CN103466760A - 电磁式泥水分离塔及电磁式泥水分离方法 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种可提高泥水分离处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本的电磁式泥水分离塔和电磁式泥水分离方法。电磁式泥水分离塔,其塔体包括上部直筒体和下部锥形体，锥形体内壁处有电磁材料板，塔体外高压静电发生装置与电磁材料板电连接。电磁式泥水分离方法，是把泥水送入塔体内的汽水分离筒进行气水分离，泥水从汽水分离筒底部出口形成上升水流；升流中含有混凝剂和细小的颗粒的混合体由于含有电性物质，在电磁场吸引力下形成悬浮絮凝层，阻挡和吸附更多小颗粒，凝聚成大颗粒后在重力和电磁吸引力双重作用下沉降到锥形体内；锥形体内泥层在水重力压缩和电极放电产生压缩双电层作用下，形成浓缩泥而排出。

Description

电磁式泥水分离塔及电磁式泥水分离方法

技术领域

本发明所涉及是一种高浊度含泥污水处理技术，尤其是针对市政自来水厂生产过程中所产生的大流量的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水（此两种废水统一简称为“泥水”）同时进行泥水浓缩固液分离和实现水资源回收净化处理的高效节能环保的泥水分离方法及其装置。

背景技术

随着我国城市化和工业化进程的发展，每年城镇自来水供水量逐年增长，随自来水制水生产中产生的泥水成几何级增长，同时各种排放泥水直接进入市政管网和江河湖道，淤泥积累引发水源污染、河道、管网堵塞，进而促使水资源日益短缺。

目前我国环保治理中重视废污水处理工艺流程，而对后续泥污水处理新技术较勿视，尤其是泥水专项排水工程（如:自来水厂的泥水、矿石冲洗水和采煤矿水等）通常采用废水主工艺流程中的常规重力沉淀、澄清、气浮等工艺，其浓缩和净化处理效果并不如人意。因此创新高浊度泥水处理和回收利用新技术，有效地削减排污总量，不仅能减轻江河、湖泊污染，保护水资源不受破坏，还可以减少泥水最终处理费用。同时，提高水资源的利用效率和效益，已经成为实施节能节水战略，实现环境、经济和社会的可持续发展的有效途径之一。

泥水处理是一项***水处理工程，它包括泥水收集、分离以及最终脱水和检测、监控***等，其中，泥水分离是净水回收利用和污泥减量化脱水处理的关键环节。

通常按照泥水处理的目的，需要将多种水处理方法结合起来对其进行处理。泥水处理技术按其作用机理大致可以分为以下几种：①物理法，主要包括筛除、沉砂、均和调节、自然沉淀、过滤和离心分离等方法；②物理化学法，主要包括化学絮凝沉淀或澄清、气浮和膜分离等方法。当前各种工业化生产过程中产生的专项泥水和各种废污水处理过程中所产生的排浅层泥水所采用的处理技术，局限于其技术经济性，一般采用上述①②中的混凝、沉淀主工艺进行处理，单元构建物采用普通沉淀池（部分加入斜板辅助），池上清液回流到废水处理主流程再处理，池底浓缩泥进入脱水设备或蓄泥设施。作为主要处理泥水分离处理单元的沉淀池，由于其主要工艺参数的局限，其占地面积极大（表面负荷一般为1-2m³/m²·h），且实际出泥浓缩率较小（一般含水率为97-99%），且上清液含泥率较高（SS一般≥70mg/L）。此上清液不但难以满足水的各级回用要求，也不符合排放标准（SS≤20mg/L）。在自来水行业中以普通的沉淀池处理排泥水的方法难以进一步降低出水SS，而深入进行精细的过滤处理成本又高。尤其是对于自来水水质对阳性离子是敏感水体，要实现水资源回收利用，必须采用专有设备减少或去除水中阳性物质。为此，针对自来水厂的排泥水资源的回收利用必须要有新的处理方法和处理装置的出现。

发明内容

本技术的目的是提供一种可提高泥水分离处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本的电磁式泥水分离塔。

本技术的电磁式泥水分离塔,其塔体包括上部的直筒体和下部的上大下小的锥形体，锥形体的下部是出泥口；直筒体上部具有出水口；在塔体内部设有无底的汽水分离筒；汽水分离筒上部连接有伸出塔体的出气管，进水管穿过塔壁与汽水分离筒的侧壁相通；在锥形体的内壁处设置有电磁材料板，塔体外的高压静电发生装置与电磁材料板电连接。

