一种低温低浊水的澄清系统和方法技术方案

本发明专利技术属于水处理技术领域，具体为一种处理低温低浊水的澄清系统和方法。本发明专利技术系统包括澄清池、网格絮凝柱、回流泵、管道混合器和相关连接管路；网格絮凝柱分为上升柱和下降柱，柱内分别设有多道网孔板；澄清池内沿着水流上升方向依次设有旋流板、斜管和出水渠；经过网孔板扰流后发生网格絮凝，原水中的胶体脱稳发生絮凝作用；进入澄清池后，通过旋流板时产生旋转和离心运动，提升了矾花的同向絮凝作用，到达斜管时更加有利于沉降；回流泵将部分高浓度的泥渣回流至原水中与进水原水混合。本发明专利技术提高了原水中悬浮物的浓度，强化了矾花的同向絮凝作用，在澄清池内形成高浓度的动态泥渣层，从而显著提高了澄清池的絮凝效果和悬浮物分离效果。分离效果。分离效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低温低浊水的澄清系统和方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种低温低浊水的处理系统和方法，特别一种低温低浊水的澄清系统和方法。

技术介绍

[0002]低温低浊水的定义为水温在 0
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4℃、浊度低于30 NTU的冬季水库水、江河水。我国山区较多，在冰冻期以及部分南部地区的最寒冷时期，浊度和温度均属于低温低浊水的属性。低温低浊水由于黏度大、温度低、碱度低等特点，原水中出现的杂质大部分为颗粒较细的胶体，低浊水中的颗粒物在水体中分散均匀且较为细小，动力学稳定性和聚集稳定性非常强，絮体形成后体积较小不易于絮体的积聚沉淀。低浊水中的悬浮物浓度较低，颗粒运动速度小，颗粒碰撞几率小，不利于絮体的形成，形成絮体也容易被混凝搅拌所破坏，凝聚效果不好；加之低温影响混凝剂水解速率，所以低温低浊水形成的絮体细、少、轻，难于沉淀，使得低温低浊水处理相对较为困难，目前低温低浊水的净化仍旧是一个水处理界的难题。
[0003]用传统的净水处理方式得不到理想的结果，目前国内对低温低浊水常用的处理技术主要有药剂强化混凝、泥渣回流、溶气气浮、微絮凝过滤、膜技术等。
[0004]强化混凝技术主要通过延长反应时间、优化絮凝速度梯度，投加过量的絮凝剂等来提高低温低浊度水的絮凝效率，但小颗粒的矾花在沉淀池内一般难以沉淀，还是漂浮至后续的滤池，易导致滤池堵塞而发生频繁的反冲洗，从而影响处理的水量。气浮主要使杂质浮至水面，易于固液分离，气浮方法成本较高，并且气浮设备需要维护。微絮凝过滤工艺以接触絮凝为主，水源水加药混合经絮凝反应池后迅速进入滤料层接触絮凝，通过滤料层吸附截流作用有效去除絮体，该方法在原水水质稳定的情况下，出水水质一般可稳定在1.0NTU以内，并且可有效的截流细菌和病毒，但对于雨季原水高浊的情况下，微絮凝过滤工艺存在显著的缺陷。膜技术被誉为21世纪的水处理技术，但在中小型乡镇水厂中，但运行需要专业维护，且五年左右需要更换超滤膜也会发生较高的运行费用。
[0005]泥渣回流是低温低浊度水处理中常用的技术手段和方法，泥渣回流技术较其他处理方法经济且较易实现，其原理是：通过回流泥渣、排泥水等来增加原水浊度，增大颗粒之间碰撞的几率，提高絮凝效果。
[0006]2011年Chihpin Huanga 等，2014年纪洪杰在微滤和超滤系统中利用污泥回流技术强化絮凝反应，发现污泥回流能够显著提高 DOC 的去除效率并能够在一定程度上降低出水溶解性有机物含量；回用生产废水不仅节约水资源，还可减少生产废水对环境的污染，具有良好的经济和社会效益。说明污泥回流技术可在膜处理技术中应用。
