CN205347095U - 利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置，包括快速絮凝沉淀系统及磁粉分离回收系统。先将外排水与磁粉和絮凝剂于快速絮凝沉淀系统中快速混合，再于慢速搅拌下生成絮体，絮体再快速沉淀，当排出处理后的清水的同时进行磁粉分离及回收。并可在短时间内去除超过85％的SS，对COD及TP的去除也分别可达到70％及90％，减轻了外排水对河道及景观水体的污染，防止了河道及景观水体的富营养化及黑臭化，工艺流程简单，自动化程度高，也提高了磁粉回收率。

Description

利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置

技术领域

本实用新型关于雨水泵站排水方法的，特别涉及一种利用磁絮凝技术快速处理颗粒态污染物含量较高的分流制雨水泵站外排水的处理装置。

背景技术

洁净的雨水作为一种清洁的水源，对其进行资源化利用本是缓解全球淡水危机的理想途径，但雨水也是一把双刃剑，若是处理不当，它反而会成为社会的负担。

近年来，随着城市化进程的加快，城市不透水面积大幅增加，城市排水及河道行洪压力日渐增加，因此为了防止城市内涝的发生，雨水泵站排水的次数日益增加。

与此同时，在卫生条件较差的城市，由于地表径流污染及雨污混接现象的普遍存在，分流制雨水泵站的外排水中，往往含有大量的污染物，尤其是颗粒态污染物。然而我国目前尚未出台有关控制外排雨水水质的法规。每当暴雨来临，泵站蓄积水量达到排放标准时，存蓄于泵站前池且受到污染的雨水便会在短时间内直接外排至周边城市景观水体当中，并对受纳水体水质造成严重影响，随之造成的水体“黑臭”现象也会影响周围居民的正常生活。寻求一种能在短暂的雨水外排过程中快速削减其中颗粒态污染物，减小因雨水外排而对周边水体环境造成的污染，是当前城市管理部门面临的挑战之一。

然而，现有外排雨水的处理方法多以末端调蓄后的污染截控或是初期雨水的机械拦截为主，无法兼顾快速处理和细微颗粒态污染物的去除，若未设计合理，在水力负荷较大时，处理效果便会大打折扣。此外，对于在雨水集中外排过程中快速削减污染物的研究还较为缺乏。

磁絮凝技术是指通过加载磁种并投加混凝剂的方式，使污染物与磁粉絮凝结合为一磁性整体，增加絮体体积和密度，并利用自身的高效沉降性，或是通过加载磁场的方式，增强沉降分离效果，实现污染物的去除。该技术具有处理效率高、处理成本低、运行稳定且操作简单等优点。磁絮凝技术在处理悬浮物、油、细菌、病毒等含量较高的污废水时，往往能取得较好的效果，且处理时间相较于传统工艺大为缩短。

现有的磁絮凝技术的研究及应用实例中，多为对传统的污水及废水处理进行技术改进，工艺流程依旧较为复杂，能耗较高，水力停留时间较长，并无充分利用磁絮凝技术显著改善絮体沉降性、缩短其沉降时间的特性，停留时间往往多于15min；此外，虽然像专利号为CN202898156U“一种磁絮凝水处理系统”及专利号为CN202688062U“一种一体化磁絮凝装置”等设置了旋流分离装置和磁鼓分离装置将磁粉与絮体分离，回流的磁粉絮体的分离仍旧不够充分；且该技术目前没有应用于分流制雨水泵站排水的处理的实例。

发明内容

本实用新型的目的，是针对目前卫生条件较差城市中分流制雨水泵站外排水污染物，特别是颗粒态污染物含量较高、且这部分外排水不经处理直接排河、严重污染受纳水体的现状，本实用新型利用磁絮凝技术，在外排过程中，提供一种简单、快速处理外排，雨水、削减颗粒态污染物的方法，以减少雨季入河污染物的总量。