上述的电磁式泥水分离塔,在汽水分离筒的底部出口处设置有上小下大的导流锥。

上述的电磁式泥水分离塔,塔体底部外接接地放电电线。下沉泥中含有大量的极性物质，以电阳性物为主，易于积聚电荷，通过外接接地放电作用，使得泥层更易于浓缩，从而减小污泥排放量。

上述的电磁式泥水分离塔,在汽水分离筒上部与出水口下部之间的塔体内设置有整流布水装置，可使塔体内水流整流为平流状态。整流布水装置为设置有多个水帽的隔板。

本电磁式泥水分离塔的有益效果：塔体内设有电磁材料板，该板设置于塔体锥形底部内表面，并通过外置高压静电发生装置产生电磁场力。本电磁式泥水分离塔具有泥水浓缩与净化一体化处理功能，它既能实现高浓缩（污泥含水率为94-96%）要求，又能满足净化出水回收（SS≤10mg/L）要求，且该方法能够针对不同区域的自来水处理企业的泥水进行处理，通用性好，运行稳定。

本技术同时提供一种可提高泥水分离处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本的电磁式泥水分离方法。

本电磁式泥水分离方法，使用上述的电磁式泥水分离塔，把需处理的泥水经进水管送入塔体内的汽水分离筒进行气水分离，气体经出气管排出，泥水从汽水分离筒底部出口流入到塔体并形成上升水流；水中颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物在重力作用下下降沉入锥形体内；升流中含有混凝剂和细小的颗粒的混合体由于其含有电性物质，在塔内电磁材料板所形成的电磁场的吸引力下，在塔体内形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后在重力和电磁吸引力双重作用下沉降到锥形体内；上升水流经出口排出；下降于锥形体内的泥层在水重力压缩和电极放电产生压缩双电层作用下，形成浓缩泥，浓缩泥通过出泥口排出。

上述的电磁式泥水分离方法，在汽水分离筒上部与出水口下部之间的塔体内设置有整流布水装置，上升水流通过整流布水装置，将塔体内水流整流为层流状态。

上述的电磁式泥水分离方法，浓缩泥通过出泥口进入离心脱水机进行深度脱水。

本电磁式泥水分离方法的有益效果：电磁式泥水分离塔内的水力流程如下：泥水进入汽水分离筒后先进行混合和气水分离，随后翻流进入升流过程中，历经重力沉淀、磁力吸降、动态悬浮过滤以及磁力重力压缩、泥层内压缩双电层等过程，这几个过程在塔体内一元化实现。在泥水分离塔内一体化地实现泥水分离上升清液净化出水（SS≤10mg/L），尤其是去除或减少水中阳性物质从而实现回收水直接回用和底泥高浓缩出泥（一般含水率为94-96%），实现浓缩泥减量化。本方法产生的浓缩泥量是常规浓缩池泥量的1/3，浓缩泥量的减少意味着后续高能耗的脱水装置的配置量减小，如：常规泥脱水配叁台离心脱水机，而应用在本方法中仅需壹台离心脱水机，从而实现投资费和能耗运行费的大大下降。

本电磁式泥水分离方法及其装置可以进行组成标准化、系列化、设备化成套装置，可以针对各种大小泥水水量采用并列组合方式进行适用，从而保证泥水处理工程最大化的减小投资、减小占地、减小或不用药剂、运行费用低，出泥量和泥含水率平稳均匀，技术经济可行、技术合理、运行稳定。

附图说明

图1是电磁式泥水分离装置的原理图。

图2是电磁式泥水分离塔的结构示意图

具体实施方式

参见图1，电磁式泥水分离装置***包括调节池1；水泵2；高压静电发生装置；离心脱水机4；电磁式泥水分离塔5；清水池6、搅拌机3等。

参见图2所示的电磁式泥水分离塔5，其塔体包括上部的盖形封帽7、中间直筒体8和下部的锥形体9，锥形体的下部是出泥口。塔体为玻璃钢材质。塔体底部外接接地放电电线。在直筒体的内下部设置有汽水分离筒10，汽水分离筒包括上下两部，下部是导流锥11，上部是一个主筒体12，主筒体12上顶部为出气管13。塔体直筒段8内上部设有隔板，板上均匀布设多个布水水帽14；上隔板上部的盖形封帽上开有出水口15。盖形封帽顶部设置排气口。从出泥口出来的浓缩泥被送入离心脱水机进行脱水，形成含固率达30%以上泥颗料（此类泥颗料因富含大量的铁铝质聚合物，可以进行轻质建筑砖的烧制深加工）。外部的高压静电发生装置16与锥形体内壁处的电磁材料板17电连接，高压静电发生装置16工作，电磁材料板17产生强电磁场（阴极式）。

