CN107055871B - 一种新型混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池 - Google Patents
一种新型混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种新型混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池。包括混凝反应区1‑1、沉淀排泥区2‑2、多面球截留区3‑3、过滤区4‑4、气水反冲洗***。混凝反应区包括均匀配水堰;沉淀排泥区包括漏斗形沉淀排泥槽;截留区包括多面球悬浮填料;过滤区包括均匀配水堰、均质滤料、承托滤料、反冲洗管道、U型滤砖;反冲洗***包括液位触发器、罗茨风机、水泵、止回阀、反冲洗主管和支管、曝气盘等。滤池运行滤速为8~10m/h,过滤周期为24~48h,处理水量为500~1000m3/d。本发明装置可以降低浊度色度、COD、除铁锰、脱氮除磷等。采用气水反冲和微膨胀反冲洗,解决了滤料堵塞问题,减少滤料流失,节约了大量水源,达到清洁滤料的要求,清洁环保。滤池可以多组并联运行,扩容方便,没有土建工程量,节约成本。
Description
技术领域
发明涉及污水、给水、环保和化工等深度水处理净化领域,具体涉及一种新型混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池。
背景技术
我国是世界上贫水国家之一,社会经济和工业高速发展,污染物排放量增多,近年来水源水微污染加剧,而随着我国城镇供水水质标准标准的提高,提高净水水质成为头等大事。人们生活水平不断提高,对洁净水资源的依赖性和需求量也逐渐增加,因此水资源供需矛盾日益突显,水资源稀缺现象也日益严重。目前水处理工艺的核心为“原水→混凝→沉淀→过滤→消毒”,其中过滤作为深度水处理工艺的核心,滤池的过滤效果直接关系到整体工艺的净水水质。滤池也是工业给水、民用给水、废水治理、环境工程等常用深度水处理不可或缺的环节。
滤池在水处理领域的地位十分重要,过滤一般用石英砂、沸石、白煤、矿石、火山岩等粒状滤料层截留水中的悬浮杂质,使水澄清的工艺过程。滤料一般具有密度大,沉降性能好,比表面积大,孔隙率小的特点。依靠滤料的拦截、吸附、沉淀作用去除水中的悬浮颗粒物、胶体、杂质以及部分有机物、细菌病毒等。降低浊度、色度、除铁锰、脱氮除磷净化水质。保证用水安全卫生。
随着过滤时间的延长,进水中往往有些颗粒物或者悬浮颗粒物吸附、沉降在滤料表面,滤层间的缝隙会逐渐被细小颗粒物(污泥)堵塞,影响滤池的过滤能力,且滤层内的颗粒、污泥不易清除,减弱了滤池的处理能力,滤层间纳污能力逐渐减弱,滤层阻力和水头损失逐渐变大,降低制水效率和净水效果,最终过滤失效。反冲洗利用较大气(水)流压力/速度摩搓冲洗滤料层,使滤料处于悬浮流化状态,具有一定的膨胀度,牵引悬浮物向上,使截留在滤料表面、滤层缝隙间的杂质、污泥、小颗粒等在水力剪切和滤料颗粒的双重碰撞作用下,从滤料表面脱落,随水流冲出滤池,恢复滤料的纳污能力,保证滤池的高效运行,所以滤池的反冲洗是整个工艺的关键作用,良好的冲洗技术能有效去除滤层中的积泥,使滤池恢复理想的过滤功能。本发明在虑池反冲洗之后,不立即全部切断反冲洗水,而是增加微膨胀冲洗,并进一步清楚残留的颗粒物。延长过滤周期、节约冲洗水,降低能耗。
发明内容
本发明目的是为提高滤池的出水水质效果,开发了集合混凝、沉淀、截留、过滤、气水反冲洗一体化高效滤池,设备模块化,扩容方便,可多组并联使用。滤池采用三层套筒模式,解决滤层堵塞及清除滤料表面和层间滤渣的气水联合反冲洗方法,过滤效率高,运行成本低,出水水质稳定,造价成本低。反冲洗过程自动控制运行,反冲洗之后采用微膨胀反冲洗方式,减少滤料损失,水耗能耗最小化,使滤池过滤速度提高,水量增多,水质提高,过滤周期延长。
本发明技术方案如下:
