一种给水厂排泥水回用的处理方法与流程

本发明涉及给水处理领域，特别是一种给水厂排泥水回用的处理方法。

背景技术：

给水厂排泥水来自水厂沉淀池、澄清池排泥水或滤池反冲洗废水，约占水厂净水能力的4%-7%，我国排泥水年排放总量约为5.5×10⁹m³，而排泥水的资源化利用率不到20%，大量宝贵的水资源被浪费；另一方面，排泥水中含有大量悬浮杂质、有机物、细菌或病毒，以及水处理过程中投加的混凝药剂，未经处理直接排放会造成河床、湖泊底泥污染，受纳水体水质下降，或加重城市污水厂处理负担。因此，从资源和环保两个角度考虑，应当对排泥水进行处理回用。

目前，给水厂排泥水的处理回用以“调蓄-重力浓缩-调质平衡-脱水”工艺为主，上清液全部排放或部分回流作原水利用，很大程度上是沿用污水厂的污水和污泥处理方法进行设计和应用，没有结合给水厂排泥水的特性进行综合考虑。

现有给水厂排泥水处理回用工艺，还存在着很多不足：重力浓缩工艺浓缩效率低下，水力负荷小，固体通量低，占地面积大，对于土地资源有限的新建水厂或者有升级改造、提高产能需求但场地紧张的老水厂来说，现有的重力浓缩工艺难以适用；污泥浓度低，后续脱水工艺能耗高；只适用于大中型水厂；上清液水质状况差，考虑到回用引起的重金属、两虫和孢囊富集等水质生物安全性问题，需严格控制上清液回用比，因此排泥水的回用率不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种给水厂排泥水回用的处理方法，该给水厂排泥水回用的处理方法在传统的“调蓄-重力浓缩-调质平衡-脱水”工艺基础上，引入接触絮凝工艺和磁场辅助分离浓缩工艺，提高水力负荷和污泥含固率，减小占地面积，节约脱水能耗，可在水厂现有工艺基础上进行升级改造提高产能，节约土地资源，同时还引入超滤工艺，实现排泥水零排放回用，提高了水资源利用率，节能环保。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种给水厂排泥水回用的处理方法，包括如下步骤。

步骤1，排泥水调蓄：将排泥水输送至排泥水调蓄池进行调蓄。

步骤2，絮凝剂投放与混合：排泥水调蓄池的出水管上依次设置有计量泵和管式静态混合器。排泥水调蓄池中泵出的排泥水，与计量泵投加的絮凝剂在管式静态混合器中混合。

步骤3，排泥水接触絮凝：步骤2中，将与絮凝剂混合完成的排泥水输送至接触絮凝池，在接触絮凝池的进水口处投加有助凝剂和磁性海泡石，在接触絮凝池内，排泥水与助凝剂和磁性海泡石充分混合，排泥水中的悬浮固体颗粒、胶体和矾花与磁性海泡石充分接触絮凝，在助凝剂的吸附架桥和网捕圈扫作用下形成大的絮团。

步骤4，污泥浓缩：将步骤3接触絮凝后的排泥水输送至污泥浓缩池，在污泥浓缩池，采用磁场辅助分离浓缩；具体过程为：在重力和电磁吸引力双重作用下，絮团快速沉降，在栅条刮泥机的慢速搅动和电磁吸引力的挤水作用下，沉降污泥颗粒的间隙水含量降低，污泥得到浓缩；未分离的小尺寸絮团在通过斜板或斜管后，将沉降在斜板或斜管上，然后在重力和电磁吸引力双重作用下，快速沉降并浓缩。

步骤5，调质平衡及脱水：将步骤4浓缩后的污泥输送至调质平衡池进行调质平衡，然后将调质平衡后的污泥采用机械脱水后，向外运送。

步骤6，超滤：位于斜板或斜管上方的上清液，经由集水槽收集后进入超滤池；超滤池内设有的浸没式中空纤维膜将对进入超滤池的上清液进行超滤，超滤出水进入清水池回用。

还包括步骤7，助凝剂和磁性海泡石剂量调整：超滤池的进水口处设置有在线颗粒计数仪，该在线颗粒计数仪能对进入超滤池的上清液中粒径大于2μm的颗粒物数量进行实时监测；根据监测的粒径大于2μm的颗粒物数量，调整接触絮凝池内投加的助凝剂和磁性海泡石剂量，使进入超滤池的上清液中粒径大于2μm的颗粒物数量控制在500个/ml以下。

所述步骤3中，磁性海泡石的制备方法，包括如下步骤：

步骤31，称量与混合：按配料比，称取海泡石原矿、六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁，并加水在25℃下超声混合15min；其中，配料比为：每1l水投加10g海泡石原矿、7.8g六水合氯化铁和6g七水合硫酸亚铁；

步骤32，陈化：将步骤31混合后的溶液，在70℃、250rpm转速下搅拌，同时逐滴滴加浓氨水至ph=10-11后，提速至500rpm，搅拌90min后停止，保持70℃不变，陈化180min；

