一种用于供水厂排泥水安全回用的系统及方法与流程

本发明涉及水厂安全高效节能环保排放，尤其涉及一种用于供水厂排泥水安全回用的系统及方法。

背景技术：

1、供水厂作为给水工程的重要组成部分，其主要功能是生产出符合国家标准的生活饮用水，保证城镇生活、生产用水需求。目前，供水厂大都采用混凝、沉淀、过滤、消毒的常规处理工艺，在常规工艺难以保障供水水质时，通过在常规工艺增加臭氧-活性炭处理、膜处理等深度处理工艺，提升污染物去除能力。在供水厂的运行中，产生的反应沉淀池排泥水、滤池反冲洗水及其他生产废水统称为排泥水。排泥水耗水量约占日处理水量的3％～8％，为实现排泥水回用，降低水厂自用水率，加强水资源的循环利用，供水厂通常会设置排泥水处理系统。如图1所示，目前主流的、较为完善的供水厂排泥水处理系统一般由调节、浓缩、脱水和泥饼处置四道工序或其中部分工序组成，分别对应调节单元、浓缩单元、脱水单元和泥饼处置单元。

2、调节单元的功能是减少沉淀池排泥水、滤池反冲洗水等排泥水间歇排出对排泥水处理系统的冲击，调节排泥水水质和水量，使后续处理单元负荷均匀。通常把接收滤池反冲洗废水的调节池称为排水池，接纳滤沉淀池排泥水的调节池称为排泥池。排水池上清液直接回用，排水池底泥进入排泥池，与沉淀池排泥水一同进入浓缩池。

3、浓缩单元的功能是提高收集到的排泥水含固率，以满足后续污泥脱水机械高效脱水的需要。在浓缩过程中产生的上清液通常视情况回用或外排。

4、脱水单元通常采用机械脱水，在脱水前一般设置平衡池保持脱水设备正常运行。为改善污泥脱水效果，一般在脱水投加聚丙烯酰胺进行预处理。

5、泥饼处置单元通常用于脱水后的泥饼处理，例如，外运作为低洼地填埋土、垃圾场覆土等处置，或者将脱水过程中产生的脱水液直接外排。

6、然而现有排泥水处理系统虽然实现大部分排泥水回用，但仍然存在浓缩池上清液、污泥脱水液外排的情况，无法做到排泥水处理零排放。具体存在如下技术缺陷：

7、1、已实现对大部分排泥水的有效回用，大幅度减少外排水量，并能降低水厂自用水率至1％～3％，但对于浓缩池上清液和污泥脱水液的处置，仍主要进行外排处置，浓缩池上清液、污泥脱水液外排的情况具有极大的危害。原因在于目前，浓缩池上清液和污泥脱水液的外排并无合适的出路：

8、(1)如直接排放到江河湖泊等水体，因为其含有的大量难降解的有机物，水质无法满足《地表水环境质量标准(gb 3838-2002)》ⅲ类水质标准要求，必将会成为水体的重要污染源；

9、(2)如直接排放到市政污水管网，最终纳入污水处理厂会降低进厂bod5浓度，对污水处理厂日处理量产生较大的影响，影响其运行处理效果；

10、(3)如回收利用，浓缩池上清液、脱水液中富集的大量金属离子、有机物、细菌、两虫等，会对生产工艺产生冲击，且在污泥脱水过程中为改善污泥脱水效果投加的聚丙烯酰胺，存在丙烯酰胺单体的风险，由于丙烯酰胺单体具有毒性，毒性包括神经毒性、生殖毒性、遗传毒性、免疫毒性及潜在致癌性等，还会对肝、肾、肺、膀胱、消化道等造成损害，造成污泥脱水液存在安全健康方面影响，也无法直接进行回用。

11、2、无法做到排泥水处理零排放。

12、因此，为进一步促进水资源的循环利用，降低水厂自用水率，实现供水厂“零排放”的运行目标，有必要在现有排泥水处理系统的基础上，完善工艺流程，实现供水厂排泥水安全回用。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出一种用于供水厂排泥水安全回用的系统及方法，通过对现有排泥水处理系统的完善，实现浓缩池上清液、污泥脱水液的净化回用，确保供水厂排泥水安全回用，实现供水厂“零排放”的运行目标。采用气浮改造+超滤膜处理+生物活性炭滤池的组合工艺，针对排水池、浓缩池上清液、污泥脱水液目标污染物的不同，针对性设置处理工艺，并通过优选微纳米陶瓷膜、3d打印定制颗粒活性炭等措施，确保对浓缩池上清液、污泥脱水液的净化效果稳定可靠。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一方面提供一种用于供水厂排泥水安全回用的系统，包括：

4、经过气浮改造的排水池(1)、排泥池、浓缩池、浓缩池上清液超滤膜处理子系统(2)、污泥平衡池、污泥脱水间(3)、脱水液调节池(4)、脱水液超滤膜处理子系统(5)、生物活性碳滤池(6)以及尾水回收池(7)；其中：

