公布日：2024.12.31
申請日：2024.11.18
分類號：C02F1/44(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F11/122(2019.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)及方法，包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統(tǒng)、平衡池和污泥脫水及暫存系統(tǒng)；排水池用于收集和調(diào)節(jié)給水廠的濾池反洗水；排泥池用于收集給水廠沉淀池的排泥和排水池的排水并均質(zhì)調(diào)節(jié)；膜分離系統(tǒng)對排泥池排出的泥水進行濃縮并產(chǎn)生濃縮液和能夠回用的產(chǎn)水；平衡池用于收集來自膜分離系統(tǒng)的濃縮液并對濃縮液進行均質(zhì)化處理；污泥脫水及暫存系統(tǒng)用于對來自平衡池的濃縮液進行泥水分離，得到分離水和泥餅；分離水循環(huán)至排泥池對排泥池的泥水進行均質(zhì)調(diào)節(jié)以便進入膜分離系統(tǒng)處理回用。本發(fā)明的工藝路線簡單、流程短，可產(chǎn)生不含PAM的回用水，實現(xiàn)了全過程水零排放，投入建設(shè)成本低，無水資源浪費。
權(quán)利要求書
1.一種短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統(tǒng)、平衡池和污泥脫水及暫存系統(tǒng)；所述排水池用于收集和調(diào)節(jié)給水廠的濾池反洗水；所述排泥池用于收集給水廠沉淀池的排泥和排水池的排水并均質(zhì)調(diào)節(jié)；所述膜分離系統(tǒng)對排泥池排出的泥水進行濃縮并產(chǎn)生濃縮液和能夠回用的產(chǎn)水；所述平衡池用于收集來自膜分離系統(tǒng)的濃縮液并對濃縮液進行均質(zhì)化處理；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)用于對來自平衡池的濃縮液進行泥水分離，得到分離水和泥餅；所述分離水循環(huán)至排泥池對排泥池的泥水進行均質(zhì)調(diào)節(jié)以便進入膜分離系統(tǒng)處理回用；所述排泥池的泥水進入膜分離系統(tǒng)，經(jīng)膜分離系統(tǒng)處理后得到濃縮液和產(chǎn)水，產(chǎn)水連接膜分離系統(tǒng)的清洗裝置和給水廠的清水池或配水井，濃縮液被輸送至平衡池；所述平衡池中經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)的濃縮液進入所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)進行處理，產(chǎn)生分離水和泥餅，泥餅暫存于泥餅存儲倉，分離水則通過連接管道回流至排泥池；所述膜分離系統(tǒng)的沖洗水通過水管連接排泥池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述排水池連接所述排泥池，使排水池中收集的濾池反洗水被輸送到排泥池；所述排水池設(shè)置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內(nèi)分別設(shè)有浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計和潛水泵；所述超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)池體內(nèi)液位高/低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將排水池中的水輸送到排泥池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述排泥池設(shè)置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內(nèi)分別設(shè)有浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計和潛水泵；所述排泥池中的超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)排泥池內(nèi)液位高低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將排泥池中的排泥水輸送到膜分離系統(tǒng)；所述平衡池的有效深度為2-4m，且其包括浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計、在線濃度計和潛水泵；所述平衡池中的超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)平衡池內(nèi)液位高低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將平衡池中的濃縮液輸送至污泥脫水及暫存系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜分離系統(tǒng)為集成化設(shè)備，所述集成化設(shè)備由產(chǎn)水泵、循環(huán)泵、膜組件、膜池、清洗裝置和儀器儀表等集成于一體；所述膜組件為超濾膜，所述超濾膜孔徑為0.01μm-0.08μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)由調(diào)理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述調(diào)理罐接