一種城市汙水深度處理裝置的製作方法
2023-07-20 07:45:06 1
本實用新型涉及汙水處理的技術領域，尤其涉及一種城市汙水深度處理裝置。
背景技術：
城市汙水是通過下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道裝置的各種生活汙水、工業廢水和城市降雨徑流的混合水。 生活汙水是人們日常生活中排出的水，這類汙水的水質特點是含有較高的有機物，如澱粉、蛋白質、油脂等，以及氮、磷、等無機物，此外，還含有病原微生物和較多的懸浮物。相比較於工業廢水，生活汙水的水質一般比較穩定，濃度較低。工業廢水是生產過程中排出的廢水，包括生產工藝廢水、循環冷卻水衝洗廢水以及綜合廢水。由於各種工業生產的工藝、原材料、使用設備的用水條件等的不同，工業廢水的性質千差萬別。降雨徑流是由降水或冰雪融化形成的。對於分別敷設汙水管道和雨水管道的城市，降雨徑流匯入雨水管道，對於採用雨汙水合流排水管道的城市，可以使降雨徑流與城市汙水一同加以處理。
現有的城市汙水處理工藝流程如圖1所示，城市汙水通過格柵截留較大的漂浮物或懸浮物，經過曝氣沉砂池和初次沉澱池將比重較大的無機顆粒留於池底，再利用微生物的代謝作用將有機汙染物轉化為無害物質，通過二次沉澱池去除生物處理過程中所產生的、以汙泥形式存在的生物脫落物或已經死亡的生物體。收集曝氣沉砂池、初次沉澱池和二次沉澱池的池底汙泥進行汙泥處理使之符合排放標準。
汙泥處理的步驟：首先將汙泥送入汙泥濃縮池，採用沉降法、氣浮法或離心法以降低汙泥含水率和減少汙泥體積；汙泥濃縮後進入貯泥池，調節汙泥量及藥劑投加量；然後，在好氧或厭氧條件下進行消化，使汙泥中揮發物含量降低到固體相對地不易腐爛和不發惡臭時的汙泥；最後，將流態的原生、濃縮或消化汙泥脫除水分，轉化為半固態或固態泥塊。經過脫水後，汙泥含水率可降低到80%左右。脫水後的汙泥含水量高，不易再利用，填埋佔地量大。而且汙泥本身脫水難，難幹化，再利用幹化成本高，填埋產生滲濾液。且有較大的惡臭味，吸引蚊蟲，汙染環境。
城市汙水處理時並沒有專門的除臭工藝，在汙水處理過程中產生的汙泥帶有臭味，這是因為在汙泥中包含了如細菌、原生動物和藻類等微生物，經過長期的繁衍使得汙泥變臭。現如今通常採用的除臭方式是汙泥中溫厭氧消化工藝（如CN104163553A一種汙泥處理方法），然而微生物的代謝轉化時間長，產生的甲烷和二氧化碳氣量少，不利於快速處理汙泥。
除此之外，城市汙泥的含水率高達80%以上，未處理的汙泥直接填埋後，填埋場的地表會形成沼澤狀，且其中的水份會慢慢溢出形成劇毒的汙泥滲濾液汙染水源和土壤。未處理的汙泥很難被資源化利用，因為含水量太高，只要產生運輸，則意味著很大一部分運輸成本在水份上（含水量80%左右）。而且是稀泥，給運輸造成很大困難。汙泥的其中一個最大的利用方向是焚燒發電，而沒處理的汙泥含水率太高，要浪費很大的熱能在蒸發水分上。
汙泥的處理運行費用高。目前，傳統的方法是通過投加混凝劑、助凝劑進行調理，然後機械脫水處理，形成含水率為 80％左右的泥團外運進行衛生填埋、焚燒處理、發酵制肥，這種方式因含水率太高對填埋場的周邊環境帶來極其不利的影響或需進一步乾燥才能進入焚燒爐處理及發酵制肥。然而經過機械脫水後的汙泥含水率很高的原因是汙泥中生物細胞及膠體含有大量的「間隙水」無法通過傳統機械脫水的壓力全部擠出，同時汙泥含水率在80％左右時呈粘漿狀，水分子被一層膠體包裹，這個區域稱之為汙泥的「粘膠相區」，是汙泥脫水最難的階段，用傳統的機械脫水的方法是很難進一步脫除的。所以，必需採取特殊的手段破解細胞間的結構及汙泥「粘膠相區」，使得部分「間隙水」被排出，再通過機械壓濾的方式濾除。現有的破壁技術一般有高溫乾燥技術、機械和超聲波的技術、強氧化藥劑破壁技術。高溫乾燥技術在汙泥處理過程中產生二惡英等有害廢氣，對環境產生二次汙染。用機械和超聲波的技術進行細胞破壁，除了設備投入較大外，運行時還需消耗大量的電力。所以，運行費用大。採用強氧化藥劑進行汙泥細胞破壁方法，由於80％含水率的汙泥濃度高，藥劑很難進行充分融合，添加量大，成本也高。因加入了化學藥劑後，可能對汙泥的後續處理帶來了不利因素。
