一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統的製作方法

2023-12-05 16:58:11 1

專利名稱：一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙泥處理技術，具體指一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統。
背景技術：
城鎮汙水廠在汙水淨化過程中會產生含水率不同的半固態或固態汙泥，這種汙泥是一種由微生物、有機殘片、無機顆粒、膠體等組成的複雜的非均質體。這種汙泥中既含有碳、氮、磷、鉀等植物養分，也含有病原體、重金屬以及有機汙染物等有毒有害物質。城鎮汙水廠汙泥處理的主要目標是減量化、穩定化和無害化，避免次生汙染。汙泥幹化是促進汙泥回用的重要因素，無論是焚燒還是土地利用，幹化都是重要的一步。現有汙水廠對汙泥處理主要有兩種方案一是採用「濃縮-調質-機械脫水」汙泥處理方案，這種方法佔地少，但藥劑消耗量大，能耗高；另一種方法是汙泥滲濾室，常規的滲濾室多為天然濾層滲濾室，其優點是建設成本低，但抗滲性能差，存在二次汙染風險，同時受大氣降水影響，汙泥幹化效果不穩定。CN101113068 (
公開日為2008年I月30日)公開了一種「汙泥濃縮幹化一體池」，涉及一種汙泥處理的設備，主要解決常規濃縮池投資大和時間長的問題。池體底部由下至上依次設有防滲層、排水層、帶孔的導流排水管、濾水層，池體頂部設有刮泥板，刮泥板的兩側設有連接件，連接件外端滑動設置在池體壁的滑槽上；池體中部還可以設有隔離牆。該發明具有濃縮、幹化雙重作用，充分利用下層濾料過濾排出汙泥下層水，大大縮短了汙泥脫水周期、投資省。但該設備使用受地域的限制，在陽光較小的地區，汙泥幹化周期長；該設備的使用還受使用地區氣候的限制，在降水量較多的地區，汙泥幹化周期長，同時，在冬季汙泥的減量化效果不明顯，在夏季汙水蒸發量大，該設備的運行又會對周邊環境產生較大影響。

發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是如何提高汙泥幹化的穩定性，降低運行成本；並且使用不受地域和氣候的限制，而提供一種新型的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統。解決該技術問題，本發明是這樣實現的一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，包括滲濾室、在滲濾室底板上設有防水土工膜，在防水土工膜上設有濾層；其特徵在於所述濾層厚度為65(T750mm，採用礫石濾料鋪設，濾層由上濾層、中濾層和下濾層三層三種不同粒徑的濾料構成；其中上濾層厚度為200-300mm，濾料粒徑為3-5mm;中濾層厚度為200mm,濾料粒徑為8_15mm ;下濾層厚度為250mm,料粒徑為30_40mm ;在所述下濾層中設有穿孔集水管，穿孔集水管與滲濾液排水管相連；所述滲濾室的一側壁設有進泥管，與所述側壁相對的另一側上設有清液排水管，所述上清液排水管的高度高於所述上濾層；所述滲濾室的頂部設有陽光板頂蓋。進一步地，所述穿孔集水管為以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述滲濾液排水管，所述滲濾室底板以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述穿孔集水管。
所述上清液排水管為多個，在所述滲濾室側壁的不同高度上分級設置，上清液排水管上設有閘閥更近一步地，所述陽光板頂蓋帶有通氣管，在所述陽光板頂蓋的外表面上設置有活動蒸發窗。一種利用本發明所述的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統進行汙泥幹化和消化處理的方法，包括如下步驟1)汙泥通過進泥管進入滲濾室，進泥周期持續60d，進泥深度不超過1.0m，有機負荷為O. 6-3. 5 kg VSS/(m3. d) ;2)當滲濾液產量接近零時，在晴天打開頂蓋的蒸發窗；3)經過180d的處理後，採用機械或人工方式將幹泥餅運出所述滲濾室後外運。相對於現有技術，本發明具有如下優點