收由平衡池輸送的濃縮液，所述PAC自動化加藥裝置向所述調(diào)理罐中添加調(diào)理劑PAC；所述脫水裝置對加完調(diào)理劑PAC的濃縮液進行壓濾脫水，脫水后的分離水進入所述排泥池，脫水后的泥餅暫存至所述儲存裝置中；所述脫水裝置為板框壓濾機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)理罐包括浸沒式攪拌裝置和超聲波液位計；所述調(diào)理罐依據(jù)場地大小進行模塊化制作，材質(zhì)為不銹鋼；所述脫水裝置為集成化設(shè)備，由進泥泵、加壓泵、板框壓濾機、清洗裝置和儀器儀表集成于一體；所述存儲裝置為方形料倉，材質(zhì)為碳鋼，所述方形料倉下方具有供貨車停泊的接泥空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述排泥池、排水池和平衡池采用不銹鋼材質(zhì)制成的裝配式組件，且所述排泥池、排水池和平衡池的尺寸根據(jù)待建設(shè)場地大小進行設(shè)計和預(yù)制；所述膜分離系統(tǒng)和污泥脫水及暫存系統(tǒng)位于設(shè)備車間，采用鋼結(jié)構(gòu)建造。
8.一種短流程的給水廠排泥水處理方法，其采用權(quán)利要求1-7任一項所述的系統(tǒng)進行給水廠排泥水的處理；其包括：S1、排水池中的水經(jīng)均質(zhì)處理后，輸送到排泥池，對排泥池中的泥水進行均質(zhì)調(diào)節(jié)后,輸送至所述膜分離系統(tǒng)進行膜分離，膜分離得到產(chǎn)水和濃縮液，產(chǎn)水回用給水廠；S2、膜分離產(chǎn)生的濃縮液經(jīng)平衡池進行均質(zhì)調(diào)節(jié)后，輸送至所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)，向污泥脫水及暫存系統(tǒng)中投加調(diào)理劑PAC，濃縮液經(jīng)污泥脫水及暫存系統(tǒng)處理產(chǎn)生分離水和泥餅；分離水循環(huán)至排泥池中，并最終經(jīng)膜分離系統(tǒng)處理得到產(chǎn)水而被回用；脫水后的泥餅暫存后外運處置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的短流程的給水廠排泥水處理方法，其特征在于，所述膜分離系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液的含固率達3-5％；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)中的脫水裝置為板框壓濾機，板框壓濾機壓榨壓力大于2.5MPa，壓濾后的泥餅含固率大于30％；所述平衡池內(nèi)還設(shè)有監(jiān)測濃縮液中含固率的在線濃度計；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)由調(diào)理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述平衡池與調(diào)理罐之間設(shè)有在線電磁流量計；所述PAC自動化加藥裝置包括PAC儲藥罐、PAC加藥計量泵及控制系統(tǒng)；所述PAC儲藥罐內(nèi)設(shè)有超聲波液位計；所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)；所述在線電磁流量計和在線濃度計與PLC控制系統(tǒng)信號連接，PLC控制系統(tǒng)與PAC加藥計量泵信號連接；PLC控制系統(tǒng)根據(jù)在線電磁流量計和在線濃度計所檢測的進入調(diào)理罐中濃縮液的量和平衡池濃縮液的含固率來計算調(diào)理劑PAC的需求量，并依此控制PAC加藥計量泵的工作參數(shù)進行PAC的自動定量投加。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的短流程的給水廠排泥水處理方法，其特征在于，所述膜分離系統(tǒng)每周定期沖洗一次，或在檢測到產(chǎn)水流量小于設(shè)計值10％-15％時進行沖洗；沖洗水源來自膜分離系統(tǒng)的產(chǎn)水，沖洗水量不超過膜分離系統(tǒng)的產(chǎn)水量的1/20；膜分離系統(tǒng)的沖洗水排入排泥池，在排泥池中進行均質(zhì)后再經(jīng)膜分離系統(tǒng)進行分離。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點、不足，本發(fā)明提供一種短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)及工藝，其解決了現(xiàn)有技術(shù)給水廠排泥水處理工藝冗長、建設(shè)周期長、投資成本高、占地面積大、運行成本高、回用水中含藥劑影響安全性及部分技術(shù)污泥脫水外排等產(chǎn)生的水資源浪費等技術(shù)問題。
(二)技術(shù)方案
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：
本發(fā)明提供一種短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，其包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統(tǒng)、平衡池和污泥脫水及暫存系統(tǒng)；所述排水池用于收集和調(diào)節(jié)給水廠的濾池反洗水；所述排泥池用于收集給水廠沉淀池的排泥和排水池的排水并均質(zhì)調(diào)節(jié)；所述膜分離系統(tǒng)對排泥池排出的泥水進行濃縮并產(chǎn)生濃縮液和能夠回用的產(chǎn)水；所述平衡池用于收集來自膜分離系統(tǒng)的濃縮液并對濃縮液進行均質(zhì)化處理；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)用于對來自平衡池的濃縮液進行泥水分離，得到分離水和泥餅；所述分離水循環(huán)至排泥池對排泥池的泥水進行均質(zhì)調(diào)節(jié)以便進入膜分離系統(tǒng)處理回用；