本实用新型通过如下技术方案予以实现。

一种利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置，包括快速絮凝沉淀系统及磁粉分离回收系统，其特征在于，快速絮凝沉淀系统的前面设置有排水管道1，排水管道1的进水端设置有磁粉投加口2，排水管道1的中间部位设置有絮凝剂投加口5，磁粉投加口2与絮凝剂投加口5的管道距离为由磁粉投加口2起始的排水为5～10s的流程距离；磁粉投加口2通过磁粉投加泵3与磁粉加载装置4相连接；絮凝剂投加口5通过絮凝剂投加泵6与絮凝剂配制装置7相连接；磁粉投加口2与絮凝剂投加口5分别设置有流速感应装置，用以控制磁粉投加泵3与絮凝剂投加泵6的启闭；

所述快速絮凝沉淀系统，包括絮凝反应池8、沉淀分离池12、助凝剂配制装置11、助凝剂投加泵10及出水渠13；絮凝反应池8与沉淀分离池12之间设置有垂直隔板20，垂直隔板20的高度为絮凝反应池8的池底距水面高度的4/5；沉淀分离池12的底部设置有锥形结构的污泥斗23；在靠近垂直隔板20斜上方的沉淀分离池12的进水处设置有档板21，档板21的顶端高于水面、下半部分向池内倾斜60°、底端居于沉淀分离池12的中水位处，档板21是为迫使通过垂直隔板20的排水流向沉淀分离池12的斜下方；沉淀分离池12的水中中间部位设置有斜板22，斜板22的倾度为60°；斜板22上方临近水面处设置有出水堰集水槽25，出水堰集水槽25临近出水的一端设置有集水渠24；集水渠24与出水渠13相连接；在出水渠13的始端设置电磁铁吸附器19；助凝剂配制装置11通过助凝剂投加泵10将助凝剂输送到絮凝反应池8中，絮凝反应池8内设置有机械搅拌装置9；

所述排水管道1作为进水口设置在絮凝反应池8的底部；

所述磁粉分离回收系统由污泥提升泵14、强力搅拌脱附器15、旋流分离器16、磁鼓回收器17和磁粉回收罐18依次串联而成；强力搅拌脱附器15中设置有机械搅拌装置；

沉淀分离池12的污泥斗23底部与污泥提升泵14相连接。

所述沉淀分离池12污泥斗23的倾斜角度为67°。

本实用新型有益效果如下：

(1)雨水泵站外排雨水经过磁絮凝处理，磁粉及絮体结合成更为致密，沉降性更为优良的磁性复合絮体，并可在短时间内去除超过85％的SS，对COD及TP的去除也分别可达到70％及90％，减轻了外排水对河道及景观水体的污染，防止了河道及景观水体的富营养化及黑臭化；

