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
本發明涉及一種短流程的給水廠排泥水處理系統及方法，包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統、平衡池和污泥脫水及暫存系統；排水池用于收集和調節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調節；膜分離系統對排泥池排出的泥水進行濃縮并產生濃縮液和能夠回用的產水；平衡池用于收集來自膜分離系統的濃縮液并對濃縮液進行均質化處理；污泥脫水及暫存系統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；分離水循環至排泥池對排泥池的泥水進行均質調節以便進入膜分離系統處理回用。本發明的工藝路線簡單、流程短，可產生不含PAM的回用水，實現了全過程水零排放，投入建設成本低，無水資源浪費。
權利要求書
1.一種短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統、平衡池和污泥脫水及暫存系統；所述排水池用于收集和調節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調節；所述膜分離系統對排泥池排出的泥水進行濃縮并產生濃縮液和能夠回用的產水；所述平衡池用于收集來自膜分離系統的濃縮液并對濃縮液進行均質化處理；所述污泥脫水及暫存系統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；所述分離水循環至排泥池對排泥池的泥水進行均質調節以便進入膜分離系統處理回用；所述排泥池的泥水進入膜分離系統，經膜分離系統處理后得到濃縮液和產水，產水連接膜分離系統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；所述平衡池中經均質調節的濃縮液進入所述污泥脫水及暫存系統進行處理，產生分離水和泥餅，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；所述膜分離系統的沖洗水通過水管連接排泥池。
2.根據權利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，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，兩格池體內分別設有浸沒式攪拌裝置、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，根據池體內液位高/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.根據權利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，所述排泥池設置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內分別設有浸沒式攪拌裝置、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，根據排泥池內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；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，根據平衡池內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。
4.根據權利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，所述膜分離系統為集成化設備，所述集成化設備由產水泵、循環泵、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.根據權利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，所述污泥脫水及暫存系統由調理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述調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理罐中添加調理劑PAC；所述脫水裝置對加完調理劑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.根據權利要求5所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，所述調理罐包括浸沒式攪拌裝置和超聲波液位計；所述調理罐依據場地大小進行模塊化制作，材質為不銹鋼；所述脫水裝置為集成化設備，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.根據權利要求1所述的短流程的給水廠排泥水處理系統，其特征在于，所述排泥池、排水池和平衡池采用不銹鋼材質制成的裝配式組件，且所述排泥池、排水池和平衡池的尺寸根據待建設場地大小進行設計和預制；所述膜分離系統和污泥脫水及暫存系統位于設備車間，采用鋼結構建造。
8.一種短流程的給水廠排泥水處理方法，其采用權利要求1-7任一項所述的系統進行給水廠排泥水的處理；其包括：S1、排水池中的水經均質處理后，輸送到排泥池，對排泥池中的泥水進行均質調節后,輸送至所述膜分離系統進行膜分離，膜分離得到產水和濃縮液，產水回用給水廠；S2、膜分離產生的濃縮液經平衡池進行均質調節后，輸送至所述污泥脫水及暫存系統，向污泥脫水及暫存系統中投加調理劑PAC，濃縮液經污泥脫水及暫存系統處理產生分離水和泥餅；分離水循環至排泥池中，并最終經膜分離系統處理得到產水而被回用；脫水后的泥餅暫存后外運處置。
9.根據權利要求8所述的短流程的給水廠排泥水處理方法，其特征在于，所述膜分離系統產生的濃縮液的含固率達3-5％；所述污泥脫水及暫存系統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％；所述平衡池內還設有監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由調理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述平衡池與調理罐之間設有在線電磁流量計；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；所述PAC儲藥罐內設有超聲波液位計；所述控制系統為PLC控制系統；所述在線電磁流量計和在線濃度計與PLC控制系統信號連接，PLC控制系統與PAC加藥計量泵信號連接；PLC控制系統根據在線電磁流量計和在線濃度計所檢測的進入調理罐中濃縮液的量和平衡池濃縮液的含固率來計算調理劑PAC的需求量，并依此控制PAC加藥計量泵的工作參數進行PAC的自動定量投加。
10.根據權利要求8所述的短流程的給水廠排泥水處理方法，其特征在于，所述膜分離系統每周定期沖洗一次，或在檢測到產水流量小于設計值10％-15％時進行沖洗；沖洗水源來自膜分離系統的產水，沖洗水量不超過膜分離系統的產水量的1/20；膜分離系統的沖洗水排入排泥池，在排泥池中進行均質后再經膜分離系統進行分離。
發明內容
(一)要解決的技術問題
鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種短流程的給水廠排泥水處理系統及工藝，其解決了現有技術給水廠排泥水處理工藝冗長、建設周期長、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污泥脫水外排等產生的水資源浪費等技術問題。
(二)技術方案
為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：
