申请日2014.04.28
公开(公告)日2014.08.20
IPC分类号B01D33/04; B01D33/41; C02F9/04; B01D33/48; C02F1/00; B01D33/46
摘要
本发明涉及一种可循环在线清洗的污水杂质分离方法。具体为污水自进水管进入杂质筛分区，先进入浓缩杂质区，当浓缩杂质区内达到有效液位，透过移动微网的出水进入像被两层移动微网包裹的出水区域，经出水管收集后排出系统或进入下一级筛分系统;位于杂质筛分区底部的曝气管不间断地对移动微网进行冲刷，移动微网由驱动装置带动，循环经历杂质筛分区、清渣区、冲洗区和药液浸泡区;移动微网过滤性能在此过程中得到在线恢复;浓缩杂质则定期通过排渣泵或阀门排出进入杂质收集装置;采用间歇排渣的方式，本发明杂质筛分区的液位总是由最低液位，自杂质筛分区内液位上升的同时，处于过滤状态的微网面积增加，弥补反应器液位上升期间杂质浓度升高造成微网透水能力下降问题。
权利要求书
1.一种可循环清洗的污水杂质分离方法，其特征在于通过杂质筛分及同步清洗系统实现，其中：杂质筛分及同步清洗系统由杂质筛分区(1)、微网筛分组件、药液浸泡区(3)、驱动装置(6)、曝气管(10)、清渣槽(7)和冲洗管(9)组成，杂质筛分区(1)与药液浸泡区(3)之间设有冲洗区(2)，微网筛分组件由移动微网(4)、滚轴(5)和池壁微网卡槽(18)组成，杂质筛分及同步清洗系统顶部两侧设有滚轴(5)，杂质筛分区(1)与药液浸泡区(3)内设有上下两排固定于池壁的滚轴(5)，所述上下两排滚轴(5)交叉排列;移动微网(4)呈环形结构，移动微网(4)先绕过杂质筛分及同步清洗系统顶部两侧设有的滚轴(5)，接着按照上下来回折叠的方式依次绕过固定于杂质筛分区(1)和药液浸泡区(3)上的上下两排滚轴(5);移动微网(4)连接驱动装置(6)，在驱动装置(6)作用下，移动微网(4)做循环移动;池壁微网卡槽(18)分别安装于杂质筛分区(1)与药液浸泡区(3)内，所述池壁微网卡槽(18)与移动微网(4)边缘贴合，使杂质不能透过所述边缘处，且能使移动微网(4)做上下移动;通过上下来回折叠的移动微网和上下两排滚轴整个杂质筛分区(1)被分为沈缩杂质区和微网出水区，由垂直安装的移动微网(4)和池壁微网卡槽(18)组成的区域为微网出水区，其余部分为浓缩杂质区;杂质筛分区(1)底部设有曝气管(10);杂质筛分区(1)上部设有清渣槽(7)，清渣槽(7)上方设置清洗刷(8);冲洗区(2)上部设有冲洗管(9);杂质分离(1)上部一侧设有进水管(11)，下部一侧设有浓缩杂质出流管(13)，具体步骤如下：
污水自进水管进入杂质筛分区，先进入位于杂质筛分区内的浓缩杂质区，当浓缩杂质区内达到有效液位，即指能够使克服微网阻力后液位高于出水管的液位，由于上下折叠排布的移动微网将大于移动微网孔径的杂质拦截在浓缩杂质区内，透过移动微网的出水进入像被两层移动微网包裹的出水区域，经出水管收集后排出系统或进入下一级筛分系统;位于杂质筛分区底部的曝气管不间断地对移动微网进行冲刷，使移动微网表面产生流动剪切力，防止杂质在移动微网表面附着，同时防止浓缩杂质沉底;与此同时，移动微网由驱动装置带动，循环经历杂质筛分区、清渣区、冲洗区和药液浸泡区;当移动微网从杂质筛分区进入清渣槽，移动微网在清洗刷的洗刷下，少量嵌于移动微网上的毛发及细小杂质补去除，当移动