自来水企业泥水处理的主要目标有两个，一是脱除泥水中的泥，二是净化水回收进入到生产中或直接作为中水使用。本技术是首先收集泥水到调节池，经水泵提升进入电磁式泥水分离塔进行泥水分离，净化出水可直接回收利用，如：出水可回收进入到自来水厂工艺流程中滤池进行直接过滤处理进入净水供应。浓缩后的污泥进入离心脱水机进行脱水。

电磁式泥水分离塔内无任何动设备，通过高静电压的电磁材料板所产生的电磁力（电磁力方向是平行于直筒体的轴线的上下方向）和升流过程中水力实现工艺过程的自然产生，内部布置有使水流产生均匀上升流的布水水帽等静结构件。

使用电磁式泥水分离塔对泥水分离，是将各水处理工艺过程中产生的需处理的泥水（一般已加入了各种阳离子型混凝剂，本方法无须再行投加各类药剂）送入电磁式泥水分离塔的进水管；泥水进入汽水分离筒，在所述汽水分离筒内进行气水分离，泥水从所述汽水分离筒底部向四周出流，并形成上升水流；水中含阳离子混凝剂发生絮凝反应，将小颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物重力作用下下降沉入锥形体内，升流中含有混凝剂和更细小的颗粒的混合体由于其含有电极性物质，在塔内电磁材料板的吸引力下，易于在塔体内形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后在重力和电磁吸引力双重作用下沉降到锥形体内；同时，上升水流经塔体上部的布水水帽整流后，使整个塔体内上升水流成层流状态，易于形成上述的动态悬浮絮凝层。经过上述泥水分离过程，上升水流变得清澈。另外，下沉泥中含有大量的极性物质，以阳性物为主，易于积聚电荷，通过外接接地放电电线的放电作用，使得泥层更易于浓缩，从而减小污泥排放量。本电磁泥水分离方法，其处理的泥水中无需再加入絮凝剂。

在电磁式泥水分离塔下部设有电磁材料板，通过外部设置的高压静电发生装置产生的阴极电压产生强电磁场，从而保证上清液出水中细颗料物得到向下的电磁吸引力。众多细絮颗料聚集悬浮自然形成中间层的悬浮过滤层。同时通过上部均匀布设出水水帽，从而控制塔内上升水流，使进水迅速转变为层流上升状态。通过控制水流升流速度和层高形成悬浮过滤区（悬浮絮凝层）18和沉降区19、污泥压缩区20等区域划分，其水力停留时间一般为35-45分钟，表面上升流速为9-10m/h。

本技术的装置无需预启动时间，可随时按泥水处理要求进行。泥水浓缩净化处理时，收集自来水企业生产过程中产生的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水到调节池中，通过水泵提升泥水进入电磁式泥水分离塔，泥水进入汽水分离筒进行气水分离，气水分离后的水流下转翻流进入塔体内的大流区，在翻流过程中因惯性作用可去除大颗粒泥渣，随后水流转入升流阶段(图中箭头表示水流方向)，因塔底部电磁材料板所产生的电磁吸引力作用，包含有电极性物的更细小的颗粒在升流中受到电磁阻力，在塔体内中上部逐渐形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后下降到污泥压缩区。上升水流通过布水水帽出流，将塔体内水流整流为层流状态。上升层流状态更有利于上述过程的形成。下降于塔底部的泥层在高水压重力压缩、电磁吸引力和电极放电压缩双电层挤水作用下，可以得到浓度较高的浓缩泥。浓缩泥通过塔底部出泥口进入配套的离心脱水机进行深度脱水。通过电磁作用可充分减少净水中的阳离子型物质，同时，处理流程中没有其它成份药剂加入净化出水可直接回收利用。

试验：泥水的处理试验对比

处理对象：自来水企业生产过程中产生的滤池反洗水和沉淀池排泥尾水（统称：泥水）其中主要成分为泥砂、极性有机物和混凝剂等胶体混合物，浊度高，不易于去除细微泥和混凝胶体。

