一种具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置的制作方法

1.本发明属于水处理技术领域，尤其涉及一种具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置。


背景技术：

2.沉淀池作为去除水中悬浮物的有效设施，是水处理工艺组合中必不可少的工艺单元，主要功能是去除水中的悬浮污染物，保证后续的处理过程正常运行，通常应用于废水的预处理和深度处理。如生化单元后续的泥水分离，重金属去除的固液分离，常规处理的混凝絮凝固液分离等都需要沉淀功能作用，是水处理工艺中的重要构筑物。
3.沉淀池在市政水厂的总建设费用中约占25%。在工业废水处理中沉淀池所占比重更大，造纸废水，焦化废水，印染废水等高浓度工业废水都需要混凝工艺作为前处理来保证后续处理的正常运行。
4.从沉淀技术发展来看，“静态沉淀”技术是在二十二世纪、三十年代开始应用的，被研究者称为沉淀技术的第一代，其主要代表为平流式沉淀池，辐流式沉淀池和竖流式沉淀池等。经过多年的发展由第一代的沉淀池,逐渐过渡到第二代斜板、斜管沉淀池，该沉淀池是浅层原理在实际中的应用形式，提高了沉淀效率。随着对沉淀技术研究的深入，加载絮凝理论作为第三代沉淀池技术在八九十年代出现在污水处理的历史舞台上，目前发达国家已开发出第三代沉淀池，即颗粒加载絮凝沉淀池和污泥回流加载絮凝沉淀池，并在全球范围内开始应用。
5.目前我国城市给水厂和污水处理厂沉淀池主要采用沉淀第一代技术，平流式沉淀池和辐流式沉淀池在我国广泛应用。由于该种池型处理效率极低通常表面负荷0.8～1m3/m2.h，占地面积极大占污水厂总占地面积40～60%，在我国城市土地稀缺，环境压力日趋紧张的情况下，不再适用未来的发展。在工业水处理领域，正处于第一代沉淀技术向第二代沉淀技术的过渡期，斜板沉淀池越来越多地被应用在各种水处理工艺组合中，但斜板沉淀池处理效率提升有限通常表面负荷2～4m3/m2.h，加之工业废水复杂，处理效果亦不理想。
6.微砂高速沉淀技术属于第三代沉淀技术，通过向池内投加不溶性介质颗粒微砂，减少胶体的失稳的难度、提高絮体的沉降性能、改善絮凝过程和加速固液分离的方法。从传统絮凝和加载絮凝的定义来看，微砂加载的作用主要侧重于以下两方面：一是强化絮凝的过程；二是提高絮体的密实度。针对传统絮凝在实际应用存在缓冲能力弱、水质波动大等问题，加载絮凝不但能够有效解决上述问题，而且加载絮凝能够明显减少重金属残余率，减少重金属总量的排放；有效提高絮凝速率，节约絮凝时间；有效提高絮体强度和粒径，改善絮体的沉降性能；同时对混凝剂的需要量相对较少。尤其值得一提的是沉淀池占地面积只有普通沉淀池的5~10%，出水水质稳定，在城市用地日益紧张的情况下，该技术在水处理领域必有广泛的应用前景。微砂沉淀池本身具有无可比拟的优点，但是也有自身的工艺缺点。微砂沉淀池由于需要外部砂循环和分离，需要外排的污泥浓度低，没有高密度沉淀池污泥浓缩的功能，使得需要污泥浓缩池对污泥进一步进行浓缩，这样就损失了系统水量和增加整
个工程造价。


