CN105837006A - 一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置。它包括一反应槽，反应槽上方并排设置多级串联的涡流三相混合器；反应槽分离室上方设除渣机；除渣机下方设集渣槽；总进水管一端与进水泵出口连接，另一端与第一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；前一级涡流三相混合器底部出水口与后一级涡流三相混合器侧面进水口连接；最后一级涡流三相混合器底部连接释放管；进药管分别与中间两级涡流三相混合器的侧面进水口连接；进气管一端与空压机出口连接，另一端与中间一级涡流三相混合器的顶部进气口连接；中间另一级涡流三相混合器的顶部出气口连一根排气管。该气浮浓缩装置浓缩速度快，停留时间短，浮渣含水率低，出水水质高，占地面积小。

Description

一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种污泥浓缩装置，特别涉及一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置。

背景技术

污水处理厂污泥具有含水率高、体积大、易产生恶臭等特点。城市污水处理厂污泥处理处置问题日益引起重视，污泥浓缩是污泥处理处置的主要工艺之一。目前污泥浓缩仍以重力浓缩为主，从可持续发展的角度看，污泥浓缩装置一体化设备的应用是污泥浓缩脱水的发展趋势。

城市污水处理厂污泥浓缩装置通常有：重力浓缩、机械浓缩、气浮浓缩三种；

1、重力浓缩：是一种沉淀工艺，因为使用最早，所以国内目前使用率较高。但其占地面积较大，浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高，易发酵产生臭气限制其发展。

2、机械浓缩：以离心机为例，虽然占地面积小，周围环境影响小，但其造价高，电耗高，是气浮装置10倍限制其发展。

3、气浮浓缩：占地面积、运行费用小于机械浓缩；污泥贮存能力小于重力浓缩法；动力消耗、操作要求高于重力浓缩。

一般的活性污泥，其含水率高达99％左右。当污泥含水率由99％降至95％时，污泥的体积可缩小到原来的1/5。对污泥有效地、经济地进一步处理，减少其储存占地，须先进行浓缩。国内大多数污水处理厂采用重力浓缩，然而其浓缩后的污泥含水率一般为95～97％。污泥浓缩中所排出的污泥水中含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理，不能直接排放。并且污泥在浓缩池中的停留时间长，一般为12小时左右。在浓缩池中，固体颗粒借重力下降，水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出，污泥水从池面堰口外溢(连续式)或从池侧出水口流出，排出的污泥含水率高，一般为95～97％。随着我国城市发展需要，土地资源紧缺，极其需要一种占地面积小，处理效果显著，处理后污泥含水率低的新型污泥浓缩装置。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种占地面积小，处理效果显著，处理后污泥含水率低的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，它包括一反应槽，在反应槽上方并排设置多组(即多级)串联的涡流三相混合器，靠出水侧为第一级，靠进水侧为最后一级，(即从出水侧到进水侧依次排列为第一级、第二级……第N级)，每级涡流三相混合器内设有一级反应器；反应槽从进水侧到出水侧由堰板分隔成三个室：接触室、分离室和清水收集室；分离室上方设置除渣机，除渣机另一端下方设置集渣槽；总进水管一端与进水泵出口连接，另一端与第一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；第一级涡流三相混合器的底部出水口与第二级涡流三相混合器的侧面进水口连接；……以此类推，前一级涡流三相混合器的底部出水口与后一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；最后一级涡流三相混合器的底部出水口直接连接一根释放管；释放管出口位于反应槽接触室下部；每一级涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管上设有旁通注入管；进药管分别与某一级或几级涡流三相混合器的侧面进水口处的旁通注入管连接；进气管一端与空压机出口连接，另一端与某一级或几级涡流三相混合器的顶部进气口连接；某一级涡流三相混合器的顶部出气口连接一根排气管；排气管上设有排气阀。

