申请日2021.08.12
公开日期2021.11.02
IPC分类C02F1/52;C02F1/56
摘要
本发明公开了一种加介质高效沉淀池水处理工艺及其系统，属于污水处理技术领域，包括以下步骤：快混步骤；介质混合步骤：污水与介质充分混合后与絮凝剂PAM一起流入絮凝区进行絮凝反应；絮凝步骤：污水进行充分的絮凝反应后流到沉淀区；沉淀步骤：介质与污泥沉降在沉淀区底部，沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，从沉淀区底部上升的水流经过双面阶梯结构的阻挡，使得细小颗粒物沉降在沉淀区底部或者双面阶梯结构的表面；出水步骤：溢出干净水流；并采用包括按顺序连通的进水区、快混区、介质混合区、絮凝区和沉淀区的水处理系统进行处理。本发明能够有效促进污水与药剂的充分混合，促进颗粒的沉淀，提高出水水质。
权利要求
1.一种加介质高效沉淀池水处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
快混步骤：将污水从进水区引入快混区，投加助凝剂，使得污水与助凝剂快速混合后，流入介质混合区；
介质混合步骤：在介质混合区中投加介质，使得污水与介质充分混合后，与絮凝剂PAM一起通过介质混合区底部的开口流入絮凝区进行絮凝反应；
絮凝步骤：絮凝区底部设有对絮凝区的底部进行搅拌的搅拌机，使得污水进行充分的絮凝反应后，经第四进水口由絮凝区流到沉淀区，第四进水口位于絮凝区中间或者中上部位，所述第四进水口为倾斜设置，且靠近絮凝区一端为高端靠近沉淀区一端为低端；
沉淀步骤：充分反应的污水经过第四进水口进入沉淀区后进行沉降，介质与污泥沉降在沉淀区底部，通过沉淀区底部的污泥收集装置进行收集回收利用或者排走；沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，从沉淀区底部上升的水流经过双面阶梯结构的阻挡，使得细小颗粒物沉降在沉淀区底部或者双面阶梯结构的表面；
出水步骤：阶梯结构上方设有出水结构，经过阶梯结构再次沉降后的水流，最终经过出水结构溢出符合标准的干净水流，进行收集回流使用或者排走。
2.根据权利要求1所述的一种加介质高效沉淀池水处理工艺，其特征在于：絮凝区的顶部设有可移动滤网结构，通过该可移动滤网结构移动刮出顶层的漂浮物和较轻的杂质；介质混合区底部的开口处设有用于投放絮凝剂PAM的加药装置，使得污水与絮凝剂PAM一起进入絮凝区反应。
3.根据权利要求1所述的一种加介质高效沉淀池水处理工艺，其特征在于：助凝剂为液态聚合氯化铝PAC；介质为石榴砂或者铁粉。
4.根据权利要求1所述的一种加介质高效沉淀池水处理工艺，其特征在于：对进水区的进水重量和介质混合区中的污泥回流量进行控制，使得回流污泥总量为进水总量的3％-6％。
5.根据权利要求1所述的一种加介质高效沉淀池水处理工艺，其特征在于：快混区采用立式快速混合搅拌机，使得污水与助凝剂快速混合；介质混合区设有立式混合搅拌器，使得污水与介质充分混合；絮凝区底部的搅拌机为可变频调速的搅拌机；出水结构为U齿型堰出水槽，双面阶梯结构与U齿型堰出水槽之间设有蜂窝斜管，使得经过阶梯结构沉降后的水流，再经过蜂窝斜管后从U齿型堰出水槽溢出符合标准的干净水流。
6.权利要求1-5中任一项所述一种加介质高效沉淀池水处理工艺所采用的高效沉淀池水处理系统，其特征在于：包括按顺序连通的进水区、快混区、介质混合区、絮凝区和沉淀区；沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，双面阶梯结构的顶面和底面均为逐级上升的阶梯面，并且顶面和底面的阶梯面关于中心对称；沉淀区底部安装有污泥收集装置。
7.根据权利要求6所述的一种高效沉淀池水处理系统，其特征在于：沉淀区相对的两侧壁安装有转动座，双面阶梯结构的两侧中间均固接有转轴，双面阶梯结构的两侧通过转轴可转动安装在沉淀区相对两侧壁的转动座之间；双面阶梯结构的阶梯面朝靠近絮凝区方向逐级上升设置，双面阶梯结构其中一侧的转轴外接有驱动转轴转动的电动机。