微网进入冲洗区，进一步去除移动微网孔内的杂质;当移动微网进入药液浸泡区，移动微网上长期积累的有机污染杂质去除;移动微网过滤性能在此过程中得到在线恢复;浓缩杂质则定期通过排渣泵或阀门排出进入杂质收集装置;在运行过程中，采用间歇排渣的方式，杂质筛分区的液位总是由最低液位，即排渣后浓缩杂质区液位缓慢上升至最高液位，即设定的排渣启动液位，随后反应器液位因排渣迅速降低至最低液位，自杂质筛分区内液位上升的同时，处于过滤状态的微网面积增加，弥补反应器液位上升期间杂质浓度升高造成微网透水能力下降。
2.根据权利要求1所述的可循环清洗的污水杂质分离方法，其特征在于所述杂质筛分区根据处理对象采用单级筛分、两级串联筛分或者多级串联筛分区，在每级杂质筛分区中，设置一段或者多段杂质筛分区，其中多段杂质筛分区串联设置。
说明书
一种可循环在线清洗的污水杂质分离方法
技术领域
本发明涉及一种可循环在线清洗的污水杂质分离方法，涉及水处理过程中去除水中杂质的技术，尤其涉及水中粒径较小、难以被传统细格栅去除的杂质，适用于城市污水厂中污水的预处理、雨水泵站或雨污合流泵站初期CSO溢流中杂质的去除、河道清理浮渣、砂水分离以及类似水体中的杂质分离。
背景技术
随着城市生活水平的提高及污(废)水排放量的日益增加，城市污水厂的进水中有机、无机杂质和溶解态物质也逐渐复杂化、多样化，而其中许多杂质的有效粒径小于1mm，如毛发、棉絮、砂粒、塑料片、动物皮屑等，这些小颗粒杂质难以被传统的细格栅(栅距2-3mm)拦截，从而随水流进入后续的生物反应池和污泥处理系统;其中，重质杂质将在构筑物底部沉积，并随着工艺运行周期的延长而累积;在污泥处理系统中，这些杂质由于污泥浓缩的作用而被富集，从而影响管道系统及处理设备运行的稳定性和使用寿命。
目前，国内一些大型污水处理厂(如上海白龙港污水厂，重庆鸡冠石污水厂等)普遍存在沉砂池处理效果不佳，超细砂难沉降去除的问题，导致污泥中含砂量较大;有报告指出，污泥中含砂量约为20%~50%。而砂粒在生化池和污泥处理系统的累积将大大减少池体的有效容积，对曝气设备产生不利影响，加剧水泵及脱水设备的磨损，并影响絮凝效果降低污泥成饼率。因此，在污水厂的升级改造中，强化和细化沉砂处理成为了一个重要的设计要素。
而在雨水泵站和雨污合流系统中，由于合流溢流中含有未经处理的生活污水、工业废水及雨水径流，各种污染物及颗粒物的浓度较大，且合流溢流量大，成为受纳水体的主要污染源之一。为减少雨污合流溢流对天然水体的直接污染，往往增加机械格栅、旋流沉砂池等一级处理构筑物。而降雨量通常很不均匀，造成雨水径流流量变化非常大，使得沉砂池水力负荷高，颗粒物去除效果不佳。
针对污水(雨水、雨污合流、河道水等)中杂质的分离，国内外工程实践中常用的方法有机械细格栅、旋流分离器、毛发过滤器等，但由于格栅栅距较大，一般只能分离粒度大于1mm以上的杂质;旋流沉砂池则不耐水量冲击负荷，且对超细砂去除效果不佳;而毛发过滤器则主要拦截水中较大固体杂物，对分离砂粒等细微颗粒物处理效果不好。之前国内也有一些针对此类细小颗粒而研发的水中杂质分离技术及方法，虽对这些较小粒径的颗粒能够达到良好的去除效果，但是长期运行往往需要对过滤材质进行离线清洗(或者中断设备运行)以恢复其处理性能，可能会造成设备短期处理能力下降。