一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的方法及裝置與流程

2023-04-29 23:44:05

本發明涉及汙水處理技術領域，具體涉及一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的方法及裝置。

背景技術：

隨著經濟的不斷發展和人口數量的增加，環境保護也向廣度和深度發展。汙水處理廠的數量日益增多，汙水處理率上升，但隨之而來也帶來了很多的問題。特別是隨著活性汙泥產生量的增加，在保證汙水處理效果的前體下，同時強化活性汙泥沉降性能並減少活性汙泥容積的技術是汙水處理領域急需解決的問題，已成為環境領域的研究熱點。

在活性汙泥法汙水處理工藝中，隨曝氣池出水排出的活性汙泥進入二沉池沉澱分離。由於活性汙泥經過曝氣池曝氣後，很多曝氣產生的微氣泡以及微生物代謝產生的微氣泡附著於汙泥絮體導致汙泥上浮聚集，造成反應器中mlss濃度快速下降，以及沉降性能變差。同時，在汙水廠建設時，為使二沉池出水ss達標，建造二沉池的體積過於龐大，佔用了大量的土地。因此，在曝氣池泥水混合液進入二沉池前脫除活性汙泥表面附著的微氣泡，增加活性汙泥的沉降性能具有重大的研究意義。同時，在脫氣增加汙泥沉降性能而使汙泥減容後，對減小二沉池容積也具有重要作用。

在不改變工藝的基礎上，投加絮凝劑等藥物是促進活性汙泥沉降最常見的方法，但投加藥物不但帶來了二次汙染增加處理成本，而且並不能減少二沉池的佔地面積。目前也有通過抽真空脫氣的方法來促進活性汙泥沉降的研究，但大多數都是基於真空泵的基礎上完成的，但這種研究具有諸多弊端，有些不能連續出水影響水力負荷，還有些能耗過高沒有實用價值。

因此，急需更加廉價有效和更高實用價值的活性汙泥沉降技術，來解決活性汙泥脫氣強化沉降性能在汙水處理技術領域存在的問題。

技術實現要素：

本發明就是為了解決現有方法和裝置不能有效解決活性汙泥脫氣強化沉降性能的技術問題，提供一種可以增強活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的方法和裝置。

為此，本發明提供一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的裝置，其設有抽真空器、進樣管路和出樣管路，抽真空器設有腔體，進樣管路和出樣管路與腔體連接，抽真空器設有曲軸，進樣管路和出樣管路上都設有閥門，閥門設有轉輪，曲軸與閥門的轉輪相連接。

優選的，抽真空器還設有活塞、活塞軸、活塞拉杆和傳動軸，活塞與活塞軸相連接，活塞軸與活塞拉杆相連接，活塞拉杆與曲軸相連接，曲軸與傳動軸相連接。

優選的，閥門為輪壓式彈簧閥門，其設有轉輪、撞針和彈簧，轉輪上設有轉輪平軌和轉輪凸軌，曲軸通過傳動軸與閥門的轉輪相連接。

優選的，活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的裝置組合方式可分為並聯和串聯，串聯和並聯可以使用多個傳動軸或使用同一個傳動軸。

本發明同時提供一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的方法，其包括如下步驟：(1)進樣：抽真空器隨著傳動軸的轉動而運行，運行開始前活塞位於下止點；開始後，出樣閥門閉合，進樣閥門開啟，缸體開始進樣；(2)抽真空：進樣完成後，進樣閥門閉合，活塞上升抽真空；(3)出樣：隨著傳動軸繼續轉動，活塞開始向下移動，當活塞到達所需最小真空壓力位置時，出樣閥門開啟，裝置出樣。

優選的，閥門的轉輪同傳動軸連接，當轉輪轉到平軌時彈簧舒展，閥門關閉；當轉輪轉到凸軌時彈簧壓縮，閥門開啟。

優選的，傳動軸的轉速範圍為1～800r/min。

本發明為一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的裝置，其通過抽真空來脫除活性汙泥表面微氣泡，增加汙泥沉降性能，減少活性汙泥容積和二沉池的佔地面積，節約成本；同時，通過本發明處理後的活性汙泥因微氣泡脫除提前進入厭氧狀態，因此用作回流汙泥到厭氧段時能減小對工藝的衝擊。另外，多個活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的裝置組合後，可以實現連續的進出樣，在曝氣池和二沉池之間添加裝置對水力負荷沒有影響。