一种新型混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池,包括混凝反应区、沉淀排泥区、多面球截留区、过滤区、气水反冲洗***。混凝反应区:最外侧套筒内发生混凝反应,混凝反应区和沉淀排泥区用多孔板连接;沉淀排泥区:底部漏斗型沉淀排泥区;多面球截留区:位于第二层套筒中,截留区内填充多面球悬浮填料,沉淀排泥区和截留区用多孔板连接;过滤区:均匀配水堰、均质滤料、承托滤料、反冲洗管道、滤砖;气反冲洗***:包括PLC控制柜、液位发生器、罗茨风机、单向控制阀和曝气盘、反冲洗水泵、单向阀门、布水主管和布水支管,曝气盘和布水支管设置在承托滤料内,滤池顶部反冲洗出水管道和污泥浓缩池相连。
污水经过均匀配水堰四周均匀配水,保证配水的均匀性,在最外层套筒内发生充分混凝反应,流经多孔板,通过底部漏斗沉淀排泥区,经过多面球填料截留沉淀,通过溢流槽均匀配水,经过均质滤料,再滤过承托滤料和滤砖,通过出水管道,流入清水池,出水达标排放。
所诉混凝反应区:外层套筒内单位时间、单位体积内产生无数个大小不同的涡旋,不同尺度的涡流在紊流中随机运动,不断平移和转动,形成流速脉动。由于涡旋的固有扩散性,大小涡旋相互渗透,水流紊动作用使絮凝剂快速均匀分散,优化混凝过程。
所述沉淀排泥区:底部为沉淀排泥区,倒圆锥形,排泥口设置在下端,能够有效的使沉淀污泥排尽。
所述多面球截留区:套筒内部用多面球悬浮填料填充,填料接触沉淀具有良好的水力过渡。填料利用自身的特点截留大部分微絮体,大大提高了絮体的浓度,极大地增加了絮体碰撞的几率,充分保证了截留大部分微絮体的可靠性和高效性。
所述过滤区:过滤区底部铺设U形滤砖,滤砖上部铺设粗颗粒承托滤料,粒径均匀,承托滤料上部为均质滤料,可以为均质石英砂、沸石、零价铁、白煤、矿石、火山岩等,根据不同的水质情况的采用不同滤料,上端有均匀配水堰。
所述气水反冲洗***:随着滤料堵塞,水头损失增加,滤速变慢,液位增高,触发液位发生器,开始进行反冲洗,对均质滤料和支撑滤料进行强烈摩擦搓洗,之后采用微膨胀冲洗,防止滤料损失,提高过滤效果。
本发明的优点:①采用多面球悬浮填料截留沉淀改变了单一的流水方向,增强了水体流动的方向和絮体的碰撞机率,使絮体聚集并沉淀,高效去除水中悬浮大絮体和微小絮体,降低水体浊度和悬浮颗粒物浓度。②采用气水反冲洗和微膨胀冲洗,结合了气泡的震动、爆裂、上浮和水力的冲刷的共同作用,带走滤料表面的固体悬浮颗粒,气体搓洗,减少了水洗的单一模式,节约水源,采用微膨胀冲洗,较少滤料的损失,恢复过滤能力和稳定性。③滤池集合混凝反应、沉淀、截留、过滤、气水反冲洗于一体,设备模块化,扩容方便,可多组并联使用。④技术方案制造简单,易于实现,节约了成本,具有巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为滤池的结构示意图。
图2为滤池的详细示意图
图3为滤池A-A、B-B、C-C剖面结构示意图。
图4为浊度去除效果图。
图5为色度去除效果图。
图6为COD去除效果图。
图7为Fe去除效果图。
图8为Mn去除效果图。
图9为NH4 +-N去除效果图。
图10为TP去除效果图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种新型过滤沉淀截留气水反冲洗一体化高效滤池,包括混凝反应区1-1、沉淀排泥区2-2、多面球截留区3-3、过滤区4-4、气水反冲洗***(如图1-3所示):一体化高效滤池污水经过添加混凝剂和调节pH经均匀配水堰3在最外层套筒内四周均匀布水,经多孔板4流入下部的漏斗沉淀排泥区5,上流经过多面球填料6截留沉淀,溢流堰7均匀布水,经过均质滤料8、承托滤料9和滤砖10,通过出水管道11,流入清水池30,出水达标排放。
混凝反应区:污水流入滤池前,经过混凝加药器1和pH调节器2加药调节,经均匀配水堰3在最外层套筒内四周均匀布水,水力停留时间(HRT)为2min~5min,速度梯度G值为35S-1~45S-1。
沉淀排泥区:底部为漏斗沉淀排泥区5,倒圆锥形,排泥口设置在下端,通过底部阀门22有效的排尽污泥,底部角度为60~120度不限。