(I)本發明採用特殊的三層濾層結構，當汙泥通過進泥管進入滲濾室後，絕大部分汙泥顆粒被截留在上濾層表面，汙泥中的水分大部分經滲濾液排水管排出滲濾室系統；少部分通過上清液排水管排出滲濾室系統或被蒸發掉；本發明中汙泥的整個幹化和消化過程都是在自然狀態下完成的，提高汙泥幹化的穩定性，無需大型設備或能量輸入，管理維護簡便，又可以降低運行成本。(2)通過在滲濾室頂部設置具有隔熱保溫作用的陽光板頂蓋，可以避免大氣降水對汙泥幹化產生不利影響，同時維持汙泥常溫消化的溫度需求；汙泥消化反應可分解部分有機質，提高汙泥穩定性；有機質大分子的分解可促進汙泥毛細水和吸附水的釋放，這有利於提高汙泥固體物質含量並改善汙泥脫水性能，降低汙泥比阻，強化滲濾作用，提高滲濾液產量，進而改善汙泥減量化效果。(3)本發明設有不同高度的帶閘閥的上清液排水管；當汙泥沉澱一定時候，上層水份難以從稠密汙泥層中往下滲透而析出上清液，上清液可由相應高度的上清液排水管進行排放，提高汙泥幹化速度。(4)本發明兼具強化滲濾幹化減量和常溫消化穩定化兩種功能，處理效率較高且運行成本低，對氣候適應性強，在土地和勞動力資源豐富的地區是一種極有發展潛力的汙泥處理技術。


圖I是本發明的平面圖2為圖I的A-A剖面圖3為穿孔集水管的示意圖。圖中，I-滲濾室、2-進泥管、3-上濾層，4-中濾層，5-下濾層，6-上清液排水管，7-滲濾液排水管，8-陽光板頂蓋，9-通氣管，10-活動蒸發窗，11-穿孔集水管，12-防水土工膜，13-滲濾室底板。
具體實施例方式下面對結合附圖對本發明作進一步詳細說明。參見圖2,從圖上可以看出，一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統,包括滲濾室
I、在滲濾室底板13上設有防水土工膜12，在防水土工膜12上設有濾層；其特徵在於所述濾層厚度為65(T750mm，採用礫石濾料鋪設，濾層由上濾層3、中濾層4和下濾層5三層三種不同粒徑的濾料構成；其中上濾層3厚度為200-300mm，濾料粒徑為3_5mm ;中濾層4厚度為200mm,濾料粒徑為8_15mm ;下濾層5厚度為250mm,料粒徑為30_40mm ;在所述下濾層5中設有穿孔集水管11，穿孔集水管11與滲濾液排水管7相連；所述滲濾室I的一側壁設有進泥管2，與所述側壁相對的另一側上設有清液排水管6，所述上清液排水管6的高度高於所述上濾層3 ;所述滲濾室I的頂部設有陽光板頂蓋8。所述防水土工膜在本發明中為HDPE土工膜所述穿孔集水管11為以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述滲濾液排水管7，保證通過濾層的汙泥中的水能完全匯集至穿孔集水管11中；所述滲濾室底板13以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述穿孔集水管11，保證了匯集在穿孔集水管11中的水能順利通過穿孔集水管11全部進入滲濾液排水管7，進而排出滲濾室系統。坡度是地表的陡緩程度，通常把坡面的垂直高度和水平寬度的比叫做坡度，表示坡度最為常用的方法就是百分比法，破向為地形坡面的朝向，也可理解為水流的方向，本發明中所述穿孔集水管11為以O. 8%-1· 5%的坡度坡向所述滲濾液排水管7是指穿孔集水管11的設置相對與水平面具有一定的傾斜，其較低一邊與所述滲濾液排水管7連接；本發明中所述滲濾室底板13以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述穿孔集水管11是指滲濾室底板13的整個表面以一定的角度傾斜至一最低處，穿孔集水管11連接在滲濾室13該最低處。