滤轮(32)对应的刮泥吸污盘(71)通过软管(72)汇集成1根冲洗管，2～4个滤轮(32)为1组，冲洗管合并为冲洗总管，与1台冲洗水泵(75)相连，刮吸泥排放管(73)和冲洗剂箱(74)连接冲洗水泵(75)。
8.根据权利要求7所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述冲洗管连接压缩空气管(76)，冲洗管上设有第一电动阀(a)，冲洗水泵(75)与冲洗剂箱(74)之间设有第二电动阀(b)，刮吸泥排放管(73)上设有第三电动阀(c)，压缩空气管(76)上设有第四电动阀(d)。
9.根据权利要求1所述的高污染水快速强化处理系统，其特征在于，所述强化过滤区设有第二水质分析探头(8)和液位计(9)；
所述出水组件(4)包括出水槽(41)、缓冲槽(42)和净化出水管(43)，出水槽(41)设于过滤组件(3)出口侧，过滤组件(3)出水进入出水槽(41)，通过溢流流入缓冲槽(42)，最终从缓冲槽(42)底部净化出水管(43)排出。
10.一种高污染水快速强化处理方法，其特征在于，使用权利要求1～9任一项所述系统进行。
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