所述排泥池的泥水進入膜分離系統(tǒng)，經(jīng)膜分離系統(tǒng)處理后得到濃縮液和產(chǎn)水，產(chǎn)水連接膜分離系統(tǒng)的清洗裝置和給水廠的清水池或配水井，濃縮液被輸送至平衡池；所述平衡池中經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)的濃縮液進入所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)進行處理，產(chǎn)生分離水和泥餅，泥餅暫存于泥餅存儲倉，分離水則通過連接管道回流至排泥池。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述膜分離系統(tǒng)的沖洗水通過水管連接排泥池；所述排水池連接所述排泥池，使排水池中收集的濾池反洗水被輸送到排泥池，所述排水池中設(shè)有攪拌裝置。攪拌裝置使排水池中的水得到均質(zhì)化處理。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述排水池設(shè)置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內(nèi)分別設(shè)有浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計和潛水泵；所述超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)池體內(nèi)液位高/低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將排水池中的水輸送到排泥池。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述排泥池設(shè)置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內(nèi)分別設(shè)有浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計和潛水泵；所述排泥池中的超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)排泥池內(nèi)液位高低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將排泥池中的排泥水輸送到膜分離系統(tǒng)。兩格池體可提高系統(tǒng)運行的連續(xù)性，在其中一個池體需要進行清理或維護時，另一個池體可正常運轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述平衡池的有效深度為2-4m，且其包括浸沒式攪拌裝置、超聲波液位計、在線濃度計和潛水泵；所述平衡池中的超聲波液位計和潛水泵自控連鎖，根據(jù)平衡池內(nèi)液位高低控制潛水泵的啟停；所述潛水泵將平衡池中的濃縮液輸送至污泥脫水及暫存系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述膜分離系統(tǒng)為集成化設(shè)備，所述集成化設(shè)備由產(chǎn)水泵、循環(huán)泵、膜組件、膜池、清洗裝置和儀器儀表等集成于一體；所述膜組件為超濾膜，所述超濾膜孔徑為0.01μm-0.08μm。優(yōu)選地，所述膜組件的膜材質(zhì)為材質(zhì)為PVDF有機膜、PTFE有機膜或陶瓷有機膜的一種。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)由調(diào)理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述調(diào)理罐接收由平衡池輸送的濃縮液，所述PAC自動化加藥裝置向所述調(diào)理罐中添加調(diào)理劑PAC；所述脫水裝置對加完調(diào)理劑PAC的濃縮液進行壓濾脫水，脫水后的分離水進入所述排泥池，脫水后的泥餅暫存至所述儲存裝置中；所述脫水裝置為板框壓濾機。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述調(diào)理罐包括浸沒式攪拌裝置和超聲波液位計；所述調(diào)理罐依據(jù)場地大小進行模塊化制作，材質(zhì)為不銹鋼；
所述脫水裝置為集成化設(shè)備，由進泥泵、加壓泵、板框壓濾機、清洗裝置和儀器儀表集成于一體；
所述存儲裝置為方形料倉，材質(zhì)為碳鋼，所述方形料倉下方具有供貨車停泊的接泥空間，泥餅可視情況進行填埋處置或利用。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述排泥池、排水池和平衡池采用不銹鋼材質(zhì)制成的裝配式組件，且所述排泥池、排水池和平衡池的尺寸根據(jù)待建設(shè)場地大小進行設(shè)計和預(yù)制；所述膜分離系統(tǒng)和污泥脫水及暫存系統(tǒng)位于設(shè)備車間，采用鋼結(jié)構(gòu)建造。
第二方面，本發(fā)明提供一種短流程的給水廠排泥水處理方法，其采用上述系統(tǒng)進行給水廠排泥水的處理；其包括：