[0007]2012年孙丽华等研究证明回流污泥和 PAM 同时投加可以改善低温低浊水的处理效果。2016年范伟为了解决20 万 m3/d 给水厂低温低浊期滤池反洗频繁问题，对高效澄清池的污泥回流进行实验研究；结表明，适当的污泥回流比和 PAM 投量可明显提高回流污泥浓度、改善混凝效果。2019年周强在《科技创新与应用》杂志上阐述了一种基于高密度沉淀池工艺处理低温低浊水的方法，其核心的原理也在于将污泥回流2~5%至进水端中，提高原
水的悬浮物浓度，再过添加PAC和PAM等两种絮凝剂，优化絮凝反应，从而提高了系统对低温低浊度水的处理效果。说明了污泥回流技术和PAM同时联用可改善系统对低温低浊水的处理效果。
[0008]2020年李子珮等在斜管沉淀池工艺中考察了污泥回流强化混凝中试工艺的去除效能及影响因素，分析了污泥回流工艺的稳定性与经济效益。结果表明: 污泥回流技术有效利用了给水沉淀池污泥中的絮凝剂和悬浮胶体颗粒，比常规混凝工艺提升了浊度和有机物的去除效果。王冬也通过烧杯试验，研究了三种污泥工况即采用排泥水、滤后水和两者的混合液进行回流，结论表明污泥回用均具有强化混凝的效果，建议将混合水浊度作为控制变量，在反冲洗废水进行 100%回流基础上调节排泥水回流比，实现强化混凝、节水节药的效果。
[0009]上述研究表明污泥回流具有强化混凝的效果，特别是在与高分子助凝剂PAM联用的条件下，可对低温低浊水具有良好的处理效果。
[0010]目前国内应用的污泥回流技术的净水工艺主要以絮凝+斜管沉淀+过滤技术为主，污泥的回流提高了进水的悬浮物浓度，提升了絮凝反应过程中颗粒物之间的碰撞反应效率，可提升系统对低温低浊水的适应性。但污泥回流絮凝产生的悬浮物比重轻，并未提高沉淀的效率，导致反应产生的矾花在沉淀池中难以沉降而进入过滤系统，引起系统堵塞而引发滤池的反冲洗频繁，降低了系统的出水量，因此，在实际运行中，污泥回流技术并未得到大规模的推广应用。或者，尽管系统出水可达到GB5749
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2006中规定的“在水源和净水条件限制时”浊度≤3NTU的规定，但难以满足对于GB5749
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2022中浊度≤1NTU的规定。
[0011]国外的法国得利满公司和威立雅公司研制的污泥回流技术以高密度沉淀池技术为主，该技术在欧洲已经应用多年，近年来开始进入中国市场。高密度沉淀池将斜管沉淀、污泥回流和排泥浓缩优化结合在一起，其主要特点为:生成的矾花均匀、密实；斜管沉淀区上升流速大、分离效率高；沉淀污泥经浓缩区进一步浓缩后可直接进行脱水处理；回流泥渣起到了接触絮凝的作用，可提高出水效果，增强对水质的适应性，其主要原理见图1。
[0012]如图1所示，设有外部的污泥循环系统把污泥从污泥浓缩区提升到反应池进水管，与原水混合，回流泥渣加强了接触絮凝，提高了出水效果。回流污泥为接触絮凝的强化提供了条件，提高了混凝的碰撞概率和沉淀的速率，增强了系统对原水水质变化的适应性，提高了出水效果，稳定了出水水质。凝聚
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絮凝在两个反应区中进行，通过添加两种絮凝剂来强化絮凝，首先，添加了回流污泥的原水通过搅拌的快速混合池，接着进入絮凝反应池。在絮凝反应池中添加高分子有机絮凝剂，使得反应可产生较大的、均匀、密实的矾花。污泥回流可进一步增加矾花的密度和沉降性能，加快沉淀速度。文献显示，法国DENSADEG工艺对SS的去除率在85%左右，对COD的去除率可达85
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96%，BOD的去除率高达92%。高密度沉淀池的运行是以高分子助凝剂PAM的投加作为前提条件的，而维持一定的泥渣回流则是高密度沉淀池稳定、高效运行的保证。该系统运行费用较高，因此需对絮凝药剂的投加进行优化控制，以使运行费用降至最低。