所述上清液排水管6為多個，在所述滲濾室I側壁的不同高度上分級設置，上清液排水管6上設有閘閥。所述上清液排水管6管徑為50mm。多個上清液排水管6在豎直方向可以是等距離設置也可以不等距離設置。當上清液到達某一上清液排水管6的高度時，便打開該上清液排水管或比其高度更低的上清液排水管6及時將難以從稠密汙泥層中滲透的上清液排出，提高汙泥幹化速度。陽光板頂蓋8具有隔熱保溫作用，可以保證汙泥常溫消化反應順利進行，實現汙泥穩定化。陽光板頂蓋8可以為人字形、平板形，或一個頂端朝上的圓錐體形等形狀。陽光板頂蓋8上帶有通氣管9，在陽光板頂蓋8的外表面上設置有活動蒸發窗10，當所述滲濾液產量接近零時，選擇晴天打開陽光板頂蓋8的蒸發窗10，利用蒸發風乾作用進一步加速汙泥幹化進程。滲濾液排水管7和所述穿孔集水管11的管徑均為110mm。此外，可根據實際汙泥處理需求設置隔牆將滲濾室I分為若干塊，循環使用，減少滲濾室佔地面積。本發明工作原理汙泥自進泥管2進入滲濾室I，進泥周期持續60d，進泥深度不超過I. 0m，有機負荷為O. 6-3. 5 kg VSS/(m3. d);本發明所述滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統的一個完整的汙泥處理周期為180d，其中，單位「d」表示「天」，「VSS」表示「揮發性固體」。在汙泥處理過程中，上濾層3通過沉澱、攔截、吸附和篩濾等作用將絕大部分的汙泥顆粒截留在其表面，下濾層5的濾料粒徑較大過濾作用非常有限，其主要作用是作為上濾層3的承託層，但是由於上濾層3與下濾層5濾料粒徑差距較大，直接使用下濾層5將上濾層3承託的話，當進行汙水過濾時上濾層3濾料會損失較多，因此，將濾料粒徑位於上濾層3濾料粒徑和下濾層5濾料粒徑之間的中濾層4放在上濾層3與下濾層5之間，一方面可以將少量沒有被上濾層3攔截住的汙泥顆粒再進行一次過濾、攔截，另一方面輔助下濾層5更好地承託上濾層3，降低每個汙水處理周期上濾層3濾料的損失。因此根據上濾層3的厚度，對中濾層4和下濾層5選擇適當的厚度，既可以節約原料，降低成本，又可以對上濾層3起到更好的承託作用經過上濾層3將絕大部分的汙泥顆粒截留下來後，汙泥中的自由水和常溫消化反應釋放出的水，大部分通過礫石濾層匯入穿孔集水管11，最終經滲濾液排水管7排出滲濾室系統；少部分難以穿過稠密汙泥層的水將形成上清液，通過上清液排水管6排出滲濾室系統或通過蒸發窗10蒸發掉。經滲濾液排水管7排出的滲濾液和經上清液排水管6排出的上清液中細菌含量與汙水廠二級生物處理系統出水相當，但COD、TN和TP等汙染物含量較高，因此，該滲濾液和上清液均需回流至汙水廠進水井與原水混合後進行生物處理。在汙泥處理過程中，當所述滲濾液產量接近零時，選擇晴天打開陽光板頂蓋8的蒸發窗10，利用蒸發風乾作用進一步加快汙泥幹化速度。經過180d的處理後，被截留的汙泥成為體積更小的、穩定性較高的幹泥餅，其含水率為72%-78%，有機質含量為34%-40%，可以採用機械或人工方式將幹泥餅外運，滲濾室系統隨即進入下一個進泥周期。上濾層3的過濾作用最強，關於上濾層3濾層厚度的選擇會對過濾的效果產生較大影響。因此，上濾層3厚度的選擇，一般會根據表示汙泥過濾特性的汙泥比阻的大小來選擇。當汙泥比阻較大時，上濾層3的厚度也就越厚，同時濾料粒徑也可以做適當調整。當汙泥的比阻較大時，汙泥中的有機質含量較高，當汙泥中有機質含量較高時，汙泥的脫水性能就減低。處理合流制系統汙水廠汙泥，汙泥比阻一般為5X1013m/kg 12X1013m/kg，因此上濾層的厚度選擇為200mm;處理分流制系統汙水廠汙泥時，該汙泥比阻為IOXlO13m/kg 30X1013m/kg，其有機質含量比合流制系統汙水廠汙泥中有機質的含量高，汙泥的脫水性能較差，上濾層的厚度選擇為250mm。