一种污水碳源分级回收的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于半圆弧形往复式运动筛分的污水碳源分级回收装置及回收方法，属于污(废)水能源回收领域，采用半圆弧形往复式运动筛分器直接针对源头污水进行分级捕获及回收水中碳源。本发明专利技术在机械力的振动作用下，可以分级、分段利用悬浮物表面的粘附性和其在装置中的往复作用/钟摆式滚动，形成稳定结构的聚集团，能够同时实现悬浮态污染物去除和有机碳源回收。本发明专利技术采用多段、多级设置筛分器，利用筛网和不同机械振荡作用，并适当结合絮凝作用以及吸附作用完成不同状态碳源的捕集，以便后续多级厌氧反应器进行能量的转化和利用。本发明专利技术资源回收效率高，稳定性好，动力消耗低，维护简便，占地小，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】
一种污水碳源分级回收的装置及方法
本专利技术涉及可应用于城市污水、生活污水、有机废水等含可生化有机物的污废水中碳源回收的装置及方法，尤其涉及以悬浮物形态存在的碳源、以及难以被传统方式回收的小粒径、胶体态和溶解性的有机质碳源的分级捕集和回收的装置及方法。技术背景污水本身蕴含丰富的能源与资源，污水中含的有机物存储着大量化学能，每克有机物约可产生14kJ的代谢热，而其中以悬浮态存在的有机碳源又占污水厂进水总有机碳源的50％以上。以“粗细格栅预处理+活性污泥法+污泥厌氧消化”的传统城市污水处理和资源回用工艺，通过能量(加大曝气)、物质(投加药剂)密集投入的方式促进微生物转化有机污染物为CO2，并去除其他污染物。整个工艺过程以能量和物质的超额投入为代价，完成污染物控制与削减。在这过程中，既没有对悬浮态碳源进行有效回收，活性污泥又对有机碳源进行了“破坏性去除”，最终仅有进水40％左右的COD进入初沉污泥和剩余污泥，可被资源化利用。在统一收集两部分污泥后，共同进行污泥浓缩和厌氧消化，产生占进水可利用能量15％左右的沼气，仅能实现少部分能源回用。这种传统的污水处理和碳源回用方式由于高能耗、高占地、高碳足迹、能源自给率低的缺点，逐渐成为制约污水资源化利用的瓶颈。在生化池之前对碳源进行前置式回收，能够有效避免有机碳源的好氧转化，简化处理环节，并且有希望回收以悬浮态、胶体态、溶解态等各种形式存在的碳源，是提高有机碳源捕获量、减少COD损耗的有效解决方案。目前，常用的前端碳源回收方法主要包括高负荷活性污泥法、强化初沉法、膜分离法等方法。高负荷活性污泥法主要回收胶体态和溶解态的有机碳源，停留时间短，污泥产量大，碳源回用潜力大，曾在欧美国家广泛使用，但仍需曝气，投入相当一部分能源，且不可避免会产生有机碳源的部分损失；在污水处理工艺前端采用分离法回收碳源，如采用微网分离技术预处理回收碳源，只能回收部分悬浮性有机物，碳源利用率不高。强化初沉法采用铝盐/铁盐等混凝剂进行碳源的聚集回收，主要针对小颗粒和胶体态的有机物，不仅提高了颗粒性有机物的回收率，同时能使小颗粒和一部分胶体态的有机物以絮凝团形式沉降聚集回收，但该技术需消耗大量药剂并产生大量化学污泥，且依旧无法解决溶解性有机物碳源回收问题。膜分离法可有效规避因曝气产生的能耗、有机碳源损失问题，且不需加药，分离效率高，但针对膜分离的建设成本较高，膜污染严重，暂时无法进行大规模工业化应用。在工程实践中，国内外也曾尝试采用厌氧MBR工艺进行源头碳源回收，希望直接对进水中悬浮性、胶体态、溶解性有机物进行产沼回用，但处理效果不稳定，且无法解决经济性问题。未来，开发技术可行、经济性好、回收效益高的污水中碳源回收技术是污水厂处理技术的发展趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收装置及方法，达到在碳源被生化处理损耗前，快速分级富集有机碳源，提高污水资源化利用率，且结构简单、运行稳定、投资省、维护方便的目的。为实现上述专利技术目的，本专利技术通过多级筛分和分段水解形成快速可利用碳源的技术方案，从而实现碳源的高效回用。具体来说，本专利技术的主要技术方案为：本专利技术提供一种基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收装置，包括：粗格栅、细格栅、多级污水筛分器、管式静态混合器、单级污水筛分器、无定形碳/大孔树脂吸附床、吸附床再生装置、多级厌氧发酵池。