申请日2016.11.03
公开(公告)日2017.02.08
IPC分类号C02F1/52; C02F11/12
摘要
本发明涉及通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，主要应用于沉淀、过滤和污泥处理系统。以沉淀池为例：含有絮凝体的混凝出水经输送进入封闭的加压沉淀池，因水在加压环境下体积变化极小，但压力却可通过水体作用于更具弹性或塑性的絮凝体，使絮凝体体积明显压缩，密度增大，从而减小絮凝体在水中所受的浮力，增大絮凝体向下沉降的加速度，进而有效提升沉淀效率。该方法充分利用絮凝体比水体更具弹性或塑性的物理特征，主动加速絮凝体沉降，既可提升沉淀池的水处理能力，同时降低沉淀出水的浊度。该方法也适用于污泥处理，可缩短污泥沉降及池底沉积污泥的压缩沉淀时间，有效提升污泥处理能力。是具有实用价值和推广意义的新型水处理技术。
权利要求书
1.通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：对池中水体进行连续或间歇式加压，压力通过水体作用于水中较水体更具弹性或塑性的絮凝体，使絮凝体体积明显压缩，密度增大，从而减小絮凝体在水中所受的浮力，增大絮凝体向下沉降的加速度，进而有效提升絮凝体沉淀效率和污泥浓缩效率。
2.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：该方法可用于提升水处理系统的沉淀、过滤、污泥浓缩的沉降效率和处理能力，也可用于污水处理系统及其他基于本发明原理通过加压方式增加水中物质分离速度的系统，基于本发明原理通过加压方式加快水中物质分离速度的沉淀池、滤池、污泥处理系统、污水处理系统以及其他基于本原理的水处理系统均在本发明保护范围之内。
3.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：该方法应用于沉淀池时，在提升絮凝体沉淀效率的同时，沉淀池底泥得以浓缩，可直接进入污泥脱水工艺。
4.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：所述较水体更具弹性或塑性的絮凝体又叫凝聚性颗粒，包括水中原有的絮凝体，以及通过向水中投加各种有机、无机混凝药剂或助凝药剂而形成的絮凝体。
5.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：所述加压沉淀池包括平流沉淀池、斜管沉淀池、斜板沉淀池、高密度沉淀池、澄清池等各种可应用加压加速分离的池型。
6.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：所述过滤滤池不局限滤池类别，可应用于各种填充滤料滤池和各种型式的浸没式膜滤池，沉淀池出水所带余压均可得到利用。
7.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：所述污泥处理包括排泥池、污泥浓缩池、工艺回流水池等。
8.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：所述沉淀池、滤池、污泥池等包含但不限于矩形，可采取任意封闭的可加压池型。
9.如权利要求1所述的通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其特征在于：在采取持续性加压条件下，混凝出水的加压方式可通过混凝后经泵输送加压，也可将混凝池设置在高水位位置，以势能差形式加压。
10.本发明所述封闭的沉淀池带有补压和泄压装置，可根据工艺条件、水质条件灵活调整压力。
说明书
通过加压方式提升水处理能力的方法及装置
技术领域
本发明涉及通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，可有效提高水处理过程中絮凝体或颗粒的沉降效率，尤其可大幅提高混凝后絮凝体在沉淀池中的沉淀效率，同时可提高后续滤池工艺的处理效率，该方法将成为具有实用价值和推广意义的新型水处理技术。同时通过加压方式也可应用于污泥的加速处理，有效提升污泥系统处理能力。
背景技术
目前常用的水处理工艺为混凝-沉淀-过滤-消毒工艺，其中沉淀是指水中混凝后的絮凝体依靠重力作用从水中分离的过程，该工艺单元的沉淀效率成为制约水处理系统能力的关键环节。
平流沉淀池占地面积大，沉淀效率不高;在应用浅池理论后，发展至多层多格沉淀池，在沉淀池有效容积不变的前提下，沉淀面积得到增加，沉淀效率得到一定程度的提升，但存在排泥问题;发展至斜管、斜板沉淀池后，在增大有效沉淀面积的同时解决了排泥问题，在市场中应用较多。
在常规水质条件下，混凝后的絮凝体在沉淀池中得以沉降和分离，当水源水质变化或混凝效果欠佳时，沉淀池中的絮凝体沉降性能降低，沉淀效率下降，导致水处理系统能力的减小。尤其当水质呈现低温低浊、高温高藻的特性时，混凝后的絮凝体细小、松散，在沉淀池中难以沉降和去除，严重影响沉淀效率，出水中夹杂的絮凝体聚集在后续滤池的滤料中，也会造成滤料的堵塞和滤程的缩短，从而导致整个水处理系统能力的下降。
近年来污泥的处理效率问题普遍成为老旧水厂升级改造的瓶颈问题，如何有效提高污泥处理系统的处理能力问题亟待解决。
发明内容
