公布日：2024.12.31
申请日：2024.11.18
分类号：C02F1/44(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F11/122(2019.01)I
摘要
本发明涉及一种短流程的给水厂排泥水处理系统及方法，包含依次连接的排水池、排泥池、膜分离系统、平衡池和污泥脱水及暂存系统；排水池用于收集和调节给水厂的滤池反洗水；排泥池用于收集给水厂沉淀池的排泥和排水池的排水并均质调节；膜分离系统对排泥池排出的泥水进行浓缩并产生浓缩液和能够回用的产水；平衡池用于收集来自膜分离系统的浓缩液并对浓缩液进行均质化处理；污泥脱水及暂存系统用于对来自平衡池的浓缩液进行泥水分离，得到分离水和泥饼；分离水循环至排泥池对排泥池的泥水进行均质调节以便进入膜分离系统处理回用。本发明的工艺路线简单、流程短，可产生不含PAM的回用水，实现了全过程水零排放，投入建设成本低，无水资源浪费。
权利要求书
1.一种短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，包含依次连接的排水池、排泥池、膜分离系统、平衡池和污泥脱水及暂存系统；所述排水池用于收集和调节给水厂的滤池反洗水；所述排泥池用于收集给水厂沉淀池的排泥和排水池的排水并均质调节；所述膜分离系统对排泥池排出的泥水进行浓缩并产生浓缩液和能够回用的产水；所述平衡池用于收集来自膜分离系统的浓缩液并对浓缩液进行均质化处理；所述污泥脱水及暂存系统用于对来自平衡池的浓缩液进行泥水分离，得到分离水和泥饼；所述分离水循环至排泥池对排泥池的泥水进行均质调节以便进入膜分离系统处理回用；所述排泥池的泥水进入膜分离系统，经膜分离系统处理后得到浓缩液和产水，产水连接膜分离系统的清洗装置和给水厂的清水池或配水井，浓缩液被输送至平衡池；所述平衡池中经均质调节的浓缩液进入所述污泥脱水及暂存系统进行处理，产生分离水和泥饼，泥饼暂存于泥饼存储仓，分离水则通过连接管道回流至排泥池；所述膜分离系统的冲洗水通过水管连接排泥池。
2.根据权利要求1所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述排水池连接所述排泥池，使排水池中收集的滤池反洗水被输送到排泥池；所述排水池设置成独立的两格池体，两格池体并列运行，有效水深为2-4m，两格池体内分别设有浸没式搅拌装置、超声波液位计和潜水泵；所述超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据池体内液位高/低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将排水池中的水输送到排泥池。
3.根据权利要求1所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述排泥池设置成独立的两格池体，两格池体并列运行，有效水深为2-4m，两格池体内分别设有浸没式搅拌装置、超声波液位计和潜水泵；所述排泥池中的超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据排泥池内液位高低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将排泥池中的排泥水输送到膜分离系统；所述平衡池的有效深度为2-4m，且其包括浸没式搅拌装置、超声波液位计、在线浓度计和潜水泵；所述平衡池中的超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据平衡池内液位高低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将平衡池中的浓缩液输送至污泥脱水及暂存系统。