进一步地，分离室上方设置除渣机，除渣机另一端水平延伸至集渣槽上方；集渣槽的顶部低于涡流三相混合器的底部；集渣槽下部一大半是倾斜的，倾斜底位于清水收集室上方。

进一步地，每一级涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管与旁通注入管垂直。

更进一步地，反应槽上方并排设置六级串联的涡流三相混合器；进药管分别与第三级、第四级涡流三相混合器的侧面进水口处的旁通注入管连接；进气管一端与空压机出口连接，另一端与第二级涡流三相混合器的顶部进气口连接；第三级涡流三相混合器的顶部出气口连接一根排气管。

更进一步地，总进水管上设有流量计；每一级涡流三相混合器顶部均设有压力表。进气管上设有进气阀，进气阀之后设有单向阀。进药管上也设有单向阀。集渣槽上设有液位计。

本发明的有益效果：

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，通过将化学药剂与废水和气同时加入多级涡流三相混合器中，通过多级涡流三相混合器特殊的物理作用，能同时实现污泥调质和气浮浓缩。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的技术特性在于，实现了设备一体化、污泥调质、污泥上浮的革新，省略了溶气水制备、循环水***和缓慢低效的气泡附着过程，实现了前所未有的浮渣去除效率(浮渣去除率达99％以上)，节省了90％以上的占地面积和大量基建投资费用。由于去除效率高，可以大大降低后级处理工艺的负荷并增加其稳定性。由于所产生的浮渣含水少且密实，可以大大地降低浮渣收容池的体积。使得整个工艺更为可靠、占地面积和运行成本都大大降低。

本发明的气浮浓缩装置的原理与重力浓缩相反，气泡粘附在悬浮物上作为载体，形成密度比水轻的气固混合物，上浮到水面，从而使悬浮物杂质与水分离，然后用刮板将浓缩污泥刮入排泥槽，污泥水则从池底排出。本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，相比重力浓缩，具有浓缩速度快，停留时间短、浮渣含水率低、出水水质高、占地面积小等特点。

附图说明

图1是本发明一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的结构示意图；

图2是本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的工作流程示意图；

图3是本发明中的管道反应***的结构示意图。

图中：1.进水泵 2.流量计 3.空压机 4.进气阀 5.反应槽 A、接触室 B、分离室 C、清水收集室 6.集渣槽 7.液位计 8.除渣机 9.排气阀 10.压力表 11.涡流三相混合器 12.进药管 13.总进水管 14.涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管15.旁通注入管

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图1、图3所示，本发明一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，它包括一反应槽5，在反应槽上方并排设置六组(六级)串联的涡流三相混合器11(从出水侧到进水侧依次排列为第一级、第二级……第六级)，每级涡流三相混合器内设有一级反应器；反应槽从进水侧到出水侧由堰板分隔成三个室，即：接触室A、分离室B和清水收集室C；分离室B上方设置除渣机8，除渣机8另一端水平延伸至集渣槽6上方；集渣槽6的顶部低于涡流三相混合器11的底部；集渣槽6下部一大半是倾斜的，倾斜底位于清水收集室C上方；总进水管13一端与进水泵1出口连接；总进水管13另一端与第一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；总进水管13上设有流量计2；第一级涡流三相混合器的底部出水口与第二级涡流三相混合器的侧面进水口连接；……以此类推，前一级涡流三相混合器的底部出水口与后一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；最后一级(第六级)涡流三相混合器的底部出水口直接连接一根释放管；释放管出口位于反应槽接触室A下部；每一级涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管14上设有垂直的旁通注入管15；进药管12分别与第三级、第四级涡流三相混合器的侧面进水口处的旁通注入管15连接；进气管一端与空压机3出口连接，另一端与第二级涡流三相混合器的顶部进气口连接；第三级涡流三相混合器的顶部出气口连接一根排气管；排气管上设有排气阀9。进气管上设有进气阀4；进气管上进气阀4之后还设有单向阀。进药管12上也设有单向阀。每一级涡流三相混合器顶部均设有压力表10。集渣槽6上设有液位计7，用于控制后续排渣泵的启停。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其主要组成部件及作用说明如下：