多面球截留区:多面球悬浮填料6为球体状,在水体中悬浮,材质PP,叶片多,阻力小,比表面积大,弹性大,重量轻,强度大,自由空间多,耐高温﹤120度,耐腐蚀性好,表面亲水性能好,多面球直径为10~75mm,装填高度为0.6m~1.0m,多面球沉淀上升水流速为8~10m/h。
过滤区:底部铺设U形滤砖,高度为0.2m,滤砖上部铺设承托粗滤料,粒径为2~3mm,高度为0.4m,承托滤料中铺设曝气盘14和反冲洗主管17和支管18,承托滤料上部均质滤料2,粒径为1.0mm,均质石英砂、沸石、零价铁、白煤、矿石、火山岩等,根据不同的水质情况的采用不同滤料,高度为1.0m,滤池整体高度为3.0m。
所述气反冲洗***包括液位发生器12、反冲洗风机13、单向控制阀14、气洗主管15和曝气盘16,曝气盘设置在承托滤料9内;所述水反冲洗***依次包括反冲洗水泵17、单向阀门18、布水总管19和布水支管20,所述布水支管20安装在承托滤料9内,过滤区顶部有反冲洗管道21,反冲洗管道21和污泥浓缩池31相连。
滤池反冲洗周期为24h~48h,一体化高效滤池反冲洗过程,随着滤料堵塞,水头损失增加,滤速变慢,液位增高,触发液位发生器12,通过PLC控制***传递信号,开始进行反冲洗。
单气反冲洗过程:首先关闭进水泵,打开反冲洗罗茨风机13,高压气体经过单向控制阀14,通过曝气盘16强烈曝气,对支撑滤料9和均质滤料8进行强烈摩擦搓洗,强度为10L/m2.s,该过程运行时间为3~4分钟,反冲洗风机两台,一用一备。
气水联合反冲洗过程:单气反冲洗3~4分钟后,同时开启反冲洗水泵17,通过单向阀门18,布水总管19,布水支管20,对滤料进行冲洗,反冲水洗强度为8~10L/m2.s,气洗强度为8~10L/m2.s,气水联合冲洗4分钟,冲洗水和截留杂质经过反冲洗管道21,流入污泥浓缩池31,反冲洗污泥的膨胀率为30%左右。
单水微膨胀反冲洗过程:关闭罗茨风机13,不立即完全切断冲洗水,调节水泵反冲洗强度为3~5L/m2.s,增加1~10分钟的微膨胀冲洗,滤料的膨胀率为3%~6%,出水排入污泥池31,反冲洗水泵三台,两用一备。
上述所述的实施例仅是对本发明的优选实施方法进行描述,并非对专利的构思和范围进行限定。对本发明做出的各种变形或改进,均应落在本发明的保护范围内。
实施例2
某水厂原水浊度为2.0~3.0NTU,色度为4.5~5.2左右,COD降为7mg/L~8mg/L,属于低浊水范畴,出水经过混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池,滤料为均质石英砂,混凝剂的投加量3.0mg/L~5.0mg/L,pH调至弱碱性7~8,滤池的过滤周期为24~48h小时,处理效果如图4~6所示,浊度去除率为94%~97%,色度去除率为85%~91%,COD去除率为66%~71%。出水能够达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的要求。
实施例3
某水厂采用地下水作为水源,原水中铁锰含量较高,过滤前原水中铁的浓度为1.0~1.5mg/L,锰的含量达到0.3~0.4mg/L,出水经过混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池,滤料为均质石英砂,凝剂的投加量3.0mg/L~5.0mg/L,pH调至弱碱性7~8,滤池的过滤周期为24~48h小时。处理效果如图7~8所示,对低浓度铁锰的去除率都在90%左右。优于国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的要求(铁﹤0.3mg/L,锰﹤0.1mg/L)。
实施例4
某微污染水源,富营养化严重,NH4 +-N和总磷含量超标,NH4 +-N浓度为1.5~1.8mg/L,TP为2mg/L,经过混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池,滤料为均质沸石,凝剂的投加量3.0mg/L~5.0mg/L,pH调至弱碱性7~8,滤池的过滤周期为24~48h小时。处理效果如图9~10所示,去除率均达到了75%左右,出水浓度达到了国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的要求(NH4 +-N﹤0.5mg/L,TP﹤0.5mg/L)。