(2)可实现泵站外排水的快速处理，并于2min内实现絮体及上清液的迅速分离，高效短时处理的同时去除了大部分颗粒态污染物，充分体现了对环境及经济效益的要求；

(3)充分利用了前池出水管内的水力搅动，节省动力能耗，各部分布置紧凑，有效节约了处理时间及占地面积，工艺流程简单，自动化程度高；

(4)磁粉回收采用了水力旋流与磁鼓分离相结合的方式，提高了回收率，磁粉回用可降低药剂投加费用；

(5)出水通过磁分离避免了磁粉外排入河。

(6)为雨水泵站的布置规划提供了一种新思路，在不影响服务区域排水通畅的前提下，将污染雨水进行源头高效快速处理。

附图说明

图1为本实用新型磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置的结构及工艺流程图；

图2为沉淀分离池的俯视图；

图3为电磁铁吸附器所在部位的出水渠剖面示意图。

本实用新型附图标记如下：

1———排水管道2———磁粉投加口

3———磁粉投加泵4———磁粉加载装置

5———絮凝剂投加口6———絮凝剂投加泵

7———絮凝剂配制装置8———絮凝反应池

9———机械搅拌装置10———助凝剂投加泵

11———助凝剂配制装置12———沉淀分离池

13———出水渠14———污泥提升泵

15———强力搅拌脱附器16———旋流分离器

17———磁鼓分离器18———磁粉回收罐

19———电磁铁吸附器20———垂直隔板

21———挡板22———斜板

23———污泥斗24———集水渠

25———出水堰集水槽

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

本实用新型包括快速絮凝沉淀系统及磁粉分离回收系统。

参见图1，所述快速絮凝沉淀系统，包括絮凝反应池8、沉淀分离池12、助凝剂配制装置11、助凝剂投加泵10及出水渠13；絮凝反应池8与沉淀分离池12之间设置有垂直隔板20，垂直隔板20的高度为絮凝反应池8的池底距水面高度的4/5；沉淀分离池12的底部设置有锥形结构的污泥斗23；在靠近垂直隔板20斜上方的沉淀分离池12的进水处设置有档板21，档板21的顶端高于水面、下半部分向池内倾斜60°、底端居于沉淀分离池12的中水位处，档板21是为迫使通过垂直隔板20的排水流向沉淀分离池12的斜下方；沉淀分离池12的水中中间部位设置有斜板22，斜板22的倾度为60°；斜板22上方临近水面处设置有出水堰集水槽25，参见图2，出水堰集水槽25临近出水的一端设置有集水渠24；集水渠24与出水渠13相连接；在出水渠13的始端设置电磁铁吸附器19，参见图3；助凝剂配制装置11通过助凝剂投加泵10将助凝剂输送到絮凝反应池8中，絮凝反应池8内设置有机械搅拌装置9；

所述排水管道1设置在絮凝反应池8的底部；

所述磁粉分离回收系统由污泥提升泵14、强力搅拌脱附器15、旋流分离器16、磁鼓回收器17和磁粉回收罐18依次串联而成；强力搅拌脱附器15中设置有机械搅拌装置；

沉淀分离池12的污泥斗23底部与污泥提升泵14相连接。

利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水方法的具体步骤如下：

(1)外排水与磁粉和絮凝剂快速混合

每当暴雨来临，泵站前池水位达到临界水位后，泵站开泵，外排雨水流入排水管道1中。

磁粉投加口2周围的流速感应装置接收到相关信号，磁粉投加泵3开启，磁粉连续从磁粉加载装置4，经磁粉投加泵3，进入排水管道1中，并利用管道中水流进行混合，作为絮体的核心，通过磁场作用吸引颗粒态污染物。

自磁粉投加泵3开启始，磁粉需在管道内保证5～10s的混合时间，之后水流方可与絮凝剂接触，这一部分的管长由排水流量及管径确定。

随后絮凝剂投加口5周围的流速感应装置接收到相关信号，絮凝剂投加泵6开启，絮凝剂连续从絮凝剂配制装置7，经絮凝剂投加泵6，进入排水管道1中，并随水流在管道中保证反应20～25s，其在较快的流速下实现破坏粒子间稳定性、增加碰撞几率的目的，与磁粉初步结合成一整体。

(2)慢速搅拌下絮体在絮凝反应池内生成

磁性絮体在排水管道1中基本形成后，水流从底部进入絮凝反应池8，助凝剂连续从助凝剂配制装置11，经助凝剂投加泵10，进入絮凝反应池8，在慢速搅拌下进一步增大絮体体积，改善絮体的沉降性，絮体的停留时间为60～90s。

(3)絮体在沉淀分离池内快速沉淀、上清液排出

携带有磁性絮体的絮凝反应池8出水从垂直隔板20上方进入沉淀分离池12，并在挡板21的导流作用下，流向沉淀分离池12中下部。随后水流从斜板22底部向上流至上部集水区；密度较大的磁性絮体在重力作用下在斜板22表面上快速下滑，最终落入沉淀分离池12的污泥斗底部，絮体的沉降时间约为2min。