因此，亟需提供一種新的城市汙水處理裝置以解決現有城市汙水處理時汙泥除臭時間長，脫水減量難的技術問題。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題在於，提供一種城市汙水深度處理裝置，經處理後汙泥的含水率大大降低，乾燥脫水速度快。
本實用新型所要解決的技術問題還在於，提供一種城市汙水深度處理裝置，可有效除臭殺菌，汙泥不吸引蚊蟲。
本實用新型所要解決的技術問題還在於，提供一種城市汙水深度處理裝置，經處理的汙水可達到國家汙水排放一級A標準。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種城市汙水深度處理裝置，包括泥水分離模塊，汙水排放處理模塊和汙泥排放處理模塊，泥水分離模塊分別與汙水排放處理模塊和汙泥排放處理模塊連通；所述汙泥排放處理模塊包括收集池、振動篩、攪拌漿池、研磨機、反應池、隔膜泵、壓濾機和成品池，所述收集池通過泵和管道與振動篩連通，所述振動篩連通攪拌漿池，並通過泥漿泵和管道與研磨機連接；研磨機與反應池連通，反應池通過隔膜泵和管道與壓濾機連通。
作為上述方案的改進，所述泥水分離模塊包括格柵間、曝氣沉砂池、初次沉澱池、生物曝氣池和二次沉澱池，所述格柵間、曝氣沉砂池、初次沉澱池、生物曝氣池和二次沉澱池依次連通；
二次沉澱池與汙水排放處理模塊相連通；
初次沉澱池和二次沉澱池的池底與汙泥排放處理模塊的收集池連通。
作為上述方案的改進，所述汙水排放處理模塊包括依次連通的物化生處理池和消毒殺菌池；
所述二次沉澱池與物化生處理池連通。
作為上述方案的改進，還包括廢渣池，所述振動篩的料渣出口與廢渣池連通。
作為上述方案的改進，還包括回收水池，所述壓濾機的出水口與回收水池連通，而回收水池與汙水排放處理模塊連通。
作為上述方案的改進，所述振動篩篩網目數為10-60目。
作為上述方案的改進，所述的研磨機包括球磨機、破碎機和砂磨機。
作為上述方案的改進，還包括藥劑添加器，所述藥劑添加器與反應池連接。
作為上述方案的改進，所述藥劑添加器的投放的藥劑包括含氯酸鹽，含硫化合物、含氯化合物或聚合氧化物，弱鹼，絮凝沉降劑。
實施本實用新型實施例，具有如下有益效果：
本實用新型城市汙水深度處理裝置改進現有的汙泥排放處理模塊，採用物理研磨破壁與化學除臭破壁相結合，減小汙泥顆粒粒徑，實現包裹型結構的破壁，通過化學試劑與破壁後的汙泥充分接觸，除臭效果顯著，而後壓濾脫水使汙泥的含水率降至25-60%，經處理後的汙泥比處理之前乾燥脫水速度更快。且經本實用新型處理後的汙水檢測發現可達到國家汙水排放一級A標準。
整個汙水處理裝置的工作流程簡單可行，無需高溫條件和昂貴的大型儀器，運行成本低；也無新的汙染物產生，避免造成二次汙染；綠色環保，安全可靠。且處理後汙泥無臭，含水率低，大大地減少汙泥的體積，節約汙泥運輸費用及處理填埋用地。
附圖說明
圖1是現有的城市汙水處理裝置工藝流程圖；
圖2是本實用新型一種城市汙水深度處理裝置的結構示意圖；
圖3是本實用新型一種城市汙水深度處理裝置的另一結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
如圖2所示，本實用新型公開一種城市汙水深度處理裝置，包括泥水分離模塊1，汙水排放處理模塊2和汙泥排放處理模塊3，泥水分離模塊1分別與汙水排放處理模塊2和汙泥排放處理模塊3連通；所述汙泥排放處理模塊3包括收集池31、振動篩32、攪拌漿池33、研磨機34、反應池35、隔膜泵36、壓濾機37和成品池38，所述收集池31通過泵和管道與振動篩32連通，所述振動篩32連通攪拌漿池33，並通過泥漿泵和管道與研磨機34連接；研磨機34與反應池35連通，反應池35通過隔膜泵36和管道與壓濾機37連通。