4.根据权利要求1所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述膜分离系统为集成化设备，所述集成化设备由产水泵、循环泵、膜组件、膜池、清洗装置和仪器仪表等集成于一体；所述膜组件为超滤膜，所述超滤膜孔径为0.01μm-0.08μm。
5.根据权利要求1所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述污泥脱水及暂存系统由调理罐、PAC自动化加药装置、脱水装置和储存装置组成；所述调理罐接收由平衡池输送的浓缩液，所述PAC自动化加药装置向所述调理罐中添加调理剂PAC；所述脱水装置对加完调理剂PAC的浓缩液进行压滤脱水，脱水后的分离水进入所述排泥池，脱水后的泥饼暂存至所述储存装置中；所述脱水装置为板框压滤机。
6.根据权利要求5所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述调理罐包括浸没式搅拌装置和超声波液位计；所述调理罐依据场地大小进行模块化制作，材质为不锈钢；所述脱水装置为集成化设备，由进泥泵、加压泵、板框压滤机、清洗装置和仪器仪表集成于一体；所述存储装置为方形料仓，材质为碳钢，所述方形料仓下方具有供货车停泊的接泥空间。
7.根据权利要求1所述的短流程的给水厂排泥水处理系统，其特征在于，所述排泥池、排水池和平衡池采用不锈钢材质制成的装配式组件，且所述排泥池、排水池和平衡池的尺寸根据待建设场地大小进行设计和预制；所述膜分离系统和污泥脱水及暂存系统位于设备车间，采用钢结构建造。
8.一种短流程的给水厂排泥水处理方法，其采用权利要求1-7任一项所述的系统进行给水厂排泥水的处理；其包括：S1、排水池中的水经均质处理后，输送到排泥池，对排泥池中的泥水进行均质调节后,输送至所述膜分离系统进行膜分离，膜分离得到产水和浓缩液，产水回用给水厂；S2、膜分离产生的浓缩液经平衡池进行均质调节后，输送至所述污泥脱水及暂存系统，向污泥脱水及暂存系统中投加调理剂PAC，浓缩液经污泥脱水及暂存系统处理产生分离水和泥饼；分离水循环至排泥池中，并最终经膜分离系统处理得到产水而被回用；脱水后的泥饼暂存后外运处置。
9.根据权利要求8所述的短流程的给水厂排泥水处理方法，其特征在于，所述膜分离系统产生的浓缩液的含固率达3-5％；所述污泥脱水及暂存系统中的脱水装置为板框压滤机，板框压滤机压榨压力大于2.5MPa，压滤后的泥饼含固率大于30％；所述平衡池内还设有监测浓缩液中含固率的在线浓度计；所述污泥脱水及暂存系统由调理罐、PAC自动化加药装置、脱水装置和储存装置组成；所述平衡池与调理罐之间设有在线电磁流量计；所述PAC自动化加药装置包括PAC储药罐、PAC加药计量泵及控制系统；所述PAC储药罐内设有超声波液位计；所述控制系统为PLC控制系统；所述在线电磁流量计和在线浓度计与PLC控制系统信号连接，PLC控制系统与PAC加药计量泵信号连接；PLC控制系统根据在线电磁流量计和在线浓度计所检测的进入调理罐中浓缩液的量和平衡池浓缩液的含固率来计算调理剂PAC的需求量，并依此控制PAC加药计量泵的工作参数进行PAC的自动定量投加。
10.根据权利要求8所述的短流程的给水厂排泥水处理方法，其特征在于，所述膜分离系统每周定期冲洗一次，或在检测到产水流量小于设计值10％-15％时进行冲洗；冲洗水源来自膜分离系统的产水，冲洗水量不超过膜分离系统的产水量的1/20；膜分离系统的冲洗水排入排泥池，在排泥池中进行均质后再经膜分离系统进行分离。