技术实现要素：

7.本发明实施例的目的在于提供一种具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置，包括混凝池、注砂池、絮凝池和沉淀池，还包括：回流系统，所述回流系统包括内回流系统和外回流系统；所述内回流系统包括内回流管，所述内回流管的开口端位于沉淀池的底部，内回流管上分别接通有微砂回流泵和旋流器；所述外回流系统包括外回流管，所述外回流管上分别接通有分配槽和微砂回流泵，所述微砂回流泵设于沉淀池的一侧；所述混凝池、注砂池和絮凝池的内部分别安装有第一立式搅拌机、第二立式搅拌机和第三立式搅拌机，所述混凝池、注砂池、絮凝池和沉淀池通过隔墙分隔成相互独立的反应区。
9.进一步的，所述外回流系统通过在分配槽内设置堰板或在外回流管上设置阀门的方式调节污泥回流量。
10.进一步的，所述微砂回流泵通过内回流管与旋流器连接，所述旋流器用于进行泥砂分离并排泥至分配槽，所述分配槽通过外回流管与微砂回流泵连接。
11.进一步的，所述沉淀池的内部安装有刮泥机，所述沉淀池的内部上侧设有倾斜件，所述倾斜件的上方设有集水槽。
12.进一步的，所述混凝池、注砂池、絮凝池和沉淀池均为矩形，所述沉淀池的中心设有泥斗，且沉淀池的底面设有坡度为5-15%的斜面坡向泥斗。
13.进一步的，所述第一立式搅拌机、第二立式搅拌机和第三立式搅拌机的桨叶直径均为所在池宽度的1/2-1/3。
14.进一步的，所述具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置使用的微砂粒径为100-200微米。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置，通过将混凝池、注砂池、絮凝池和沉淀池设置在一个装置中，充分利用微砂压载作用，使得形成的悬浮物固体絮团快速沉降；通过外回流系统，将部分外排的污泥再次进入内回流系统，以达到污泥浓缩的目的，大大减小了整个系统排外的污泥量，极大的提高了污泥浓度，使得排泥浓度高，出水效果好，占地小，动力消耗低；且本装置的微砂回收率高于99.3%，外排污泥浓度高于0.65-1.6%。
附图说明
16.图1为具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置的结构示意图。
17.图中：1-进水管，2-混凝池，3-注砂池，4-絮凝池，5-沉淀池，6-出水管，7-微砂回流泵，8-旋流器，9-第一立式搅拌机，10-第二立式搅拌机，11-第三立式搅拌机，12-倾斜件，13-集水槽，14-刮泥机，15-分配槽，16-外回流管，17-内回流管。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
20.如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置，包括混凝池2、注砂池3、絮凝池4和沉淀池5，还包括：回流系统，所述回流系统包括内回流系统和外回流系统；所述内回流系统包括内回流管17，所述内回流管17的开口端位于沉淀池5的底部，内回流管17上分别接通有微砂回流泵7和旋流器8；所述外回流系统包括外回流管16，所述外回流管16上分别接通有分配槽15和微砂回流泵7，所述微砂回流泵7设于沉淀池5的一侧；所述混凝池2、注砂池3和絮凝池4的内部分别安装有第一立式搅拌机9、第二立式搅拌机10和第三立式搅拌机11，所述混凝池2、注砂池3、絮凝池4和沉淀池5通过隔墙分隔成相互独立的反应区。
21.在本发明实施例中，优选的，混凝池2的底部开设有进水管1，沉淀池5的上部开设有出水管6；注砂池3、絮凝池4和沉淀池5内有微砂进行循环，在沉淀池5一侧的微砂回流泵7泵送泥沙，泥砂经过回流污泥泵7并通过内回流管17被送至旋流器8，进而进行泥砂分离，微砂回流至注砂池3，污泥由旋流器8上部分出进入分配槽15，一部分污泥排放至系统外，另一部分污泥重新经过外回流管道16进入微砂回流泵7的吸水管进行浓缩循环。
22.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述外回流系统通过在分配槽15内设置堰板或在外回流管16上设置阀门的方式调节污泥回流量。
23.在本发明实施例中，优选的，分配槽15外排的污泥浓度为0.65%-1.6%。
24.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述微砂回流泵7通过内回流管17与旋流器8连接，所述旋流器8用于进行泥砂分离并排泥至分配槽15，所述分配槽15通过外回流管16与微砂回流泵7连接。
25.在本发明实施例中，优选的，微砂回流泵7的总循环流量为总进水流量的3-11%。
26.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述沉淀池5的内部安装有刮泥机14，所述沉淀池5的内部上侧设有倾斜件12，所述倾斜件12的上方设有集水槽13。
27.在本发明实施例中，优选的，倾斜件12为斜管或斜板，集水槽13用于收集澄清水并汇集至总集水廊道。
28.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述混凝池2、注砂池3、絮凝池4和沉淀池5均为矩形，所述沉淀池5的中心设有泥斗，且沉淀池5的底面设有坡度为5-15%的斜面坡向泥斗。
29.在本发明实施例中，优选的，沉淀池5的上升流速为30-95m/h。
30.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述第一立式搅拌机9、第二立式搅拌机10和第三立式搅拌机11的桨叶直径均为所在池宽度的1/2-1/3。
31.如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置使用的微砂粒径为100-200微米。
32.实施例1
对于处理量为10万吨/天规模的自来水厂，按进水ss=100mg/l，出水ss≤10mg/l，采用普通的微砂沉淀池计算，排泥流量为133m3/h，排泥浓度为2650-2919mg/l。
33.采用具有污泥浓缩功能的微砂沉淀池，在达到同样出水效果的条件下， 排泥流量仅为26m3/h，减少了80.5%的水量损失，外排污泥浓度为15000mg/l（1.5%），污泥浓度提高5.3倍，污泥可以不进行浓缩直接进入压滤机进行脱水，节省了污泥浓缩池的投资，经济效益十分可观。
34.通常不具有污泥浓缩功能的微砂沉淀池排泥浓度极低，需要污泥浓缩池进行浓缩至1%浓度以上才可进行脱水。以本司在2017年提供的两台不具有浓缩功能的微砂沉淀池实际案例说明，该项目工程为处理直排河道的生活污水，处理量20000方每天，排泥流量为32方每小时；其中污泥浓缩池体积为50m3，表面积为20m2，造价29万元，污泥浓缩池造价占总工程投资10%， 所以具有污泥浓缩功能的微砂沉淀池工艺装置具有很高的性价比。
35.实施例2采用内外污泥回流系统进行微砂回收和污泥浓缩，没有堵塞风险；微砂回收率≥99.3%，外排污泥浓度高于0.65-1.6%。
36.使用具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置的方法，水在混凝池2中的水力停留时间hrt为2-5min，水在注砂池3中的水力停留时间hrt为2-5min，水在絮凝池4中的水力停留时间hrt为8-15min。
37.本发明的工作原理是：该具有污泥浓缩功能的微砂高速沉淀工艺装置，在沉淀池5一侧的微砂回流泵7泵送泥沙，泥砂经过回流污泥泵7并通过内回流管17被送至旋流器8，进而进行泥砂分离，微砂回流至注砂池3，污泥由旋流器8上部分出进入分配槽15，一部分污泥排放至系统外，另一部分污泥重新经过外回流管道16进入微砂回流泵7的吸水管进行浓缩循环。
38.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些均不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。