現有城市汙水處理裝置一般對於沉澱收集得到的汙泥直接採用沉降法、氣浮法或離心法以降低汙泥含水率和減少汙泥體積，再進行脫水處理，最後排放時汙泥的含水率為80%，其除臭工藝是在好氧或厭氧條件下進行消化，使汙泥中揮發物含量降低到固體汙泥相對地不易腐爛和不發惡臭，此種除臭工藝消化周期長，除臭效果不佳，不利於快速處理汙泥。
研究人員發現汙泥在機械脫水後含水率高的主要原因是因汙泥中生物細胞及膠體含有大量的「間隙水」無法通過傳統機械脫水的壓力全部擠出，同時汙泥含水率在 80％左右時呈粘漿狀，水分子被一層膠體包裹，這個區域稱之為汙泥的「粘膠相區」，是汙泥脫水最難的階段，用傳統的機械脫水的方法是很難進一步脫除的。
為此，本發明人通過巧妙的設計工藝流程和夜以繼日的反覆試驗，得到以下具體的汙泥排放處理模塊3替換原有的汙泥處理方式：
本實用新型所要處理的汙泥來源為汙水處理過程中各沉澱池池底收集的汙泥，具有含水率高，微生物多，味臭，處理成本高和脫水難等特點。現有的減量效果差是因為傳統的破壁技術難以破壞汙泥的包裹型結構，因此直接脫水困難。本實用新型卻不直接進行濃縮脫水，而是收集固液分離過程中沉澱下來的汙泥，此時泥漿含水率為80-98%（視不同地區汙泥性狀而定），流動性好，汙泥顆粒可很好地分散在水中。
其中，收集池31分別與曝氣沉砂池、初次沉澱池和二次沉澱池的池底連接，可收集汙水處理中產生的汙泥。
此時泥漿中還存在著一些粒徑較大的顆粒，該大尺寸顆粒如直接投入研磨機34會嚴重影響研磨效果，因此設置振動篩32用於除去泥漿中粒徑較大的顆粒，粒徑較大的顆粒送至廢渣池39，而經篩濾過的泥漿送至研磨機34。
具體地，根據不同汙泥的性狀，可選擇10-60範圍內的振動篩32篩網目數。
篩除的粒徑較大的顆粒送至廢渣池39，而濾過的泥漿則送至攪拌漿池33，在持續攪拌下，泥漿的固體顆粒可懸浮在水中，避免出現分層現象。
將泥漿投入研磨機34中進行研磨、破壁，一方面，可縮小泥漿中顆粒的粒徑；另一方面，流動性更好的泥漿在研磨機34的高頻研磨下更易實現打破上述由汙泥顆粒與水形成的包裹型結構，破壞這種包裹壁，讓水分子能夠游離出來，與汙泥顆粒脫離開。採用本實用新型的破壁方式，破壁效果更好，汙泥的脫水率更高。
需要說明的是，所述的研磨機34包括球磨機、破碎機、砂磨機等球磨及破碎設備，視汙泥的具體性狀進行對應選擇。
研磨後的泥漿投入反應池35，由於經過研磨破壁，投入反應池35中的化學試劑能通過該包裹型結構上的創口與內部的微生物充分接觸，除臭、殺菌。其中藥劑添加器311向反應池35投放除臭化學試劑的順序為：1、含氯酸鹽；2、含硫化合物、含氯化合物或聚合氧化物；3、弱鹼。含氯酸鹽兼有除臭殺菌作用，且反應速度特別快，加入量少；含硫化合物和含氯化合物為常用的除臭試劑，而聚合氯化物的除臭效果明顯。根據不同汙水處理廠的汙泥，成分性能不同，進行不同的種類及用量的搭配。最後加入少量弱鹼中和泥漿，同時幫助脫水。
優選地，含氯酸鹽為氯酸鈉、亞氯酸鈉和次氯酸鈉中的一種或組合。含硫化合物為焦硫酸鈉，過硫酸鈉、硫酸鋁、硫酸鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁鐵中的一種或組合。含氯化合物為氯化鋁、氯化鐵、氯化鈉、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合氯化鋁鐵中的一種或組合。聚合氧化物為聚合氧化鋁、聚合氧化鐵、聚合氧化鋁鐵中的一種或組合。以上各種化學試劑選用的種類和用量視汙泥性狀而定，加入量一般為收集池31收集汙泥重量的0.001-0.5%。由於以上化學藥劑都是在汙泥經過物理破壁後加入，因此能夠在加入量很少的情況下起到很好的除臭殺菌作用。
最後向反應池35加入絮凝沉降劑使泥漿中的汙泥顆粒聚集，本實用新型採用的絮凝沉降劑主要有陰離子絮凝劑和陽離子絮凝劑，視不同汙水處理廠的汙泥性能、成分不同而選擇適宜的絮凝劑種類及用量。