8.根据权利要求6所述的一种高效沉淀池水处理系统，其特征在于：介质混合区与絮凝区之间通过底部开设的第三进水口连通，第三进水口处设有加药装置；絮凝区与沉淀区之间的中部或者中上部位设有第四进水口，絮凝区与沉淀区通过第四进水口连通；絮凝区的顶部并位于第四进水口的上方设有用于收集絮凝区表面较轻杂质的可移动滤网结构。
9.根据权利要求8所述的一种高效沉淀池水处理系统，其特征在于：可移动滤网结构包括L型滤网、连接杆和移动导轨，移动导轨悬挂安装在絮凝区上方，L型滤网伸入絮凝区的液面下方，该L型滤网的顶部与连接杆的底端固接，该连接杆的顶端可沿导轨滑动安装在移动导轨内。
10.根据权利要求6所述的一种高效沉淀池水处理系统，其特征在于：还包括用于控制污泥回流量的系统控制模块，以及用于收集污泥的污泥收集区，絮凝区和沉淀区均安装有用于检测污泥浓度的污泥浓度仪，污泥收集装置通过两套污泥泵和调节阀将收集到的污泥分别输送到介质混合区和污泥收集区内，系统控制模块与污泥浓度仪、污泥泵和调节阀连接，并通过将污泥浓度仪反馈的数据与预设值进行比较后控制污泥泵和调节阀，使得介质混合区内保持所需要的污泥浓度并将余下的污泥输送到污泥收集区。
说明书
一种加介质高效沉淀池水处理工艺及其系统
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种加介质高效沉淀池水处理工艺及其系统。
背景技术
沉淀池主要利用的是水流中悬浮杂质颗粒向下沉淀速度大于水流向上流动速度，又或者向下沉淀时间小于水流流出沉淀池的时间，从而使得杂质与水流分离，实现水的净化。在实际运行的过程中，沉淀池中的水流从出水堰顶溢流会带来水流的上升流速，这时沉淀速度小于上升流速的颗粒会随水流走，沉淀速度等于上升流速的颗粒会悬浮在池中，只有沉淀速度大于上升流速的颗粒才会在沉淀池中往下沉形成污泥沉淀，因而沉淀颗粒在沉淀池中沉淀到池底所需要的时间与水流在沉淀池的水力停留时间有关，也就是与池体的深度有关。一般池体越浅，颗粒越容易到达池底，然而池底过低又容易激起池底已经沉淀的污泥上升。因此，如何提升处理工艺和处理系统，并尽可能降低处理成本，使得在不改变池底深度的情况下加速颗粒的沉淀，缩小颗粒沉淀时间，一直是本领域备受关注的技术难题。
目前，一些沉淀池的出水堰下方会设置一些过滤结构如斜管或者活性炭以及出水结构等等，然而这些结构中很快会积累较多沉淀物，导致需要经常清理，很麻烦，而且清理起来还很不方便，而在这些过滤结构下方安装收集沉淀的元件，又需要定期清理收集沉淀的装置，增加了清理工作，且在沉淀池中部还不方便进行清理，还会影响沉淀到达底部，影响沉淀池底部的污泥收集。
还有就是目前的水处理工艺或者处理系统在处理过程中，污水与药剂的混合效果不佳，导致需要消耗大量的药剂，从而增加了药剂的使用成本，并且沉淀池中增加的药剂量较大，也会增加沉淀池的处理负荷，进而也给沉淀池增加负担。
此外，目前的加介质高效沉淀池需要保证絮凝池内具有足够的污泥浓度，运行过程中需要通过污泥回流泵把沉淀池的污泥回流到前端介质混合区，而系统内多余的污泥通过剩余污泥泵把污泥输送到介质回收系统，回收的介质重新回到系统使用，污泥排放到系统外的污泥池。然而目前的回流污泥和剩余污泥采用两组泵独立输送，泵采用固定流量，连续运行。当系统中的水量和水质发生变化时，系统不能自动及时响应，经常出现污泥浓度超出参数范围引起水质超标，设备超负荷运行等现象，严重影响水厂的稳定运行，造成人力物力的大量消耗。
发明内容
针对背景技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种加介质高效沉淀池水处理工艺及其系统，能够有效促进污水与药剂的充分混合，同时促进颗粒的沉淀，进而提高出水水质并方便污泥的收集回流。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种加介质高效沉淀池水处理工艺，包括以下步骤：
快混步骤：将污水从进水区引入快混区，投加助凝剂PAC，使得污水与助凝剂快速混合后，流入介质混合区；通过将PAC和污水进行充分混合，使PAC迅速均匀分散到水中，利于PAC水解，充分发挥其高电荷对水中胶体电中和脱稳作用，使微小颗粒聚集在一起去除水中含磷污染物质；