进水泵1：用于将待处理废水送入管道反应器；

流量计2：用于检测水量，及反应管道是否被堵；

空压机3：用于将空气输送至管道反应器内，与废水、药剂一起混合；

进气阀4：用于进气管路开关控制；

反应槽5：用于废水释放后进行反应的容器；反应槽由堰板分隔成三个室，即：接触室A、分离室B和清水收集室C；

集渣槽6：用于临时储存浮渣的容器；

液位计7：用于控制后续排渣泵的启停；

除渣机8：是刮板式除渣机，用于去除反应槽内液位上面的浮渣层，将其送入集渣槽内；

排气阀9：用于排气管路开关控制；

压力表10：用于检测管路反应***工作压力；

管道反应***：由六组涡流式混合器即六组涡流三相混合器11(内含六组反应器)、若干中间传输管道、一根释放管组成；六组涡流三相混合器(六组反应器)通过若干条输送管道串联起来；用于药剂、水、空气的搅拌及混合，并且释放至反应槽内。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置是压力溶气气浮的一种，这种由微气泡与微絮体同时形成并结合在一起，进而共同成长为带气絮体的过程称为“共聚”。气泡越小，越容易进入絮体，或者被絮体捕捉，从而形成稳定的共聚絮体。它在延时释放出高度密集的微气泡，在与投药混合后的反应水充分混合时，两者同时成长，这样形成的带气絮体在上浮过程中，具有上浮快，浮渣稳定，耗用的气量少等优点。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的设计原理是：利用涡流三相混合器，在废水中直接加入气与药剂，同时完成溶气与搅拌，最后实现自动除渣。涡流三相混合器集溶气、差速搅拌、絮体加气、颗粒附着、溶气晶核生成和气泡释放功能于一体。其工作流程包括：①高压溶气②伸展药剂③充分搅拌④晶核形成⑤气泡凝聚⑥絮体合并⑦浮渣调质⑧循环絮凝。涡流三相混合器与传统溶气气浮的区别：最大限度地利用化学药剂；形成超轻中空絮体，使絮体含水率和比重降低，絮体结实且具有很强的自行上浮能力，有利于自动除渣。

如图2所示，本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的工作过程为：(1)进水：使用高压进水泵将废水从调节池输入多级涡流三相混合器中形成涡流；(2)加气/加药混合搅拌：在多级涡流三相混合器中，将高压空气直接溶解在入流废水中，紧接着化学药剂直接投加至溶气液中，完成药剂与污染物颗粒(固体)、水、气三相混合；药剂分子初始为盘绕状，涡流将药剂分子拉伸提效，充分搅拌；(3)涡流产生微气泡并植入悬浮物中：药剂与污染物颗粒、水、气混合物释放到反应槽的接触室A内后，再堰流进入分离室B，涡流产生微气泡并植入污染物中，污染物被捕集，絮体形成并上浮；(4)释放悬浮物；(5)利用除渣机自动去除浮渣；浮渣(污泥)进入集渣槽6收集或处理；在清水收集室C收集清水，由反应槽底部排出。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，通过涡流三相混合器产生微气泡，粘附在悬浮物上作为载体，形成密度比水轻的气固混合物，上浮到水面，从而使悬浮物杂质与水分离；能有效去除复杂污水中的固体悬浮颗粒物、油类、浊度和有机物等；有效促进污染物的高效处理，达到优秀的节能减排效果。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置引用国外涡流三相混合技术，在涡流三相混合器中水流产生激烈的涡流，从而达到药剂、水、空气的差速搅拌及混合。采用旁通注入管将絮凝剂注入原水管(即进水管)接近反应区的进口处(即涡流三相混合器的侧面进水口处)，旁通注入管的管径比原水管的管径小许多，旁通注入管的小孔以很大的速度垂直于原水管水流的方向射出，絮凝剂射入在原水水流紊动强度最大的时候(在缺口和节点附近位置)，此时最易与原水快速混合。絮凝剂混合可分为三段，第一段为势流段，在此段中射流的流速不变，射流开始与周围原水混合；第二段为偏折段，在原水管中水流的作用下射流向水流方向偏折，并进一步与原水混合；第三段为漩涡段，射流的水流截面上面发生若干股漩涡，使射流迅速扩散，与原水完全混合。总之，经过缺口和节点时，发生剧烈的汇聚、分散、转向、撕裂，故形成无数小漩涡，使介质紊动和表面更新速度大大加快，液膜阻力大为降低，所以传质速率很高。