步骤33，洗涤：将步骤32陈化后的产物反复洗涤，使出水洗涤至呈ph=6.5-7.5；

步骤34，干燥、过筛：将步骤33洗涤后的产物在105℃干燥12h，室温冷却后研磨过200目筛，即得磁性海泡石。

所述步骤3中，助凝剂为聚丙烯酰胺。

所述步骤3中，聚丙烯酰胺的投加量为1-3mg/l，磁性海泡石的投加量为1-2mg/l。

助凝剂和磁性海泡石的投加方式为湿式投加，具体为：先将助凝剂和磁性海泡石配制成悬浊液，然后采用计量泵计量投加，投加点设置在接触絮凝池的进水口处。

步骤5中，调质平衡后的污泥采用的机械脱水方法为采用离心脱水设备离心脱水或采用板框压滤机压滤脱水。

所述步骤2中，投放的絮凝剂为聚合氯化铝。

本发明采用上述方法后，具有如下有益效果：

1.充分结合排泥水水质特性，利用原有矾花，并投加磁性海泡石，接触絮凝效果好，絮团均匀密实易沉淀。

2.引入磁场辅助分离技术，泥水分离速度快，污泥浓度高，后续脱水工艺能耗低。

3.超滤出水水质好，可直接进入清水池，解决了排泥水回用的水质生物安全性问题，可实现排泥水零排放回用。

4.水力负荷高，固体通量高，占地面积小，对于新建水厂来说，可在尽可能节约土地资源的情况下完成排泥水处理回用工艺的建设，对于有提高产能需求但场地紧张的老水厂来说，可在原有工艺基础上进行升级改造，新占场地十分有限。

5.本发明尤其适用于受场地限制须采用紧凑型工艺的水厂、排污限制严格的地区和水资源匮乏的地区。

附图说明

图1显示了本发明一种给水厂排泥水回用的处理方法的流程图。

图2显示了本发明实施例1中针对新建水厂的给水厂排泥水处理回用示意图。

图3显示了本发明实施例2中针对老水厂升级改造的给水厂排泥水处理回用示意图。

其中有：1、排泥水调蓄池；2、接触絮凝池；3、污泥浓缩池；4、超滤池；5、调质平衡池；6、离心脱水设备；7、机械搅拌装置一；8、机械搅拌装置二；9、机械搅拌装置三；10、机械搅拌装置四；11、栅条刮泥机；12、斜管；13、集水槽；14、潜污泵；15、管式静态混合器；16、浸没式中空纤维膜；17、电磁铁；18、污泥螺杆泵一；19、污泥螺杆泵二；20、聚合氯化铝；21、聚丙烯酰胺与磁性海泡石悬浊液；22、上清液；23、浓缩污泥；24、离心出水；25、超滤出水；26、板框压滤机；27、板框压滤出水；28、斜板；29、在线颗粒计数仪；30、plc控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2和图3所示，一种给水厂排泥水回用的处理方法，包括如下步骤。

步骤1，排泥水调蓄：将排泥水输送至排泥水调蓄池1进行调蓄，以实现后续工艺的稳定进水，这里的排泥水包括沉淀池排泥水以及滤池反冲洗水等。

另外，排泥水调蓄池1优选设置有机械搅拌装置一，对排泥水调蓄池内的排泥水进行搅拌，防止污泥沉淀。

步骤2，絮凝剂投放与混合：排泥水调蓄池的出水管上依次设置有计量泵和管式静态混合器15。排泥水调蓄池中的排泥水优选通过潜污泵14泵出，与计量泵投加的絮凝剂在管式静态混合器中混合。本发明中，投加的絮凝剂优选为聚合氯化铝20。

步骤3，排泥水接触絮凝：步骤2中，将与絮凝剂混合完成的排泥水输送至接触絮凝池2，在接触絮凝池的进水口处投加有助凝剂和磁性海泡石。

在接触絮凝池内，还设置有机械搅拌装置二8和机械搅拌装置三9，在机械搅拌装置二8的快速搅拌下排泥水与助凝剂和磁性海泡石充分混合，在机械搅拌装置三9的慢速搅拌下，排泥水中的悬浮固体颗粒、胶体和矾花与磁性海泡石充分接触絮凝，在助凝剂的吸附架桥和网捕圈扫作用下形成大的絮团。

本发明中助凝剂和磁性海泡石的投加方式优选为湿式投加，具体为：先将助凝剂和磁性海泡石配制成悬浊液，本发明中该悬浊液优选为聚丙烯酰胺与磁性海泡石悬浊液。

然后采用计量泵计量投加聚丙烯酰胺与磁性海泡石悬浊液，投加点优选设置在接触絮凝池的进水口处。

本发明中的助凝剂优选为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的投加量优选为1-3mg/l，磁性海泡石的投加量优选为1-2mg/l。