介质混合步骤：在介质混合区中投加介质，使得污水与介质充分混合后，与絮凝剂(PAM)一起通过介质混合区底部的开口流入絮凝区进行絮凝反应；使得絮凝剂与混合介质的水流能够在流动过程中充分混合，更加均匀，也不需要在絮凝区顶部添加絮凝剂(PAM)导致整体的絮凝剂分布不均匀或者分层，影响絮凝效果；
絮凝步骤：絮凝区底部设有对絮凝区的底部进行搅拌的搅拌机，使得污水进行充分的絮凝反应后，经第四进水口由絮凝区流到沉淀区，第四进水口位于絮凝区中间或者中上部位，所述第四进水口为倾斜设置，且靠近絮凝区一端为高端靠近沉淀区一端为低端；这样一来，可以方便中间的干净水流先通过，不会带入絮凝区顶层含有的较轻杂质，并且进去沉淀区时能够向下流动，有利于沉降；
沉淀步骤：充分反应的污水经过第四进水口进入沉淀区后进行沉降，介质与污泥沉降在沉淀区底部，通过沉淀区底部的污泥收集装置进行收集回收利用或者排走；沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，从沉淀区底部上升的水流经过双面阶梯结构的阻挡，使得细小颗粒物沉降在沉淀区底部或者双面阶梯结构的表面；通过设置可转动的双面阶梯结构阻挡从沉淀区底部上升的水流，并进一步促进颗粒物沉降，同时减轻后续过滤结构或者出水结构的负担，并且提高出水质量，而通过转动双面阶梯结构又可以将阶梯结构表面沉积的颗粒物倾倒到沉淀区底部，方便回收和清理；
出水步骤：阶梯结构上方设有出水结构，经过阶梯结构再次沉降后的水流，最终经过出水结构溢出符合标准的干净水流，进行收集回流使用或者排走。
进一步所采取的措施是：絮凝区的顶部设有可移动滤网结构，通过该可移动滤网结构移动刮出顶层的漂浮物和较轻的杂质，从而更好的去除较轻的杂质，避免影响后续沉降；介质混合区底部的开口处设有用于投放絮凝剂(PAM)的加药装置，使得污水与絮凝剂(PAM)一起进入絮凝区反应，方便投放絮凝剂，与传统在液面上投放絮凝剂的方式完全不同，并且水流在流动过程中进行混合，使得混合效果极佳。
进一步所采取的措施是：助凝剂为液态聚合氯化铝PAC；介质为石榴砂或者铁粉。通过原水中的杂志如胶体、SS、TP与助凝剂反应形成絮体，投加石榴砂或者铁粉作为晶核，投加PAM作为絮凝剂，在专业的水力条件下形成密实易沉降大絮体，并且在沉淀区内可以通过分离石榴砂或者铁粉回收使用。
进一步所采取的措施是：对进水区的进水重量和介质混合区中的污泥回流量进行控制，使得回流污泥总量为进水总量的3％-6％，剩余的污泥可以排放到污泥收集区，该进水量和污泥的控制量可以使用污水中较容易形成大颗粒物沉淀，同时污泥的使用量较低，避免加重污泥清理负担。
进一步所采取的措施是：快混区采用立式快速混合搅拌机，使得污水与助凝剂快速混合；介质混合区设有立式混合搅拌器，使得污水与介质充分混合，介质迅速均匀分散到水中，该介质可以是新补充的介质或者回收利用的介质；絮凝区底部的搅拌机为可变频调速的搅拌机；出水结构为U齿型堰出水槽，双面阶梯结构与U齿型堰出水槽之间设有蜂窝斜管，使得经过阶梯结构沉降后的水流，再经过蜂窝斜管后从U齿型堰出水槽溢出符合标准的干净水流。通过这一系列的搭配使用，可以在增加处理能力，提高处理效率的同时，使出水水质更好，而且从双面阶梯结构出来的水流经过斜管，巧妙的利用浅层沉淀的原理，高效进行沉淀，并由U齿型堰出水槽控制，保证出水平均及每根斜管的负荷大致相同出水，然后流出至出水收集区。
进一步所采取的措施是：介质与污泥沉降在沉淀区底部后可进行重力浓缩，再由沉淀区底部的污泥收集装置进行收集回收利用或者排走，具体为沉淀的污泥由刮泥机刮集至池中心的污泥斗并由污泥泵抽出后送至介质回收系统进行污泥剥离和介质回收，回收的介质再次进入介质混合区继续参与反应，污泥则进入污泥处理系统后进行回流使用或者排放污泥收集区中。
为实现上述目的，本发明还采用了以下技术方案：
一种加介质高效沉淀池水处理工艺所采用的高效沉淀池水处理系统，包括按顺序连通的进水区、快混区、介质混合区、絮凝区和沉淀区；沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，双面阶梯结构的顶面和底面均为逐级上升的阶梯面，并且顶面和底面的阶梯面关于中心对称；沉淀区底部安装有污泥收集装置。