因此，开发高效节能、自动化控制程度高并且能够同步在线清洗的水中杂质分离的预处理方法对于污水厂升级改造、雨污合流系统的污染控制、河道景观的改善等都有着积极的作用。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够有效地将水中不同粒径的有机、无机杂质分离，减少其在后续生物系统中的累积、减少对污泥处理设备及管理系统的磨损、降低雨污合流溢流对河道水体的污染，改善河道水体景观，并且具有同步在线清洗功能，投资省且运行能耗低的可循环清洗的污水杂质分离方法。
本发明提出的可循环清洗的污水杂质分离方法，通过杂质筛分及同步清洗系统实现，其中：杂质筛分及同步清洗系统由杂质筛分区1、微网筛分组件、药液浸泡区3、驱动装置6、曝气管10、清渣槽7和冲洗管9组成，杂质筛分区1与药液浸泡区3之间设有冲洗区2，微网筛分组件由移动微网4、滚轴5和池壁微网卡槽18组成，杂质筛分及同步清洗系统顶部两侧设有滚轴5，杂质筛分区1与药液浸泡区3内设有上下两排固定于池壁的滚轴5，所述上下两排滚轴5交叉排列;移动微网4呈环形结构，移动微网4先绕过杂质筛分及同步清洗系统顶部两侧设有的滚轴5，接着按照上下来回折叠的方式依次绕过固定于杂质筛分区1和药液浸泡区3上的上下两排滚轴5;移动微网4连接驱动装置6，在驱动装置6作用下，移动微网4做循环移动;池壁微网卡槽18分别安装于杂质筛分区1与药液浸泡区3内，所述池壁微网卡槽18与移动微网4边缘贴合，使杂质不能透过所述边缘处，且能使移动微网4做上下移动;通过上下来回折叠的移动微网和上下两排滚轴整个杂质筛分区1被分为沈缩杂质区和微网出水区，由垂直安装的移动微网4和池壁微网卡槽18组成的区域为微网出水区，其余部分为浓缩杂质区;杂质筛分区1底部设有曝气管10;杂质筛分区1上部设有清渣槽7，清渣槽7上方设置清洗刷8;冲洗区2上部设有冲洗管9;杂质分离1上部一侧设有进水管11，下部一侧设有浓缩杂质出流管13，具体步骤如下：
污水自进水管进入杂质筛分区，先进入位于杂质筛分区内的浓缩杂质区，当浓缩杂质区内达到有效液位，即指能够使克服微网阻力后液位高于出水管的液位，由于上下折叠排布的移动微网将大于移动微网孔径的杂质拦截在浓缩杂质区内，透过移动微网的出水进入像被两层移动微网包裹的出水区域，经出水管收集后排出系统或进入下一级筛分系统;位于杂质筛分区底部的曝气管不间断地对移动微网进行冲刷，使移动微网表面产生流动剪切力，防止杂质在移动微网表面附着，同时防止浓缩杂质沉底;与此同时，移动微网由驱动装置带动，循环经历杂质筛分区、清渣区、冲洗区和药液浸泡区;当移动微网从杂质筛分区进入清渣槽，移动微网在清洗刷的洗刷下，少量嵌于移动微网上的毛发及细小杂质补去除，当移动微网进入冲洗区，进一步去除移动微网孔内的杂质;当移动微网进入药液浸泡区，移动微网上长期积累的有机污染杂质去除;移动微网过滤性能在此过程中得到在线恢复;浓缩杂质则定期通过排渣泵或阀门排出进入杂质收集装置;在运行过程中，采用间歇排渣的方式，杂质筛分区的液位总是由最低液位，即排渣后浓缩杂质区液位缓慢上升至最高液位，即设定的排渣启动液位，随后反应器液位因排渣迅速降低至最低液位，在杂质筛分区内液位上升的同时，处于过滤状态的微网面积增加，可弥补杂质筛分区液位上升期间杂质浓度升高造成微网透水能力下降的问题。
本发明中，所述杂质筛分区根据处理对象采用单级筛分、两级串联筛分或者多级串联筛分区，在每级杂质筛分区中，设置一段或者多段杂质筛分区，其中多段杂质筛分区串联设置。