本发明的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置的特点如下：

1、高压溶气：将高压空气100％溶解于入流污水中，依照传统气浮的气泡附着理论，该步骤实现污染物分子与气泡的最小极限接触气体在溶解状态下的附着；

2、伸展药剂：通常高分子物投加时处于分子链绞缠成团状态，本产品特有的高效混合器能将绞缠成团分子链拉伸变为长条分子链，使药剂分子链所带电荷能被充分暴露利用，减少浪费；

3、充分搅拌：多级高效混合器通过各种有效速率实现药剂与污染物的充分接触与混合。使污染物能够被药剂分子链所携带并暴露的电荷牢固地吸附；

4、浮渣形成：随着压力的降低，溶解态的气体借助污染物絮体逐渐形成无数的极细气泡，直接生长在污泥絮体之中；

5、气泡凝聚：气泡不断合并膨胀，产生海绵状絮体的颗粒；

6、絮体合并：在絮体上浮过程中，细小絮体迅速合并长大，同时气泡也急剧膨胀，挤占絮体内间隙水的空间，使絮体含水率和比重进一步降低，絮体结实且具有很强的自行上浮能力；

7、调质浮渣：浮渣上浮至池面上，相互堆积，粘结成浮渣毯，形成整体上浮，含水率进一步降低；

8、出水收集：气浮浓缩的出水由反应槽底部排出，进入集水管收集到清水区；

9、浮渣层控制：通过调节堰板控制出水液面高度，从而控制浮渣层的厚度。

Claims (10)

1.一种具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，它包括一反应槽，在反应槽上方并排设置多级串联的涡流三相混合器，靠出水侧为第一级，靠进水侧为最后一级；反应槽从进水侧到出水侧由堰板分隔成三个室：接触室、分离室和清水收集室；分离室上方设置除渣机，除渣机另一端下方设置集渣槽；总进水管一端与进水泵出口连接，另一端与第一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；第一级涡流三相混合器的底部出水口与第二级涡流三相混合器的侧面进水口连接，以此类推，前一级涡流三相混合器的底部出水口与后一级涡流三相混合器的侧面进水口连接；最后一级涡流三相混合器的底部出水口直接连接一根释放管；释放管出口位于反应槽接触室下部；每一级涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管上设有旁通注入管；进药管分别与某一级或几级涡流三相混合器的侧面进水口处的旁通注入管连接；进气管一端与空压机出口连接，另一端与某一级或几级涡流三相混合器的顶部进气口连接；某一级涡流三相混合器的顶部出气口连接一根排气管；排气管上设有排气阀。

2.如权利要求1所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，除渣机另一端水平延伸至集渣槽上方；集渣槽的顶部低于涡流三相混合器的底部；集渣槽下部一大半是倾斜的，倾斜底位于清水收集室上方。

3.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，每一级涡流三相混合器的侧面进水口处的进水管与旁通注入管垂直。

4.如权利要求3所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，反应槽上方并排设置六级串联的涡流三相混合器；进药管分别与第三级、第四级涡流三相混合器的侧面进水口处的旁通注入管连接。

5.如权利要求4所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，进气管一端与空压机出口连接，另一端与第二级涡流三相混合器的顶部进气口连接；第三级涡流三相混合器的顶部出气口连接一根排气管。

6.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，总进水管上设有流量计；每一级涡流三相混合器顶部均设有压力表。

7.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，进气管上设有进气阀，进气阀之后设有单向阀。

8.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，进药管上设有单向阀。

9.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，集渣槽上设有液位计。

10.如权利要求1或2所述的具有污泥调质作用的气浮浓缩装置，其特征在于，所述除渣机为刮板式除渣机。