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种短流程的给水厂排泥水处理系统及工艺，其解决了现有技术给水厂排泥水处理工艺冗长、建设周期长、投资成本高、占地面积大、运行成本高、回用水中含药剂影响安全性及部分技术污泥脱水外排等产生的水资源浪费等技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供一种短流程的给水厂排泥水处理系统，其包含依次连接的排水池、排泥池、膜分离系统、平衡池和污泥脱水及暂存系统；所述排水池用于收集和调节给水厂的滤池反洗水；所述排泥池用于收集给水厂沉淀池的排泥和排水池的排水并均质调节；所述膜分离系统对排泥池排出的泥水进行浓缩并产生浓缩液和能够回用的产水；所述平衡池用于收集来自膜分离系统的浓缩液并对浓缩液进行均质化处理；所述污泥脱水及暂存系统用于对来自平衡池的浓缩液进行泥水分离，得到分离水和泥饼；所述分离水循环至排泥池对排泥池的泥水进行均质调节以便进入膜分离系统处理回用；
所述排泥池的泥水进入膜分离系统，经膜分离系统处理后得到浓缩液和产水，产水连接膜分离系统的清洗装置和给水厂的清水池或配水井，浓缩液被输送至平衡池；所述平衡池中经均质调节的浓缩液进入所述污泥脱水及暂存系统进行处理，产生分离水和泥饼，泥饼暂存于泥饼存储仓，分离水则通过连接管道回流至排泥池。
根据本发明的较佳实施例，所述膜分离系统的冲洗水通过水管连接排泥池；所述排水池连接所述排泥池，使排水池中收集的滤池反洗水被输送到排泥池，所述排水池中设有搅拌装置。搅拌装置使排水池中的水得到均质化处理。
根据本发明的较佳实施例，所述排水池设置成独立的两格池体，两格池体并列运行，有效水深为2-4m，两格池体内分别设有浸没式搅拌装置、超声波液位计和潜水泵；所述超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据池体内液位高/低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将排水池中的水输送到排泥池。
根据本发明的较佳实施例，所述排泥池设置成独立的两格池体，两格池体并列运行，有效水深为2-4m，两格池体内分别设有浸没式搅拌装置、超声波液位计和潜水泵；所述排泥池中的超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据排泥池内液位高低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将排泥池中的排泥水输送到膜分离系统。两格池体可提高系统运行的连续性，在其中一个池体需要进行清理或维护时，另一个池体可正常运转。
根据本发明的较佳实施例，所述平衡池的有效深度为2-4m，且其包括浸没式搅拌装置、超声波液位计、在线浓度计和潜水泵；所述平衡池中的超声波液位计和潜水泵自控连锁，根据平衡池内液位高低控制潜水泵的启停；所述潜水泵将平衡池中的浓缩液输送至污泥脱水及暂存系统。
根据本发明的较佳实施例，所述膜分离系统为集成化设备，所述集成化设备由产水泵、循环泵、膜组件、膜池、清洗装置和仪器仪表等集成于一体；所述膜组件为超滤膜，所述超滤膜孔径为0.01μm-0.08μm。优选地，所述膜组件的膜材质为材质为PVDF有机膜、PTFE有机膜或陶瓷有机膜的一种。
根据本发明的较佳实施例，所述污泥脱水及暂存系统由调理罐、PAC自动化加药装置、脱水装置和储存装置组成；所述调理罐接收由平衡池输送的浓缩液，所述PAC自动化加药装置向所述调理罐中添加调理剂PAC；所述脱水装置对加完调理剂PAC的浓缩液进行压滤脱水，脱水后的分离水进入所述排泥池，脱水后的泥饼暂存至所述储存装置中；所述脱水装置为板框压滤机。
根据本发明的较佳实施例，所述调理罐包括浸没式搅拌装置和超声波液位计；所述调理罐依据场地大小进行模块化制作，材质为不锈钢；
所述脱水装置为集成化设备，由进泥泵、加压泵、板框压滤机、清洗装置和仪器仪表集成于一体；
所述存储装置为方形料仓，材质为碳钢，所述方形料仓下方具有供货车停泊的接泥空间，泥饼可视情况进行填埋处置或利用。
根据本发明的较佳实施例，所述排泥池、排水池和平衡池采用不锈钢材质制成的装配式组件，且所述排泥池、排水池和平衡池的尺寸根据待建设场地大小进行设计和预制；所述膜分离系统和污泥脱水及暂存系统位于设备车间，采用钢结构建造。