具體地說，本發明具有以下有益效果：

(1)有效改善了活性汙泥的沉降性能；

(2)縮短了活性汙泥沉降時間，減少了汙泥容積，降低了二沉池佔地面積，節約成本；

(3)經裝置處理後的活性汙泥用作回流汙泥，減少了對工藝系統的衝擊；

(4)裝置組合可實現連續進出水，不影響工藝水力負荷。

附圖說明

圖1a和圖1b是本發明的輪壓式彈簧閥門的結構和工作原理示意圖；其中，圖1a為輪壓式彈簧閥門閉合狀態，圖1b為輪壓式彈簧閥門開啟狀態；

圖2是本發明的活塞式抽真空器的結構示意圖；

圖3a、圖3b、圖3c、圖3d、圖3e是本發明裝置的工作原理示意圖。

圖中：輪壓式彈簧閥門1，活塞式抽真空器2，進樣管路3，出樣管路4，腔體5，轉輪11，平軌12，凸軌13，撞針14，撞針上擋片15，撞針下擋片16，彈簧17，閥門孔道18；活塞缸21，曲軸22，傳動軸23，傳動輪24，活塞拉杆25，活塞軸26，活塞27，橡膠密封圈28，傳動輪轉動方向指示箭頭29，活塞運動方向指示箭頭31，活性汙泥混合樣流動方向指示箭頭32，活性汙泥混合樣33。

具體實施方式

實施例1

如圖1、圖2所示，一種活性汙泥真空脫氣強化沉降性能的裝置設有輪壓式彈簧閥門1和活塞式抽真空器2，進樣管路3和出樣管路4，活塞式抽真空器2設有腔體5，進樣管路3和出樣管路4與腔體5連接，活塞式抽真空器2設有曲軸22，進樣管路3和出樣管路4上都設有輪壓式彈簧閥門1，輪壓式彈簧閥門1設有轉輪11，曲軸22與輪壓式彈簧閥門閥門1的轉輪11相連接。

活塞式抽真空器2還設有活塞27、活塞軸26、活塞拉杆25和傳動軸23，活塞27與活塞軸26相連接，活塞軸26與活塞拉杆25相連接，活塞拉杆25與曲軸22相連接，曲軸22與傳動軸23相連接。

輪壓式彈簧閥門1設有轉輪11、撞針14和彈簧17，轉輪11上設有平軌12和凸軌13，曲軸22通過傳動軸23與輪壓式彈簧閥門1的轉輪11相連接。

通過轉輪11邊沿的平軌12和凸軌13是否壓迫撞針14來控制輪壓式彈簧閥門1開閉。當轉輪11轉到平軌12時，彈簧17舒展，閥門關閉；當轉輪11轉到凸軌13時，彈簧17壓縮，閥門開啟。並可通過平軌12和凸軌13的長度來控制輪壓式彈簧閥門1的開啟和關閉時間，從而實現對進樣體積和抽真空時間的控制。

通過傳動軸23傳動來提供裝置的動力來源，轉輪11固定在傳動軸上23，並跟隨傳動軸23轉動。活塞拉杆25與傳動軸23上的曲軸22連接，傳動軸23帶動曲軸22旋轉，曲軸22帶動拉杆25來實現活塞27的伸縮。

當裝置開始運行時，曲軸22向下，活塞27位於下止點，此時進樣管道3和出樣管道4上的輪壓式彈簧閥門1都處於閉合狀態。隨著傳動軸23轉動，曲軸22帶動活塞27向上移動，進樣管道3上的輪壓式彈簧閥門1的轉輪11轉到凸軌13位置，凸軌13通過壓迫閥門撞針14壓縮彈簧17使輪壓式彈簧閥門1開啟，出樣管道4上的輪壓式彈簧閥門1閉合，缸體開始進樣。

隨著傳動軸23的繼續轉動，轉輪11與撞針14接觸點由凸軌13進入平軌12，進樣管道3上的輪壓式彈簧閥門1閉合。進樣完成後，進出樣管道4上的輪壓式彈簧閥門1閉合，活塞27繼續上升並開始抽真空。

在活塞27達到上止點前，缸體內一直在抽真空，且真空壓力範圍為0到-90kpa。活塞27在達到上止點時，缸體內達到最大真空壓力。

隨著傳動軸23繼續轉動，活塞27開始向下移動，當活塞27到達合適的出樣位置時，轉輪11由平軌12到達凸軌13，凸軌13壓縮閥門彈簧17，進樣管道3上輪壓式彈簧閥門1關閉，裝置出樣。

裝置出樣完成後，活塞27又到達下止點，出樣管道4上的輪壓式彈簧閥門1的轉輪11由凸軌13進入平軌12，閥門閉合，裝置回到起始狀態。隨著傳動軸繼續下一周的轉動，裝置進入下一個循環。

