一种净水厂污泥处理工艺系统及自动化控制的制作方法

1.本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种一种净水厂污泥处理工艺系统及自动化控制。


背景技术：

2.随着国家对水资源保护力度的不断加大，为促进经济社会和环境可持续发展，净水厂排泥水处理也日趋得到重视，目前许多的净水厂已经开始实施污泥处置的工程改造或新建。
3.由于污泥具有较强的亲水性，对污泥浓缩后才能进行干化，目前，我国多采用的污泥处理工艺的平面布置图如图1所示：
4.当排泥水不定期排入排泥调节池和排水调节池后，通过搅拌器搅拌防止污泥沉降，经过调节和均质后，排水调节池中的泥水外排，排泥调节池通过水泵均匀提升进入污泥浓缩池，在污泥浓缩池进行泥水分离，底泥通过泥泵抽升进入储泥池，再通过进料泵抽升进入污泥脱水机脱水，排出泥饼。
5.上述的污泥处理工艺系统存在以下问题：
6.1.排水调节池和排泥调节池中，目前的工艺采用机械搅拌，包括桨叶式搅拌机、双曲面搅拌机或水下推流搅拌器，均存在搅拌能量不能均匀分布于全池各个角落，导致远离搅拌区域积沙严重；
7.2.污泥浓缩池中，由于净水厂沉淀污泥具有沉降快、易板结的特点，目前的排泥工艺采用抽泥泵或重力自流后抽升的方式排泥，导致集泥坑内污泥排出不彻底、排泥管易沉积堵塞，甚至全池因板结堵塞而停产清淤，电气设备耗电量较大；运行不稳定，设备维护保养工作量大，无法实现无人值守运行；
8.3.污泥浓缩池排泥周期和排泥时长人为设定，无科学依据，排泥周期太短或排泥时长太长，容易带出更多的水，导致浓缩污泥浓度降低，生产效率降低；或者，浓缩池积泥高度较高，影响了浓缩池有效容积；排泥周期太长或排泥时长较短，污泥没有彻底排出等等诸多的生产性问题；
9.4.脱水机系统的进泥、压榨时长等重要参数不能科学地合理设置，且该系统的重要运行参数不能根据进泥的特性进行自动的科学合理化、智能化的调整，导致单批次生产运行总时长较长，生产效率低下，浪费能耗且增大投资；
10.5.浓缩池排泥、储泥池、污泥提升泵、脱水机等整套工艺设备不能高效、科学地智能化联动运行，各流程之间不能相互协调统一，导致整套工艺运行差错，生产效率低下，无法实现少人甚至无人化的自动化生产运行。
11.因不同水源水质导致其排泥水性质各不相同，其排泥水工艺流程的运行具有较强的相关性，由于排泥水处理工艺流程较复杂，牵涉到排泥水来水水量不恒定、浓度不稳定、泥性不确定，排水调节池和排泥调节池如何设计和运行才能保证污泥不沉积，污泥浓缩池如何设计和运行才能获得更高浓度的污泥，板框压滤机如何设计和运行才能提高效率，污
泥浓缩池、储泥池、脱水机如何联动运行才能实现高效、智慧化运行，尤其是污泥浓缩效果直接影响污泥脱水的工作效率和脱水后的泥饼含水率，这些问题在实际工程中显得尤为突出。


技术实现要素：

12.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种净水厂污泥处理工艺系统，以克服上述现有技术中的不足。
13.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种净水厂污泥处理工艺系统，包括排泥调节池、排水调节池、潜污泵、浓缩池、储泥池、水扰搅拌装置、气扰装置和气升排泥装置，排泥调节池、潜污泵和浓缩池依次连通，排泥调节池与排水调节池连通，排泥调节池和排水调节池内均设置有水扰搅拌装置；气扰装置的出气口处于浓缩池的池底处；气升排泥装置的进泥口处于浓缩池的池底处，气升排泥装置的出泥口与储泥池连通。
14.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
15.在上述方案中，水扰搅拌装置包括加压泵和射流喷射器，加压泵的出水口与至少一个射流喷射器连通；加压泵布置在排泥调节池或排水调节池内，射流喷射器布置在排泥调节池或排水调节池内，且喷射口朝向池底。