第二方面，本发明提供一种短流程的给水厂排泥水处理方法，其采用上述系统进行给水厂排泥水的处理；其包括：
S1、排水池中的水经均质处理后，输送到排泥池，对排泥池中的泥水进行均质调节后,输送至所述膜分离系统进行膜分离，膜分离得到产水和浓缩液，产水回用给水厂；部分产水用于冲洗膜分离系统，冲洗水回到排泥池；
S2、膜分离产生的浓缩液经平衡池进行均质调节后，输送至所述污泥脱水及暂存系统，向污泥脱水及暂存系统中投加调理剂PAC，浓缩液经污泥脱水及暂存系统处理产生分离水和泥饼；分离水循环至排泥池中，并最终经膜分离系统处理得到产水而被回用；脱水后的泥饼暂存后外运处置。
根据本发明的较佳实施例，所述膜分离系统产生的浓缩液的含固率达3-5％；所述污泥脱水及暂存系统中的脱水装置为板框压滤机，板框压滤机压榨压力大于2.5MPa，压滤后的泥饼含固率大于30％，压滤产生的分离水回用到排泥池对排泥池中排泥水进行均质化调节。
根据本发明的较佳实施例，所述平衡池内还设有监测浓缩液中含固率的在线浓度计；所述污泥脱水及暂存系统由调理罐、PAC自动化加药装置、脱水装置和储存装置组成；所述平衡池与调理罐之间设有在线电磁流量计；
所述PAC自动化加药装置包括PAC储药罐(优选材质为PE)、PAC加药计量泵及控制系统；所述PAC储药罐内设有超声波液位计；所述控制系统为PLC控制系统；所述在线电磁流量计和在线浓度计与PLC控制系统信号连接，PLC控制系统与PAC加药计量泵信号连接；PLC控制系统根据在线电磁流量计和在线浓度计所检测的进入调理罐中浓缩液的量和平衡池浓缩液的含固率来计算调理剂PAC的需求量，并依此控制PAC加药计量泵的工作参数进行PAC的自动定量投加。
根据本发明的较佳实施例，所述PAC加药计量泵采用变频机械隔膜泵，并配套安全阀、背压阀和脉冲阻尼器。
根据本发明的较佳实施例，所述膜分离系统每周定期冲洗一次，或在检测到产水流量小于设计值10％-15％时进行冲洗；冲洗水源来自膜分离系统的产水，冲洗水量不超过膜分离系统的产水量的1/20(每周冲洗的冲洗水量不超过该周产水量的1/20)；膜分离系统的冲洗水排入排泥池，在排泥池中进行均质后再经膜分离系统进行分离。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种短流程的给水厂排泥水处理系统，巧妙运用了膜分离技术，并将膜分离设置在恰当的工序上，一方面替代了传统工艺中的浓缩池起到浓缩效果，另一方面无需添加任何外加药剂，使回用水更安全；本发明将分离产生无药剂的回用水和浓缩液集成在膜分离系统中同步完成，且处理过程中无需添加絮凝剂PAM，使回用水更安全。膜分离系统有效去除水中的SS，去除率可达99％，符合给水厂的回用标准，可直接回用给水厂。
本发明的污泥脱水及暂存系统中仅添加了给水厂允许使用的PAC调理剂，且考虑到污泥脱水及暂存系统中的分离水中SS浓度较高，无法直接回用，分离水会回流到排泥池中，并最终会经过膜分离系统进行分离产水安全回用，水资源在系统内部循环，实现了废水零排放，减少水资源浪费。
本发明的膜分离系统和污泥脱水及暂存系统设备集成化、自动化程度高，节省占地面积。由于池体采用装配式设计和建设，可节约建设周期和建设成本。与现有技术相比，本工艺路线简单，处理工艺中未添加絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)，膜分离系统产水可直接回用给水厂，整个工艺系统无外排水资源浪费，膜分离系统和污泥脱水及暂存系统设备集成化程度高，节省占地面积，池体采用装配式设计和建设，可节省建设周期和建设成本。
综上所述，本发明的系统具有工艺路线简单、流程短，可产生不含PAM的安全回用水，实现了水的零排放，投入建设成本低，运行维护方便，无水资源浪费等优点。
（发明人：胡啸;郑鹏凯;刘芳;赵鑫;綦跃强;张兴华）