本發明提供一種短流程的給水廠排泥水處理系統，其包含依次連接的排水池、排泥池、膜分離系統、平衡池和污泥脫水及暫存系統；所述排水池用于收集和調節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調節；所述膜分離系統對排泥池排出的泥水進行濃縮并產生濃縮液和能夠回用的產水；所述平衡池用于收集來自膜分離系統的濃縮液并對濃縮液進行均質化處理；所述污泥脫水及暫存系統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；所述分離水循環至排泥池對排泥池的泥水進行均質調節以便進入膜分離系統處理回用；
所述排泥池的泥水進入膜分離系統，經膜分離系統處理后得到濃縮液和產水，產水連接膜分離系統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；所述平衡池中經均質調節的濃縮液進入所述污泥脫水及暫存系統進行處理，產生分離水和泥餅，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。
根據本發明的較佳實施例，所述膜分離系統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，所述排水池中設有攪拌裝置。攪拌裝置使排水池中的水得到均質化處理。
根據本發明的較佳實施例，所述排水池設置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內分別設有浸沒式攪拌裝置、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，根據池體內液位高/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。
根據本發明的較佳實施例，所述排泥池設置成獨立的兩格池體，兩格池體并列運行，有效水深為2-4m，兩格池體內分別設有浸沒式攪拌裝置、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，根據排泥池內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。兩格池體可提高系統運行的連續性，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。
根據本發明的較佳實施例，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，根據平衡池內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。
根據本發明的較佳實施例，所述膜分離系統為集成化設備，所述集成化設備由產水泵、循環泵、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。優選地，所述膜組件的膜材質為材質為PVDF有機膜、PTFE有機膜或陶瓷有機膜的一種。
根據本發明的較佳實施例，所述污泥脫水及暫存系統由調理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述調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理罐中添加調理劑PAC；所述脫水裝置對加完調理劑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。
根據本發明的較佳實施例，所述調理罐包括浸沒式攪拌裝置和超聲波液位計；所述調理罐依據場地大小進行模塊化制作，材質為不銹鋼；
所述脫水裝置為集成化設備，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。
根據本發明的較佳實施例，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待建設場地大小進行設計和預制；所述膜分離系統和污泥脫水及暫存系統位于設備車間，采用鋼結構建造。
第二方面，本發明提供一種短流程的給水廠排泥水處理方法，其采用上述系統進行給水廠排泥水的處理；其包括：
S1、排水池中的水經均質處理后，輸送到排泥池，對排泥池中的泥水進行均質調節后,輸送至所述膜分離系統進行膜分離，膜分離得到產水和濃縮液，產水回用給水廠；部分產水用于沖洗膜分離系統，沖洗水回到排泥池；
S2、膜分離產生的濃縮液經平衡池進行均質調節后，輸送至所述污泥脫水及暫存系統，向污泥脫水及暫存系統中投加調理劑PAC，濃縮液經污泥脫水及暫存系統處理產生分離水和泥餅；分離水循環至排泥池中，并最終經膜分離系統處理得到產水而被回用；脫水后的泥餅暫存后外運處置。
根據本發明的較佳實施例，所述膜分離系統產生的濃縮液的含固率達3-5％；所述污泥脫水及暫存系統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％，壓濾產生的分離水回用到排泥池對排泥池中排泥水進行均質化調節。
根據本發明的較佳實施例，所述平衡池內還設有監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由調理罐、PAC自動化加藥裝置、脫水裝置和儲存裝置組成；所述平衡池與調理罐之間設有在線電磁流量計；
所述PAC自動化加藥裝置包括PAC儲藥罐(優選材質為PE)、PAC加藥計量泵及控制系統；所述PAC儲藥罐內設有超聲波液位計；所述控制系統為PLC控制系統；所述在線電磁流量計和在線濃度計與PLC控制系統信號連接，PLC控制系統與PAC加藥計量泵信號連接；PLC控制系統根據在線電磁流量計和在線濃度計所檢測的進入調理罐中濃縮液的量和平衡池濃縮液的含固率來計算調理劑PAC的需求量，并依此控制PAC加藥計量泵的工作參數進行PAC的自動定量投加。
根據本發明的較佳實施例，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。
根據本發明的較佳實施例，所述膜分離系統每周定期沖洗一次，或在檢測到產水流量小于設計值10％-15％時進行沖洗；沖洗水源來自膜分離系統的產水，沖洗水量不超過膜分離系統的產水量的1/20(每周沖洗的沖洗水量不超過該周產水量的1/20)；膜分離系統的沖洗水排入排泥池，在排泥池中進行均質后再經膜分離系統進行分離。
(三)有益效果
本發明的有益效果是：
本發明提供的一種短流程的給水廠排泥水處理系統，巧妙運用了膜分離技術，并將膜分離設置在恰當的工序上，一方面替代了傳統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；本發明將分離產生無藥劑的回用水和濃縮液集成在膜分離系統中同步完成，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。
本發明的污泥脫水及暫存系統中僅添加了給水廠允許使用的PAC調理劑，且考慮到污泥脫水及暫存系統中的分離水中SS濃度較高，無法直接回用，分離水會回流到排泥池中，并最終會經過膜分離系統進行分離產水安全回用，水資源在系統內部循環，實現了廢水零排放，減少水資源浪費。
本發明的膜分離系統和污泥脫水及暫存系統設備集成化、自動化程度高，節省占地面積。由于池體采用裝配式設計和建設，可節約建設周期和建設成本。與現有技術相比，本工藝路線簡單，處理工藝中未添加絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)，膜分離系統產水可直接回用給水廠，整個工藝系統無外排水資源浪費，膜分離系統和污泥脫水及暫存系統設備集成化程度高，節省占地面積，池體采用裝配式設計和建設，可節省建設周期和建設成本。
綜上所述，本發明的系統具有工藝路線簡單、流程短，可產生不含PAM的安全回用水，實現了水的零排放，投入建設成本低，運行維護方便，無水資源浪費等優點。
（發明人：胡嘯;鄭鵬凱;劉芳;趙鑫;綦躍強;張興華）