單個裝置的進出樣並非連續的，通過多個裝置的不同組合可以實現連續進出樣，並通過改變裝置的數量來控制進出樣的流量。具體組合方式可分為並聯和串聯，當裝置並聯時，並聯裝置同時進樣同時出樣，從而通過並聯裝置的數量實現對流量大小的控制；當裝置串聯時，串聯裝置依次進樣出樣，從而可以通過串聯實現工藝的連續進行。裝置的串聯和並聯不但可以使用多個傳動軸也可使用同一個傳動軸，且傳動軸轉速範圍為1～800r/min。

具體實施參見圖3，裝置開始運行時，傳動輪24轉動並帶動傳動軸23開始轉動。

裝置進樣如圖3a，此時進樣閥門開啟，參見圖1b狀態；進樣閥門的轉輪11隨轉動軸轉到凸軌13位置，閥門開啟；出樣閥門的轉輪11隨轉動軸轉到平軌12位置，閥門閉合。傳動軸繼續轉動，曲軸22上升，並通過拉杆25拉伸活塞27上移到達設定體積的進樣位置；

參見圖3b，此時裝置進樣完成，進樣閥門轉輪進入平軌，閥門閉合。

參見圖3c，活塞式抽真空器的活塞隨著傳動軸的繼續轉動到達上止點，此時活塞缸21內達到最大真空壓力。

參見圖3d，隨著轉動軸的繼續轉動，活塞下移，當活塞到達設定的排樣位置時，出樣閥門的轉輪由平軌進入凸軌，閥門開啟，此時進樣閥門閉合。

參見圖3e，活塞繼續下移，擠壓活性汙泥混合樣33，裝置完成出樣。出樣完成後，傳動輪開始下一周旋轉傳動，裝置開始下一個循環。

實施例2

裝置進行並聯組合時，實現流量的控制。單個裝置的活性汙泥混合樣進樣為1l，五個裝置並聯後活性汙泥混合樣進樣為5l。組合可以使用同一個傳動軸，也可以使用五個傳動軸，但傳動輪轉速相同且運行同步。當第一個裝置進樣如圖3a狀態時，其餘四個裝置也進入圖3a狀態，依次同步進行圖3b，圖3c，圖3d，圖3e狀態，從而完成一個並聯組合後流量為5l的循環。

實施例3

裝置進行串聯組合時，實現對連續的控制。當輪壓式彈簧閥門1的凸軌13和平軌12的軌道長度比例為1:4時，五個裝置的串聯實現連續。對於進樣，第一個裝置由圖3a狀態進入圖3b狀態完成進樣時，第二個裝置進入圖3a狀態；當第二個裝置進入圖3b狀態時，第三個裝置進入圖3a狀態；當第三個裝置進入圖3b狀態時，第四個裝置進入圖3a狀態；當第四個裝置進入圖3b狀態時，第五個裝置進入圖3a狀態。當第五個裝置進入進入圖3b狀態完成時傳動輪轉過一周，五個串聯裝置組合實現連續進樣。

對於出樣，同進樣方式，第一個裝置由圖3d狀態進入圖3e狀態完成出樣時，第二個裝置進入圖3d狀態；然後其餘三個裝置按照進樣方式依次進行出樣，當第五個裝置進入圖3e狀態完成時傳動輪轉過一周，五個串聯裝置組合實現連續出樣。

組合可以使用同一個傳動軸，也可以使用五個傳動軸，傳動輪轉速相同且運行同步，但閥門轉輪在傳動軸上的固定位置不同且五個凸軌運行時間首尾依次相連完成一個周期。

實施例4

取曝氣池汙泥1000ml靜置30min測其sv，進行多組實驗並計算sv平均值為68％。取相同曝氣池汙泥，用本發明裝置進行處理，然後取處理樣汙泥1000ml靜置30min測其sv，進行與未處理樣相同組數實驗並計算sv平均值為47％。本發明裝置處理後出樣同未處理樣實驗平均值相比，汙泥的sv減少21％。且處理樣sv最優值達到42％，比未處理樣均值減少多達26％。

實施例5

取曝氣池汙泥1000ml靜置測其汙泥體積達到80％的時間，進行多組實驗並計算時間平均值為20min。用本發明裝置進行處理，然後取處理樣汙泥1000ml靜置其汙泥體積達到80％的時間，進行與未處理樣相同組數實驗並計算時間平均值為2min。本發明裝置處理後出樣同未處理樣實驗平均值相比，其汙泥體積達到80％的時間比未處理樣均值縮短多達90％。未處理樣30minsv為68％，而本發明裝置處理後出樣汙泥體積達到68％時用時僅為5min，其汙泥體積達到68％的時間比未處理樣均值縮短多達83％。