使用本發明處理汙泥，一個完整的汙泥處理周期後，會有部分汙泥殘留在上濾層3中，同時上濾層3的濾料也會有一定的損失，為保證本發明的幹化效率和幹化效果，在所述滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統進入下一個進泥周期前，可以對上濾層3進行清洗，並適當補充濾料。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，包括滲濾室(I)、在滲濾室底板(13)上設有防水土工膜(12)，在防水土工膜(12)上設有濾層；其特徵在於所述濾層厚度為65(T750mm，採用礫石濾料鋪設，濾層由上濾層(3)、中濾層(4)和下濾層(5)三層三種不同粒徑的濾料構成；其中上濾層(3)厚度為200-300mm，濾料粒徑為3_5mm ;中濾層(4)厚度為200mm,濾料粒徑為8_15mm ;下濾層(5)厚度為250mm,料粒徑為30_40mm ；在所述下濾層(5)中設有穿孔集水管(11)，穿孔集水管(11)與滲濾液排水管(7)相連；所述滲濾室(I)的一側壁設有進泥管(2)，與所述側壁相對的另一側上設有清液排水管(6)，所述上清液排水管(6)的高度高於所述上濾層(3)；所述滲濾室(I)的頂部設有陽光板頂蓋(8)。
2.根據權利要求I所述的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，其特徵在於所述穿孔集水管(11)為以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述滲濾液排水管(7 )，所述滲濾室底板(13 )以O. 8%-1. 5%的坡度坡向所述穿孔集水管(11)。
3.根據權利要求I所述的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，其特徵在於所述上清液排水管(6)為多個，在所述滲濾室(I)側壁的不同高度上分級設置，上清液排水管(6)上設有閘閥。
4.根據權利要求1-3任一項所述的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，其特徵在於所述陽光板頂蓋(8)帶有通氣管(9)，在所述陽光板頂蓋(8)的外表面上設置有活動蒸發窗(10)。
5.一種利用權利要求I所述的滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統進行汙泥幹化和消化處理的方法，其特徵在於包括如下步驟1)汙泥通過進泥管(2)進入滲濾室(I)，進泥周期持續60d，進泥深度不超過I. Om,有機負荷為 O. 6-3. 5 kg VSS/ (m3. d)；2)當滲濾液產量接近零時，在晴天打開陽光板頂蓋(8)的蒸發窗(10)；3)經過180d的處理後，採用機械或人工方式將幹泥餅運出所述滲濾室(I)後外運。
全文摘要
本發明涉及汙泥處理技術，具體指一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統；一種滲濾幹化與消化汙泥的滲濾室系統，包括滲濾室、在滲濾室底板上設有防水土工膜，在防水土工膜上設有濾層，濾層厚度為650~750mm，採用礫石濾料鋪設，濾層由上濾層、中濾層和下濾層三層三種不同粒徑的濾料，在所述下濾層中設有穿孔集水管，穿孔集水管與滲濾液排水管相連，所述滲濾室的一側壁設有進泥管，與所述側壁相對的另一側上設有清液排水管，所述上清液排水管的高度高於所述上濾層，滲濾室的頂部設有陽光板頂蓋；本發明限定的技術方案的使用不受地區和氣候的限制，汙泥幹化速度快、穩定化程度高，同時不存在對地下水的二次汙染。
文檔編號C02F11/12GK102617011SQ20121011256
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者張勤, 張智, 張騰璨, 王敏, 胡堅, 袁紹春, 趙冀平, 鄧勝平, 郭飛, 魏婷 申請人:重慶大學