针对沉淀池应用现状，本发明的目的在于提供通过增加沉淀池水体压力，从而对水中絮凝体的体积进行压缩，降低絮凝体受到的浮力，进而加速絮凝体沉降的方法，应用该方法可有效提高沉淀效率，提升水处理能力;沉淀底部的污泥同时得以浓缩，可直接进入污泥脱水单元，形成沉淀-污泥浓缩一体化装置;沉淀池出水中所带余压也可用于提高后续过滤工艺的处理效率，是具有实用价值和推广意义的新型水处理技术。
本发明的上述目的可由下述技术方案实现，它包括以下步骤：含有絮凝体的混凝出水经输送进入处于加压状态的封闭沉淀池中，压力通过水体作用于较水体更具弹性或塑性的絮凝体，使絮凝体体积受到明显压缩，密度增大，从而减小在水中所受的浮力，增大向下运动的加速度，进而有效提升沉淀效率。并且沉淀效率与所施加的压力呈现较好的相关性，沉淀池出水所带余压可利用于后续过滤环节或沉淀-过滤一体化装置。
通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，也可单独应用于污泥系统的浓缩工艺，应用该方法可缩短污泥的压缩沉淀时间，有效提升污泥系统处理能力，包括以下步骤：排泥水经输送进入处于加压状态的回流水池、排泥池或浓缩池，排泥水中的絮凝体体积受到压缩，减小了所受浮力，增大了向下运动的加速度，并缩短了底部污泥压缩沉淀的时间，进而有效提升了污泥处理效率。
通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，也可单独应用于过滤工艺，应用该方法可有效延长滤池的滤程，提升滤池的处理能力，包括以下步骤：沉淀出水经输送进入加压状态的滤池，通过压力增大滤料的过水能力，从而提升滤池的处理能力。
通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，可采用持续性加压或间歇性加压方式，如采用持续性加压，则要求沉淀池进水为带压水，即混凝后出水经泵输送加压，也可将混凝池设置在高水位位置，以势能差形式加压。
本发明所述较水体更具弹性或塑性的絮凝体又叫凝聚性颗粒，包括水中原有的絮凝体，以及通过向水中投加各种有机、无机混凝药剂或助凝药剂而形成的絮凝体。
本发明所述加压沉淀池包括平流沉淀池、斜管沉淀池、斜板沉淀池、高密度沉淀池、澄清池等各种可应用加压加速分离的池型。
本发明所述滤池不局限滤池类别，可应用于各种填充滤料滤池和浸没式膜滤池，沉淀池出水所带余压均可得到利用。
本发明所述封闭沉淀池带有补压和泄压装置，可根据工艺条件、水质条件灵活调整压力。
本发明所述排泥池或浓缩池不限制池型，可应用于各种封闭式池体。
方法及原理：
混凝沉淀是指水中混凝后的絮凝体依靠重力作用，从水中分离出来的过程，絮凝体在水中的沉淀速度主要取决于絮凝体在水中的重力、下沉时所受水的阻力以及絮凝体间的相互作用力，重力与阻力的差使絮凝体产生向下运动的加速度。
其中絮凝体所受水的阻力主要指竖直向上的浮力作用，根据阿基米德定律，浸在液体里的物体受到浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力，即F浮=G排=ρ液·g·V排。
在加压条件下，水的密度变化极小，可忽略不计。
絮凝体是较水体更具弹性或塑性的物质，在加压条件下，体积易受到压缩，密度加大，即V排减小。
综合上述，在加压的沉淀池中，絮凝体产生向下运动的加速度伴随压力的增大而增加，在不改变沉淀池有效容积的条件下，利用该方法可显著提升絮凝体的沉淀效率，从而加大水处理能力。
同理可增加污泥系统处理能力。
本发明的特点和优点是：
1、充分利用絮凝体比水体更具弹性或塑性的物理特征，在加压条件下，水中絮凝体体积受到比水体更为明显的压缩，进而减小浮力，即减小向下运动的阻力，从而有效提升了沉淀效率，进而增大了水处理能力。
2、通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，尤其适用于混凝效果欠佳的运行状态，当混凝效果欠佳时，水中絮凝体松散，密度小，不易沉降，有时辅助各种助凝方式也效果甚微，水处理能力大打折扣，应用加压方式提升水处理能力的方法及装置，对此类絮凝体作用尤其明显，可变被动等待絮凝体下沉为主动加速絮凝体分离，既保障了水处理能力，又提升了沉淀出水的水质。
通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，其沉淀底部的污泥同时得以浓缩，可直接进入污泥脱水单元，形成沉淀-污泥浓缩一体化装置。
3、沉淀池出水所带余压可继续利用于后续过滤环节或沉淀-过滤一体化装置，既提高了整体系统的处理能力，又减小了能量的损耗。
4、沉淀池带有补压和泄压装置，可根据水质条件、能力要求灵活调节压力大小。
5、通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，可大幅提升水处理系统的整体能力，因而在老旧水厂的改造过程中可最大限度地降低对供水和设施的影响。
6、在水处理能力不变的条件下，通过加压方式提升水处理能力的方法及装置可显著减小水处理设施的占地面积，同时便于装备成集装箱式，大幅提高现有应急水处理系统的处理能力。
7、通过加压方式提升水处理能力的方法及装置，可有效提升污泥处理能力和浓缩效率，同时减低浓缩后的污泥含水率，显著降低后续污泥处理处置的建设和运行成本。