16.在上述方案中，水扰搅拌装置还包括过滤器，加压泵、过滤器和射流喷射器依次连通。
17.在上述方案中，过滤器的排渣口上设有排渣阀。
18.在上述方案中，气升排泥装置包括空压机、升液排泥管和供气管，浓缩池的池底中心具有集泥坑，升液排泥管埋设于浓缩池的池底内，且其一端进入集泥坑内，并垂直向下弯折延伸预设深度，另一端经浓缩池的池壁贯穿至浓缩池外,升液排泥管处于浓缩池外的一端垂直向上弯折延伸预设高度，并进入至浓缩池池口处的积泥渠内,积泥渠通过排泥管与储泥池连通；供气管的一端与空压机相连，另一端与升液排泥管进入集泥坑内的一端连通。
19.在上述方案中，气升排泥装置还包括气源分配箱，空压机与气源分配箱连通；气扰装置为气扰释放管，气扰释放管布置于集泥坑内；部分供气管的一端与气源分配箱连通，另一端与升液排泥管进入集泥坑内的一端连通；部分供气管的一端与气源分配箱连通，另一端与气扰释放管连通。
20.在上述方案中，气扰释放管和供气管的末端均设有防污泥进入装置。
21.在上述方案中，集泥坑呈环形，且其内部分隔成多格，每格内均进入一根升液排泥管,每格内均布置气扰释放管。
22.在上述方案中，升液排泥管进入集泥坑内的一端的端口上设有止回底阀。
23.在上述方案中，还包括污泥脱水机和进料泵，储泥池、进料泵和污泥脱水机依次连通。
24.本实用新型的有益效果是：
25.水扰工艺在净水厂排泥调节池中的应用，实现全池扰流的良好扰流效果，实现了搅拌能量均匀分布，全池扰动无死角；
26.升液排泥管采用异位布置，实现了从池中心到池边的异位排泥，提泥效果显著；
27.通过对环形集泥坑内设置气扰的方式解决了集泥坑内污泥板结导致的排泥不畅、
不彻底的问题；
28.通过气升的方式，气液沿升液排泥管沿线满管均匀混合扰动，解决了排泥管内污泥板结导致堵塞的问题；
29.因气升方式为柔性提升，提泥过程中污泥携带水量小，排泥浓度高，对后续污泥脱水起到了提高效率的作用；
30.因气升排泥提升扬程小，相对于其它采用污泥抽升泵形式，气升排泥方式更节能；
31.该方式无水下传动部件，结构简单，无机械磨损，无淤积堵塞，气量控制稳定，后期运行维护保养成本低，运行安全可靠。
附图说明
32.图1为现有平面布置图；
33.图2本实用新型所述净水厂污泥处理工艺系统的平面布置图；
34.图3为本实用新型所述净水厂污泥处理工艺系统的部分结构图；
35.图4为图3的局部图a；
36.图5为图3的局部图b；
37.图6为图5的完整结构的俯视图；
38.图7为本实用新型所述净水厂污泥处理工艺系统的控制流程图；
39.图8为射流喷射器的结构图。
40.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
41.1、排泥调节池，2、排水调节池，3、潜污泵，4、浓缩池，410、集泥坑，420、积泥渠，421、排泥管，5、储泥池，6、水扰搅拌装置，610、加压泵，620、射流喷射器，621、扰流装置，622、导管，623、喷嘴，624、吸入室，625、混合室，626、吸入口，630、过滤器，631、排渣阀，7、气扰装置，8、气升排泥装置，810、空压机，820、升液排泥管，821、止回阀，830、供气管，840、气源分配箱，9、积泥罩，10、污泥脱水机，11、进料泵。
具体实施方式
42.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
43.实施例1
44.如图2～图6所示，一种净水厂污泥处理工艺系统，包括排泥调节池1、排水调节池2、潜污泵3、浓缩池4、储泥池5、水扰搅拌装置6、气扰装置7和气升排泥装置8，排泥调节池1、潜污泵3和浓缩池4依次连通，排泥调节池1与排水调节池2连通；