进一步所采取的措施是：沉淀区相对的两侧壁安装有转动座，双面阶梯结构的两侧中间均固接有转轴，双面阶梯结构的两侧通过转轴可转动安装在沉淀区相对两侧壁的转动座之间；双面阶梯结构的阶梯面朝靠近絮凝区方向逐级上升设置，双面阶梯结构其中一侧的转轴外接有驱动转轴转动的电动机。
进一步所采取的措施是：介质混合区与絮凝区之间通过底部开设的第三进水口连通，第三进水口处设有加药装置；絮凝区与沉淀区之间的中部或者中上部位设有第四进水口，絮凝区与沉淀区通过第四进水口连通；絮凝区的顶部并位于第四进水口的上方设有用于收集絮凝区表面较轻杂质的可移动滤网结构。
进一步所采取的措施是：可移动滤网结构包括L型滤网、连接杆和移动导轨，移动导轨悬挂安装在絮凝区上方，L型滤网伸入絮凝区的液面下方，该L型滤网的顶部与连接杆的底端固接，该连接杆的顶端可沿导轨滑动安装在移动导轨内。
进一步所采取的措施是：还包括用于控制污泥回流量的系统控制模块，以及用于收集污泥的污泥收集区，絮凝区和沉淀区均安装有用于检测污泥浓度的污泥浓度仪，污泥收集装置通过两套污泥泵和调节阀将收集到的污泥分别输送到介质混合区和污泥收集区内，系统控制模块与污泥浓度仪、污泥泵和调节阀连接，并通过将污泥浓度仪反馈的数据与预设值进行比较后控制污泥泵和调节阀，使得介质混合区内保持所需要的污泥浓度并将余下的污泥输送到污泥收集区。通过污泥浓度仪进行实时读取污泥浓度值，根据系统读取值与运行设定参数做对比，进行控制污泥泵运行频率和调节阀，从而实时调整回流污泥的流量。
进一步所采取的措施是：进水区与快混区之间设有第一整流墙，第一整流墙底部与进水区的底部之间开设有第一进水口，进水区与快混区通过第一进水口连通；快混区与介质混合区之间设有底部密封连接的第二整流墙，第二整流墙的顶面低于第一整流墙的顶面，在该第二整流墙的上方形成第二进水口，使得快混区的水流通过第二进水口流入介质混合区；质混合区与絮凝区之间设有第三整流墙，第三整流墙底部与介质混合区的底部之间开设有第三进水口，介质混合区通过第三进水口与絮凝区连通。
进一步所采取的措施是：沉淀区上部并位于双面阶梯结构上方设有蜂窝斜管，蜂窝斜管上方设有U齿型堰出水槽；沉淀区分为前段和后段，蜂窝斜管和U齿型堰出水槽设于后段中，前段与后段之间设有仅底部连通的中间整流墙，前段与后段同侧之间设有过渡通道，通过过渡通道将前段的侧面与后段的侧面连通。
通过上述技术方案，本发明与现有技术相比，所具有的有益效果如下：
1、本发明水处理工艺通过设置可转动的双面阶梯结构，可以阻挡从沉淀区底部上升的水流，进一步促进颗粒物沉降，同时减轻后续过滤结构或者出水结构的负担，并且提高出水质量，而通过转动双面阶梯结构又可以将阶梯结构表面沉积的颗粒物倾倒到沉淀区底部，方便回收和清理，从而利用精简巧妙的设计，在不改变池底深度的情况下加速并促进颗粒的沉淀，缩小颗粒沉淀时间，同时提高出水的水质，且操作便捷。
2、本发明水处理工艺通过污水与介质充分混合后与絮凝剂(PAM)一起通过介质混合区底部的开口流入絮凝区进行絮凝反应，使得絮凝剂与混合介质的水流能够在流动过程中充分混合，更加均匀；而絮凝区底部设有对絮凝区的底部进行搅拌的搅拌机，使得污水进行充分的絮凝反应后，再通过位于絮凝区中间或者中上部位倾斜设置的第四进水口可以方便中间的干净水流先通过，不会带入絮凝区顶层含有的较轻杂质，并且进去沉淀区时能够向下流动，有利于沉降，以及其他条件的严格控制，从而促进污水整体的混合效果，提高污水处理效率，降低药剂的消耗量，减轻沉淀池的负荷，降低药剂成本。
3、本发明水处理系统结构精简，操作简便，造价成本较低，并通过在沉淀区内设有可转动的双面阶梯结构，使得沉淀池中的颗粒可以沉淀到双面阶梯结构的表面，而通过设置成逐级上升的阶梯型，可以有利于水流沿着阶梯面上升的同时对颗粒物形成一定的阻挡，使得颗粒物等杂质更好的落到阶梯面上；并且该双面阶梯结构可以转动，可通过手动或者电动的形式进行转动，这样沉积在双面阶梯结构表面的沉淀可通过转动该双面阶梯结构使得沉淀下落到沉淀区底部，再通过污泥收集装置进行收集起来，使用起来更便捷。