[0013]饮用水级PAM的生产和质量控制要求较高，且PAM的添加需要溶解池，其添加量需要根据进水流量调整，对净水系统的管理维护要求较高。
[0014]在水处理过程中，沉淀是固液分离最常用的工艺。与普通沉淀池让絮体通过重力作用自由沉降的原理下沉不同，澄清池在自身重力和水流产生的上升推力的共同作用下池
内可形成高浓度的絮体层。絮体层中高浓度的絮体具有疏松的结构和较大的表面积，增加了絮体颗粒与水中的悬浮颗粒物之间相互作用的概率，同时混凝过程在絮体的团体表面上的接触凝聚作用强于水中进行的自由凝聚，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温低浊水的澄清系统，其特征在于，由澄清池（1）、网格絮凝柱、回流泵（4）、管道混合器（8）和相关连接管路组成；其中：网格絮凝柱分为上升柱（5）和下降柱（6），两者平行，上端部联通；上升柱（5）和下降柱（6）内分别设有多道网孔板（7）；上升柱（5）底部通过原水进水管（16）连接原水进口；进水管（16）进口处设有絮凝剂进管（9），用于投加絮凝剂；原水进水管（16）上、絮凝剂进管（9）接口后设有混合器（8），用于将原水和絮凝剂混合均匀；在澄清池（1）内沿着水流上升方向依次设有旋流板（2）、斜管（13）和出水渠（12）；在澄清池（1）的边壁上、斜管（13）的下方距离H1处设有连通口（3），该连通口（3）用于连接回流泵（4）；澄清池（1）的底部与下降柱（6）底部由管道（15）连接；澄清池（1）底部设有排空管（11），排空管（11）用于将沉淀在澄清池（1）底部的污泥及时排除系统之外；回流泵（4）的出口通过回流管道（14）连接原水进水管（16），回流泵（4）的作用是将经过网格絮凝柱以及旋流板（2）强化絮凝处理后的部分污泥水通过回流管道（14）进入进水管（16）内与加絮凝剂后的原水混合；在回流管道（14）上开设有排空管（10），排空管（10）用于在运行过程中定期排放澄清池（1）内的部分污泥；在各部件的连接管道上分别设置有控制阀，包括在原水进口处，絮凝剂进口管上，进水管道（16）上，回流管道（14）上，连通口（3）的管道上，排空管（10）上，排空管（11）上。2.根据权利要求1所述的低温低浊水的澄清系统，其特征在于，所述上升柱（5和下降柱（6）内的多道网孔板（7），为自上而下平行且等间距设置；上升柱（5）中的网孔板和下降柱（6）中网孔板（7），相邻两块网孔板（7）之间的距离为400~600mm；所述网孔板（7）是在一块平板上均匀布置的若干洞孔组成；网孔板的洞孔面积f与上升柱（5）或下降柱（6）的截面积F的比值f/F=20%~40%。3.根据权利要求1所述的低温低浊水的澄清系统，其特征在于，设置于澄清池（1）下部的旋流板（2），相邻两块内旋流板（2）的间距为400~800mm，具体根据连通口（3）至澄清池（1）底部的高度H2确定；旋流板（2）的仰角为50~65度，旋流板（2）以旋转轴为中心均匀设置的若干螺旋叶片组成。4.根据权利要求1所述的低温低浊水的澄清系统，其特征在于，所述网格絮凝柱的高度为4.0~10.0m，上升柱（5）和下降柱（6 ）高度、直径相同。5.根据权利要求1所述的低温低浊水的澄清系统，其特征在于，连通口（3）至澄清池（1）底部的高度H2大于1.2m。6.根据权利要求1所述的低温低浊水的澄清系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，万玲，
申请(专利权)人：苏州碧荷环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：