45.排泥调节池1和排水调节池2内均设置有水扰搅拌装置6，即利用水扰搅拌代替机械搅拌；
46.气扰装置7的出气口处于浓缩池4的池底处；气升排泥装置8的进泥口处于浓缩池4的池底处，气升排泥装置8的出泥口与储泥池5连通，即利用气提的方式将浓缩池4的底泥转移至储泥池5内。
47.实施例2
48.如图2～图6所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步优化，其具体如
下：
49.水扰搅拌装置6包括加压泵610和射流喷射器620，加压泵610的出水口与至少一个射流喷射器620连通；加压泵610布置在排泥调节池1或排水调节池2内，加压泵610的水源利用排泥调节池1或排水调节池2内的水，射流喷射器620布置在排泥调节池1或排水调节池2内，且喷射口朝向池底，加压泵610将水加压后输送至射流喷射器620，利用高压喷射的作用，将搅拌能量均匀分布于全池底面，防止泥沙沉积，排泥调节池1或排水调节池2内所布置的射流喷射器620以多排、且每排多个的形式分布。
50.而在本实施例中,射流喷射器620的结构优选如下:
51.如图8所示，射流喷射器620包括扰流装置621、导管622、喷嘴623、吸入室624和混合室625，导管622、喷嘴623、吸入室624和混合室625依次连通；喷嘴623的出水口以焊接的方式连接至吸入室624内，喷嘴623的外壁面与吸入室624的内壁面之间具有间隙，该间隙形成吸入口626；扰流装置621设置于喷嘴623内；喷嘴623为渐缩式结构，且流通截面积沿流体流动方向逐渐减小，可以有效来增强管内流体湍流程度；吸入室624为渐缩式结构，且流通截面积沿流体流动方向逐渐减小，可以降低流速的不均匀性，减少能量损失。
52.加压泵610供给的高压水经过导管622从喷嘴623喷出后会产生负压从吸入室624的吸入口626吸入泥水，两种流体经混合室625混合后喷出。
53.射流喷射器620为特殊设计的射流构造，能通过高速射流，带动池内3～5倍水量射出，实现全池良好扰流效果，加压水量水压和喷头构造和数量经过计算和匹配。
54.实施例3
55.如图2～图6所示，本实施例为在实施例2的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
56.水扰搅拌装置6还包括过滤器630，加压泵610、过滤器630和射流喷射器620依次连通，过滤器630用于对输送至射流喷射器620的水进行过滤，以降低射流喷射器620堵塞的风险。
57.实施例4
58.如图2～图6所示，本实施例为在实施例3的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
59.过滤器630的排渣口上设有排渣阀631，可以定期排放过滤器630截流泥渣，以确保其过滤效率。
60.实施例5
61.如图2～图6所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
62.气升排泥装置8包括空压机810、升液排泥管820和供气管830，浓缩池4的池底中心具有集泥坑410，升液排泥管820埋设于浓缩池4的池底内，升液排泥管820的一端进入集泥坑410内，并垂直向下弯折延伸预设深度，升液排泥管820的另一端经浓缩池4的池壁贯穿至浓缩池4外,升液排泥管820处于浓缩池4外的一端垂直向上弯折延伸预设高度，并进入至浓缩池4池口处的积泥渠420内,积泥渠420通过排泥管421与储泥池5连通，升液排泥管820进入积泥渠420内的一端的端口处罩设有积泥罩9；供气管830的一端与空压机810相连，供气管830的另一端与升液排泥管820进入集泥坑410内的一端连通。
63.实施例6