本专利技术还提供应用本专利技术装置的基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收的方法，包括如下步骤：污水进水经由粗格栅、细格栅去除易堵塞管道、水泵等的大尺寸垃圾后，经提提升引入多级污水筛分器内；设置在多级污水筛分器中的各级筛网通过半圆弧形往复式运动作用进行筛分，分级微网进行分级碳源捕集，大于筛网孔径的悬浮性污染物被分级拦截，基本回用了所有悬浮态有机碳源；多级污水筛分器出水进入管式静态混合器，与生物絮凝剂混匀，胶体态污染物絮凝，并由单级污水筛分器对产生的絮体进行捕集，以充分回收多级污水筛分器出水中胶体态碳源；通过加入生物絮凝剂，富集胶体态以及少量未收集的极小粒径悬浮态碳源；单级污水筛分器出水采用下向流方式，流经无定形碳/大孔树脂吸附床中，与混合填料充分接触、碰撞，单级污水筛分器出水中存在的溶解性有机物基本被回收、溶解态和少量其他形式存在的碳源被吸附在填料上；吸附床再生装置将其中混合填料吸附碳源释放到再生液中；各级收集的有机碳源通过输送管道分别送入厌氧发酵池，在厌氧条件下进行发酵和碳源形式转化。相对于现有的碳源回收方式，本专利技术实现了快速从溶解态到悬浮态的各种形态、粒径的有机碳源分级回收，并通过粒径区分各类碳源性质以进行分级能源转化利用，不仅提高了资源利用率，也提高了资源回收效率。筛分器多级、多段布置，联合前处理的粗、细格栅以及后续的无定形碳/大孔树脂吸附床形成一种对污水中碳源按存在形态及粒径大小的快速分级方法，对碳源进行分级回收，不同筛分器的筛网孔径大小逐级变小，满足不同粒径悬浮物的分级截留。根据分级回收的碳源特征，形成多级厌氧发酵池，在不同工况下完成各级碳源分级形式转化，整体水力停留时间较短，回收效益高。进一步地，本专利技术所述污水筛分器为半圆弧形往复式运动筛分器，所述污水筛分器，包括多级污水筛分器和单级污水筛分器。进一步地，所述污水筛分器由进水系统、倾斜布水系统、单级或多级筛分系统、筛上物斜板、筛上物收集系统、尾水收集系统、电机、传动轴、装置机架组成。所述进水系统将装置进水通过倾斜布水系统(如倾斜均匀布水流槽)均匀配水，在垂直方向上均匀投放在筛分系统上端，将含有悬浮态污染物的污水混合液均匀布水进入筛分系统的各个U型微网曲面通道。所述污水筛分器中的筛分系统可能有几种构成，根据筛分系统中的功能部件数量包括单级筛分系统、双级筛分系统或多级筛分系统。单级筛分系统由筛框、板条、筛网U型槽组成。双级筛分系统由筛框、板条、筛网U型槽、倾斜均匀布水流槽、筛上物分级斜板、筛上物分级收集系统、尾水收集斜板、二级筛网组成。多级筛分系统同理。进一步地，所述筛分系统由筛框架构板条，所述筛框一个或多个，在平面上安置并相对水平面倾斜；筛网固定在所述板条上形成筛网U型槽，其振动方向与筛上碳源运动方向垂直，筛网框进行水平往复运动，筛网框内每个筛网槽进行半圆弧形钟摆式运动，截留孔径由筛网孔径决定，筛框从进口到出料口设置的坡度；筛分系统顶端的进水，在水平方向上，由电机和传动轴带动下进行半圆弧形往复式运动；同时在竖直方向的进水推动力作用下，固形物固形物在粘附运动轨迹上的其他固形物的同时沿U型槽下落，由筛上物斜板送入筛上物收集系统；如为多级筛分系统，上层筛网出水经过尾水收集斜板收集，由倾斜均匀布水流槽再次送入二级筛网进行下一层分级收集，下一级同理，最终筛网出水由尾水收集系统收集。进一步地，本专利技术所述筛网采用尼龙或涤纶等过水能力强、机械性能好的不同孔径微网，微网由筛框内倾斜布置的平行板条控制，筛网两端水平固定。两条板条间固定的微网宽于板条间距，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收装置，包括：粗格栅(1)、细格栅(2)、多级污水筛分器(3)、管式静态混合器(4)、单级污水筛分器(5)、无定形碳/大孔树脂吸附床(6)、吸附床再生装置(7)、多级厌氧发酵池(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收装置，包括：粗格栅(1)、细格栅(2)、多级污水筛分器(3)、管式静态混合器(4)、单级污水筛分器(5)、无定形碳/大孔树脂吸附床(6)、吸附床再生装置(7)、多级厌氧发酵池(8)。