处理后的清水经过出水堰进入出水堰集水槽25，并以跌水的方式进入集水渠24，最终汇集到出水渠13中。为进一步保证出水水质，防止磁粉排出，出水渠13始端中间部位设置有两层电磁铁吸附器19，清水流经电磁铁吸附器19，将水中微量的磁粉截留后从出水渠13末端外排入河。

电磁铁吸附器19需要定期清理，以免影响分离效率。

(4)磁粉分离及回收

所述磁粉分离回收系统由污泥提升泵14、强力搅拌脱附器15、旋流分离器16、磁鼓回收器17和磁粉回收罐18依次串联而成。

沉积于沉淀分离池12污泥斗底部且加载有磁粉的絮体，由污泥提升泵14从污泥排放口23输送至强力搅拌脱附器15。强力搅拌脱附器15中设置有机械搅拌装置9，通过高速搅拌可对磁粉及包裹在其外部的絮体进行充分的扰动，最终实现磁粉与絮体的充分脱附。随后，将磁粉与絮体脱附的污泥被输送至旋流分离器16中，在离心力的作用下，化学污泥与磁粉实现分离，下层磁粉回流至磁粉投加泵3前，重复使用；上层混有少量磁粉的污泥流入磁鼓分离器17中，在磁性吸附的作用下，磁粉被进一步分离，并回流至磁粉投加泵3前重复使用，剩余的污泥进入外部的污泥处理系统中。

由于泵外排水并不是连续外排，一次排水过程结束后，从旋流分离器16及磁鼓分离器17分离出的磁粉流入磁粉回收罐18中储存，以备下一次使用。

下面结合实际案例，进一步阐述本专利，此案例仅用于说明本实用新型，而不限制本实用新型的使用范围。

以天津某雨水泵站外排水为例，一个磁絮凝快速处理雨水泵站排水的步骤如下。

待雨季泵站前池水位达到临界水位后，泵站开启，存积的雨水流入排水管道1，排水流量为5m³·s^-1，由两条管路外排，其管径均为1.6m，外排雨水SS约为1700mg·L^-1。

(1)外排水与磁粉和絮凝剂快速混合

磁粉投加口2周围的流速感应装置接收到相关信号，磁粉投加泵3开启，磁粉连续从磁粉加载装置4，进入排水管道1中，投药量为100mg·L^-1，磁粉利用管道中水流进行混合，并在接触絮凝剂前保证5～10s的接触时间，由磁粉投加口至絮凝剂投加口管长约为7～14m。

絮凝剂投加口5周围的流速感应装置接收到相关信号，絮凝剂投加泵6开启，200mg·L^-1絮凝剂聚合氯化铝絮凝剂PAC连续从絮凝剂配制装置7进入排水管道1中，并保证其随水流在管道中反应20～25s，由絮凝剂投加口至管道末端管长约为25～31m。

(2)慢速搅拌下絮体在絮凝反应池内生成

随后携带初步形成的磁性絮体的排水从絮凝反应池8的底部进入絮凝反应池8，进行慢速搅拌，池内机械搅拌装置9搅拌速率为100r/min，2mg·L^-1助凝剂聚丙烯酰胺PAM连续从助凝剂配制装置11，经助凝剂投加泵10，进入絮凝反应池8，絮体体积明显增大，絮体与水流逐渐分离，絮体的停留时间为60s。

(3)絮体在沉淀分离池内快速沉淀、上清液排出

携带有磁性絮体的絮凝反应池8出水从垂直隔板20上方进入沉淀分离池12，并在挡板21的导流作用下，流向沉淀分离池12中下部。随后水流从斜板22底部向上流至上部集水区，处理后的清水经过出水堰进入出水堰集水槽25，并以跌水的方式进入集水渠24，并通过由设置在出水渠13始端中部的电磁铁吸附器19，残余的磁粉被截留，出水由出水渠13末端外排入河；电磁铁吸附器19清理时需关闭电源，再用高速水流对脱落的磁粉进行冲刷；密度较大的磁性絮体在重力作用下在沉淀分离池12的斜板表面上快速下滑，最终落入污泥斗倾斜角度为67°底部，沉淀时间为2min，沉淀池体积约为600m³。