64.如图2～图6所示，本实施例为在实施例5的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
65.气升排泥装置8还包括气源分配箱840，空压机810与气源分配箱840连通；气扰装置7为气扰释放管，气扰释放管布置于集泥坑410内；部分供气管830的一端与气源分配箱840连通，供气管830的另一端与升液排泥管820进入集泥坑410内的一端连通；部分供气管830的一端与气源分配箱840连通，供气管830的另一端与气扰释放管连通。
66.实施例7
67.如图2～图6所示，本实施例为在实施例6的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
68.气扰释放管和所述供气管830的末端均设有防污泥进入装置。
69.实施例8
70.如图2～图6所示，本实施例为在实施例7的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
71.集泥坑410呈环形，且其内部分隔成多格，每格内均进入一根升液排泥管820,每格内均布置气扰释放管，在本实施例中，集泥坑410的内部均匀分隔成四格。
72.实施例9
73.如图2～图6所示，本实施例为在实施例5～8任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
74.升液排泥管820进入集泥坑410内的一端的端口上设有止回底阀821。
75.浓缩池4的池底四周高、中心低，浓缩池4内具有浓缩刮泥机，将底部污泥刮至位于中心底部的集泥坑410，距离池边较远。
76.气升排泥装置8工作流程为：
77.空压机810独立运行，确保空压机810中的储气罐的气压维持在设定值以上，低于设定值时空压机810自动启动运行；
78.压缩空气通过气源分配箱840分配至供气管830，并由供气管830对各气扰释放管和升液排泥管820供气，开停顺序和时长由plc自动控制；
79.压缩空气通过设置于集泥坑410底部的气扰释放管，对板结污泥进行松动，实现气扰，污泥松动后停止气扰；
80.压缩空气通过供气管830进入升液排泥管820，空气进入升液排泥管820后，利用空气和水的密度差产生升力，污泥从集泥坑410底部通过垂直
‑
倾斜
‑
垂直形式的升液排泥管820进入积泥渠420，实现气提，提升上来的浓缩污泥通过积泥渠420收集汇合，再通过排泥管421，重力流至下一储泥池5。
81.升液排泥管820采用异位布置，实现了从池中心到池边的异位排泥，提泥效果显著；通过对环形集泥坑410内设置气扰的方式解决了集泥坑410内污泥板结导致的排泥不畅、不彻底的问题；通过气升的方式，气液沿升液排泥管820沿线满管均匀混合扰动，解决了排泥管内污泥板结导致堵塞的问题；因气升方式为柔性提升，提泥过程中污泥携带水量小，排泥浓度高，对后续污泥脱水起到了提高效率的作用；因气升排泥提升扬程小，相对于其它采用污泥抽升泵形式，气升排泥方式更节能；该方式无水下传动部件，结构简单，无机械磨
损，无淤积堵塞，气量控制稳定，后期运行维护保养成本低，运行安全可靠。
82.实施例10
83.如图2～图6所示，本实施例为在实施例1～9任一实施例的基础上所进行的进一步优化，其具体如下：
84.净水厂污泥处理工艺系统还包括污泥脱水机10和进料泵11，储泥池5、进料泵11和污泥脱水机10依次连通。
85.另外，对于各实施例而言，排泥调节池1内设置液位计，浓缩池4内设置在线泥位计，储泥池5内设置在线液位计，适时收集储泥池5液位l，污泥脱水机10进泥口设置在线流量计q1、压滤水在线流量q2和在线ss浓度计。
86.控制流程图如图7所示：
87.排泥调节池1：