对比例：常规的方法处理，即采用停留时间2-3小时的自然沉降浓缩池或采用加斜板池沉淀处理后，上清液出水主要参数SS仍在80-100mg/L左右，浊度在100-150左右，必须采用再次加药絮凝过滤等深度处理方法进行处理方可回用。其浓缩泥含水率一般为97-99%。

实施例：采用电磁式泥水分离塔处理后，SS≤10mg/L、浊度≤5NTU，主要指标均达到自来水企业中沉淀池出水水质检测常规要求，可以回收用于生产水***，浓缩泥含水率达到95%，且连续排泥过程中含水率、出流量均较稳定。

两种不同工艺处理前后水质及相关参数指标见表1。

表1

对于各种泥水处理量，实施例和对比例主要参数对比，见表2。

表2

本发明公开的一种可广泛应用于自来水企业生产过程中所产生的泥水处理的方法及装置：一种电磁式泥水分离方法与装置，在其独特的工艺流程中泥水先进入电磁式泥水分离塔，经过塔后处理后的出水达到自来水企业中间水回收利用标准（SS≤10mg/L，浊度≤5NTU），塔底部出泥含水率为95%左右，泥量是现有沉降式浓缩池出泥量（含水率98.5%）的1/3，可减少现有泥水处理中脱水机的配套数2/3，节能2/3以上，同时本电磁式泥水分离方法及其装置综合占地面积为现有泥水处理工艺设施的1/5，更利于现有自来水企业生产的更新改造，既可提高泥水处理效果，又可降低建设投资、建设占地和运行处理成本。

本发明的新型泥水处理的技术可以适用于各种地区自来水厂不同的排水水量和水质的要求，既能实现高浓缩（一般含水率为94-96%）要求，又能去除水中阳性物质满足净化出水回收（SS≤10mg/L）要求，且该技术在自来水企业中具有通用性。因此该新型技术可以适用于不同区域的自来水处理企业的泥水进行处理，保证其技术经济可行、技术合理、运行稳定。

Claims (9)

1.电磁式泥水分离塔,其塔体包括上部的直筒体和下部的上大下小的锥形体，锥形体的下部是出泥口；直筒体上部具有出水口；其特征是：在塔体内部设有无底的汽水分离筒；汽水分离筒上部连接有伸出塔体的出气管，进水管穿过塔壁与汽水分离筒的侧壁相通；在锥形体的内壁处设置有电磁材料板，塔体外的高压静电发生装置与电磁材料板电连接。

2.如权利要求1所述的电磁式泥水分离塔,其特征是：塔体必须采用无电磁性材料，如玻璃钢制模整体制作。

3.如权利要求1所述的电磁式泥水分离塔,其特征是：在汽水分离筒的底部出口处设置有上小下大的导流锥。

4.如权利要求1所述的电磁式泥水分离塔,其特征是：塔体底部外接接地放电电线。

5.如权利要求1所述的电磁式泥水分离塔,其特征是：在汽水分离筒上部与出水口下部之间的塔体内设置有整流布水装置，可使塔体内水流整流为平流状态。

6.如权利要求5所述的电磁式泥水分离塔,其特征是：整流布水装置为设置有多个水帽的多孔板。

7.一种电磁式泥水分离方法，其特征是：使用权利要求1-5的电磁式泥水分离塔，把需处理的泥水经进水管送入塔体内的汽水分离筒进行气水分离，气体经出气管排出，泥水从汽水分离筒底部出口流入到塔体并形成上升水流；水中颗粒泥渣和胶体物凝聚成大颗粒物在重力作用下下降沉入锥形体内；升流中含有混凝剂和细小的颗粒的混合体由于其含有电性物质，在塔内电磁材料板所形成的电磁场的吸引力下，在塔体内形成动态悬浮絮凝层，从而阻挡和吸附更多的小颗粒，凝聚成大颗粒后在重力和电磁吸引力双重作用下沉降到锥形体内；上升水流经出口排出；下降于锥形体内的泥层在水重力压缩和电极放电产生压缩双电层作用下，形成浓缩泥，浓缩泥通过出泥口排出。

8.如权利要求6所述的电磁式泥水分离方法，其特征是：在汽水分离筒上部与出水口下部之间的塔体内设置有整流布水装置，上升水流通过整流布水装置，将塔体内水流整流为层流状态。

9.如权利要求6所述的电磁式泥水分离处理方法，其特征是：浓缩泥通过出泥口进入离心脱水机进行深度脱水。

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