(4)磁粉分离及回收

污泥提升泵14将污泥首先输送至强力搅拌脱附器15中，机械搅拌装置9通过高速搅拌450r·min^-1强烈扰动絮体，将磁粉充分脱附。

随后，脱附的污泥被输送至旋流分离器16TSXL-400型中，在离心力的作用下，化学污泥与磁粉实现分离，下层磁粉回流至磁粉投加泵3前重复使用；上层混有少量磁粉的污泥流入磁鼓分离器17轴流式中。

在磁性吸附的作用下，磁粉被进一步分离，并回流至磁粉投加泵3前重复使用，剩余的污泥进入外部污泥处理系统中。

待一次泵站外排水处理完毕后，从旋流分离器16及磁鼓分离器17分离出的磁粉流入回收罐18中储存，以备下一次使用。

Claims (2)

1.一种利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置，包括快速絮凝沉淀系统及磁粉分离回收系统，其特征在于，快速絮凝沉淀系统的前面设置有排水管道(1)，排水管道(1)的进水端设置有磁粉投加口(2)，排水管道(1)的中间部位设置有絮凝剂投加口(5)，磁粉投加口(2)与絮凝剂投加口(5)的管道距离为由磁粉投加口(2)起始的排水为5～10s的流程距离；磁粉投加口(2)通过磁粉投加泵(3)与磁粉加载装置(4)相连接；絮凝剂投加口(5)通过絮凝剂投加泵(6)与絮凝剂配制装置(7)相连接；磁粉投加口(2)与絮凝剂投加口(5)分别设置有流速感应装置，用以控制磁粉投加泵(3)与絮凝剂投加泵(6)的启闭；

所述快速絮凝沉淀系统，包括絮凝反应池(8)、沉淀分离池(12)、助凝剂配制装置(11)、助凝剂投加泵(10)及出水渠(13)；絮凝反应池(8)与沉淀分离池(12)之间设置有垂直隔板(20)，垂直隔板(20)的高度为絮凝反应池(8)的池底距水面高度的4/5；沉淀分离池(12)的底部设置有锥形结构的污泥斗(23)；在靠近垂直隔板(20)斜上方的沉淀分离池(12)的进水处设置有档板(21)，档板(21)的顶端高于水面、下半部分向池内倾斜60°、底端居于沉淀分离池(12)的中水位处，档板(21)是为迫使通过垂直隔板(20)的排水流向沉淀分离池(12)的斜下方；沉淀分离池(12)的水中中间部位设置有斜板(22)，斜板(22)的倾度为60°；斜板(22)上方临近水面处设置有出水堰集水槽(25)，出水堰集水槽(25)临近出水的一端设置有集水渠(24)；集水渠(24)与出水渠(13)相连接；在出水渠(13)的始端设置电磁铁吸附器(19)；助凝剂配制装置(11)通过助凝剂投加泵(10)将助凝剂输送到絮凝反应池(8)中，絮凝反应池(8)内设置有机械搅拌装置(9)；

所述排水管道(1)作为进水口设置在絮凝反应池(8)的底部；

所述磁粉分离回收系统由污泥提升泵(14)、强力搅拌脱附器(15)、旋流分离器(16)、磁鼓回收器(17)和磁粉回收罐(18)依次串联而成；强力搅拌脱附器(15)中设置有机械搅拌装置；

沉淀分离池(12)的污泥斗(23)底部与污泥提升泵(14)相连接。

2.根据权利要求1所述的利用磁絮凝技术快速处理雨水泵站排水装置，其特征在于，所述沉淀分离池(12)污泥斗(23)的倾斜角度为67°。