2.基于半圆弧形往复式运动筛分原理的污水碳源分级回收方法，包括如下步骤：污水进水经由粗格栅(1)、细格栅(2)去除易堵塞管道、水泵等的大尺寸垃圾后，经提升引入多级污水筛分器(3)内；设置在多级污水筛分器(3)中的各级筛网通过半圆弧形往复式运动作用进行筛分，分级微网进行分级碳源捕集，大于筛网孔径的悬浮性污染物被分级拦截；多级污水筛分器(3)出水进入管式静态混合器(4)，与生物絮凝剂混匀，胶体态污染物絮凝，并由单级污水筛分器(5)对产生的絮体进行捕集，回收多级污水筛分器(3)出水中胶体态碳源；单级污水筛分器(5)出水采用下向流方式，流经无定形碳/大孔树脂吸附床(6)中，与混合填料接触、碰撞，回收单级污水筛分器(5)出水中存在的溶解性有机物、溶解态和少量其他形式存在的碳源被吸附在填料上；吸附床再生装置(7)将其中混合填料吸附碳源释放到再生液中；各级收集的有机碳源通过输送管道分别送入厌氧发酵池(8)，在厌氧条件下进行发酵和碳源形式转化。


3.如权利要求1所述的污水碳源分级回收装置，其特征在于：其中的多级污水筛分器(3)和单级污水筛分器(5)为半圆弧形往复式运动筛分器。


4.如权利要求1所述的污水碳源分级回收装置，其特征在于：其中的污水筛分器由进水系统(a1)、倾斜布水系统(a2)、筛分系统(a3)、筛上物斜板(a4)、筛上物收集系统(a5)、尾水收集系统(a6)、电机(a7)、传动轴(a8)、装置机架(a9)组成。


5.如权利要求4所述的污水碳源分级回收装置，其特征在于：其中的进水系统a1将装置进水通过倾斜布水系统a2均匀配水，在垂直方向上均匀投放在筛分系统a3上端，将含有悬浮态污染物的污水混合液均匀布水进入筛分系统的各个U型微网曲面通道。


6.如权利要求4所述的污水碳源分级回收装置，其特征在于：其中的筛分系统(a3)包括单级、双级或多级筛分系统；单级筛分系统由筛框(b1)，板条(b2)，筛网U型槽(b3)组成；双级筛分系统由筛框(b1)、板条(b2)、筛网U型槽(b3)、倾斜均匀布水流槽(b4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡维杰，刘昀，林莉峰，藏莉莉，彭鹏，尤章超，王德兵，王巧英，王志伟，官章琴，刘斌，朱洁，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，同济大学，上海子征环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31