處理後的汙泥氨氣含量可以降低為原來的20%以下，硫化氫氣體經檢測基本為零，同時無新的汙染物產生，避免對環境造成二次汙染。
通過隔膜泵36將汙泥送入壓濾機37，在壓濾機37提供的機械壓力下使汙泥能以最短時間、最大限度將包裹型結構內水排出，本實用新型還包括回收水池310，所述壓濾機37的出水口與回收水池310連通，壓濾機37排出的水流入回收水池310中，而回收水池排出的水流入汙水排放處理模塊2的物化生處理池中，而汙泥則排放。檢測發現經脫水模塊處理後的汙泥與原處理方法得到的汙泥的性能指標對比如下：
1、經本實用新型處理後的汙泥含水率從80%降至25-60%；
2、原汙泥在100度溫度下，大約需要5小時以上才能基本烘乾，處理後的汙泥在100度溫度下，大約1.5小時就能完全烘乾；
3、原汙泥在常溫自然條件下，基本不能自然晾乾，處理後汙泥在常溫自然條件下（27℃，多雲），大約5小時就能完全晾曬乾；
4、原汙泥內有明顯的蛆蟲，大量吸引蚊蟲，且有惡臭味，處理後的汙泥沒有蛆蟲，不吸引蚊蟲，且基本沒有臭味。
脫水後的汙泥，可用作發酵制肥，烘乾脫水以製作燃料，也可以加入粉煤灰後作為製作環保磚、陶粒的材料。含水率的下降也大大地減少汙泥的體積，節約汙泥運輸費用及處理填埋用地。
另外，本發明所述泥水分離模塊1包括格柵間11、曝氣沉砂池12、初次沉澱池13、生物曝氣池14和二次沉澱池15，汙水依次流經格柵間11、曝氣沉砂池12、初次沉澱池13、生物曝氣池14和二次沉澱池15，初次沉澱池13和二次沉澱池15沉降下來的汙泥送入汙泥排放處理模塊3，從二次沉澱池15排出的汙水排向汙水排放處理模塊2。
所述汙水排放處理模塊2包括採用物理、化學或生物的方法處理汙水的物化生處理池21，以及對汙水中微生物的進一步處理的消毒殺菌池22，以達到排放指標。
其中，泥水分離模塊1具體作用如下：
格柵間11：在汙水處理設施進口處，必須設置格柵，主要是採用物理處理法截留較大的漂浮物或懸浮物，以便減輕後續處理構築物的負荷，使之能夠正常運轉。
曝氣沉砂池12：曝氣沉砂池12一般設在格柵後面，目的是去除比重較大的無機顆粒。
初次沉澱池13：初沉池對無機物有較好的去除效果，一般設在生物處理構築物的前面。
生物曝氣池14：利用微生物的代謝作用，將汙水中呈溶解性、膠體狀態的有機汙染物轉化為無害物質，從而達到排放的要求。
二次沉澱池15：二次沉澱池15的主要功能是去除生物處理過程中所產生的、以汙泥形式存在的生物脫落物或已經死亡的生物體。
需要說明的是，本發明的泥水分離模塊1和汙水排放處理模塊2具體車間和反應池的構成與現有汙水處理系統相同或相似，但由於現有汙水處理系統的汙泥濃縮池產生的回收水含有較多微生物、漂浮的無機顆粒等雜質，直接排入汙水排放處理模塊2會顯著增大其處理成本和時間；而本發明則是在經過物理研磨、化學除臭後再匯合到汙水排放處理模塊2，大大地減輕處理壓力，且經汙水排放處理模塊2處理後的汙水檢測發現可達到國家汙水排放一級A標準（GB 18918-2002），整體處理成本是常規脫泥汙水處理成本的五分之一左右。
綜上所述，本實用新型城市汙水深度處理裝置採用創新的汙泥排放處理模塊3，採用物理研磨破壁與化學除臭破壁相結合，減小汙泥顆粒粒徑，實現包裹型結構的破壁，通過化學試劑與破壁後的汙泥充分接觸，除臭效果顯著，而後壓濾脫水使汙泥的含水率降至25-60%，經處理後的汙泥比處理之前乾燥脫水速度更快。且經汙水排放處理模塊2處理後的汙水檢測發現可達到國家汙水排放一級A標準。
整個汙水處理裝置的工作流程簡單可行，無需高溫條件和昂貴的大型儀器，運行成本低；也無新的汙染物產生，避免造成二次汙染；綠色環保，安全可靠。且處理後汙泥無臭，含水率低，大大地減少汙泥的體積，節約汙泥運輸費用及處理填埋用地。
以上所揭露的僅為本實用新型一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。