本发明中的磁性海泡石优选采用如下方法进行制备，具体包括如下步骤。

步骤31，称量与混合：按配料比，称取海泡石原矿、六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁，并加水在25℃下超声混合15min；其中，配料比为：每1l水投加10g海泡石原矿、7.8g六水合氯化铁和6g七水合硫酸亚铁。

步骤32，陈化：将步骤31混合后的溶液，在70℃、250rpm转速下搅拌，同时逐滴滴加浓氨水至ph=10-11后，提速至500rpm，搅拌90min后停止，保持70℃不变，陈化180min；

步骤33，洗涤：将步骤32陈化后的产物反复洗涤，使出水洗涤至呈ph=6.5-7.5。

步骤34，干燥、过筛：将步骤33洗涤后的产物在105℃干燥12h，室温冷却后研磨过200目筛，即得磁性海泡石。

步骤4，污泥浓缩：将步骤3接触絮凝后的排泥水裹挟絮团输送至污泥浓缩池3，在污泥浓缩池，采用磁场辅助分离浓缩。

具体过程为：污泥浓缩池3的池底加装铺设了电磁铁17，电磁铁正上方设置有栅条刮泥机11，栅条刮泥机11上方设置斜管12或斜板28。

在重力和电磁吸引力双重作用下，絮团快速沉降，在栅条刮泥机的慢速搅动和电磁吸引力的挤水作用下，沉降污泥颗粒的间隙水含量降低，污泥得到浓缩；未分离的小尺寸絮团在通过斜板或斜管后，将沉降在斜板或斜管上，然后在重力和电磁吸引力双重作用下，落入污泥浓缩池的池底并浓缩。

步骤5，调质平衡及脱水：将步骤4浓缩后的浓缩污泥23优选通过污泥螺杆泵一18输送至调质平衡池5。在调质平衡池5中，按需加入调理药剂并由机械搅拌装置四10进行混合后调质平衡。

然后，将调质平衡后的污泥采用机械脱水后，优选通过污泥螺杆泵二19向外运送进行机械脱水。

调质平衡后的污泥采用的机械脱水方法为采用离心脱水设备6离心脱水或采用板框压滤机26压滤脱水。

离心出水24或板框压滤出水27输送至排泥水调蓄池1进行回收，从而实现排泥水的零排放。

步骤6，超滤：位于斜板或斜管上方的上清液22，经由集水槽13收集后进入超滤池4；超滤池内设有的浸没式中空纤维膜16将对进入超滤池的上清液进行超滤，超滤出水25进入清水池回用。

步骤7，助凝剂和磁性海泡石剂量调整：超滤池的进水口处优选设置有在线颗粒计数仪29，该在线颗粒计数仪29、药剂计量泵均与plc控制系统30相连接。其中，药剂计量泵包括絮凝剂投加计量泵以及助凝剂和磁性海泡石悬浊液投加计量泵等。

上述在线颗粒计数仪能对进入超滤池的上清液中粒径大于2μm的颗粒物数量进行实时监测；根据监测的粒径大于2μm的颗粒物数量，调整接触絮凝池内投加的助凝剂和磁性海泡石剂量，使进入超滤池的上清液中粒径大于2μm的颗粒物数量控制在500个/ml以下。

若粒径大于2μm的颗粒物数量超标，则通过plc控制系统30对超滤前的工艺过程实时进行调整强化，如增加混凝剂、絮凝剂或磁性海泡石投加量，也可减小排泥水处理量以延长排泥水在接触絮凝池和污泥浓缩池中的停留时间，或者增加磁场强度。

实施例1

某新建水厂，日产水能力60万吨/天，沉淀池排泥水及滤池反冲洗水合计约2.5万吨/天，该水厂土地资源有限，且所在地区排污管理严格，不允许将排泥水就近排放，而排入市政污水管网则需要增加额外的污水处理费用，如图2所示，为解决上述问题，新建排泥水调蓄池1一座，接触絮凝池2一座，污泥浓缩池3一座，调质平衡池5一座，购置装配式超滤池4一套，离心脱水设备6一套，其中，接触絮凝池2与污泥浓缩池3合建，污泥浓缩池3由斜管沉淀池在底部加铺电磁铁改造而成。

实施例2

某老水厂，原日产水能力20万吨/天，沉淀池排泥水及滤池反冲洗水合计约0.7万吨/天，现对水厂原有产水工艺进行扩容，日产水能力提高至30万吨/天，沉淀池排泥水及滤池反冲洗水增加至1.3万吨/天。水厂原有排泥水调蓄池1一座，重力浓缩池一座，污泥调质平衡池5一座，板框压滤机26一套。

该水厂场地资源紧张，不具备增建重力浓缩池的条件，为提高原有排泥水处理工艺处理能力，作如下改造：如图3所示，新建接触絮凝池2一座，在重力浓缩池内加装斜板28、底部铺设电磁铁改造为污泥浓缩池3，购置装配式超滤池4一套，置于原脱水机房内。

上述两个实施例的设备安装完成后，均可按照本发明的处理方法对排泥水进行处理。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。