S1、排水池中的水經(jīng)均質(zhì)處理后，輸送到排泥池，對排泥池中的泥水進行均質(zhì)調(diào)節(jié)后,輸送至所述膜分離系統(tǒng)進行膜分離，膜分離得到產(chǎn)水和濃縮液，產(chǎn)水回用給水廠；部分產(chǎn)水用于沖洗膜分離系統(tǒng)，沖洗水回到排泥池；
S2、膜分離產(chǎn)生的濃縮液經(jīng)平衡池進行均質(zhì)調(diào)節(jié)后，輸送至所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)，向污泥脫水及暫存系統(tǒng)中投加調(diào)理劑PAC，濃縮液經(jīng)污泥脫水及暫存系統(tǒng)處理產(chǎn)生分離水和泥餅；分離水循環(huán)至排泥池中，并最終經(jīng)膜分離系統(tǒng)處理得到產(chǎn)水而被回用；脫水后的泥餅暫存后外運處置。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述膜分離系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液的含固率達3-5％；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)中的脫水裝置為板框壓濾機，板框壓濾機壓榨壓力大于2.5MPa，壓濾后的泥餅含固率大于30％，壓濾產(chǎn)生的分離水回用到排泥池對排泥池中排泥水進行均質(zhì)化調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述平衡池內(nèi)還設(shè)有監(jiān)測濃縮液中含固率的在線濃度計；所述污泥脫水及暫存系統(tǒng)由調(diào)理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述平衡池與調(diào)理罐之間設(shè)有在線電磁流量計；
所述PAC自動化加藥裝置包括PAC儲藥罐(優(yōu)選材質(zhì)為PE)、PAC加藥計量泵及控制系統(tǒng)；所述PAC儲藥罐內(nèi)設(shè)有超聲波液位計；所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)；所述在線電磁流量計和在線濃度計與PLC控制系統(tǒng)信號連接，PLC控制系統(tǒng)與PAC加藥計量泵信號連接；PLC控制系統(tǒng)根據(jù)在線電磁流量計和在線濃度計所檢測的進入調(diào)理罐中濃縮液的量和平衡池濃縮液的含固率來計算調(diào)理劑PAC的需求量，并依此控制PAC加藥計量泵的工作參數(shù)進行PAC的自動定量投加。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述PAC加藥計量泵采用變頻機械隔膜泵，并配套安全閥、背壓閥和脈沖阻尼器。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，所述膜分離系統(tǒng)每周定期沖洗一次，或在檢測到產(chǎn)水流量小于設(shè)計值10％-15％時進行沖洗；沖洗水源來自膜分離系統(tǒng)的產(chǎn)水，沖洗水量不超過膜分離系統(tǒng)的產(chǎn)水量的1/20(每周沖洗的沖洗水量不超過該周產(chǎn)水量的1/20)；膜分離系統(tǒng)的沖洗水排入排泥池，在排泥池中進行均質(zhì)后再經(jīng)膜分離系統(tǒng)進行分離。
(三)有益效果
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明提供的一種短流程的給水廠排泥水處理系統(tǒng)，巧妙運用了膜分離技術(shù)，并將膜分離設(shè)置在恰當(dāng)?shù)墓ば蛏�，一方面替代了傳統(tǒng)工藝中的濃縮池起到濃縮效果，另一方面無需添加任何外加藥劑，使回用水更安全；本發(fā)明將分離產(chǎn)生無藥劑的回用水和濃縮液集成在膜分離系統(tǒng)中同步完成，且處理過程中無需添加絮凝劑PAM，使回用水更安全。膜分離系統(tǒng)有效去除水中的SS，去除率可達99％，符合給水廠的回用標準，可直接回用給水廠。
本發(fā)明的污泥脫水及暫存系統(tǒng)中僅添加了給水廠允許使用的PAC調(diào)理劑，且考慮到污泥脫水及暫存系統(tǒng)中的分離水中SS濃度較高，無法直接回用，分離水會回流到排泥池中，并最終會經(jīng)過膜分離系統(tǒng)進行分離產(chǎn)水安全回用，水資源在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)，實現(xiàn)了廢水零排放，減少水資源浪費。
本發(fā)明的膜分離系統(tǒng)和污泥脫水及暫存系統(tǒng)設(shè)備集成化、自動化程度高，節(jié)省占地面積。由于池體采用裝配式設(shè)計和建設(shè)，可節(jié)約建設(shè)周期和建設(shè)成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本工藝路線簡單，處理工藝中未添加絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，膜分離系統(tǒng)產(chǎn)水可直接回用給水廠，整個工藝系統(tǒng)無外排水資源浪費，膜分離系統(tǒng)和污泥脫水及暫存系統(tǒng)設(shè)備集成化程度高，節(jié)省占地面積，池體采用裝配式設(shè)計和建設(shè)，可節(jié)省建設(shè)周期和建設(shè)成本。
綜上所述，本發(fā)明的系統(tǒng)具有工藝路線簡單、流程短，可產(chǎn)生不含PAM的安全回用水，實現(xiàn)了水的零排放，投入建設(shè)成本低，運行維護方便，無水資源浪費等優(yōu)點。
（發(fā)明人：胡嘯;鄭鵬凱;劉芳;趙鑫;綦躍強;張興華）