88.水扰搅拌装置6的运行控制以池内水位作为控制参数，拟在池内设置液位计，收集池内适时液位l1，池内液位设定最低液位x和最高液位y，正常运行液位在x～y之间，当液位l1<x时，水扰搅拌装置6停止运行，当液位l1>x时，水扰搅拌装置6运行，在液位符合上述条件时，水扰搅拌装置6连续24h运行，在水扰搅拌装置6运行过程中，每间隔一个周期t1，开启一次定时排渣阀631，排放过滤器630截流泥渣，其中t1可根据实际生产运行情况适当优化人工调整；
89.浓缩池4：
90.池内设置泥位计；积泥渠420的排泥管421设置污泥浓度计，气扰 气升排泥系统排泥根据储泥池5液位l2控制，当储泥池5液位l2小于最低液位a，系统接到排泥运行指令，执行如下流程：
91.①
气源分配箱840开启气扰供气电磁阀2
‑
5s，结束后关闭；
92.②
气源分配箱840开启气升排泥供气电磁阀，开始排泥；
93.③
当积泥渠420出泥浓度低于5％，或储泥池5液位达到满液位b，则停止气升排泥电磁阀，停止排泥；
94.多格可同时排泥，亦可逐格单独排泥。
95.储泥池5与污泥脱水机10：
96.当储泥池5液位l2≥b，则进料泵11启动运行，同时污泥脱水机10也启动运行。
97.①
随着进料泵11的启动运行，污泥脱水机10进行脱水，污泥进料流量逐渐减小，当污泥进料泵11流量q1趋近于0时，延时2min，进料泵11停止运行，污泥脱水机10进入挤压程序；
98.②
随着挤压程序的进行，压滤水逐渐减少，当压滤水流量q2趋近于0时，延时挤压2min，结束挤压，进入卸泥和后续滤布冲洗等其它程序；
99.③
当压滤水出水ss在线监测指标超过设定值n，则判定滤布有发生破损的情况，应及时安排检修和更换。
100.特点：
101.①
水扰搅拌装置6的自动控制：排泥调节池1通过水扰后，解决了池内不均匀积泥的问题，通过plc可以实现无人值守自动控制；
102.②
气升排泥的高效自动控制：由于气升排泥为柔性排泥，排泥过程中携带水量较
小，排泥浓度较高；在排泥过程中，通过浓缩池4气升排泥的污泥浓度的在线监测，当污泥浓度低于5％时停止排泥，可以保持排泥浓度较高，对后续污泥脱水的高效运行提供了保障，气升排泥程序可实现科学的全自动控制，实现无人干预；
103.③
脱水机系统的高效智能化控制：污泥脱水机10每批次运行时间直接决定了脱水机的运行效率。污泥脱水机10的每个批次运行时间中，污泥进料时长和挤压时长直接决定了每个批次的总时长，因此如何科学控制进料时长和挤压时长就直接影响每个批次的总时长和脱水机的整体效率，在本工艺流程中，在污泥脱水机10进泥口上增设流量计，可以监控污泥脱水机10的进料流量，当流量计趋近于0时，后续再进料就效率很低，浪费进料时间和消耗额外能量；在挤压程序中，当挤压后的出水流量趋近于0时，后续在继续挤压的效率较低，同样浪费挤压时间且浪费能耗，污泥挤压时间同时可以根据脱水泥饼的含水率进行修正，满足不同泥饼含水率要求，本智能化控制中，通过设置必要的仪表，对进料时长和挤压时长进行控制，能有效缩减每个脱水批次的总时长，提高脱水效率。
104.④
水扰搅拌装置6、气扰装置7、气升排泥装置8、潜污泵3、污泥脱水机10和进料泵11采用plc实现联动控制。
105.⑤
滤布破损在线监测：污泥脱水机10的滤布的破损是常见的问题，及时发现问题是污泥脱水机10正常运行的关键，在污泥脱水机10中增设了压滤水浊度仪，可以及时发现滤布破损情况，保证滤布的正常有效运行。
106.⑥
泥处理系统的故障预警系统：整个系统的各个流程中的机械设备和控制设备，均进行全部实时数据采集，对设备运行的健康指标、设备维护时间、需要更换的耗品耗材、零配件的运行时间进行统计和分析，可以实现设备故障的提前预警和故障判断，做出科学合理的维修维护。
107.⑦
全流程通过设置合适仪表实现合理控制，实现全自动控制，无人值守，可靠运行。
108.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。