Claims (9)
1.一种混凝沉淀截留过滤气水反冲洗一体化高效滤池,包括混凝反应区(1-1)、沉淀排泥区(2-2)、多面球截留区(3-3)、过滤区(4-4)、气水反冲洗***,其特征在于:混凝反应区:最外侧套筒内发生混凝反应,混凝反应区和沉淀排泥区用多孔板连接;沉淀排泥区:底部漏斗型沉淀排泥区;多面球截留区:位于第二层套筒中,截留区内填充多面球悬浮填料,沉淀排泥区和截留区用多孔板连接;过滤区:均匀配水堰、均质滤料、承托滤料、反冲洗管道、滤砖;气反冲洗***:包括PLC控制柜、液位发生器、罗茨风机、单向控制阀和曝气盘、反冲洗水泵、单向阀门、布水主管和布水支管,曝气盘和布水支管设置在承托滤料内,滤池顶部反冲洗出水管道和污泥浓缩池相连,过滤区位于内筒,一体化高效滤池污水经过添加混凝剂和调节pH经均匀配水堰在最外层套筒内四周均匀布水,经多孔板流入下部的漏斗沉淀排泥区,上流经过多面球填料截留沉淀,经过配水堰、均质滤料、承托滤料和滤砖,通过出水管道,流入清水池出水达标排放。
2.根据权利要求1所述一体化高效滤池,其特征在于,混凝反应区(1-1)水力停留时间(HRT)为2min~5min,速度梯度G值为35S-1~45S-1。
3.根据权利要求1所述一体化高效滤池,其特征在于,沉淀排泥区(2-2)底部为漏斗沉淀排泥区,倒圆锥形,排泥口设置在下端,通过底部阀门排尽污泥,底部角度为60~120度不限。
4.根据权利要求1所述一体化高效滤池,其特征在于,过滤区(4-4)底部铺设U形滤砖,高度为0.2m,滤砖上部铺设承托粗滤料,粒径为2~3mm,高度为0.4m,承托滤料中铺设曝气盘和反冲洗主管和支管,承托滤料上部均质滤料,粒径为1.0mm,均质石英砂、沸石、零价铁、白煤、矿石、火山岩,根据不同的水质情况采用不同滤料,高度为1.0m,滤池整体高度为3.0m。
5.根据权利要求1所述一体化高效滤池,其特征在于,所述气水反冲洗***包括气反冲洗***和水反冲洗***,所述气反冲洗***包括液位发生器、反冲洗风机、单向控制阀、气洗主管和曝气盘,曝气盘设置在承托滤料内;所述水反冲洗***依次包括反冲洗水泵、单向阀门、布水总管和布水支管,所述布水支管设置在承托滤料内,过滤区顶部反冲洗管道流入污泥浓缩池。
6.根据权利要求5所述一体化高效滤池,其特征在于,滤池反冲洗周期为24~48h,一体化高效滤池反冲洗过程,随着滤料堵塞,水头损失增加,滤速变慢,液位增高,触发液位发生器,通过PLC控制***传递信号,开始进行反冲洗。
7.根据权利要求5所述一体化高效滤池,其特征在于,气反冲洗过程:首先关闭进水泵,打开反冲洗罗茨风机,高压气体经过单向控制阀,通过曝气盘强烈曝气,对支撑滤料和均质滤料进行强烈摩擦搓洗,强度为10L/m2·s,该过程运行时间为3~4分钟,反冲洗风机两台,一用一备。
8.根据权利要求5所述一体化高效滤池,其特征在于,气水联合反冲洗过程:单气反冲洗3~4分钟后,同时开启反冲洗水泵、通过单向阀门、布水总管和布水支管对滤料进行冲洗,反冲水洗强度为8~10L/m2·s,气洗强度为8~10L/m2·s,气水联合冲洗4分钟,冲洗水和截留杂质经过反冲洗管道流入污泥浓缩池,反冲洗污泥的膨胀率为30%。
9.根据权利要求5所述一体化高效滤池,其特征在于,单水微膨胀反冲洗过程:关闭罗茨风机,不立即完全切断冲洗水,调节水泵反冲洗强度为3~5L/m2·s,增加1~10分钟的微膨胀冲洗,滤料的膨胀率为3%~6%,出水排入污泥池,反冲洗水泵三台,两用一备。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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