本发明中，当杂质筛分区为多级串联组成的筛分区时，每级筛分区选用不同孔径的微网膜，微网膜的孔径为0.01 mm~1.0mm，微网膜为具有一定表面光洁度、机械强度和均匀孔径的材质，如涤纶、锦纶或尼龙网。
本发明方法根据微网具有拦截细颗粒物、水通量大的特点，将水中的砂砾、细小有机物等拦截在反应器内，通过液位控制定期将浓缩杂质在短时间内排出反应器，微网出水自流进入下一级杂质分离系统或直接进入后续处理单元，在此过程中移动的微网循环经历过滤——清洗——过滤的过程，在运行的同步进行微网的清洗，避免了长期高强度运行使微网污染难以控制的隐患。
本发明方法对进水量的波动有较强的适应能力，当进水量相对稳定时，整个系统运行步骤如下：处理水进入杂质筛分区后，反应器内液位缓慢上升，微网分离装置将大于微网孔径的杂质截留在浓缩杂质区，透过微网的出水自流进入下一级筛分装置或后续处理单元，此过程中，杂质在浓缩杂质区富集，浓度不断升高，当液位上升到设计最高液位时，启动排渣水泵或开启排渣阀门，此时反应器内液位迅速下降，浓缩杂质被排出反应器，直至反应器内液位达到设计最低液位，排渣停止，如此往复，由于期间微网处于移动状态，所以即使有部分微网露在空气中，但是不久又会没入水中，不会造成微网长期暴露在空气中变干的现象，同时由于浓缩杂质浓度不断升高的同时，微网有效过滤面积也在不断增加，缓解了分离后期反应器内液面上升加速的现象。当进水量短期增加时，反应器内液面上升速度会有所增加，排渣周期缩短，在保证出水质量的同时微网出水的回收率会有所降低，当水量恢复，回收率也会提高到先前水平。当进水量短期减小时，反应器内液面上升速度减小甚至下降，排渣周期增长，浓缩杂质浓度高于设计值，微网出水回收率升高。装置能够抵御进水量的短期波动，当进水量长期偏离设计水量，可通过调整反应器最高液位，即控制排渣量来控制微网出水的回收率，使其达到处理要求。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明杂质分离方法不仅适用于污水、雨污合流以及河道水等类似水体中进行不同粒径杂质分离，分离精度高，处理效果好，自动化程度高;也适用于城市污水厂中污水的预处理、雨水泵站或雨污合流泵站初期CSO溢流中的杂质去除、河道清理浮渣、砂水分离以及类似物料中杂质的分离，适用范围广，处理效果好。
(2)本发明杂质分离方法可根据水处理要求，设计一级或多级筛分系统，灵活选用微网材质和孔径，提高分离精度和处理效果，微网边缘的加工和半密封的设计，既保证了良好的过滤效果又满足了微网移动的要求。微网分离过程辅以底部曝气、毛刷清洗、高压水冲、化学清洗，可保证微网具有稳定的水通量和较长的离线清洗周期。
(3)本发明杂质分离方法采用重力作用下自流出水，能够根据进水量的波动灵活调排渣周期，具有较强的抗水力冲击负荷能力;并且节省了出水泵和相关设备的投资，有效节约了能耗。
(4)本发明杂质分离方法利用移动微网代替传统固定安装的微网，使过滤与清洗在空间上分离而在时间上同步，使清洗手段更多样化，清洗效果更好，避免了清洗时造成停产的尴尬。
(5)本发明杂质分离方法可设计为一段或多段反应器进行逐级杂质浓缩，提高污水回收
(6)本发明预处理方法中的设备结构紧凑，占地面积小，投资省，运行能耗低，且维护简便，对操作人员要求低。