5、所述经过气浮改造的排水池(1)的入口用于接收除接收净水工艺中砂滤池、炭滤池反冲洗水、排泥水处理工艺中浓缩池上清液膜处理、脱水液膜处理和生物活性炭滤池反冲洗废水；所述经过气浮改造的排水池(1)的出口一端通过管线与所述排泥池连接；将所述经过气浮改造的排水池(1)的底泥排放至所述排泥池；另一端与所述尾水回收池(7)连接，用于将排水池上清液回收；所述经过气浮改造的排水池(1)与其余工艺出水经调节后回用至配水井，与沉淀池排泥水调节后进入后续处理工艺；

6、所述排泥池的入口另一端与沉淀池排泥水连接；所述排泥池的出口通过管路与所述浓缩池的入口连接，用于向所述浓缩池排出排泥池出水；

7、所述浓缩池的入口用于接收排泥池出水；所述浓缩池的出口一端通过管线与所述浓缩池上清液超滤膜处理子系统(2)连接，用于过滤浓缩池上清液，另一端通过管线与所述污泥平衡池的入口连接，用于将浓缩池底泥排放至污泥平衡池；

8、所述浓缩池上清液超滤膜处理子系统(2)的出口一端与所述尾水回收池(7)的入口连接，用于将浓缩池上清液超滤膜出水送入所述尾水回收池(7)；另一端通过管线与回收池连接，从而将浓缩池上清液超滤膜处理反冲洗水送回至回收池；

9、所述污泥平衡池的出口通过管线与所述污泥脱水间(3)的入口连接，用于将污泥平衡池的出水送入所述污泥脱水间(3)；

10、所述污泥脱水间(3)的出口一端与所述脱水液调节池(4)的入口连接，用于向所述脱水液调节池(4)内送入污泥脱水液；另一端用于污泥外排；

11、所述脱水液调节池(4)的出口一端与脱水液超滤膜处理子系统(5)连接，用于向所述脱水液超滤膜处理子系统(5)内送入脱水液调节池出水；另一端通过管线与所述污泥平衡池的入口连接，从而将脱水液调节池底泥排放至所述污泥平衡池；所述脱水液调节池(4)中脱水液调节池出水进入所述脱水液超滤膜处理子系统(5)中通过处理工艺进一步净化，底泥进入所述污泥平衡池，经调节后进入所述污泥脱水间(3)，最后以泥饼形式外运处置；

12、所述脱水液超滤膜处理子系统(5)的出口一端与生物活性碳滤池(6)连接，用于向所述生物活性碳滤池(6)内送入脱水液超滤膜出水；另一端通过管线与回收池连接，从而将脱水液超滤膜处理反冲洗水送回至回收池；

13、所述生物活性碳滤池(6)的出口一端与尾水回收池(7)连接，用于向所述尾水回收池(7)送入生物活性炭滤池出水；另一端通过管线与回收池连接，从而将生物活性炭滤池反冲洗水送回至回收池；

14、所述尾水回收池(7)的出口与配水井连接，用于供水长排泥水安全回用；所述回收池的出口与所述排水池的入口可控连接；

15、所述浓缩池上清液超滤膜处理子系统(2)与所述脱水液超滤膜处理子系统(5)均用于去除大分子有机物、细菌、两虫，降低cod、菌落总数、隐孢子虫、贾第鞭毛虫的指标；

16、所述污泥脱水间(3)内设置优化的污泥脱水絮凝剂投加策略；

17、所述脱水液调节池(4)用于污泥脱水液的调蓄与预处理，从而确保后续工艺连续稳定运行；

18、所述生物活性碳滤池(6)用于通过活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化的作用去除降解有机物、氧化金属离子、去除无机物和脱氮除磷，降低浊度、铁、锰、codmn、2-mib、氨氮、总氮和总磷的指标；

19、所述尾水回收池(7)用于尾水净化处理后的收集、调蓄和/或提升。

20、优选的，所述浓缩池上清液超滤膜处理子系统(2)与所述脱水液超滤膜处理子系统(5)内均采用微纳米陶瓷膜作为超滤膜，以处理出水进入所述尾水回收池(7)，与其余工艺出水经调节后回用至所述配水井，超滤膜处理反冲洗水进入所述经过气浮改造的排水池(1)，与其余反冲洗废水在所述经过气浮改造的排水池(1)中调节及气浮处理。

21、优选的，所述微纳米陶瓷膜以氧化铝(al 2o3)为主体材料，膜孔径尺寸不大于0.1μm，所述微纳米陶瓷膜的纯水通量在300-500l/m2*h，操作压力-0.1-0.3mpa。

22、优选的，根据处理水量及处理条件需求，以对应数量的所述微纳米陶瓷膜组装膜组件。

23、优选的，所述优化的污泥脱水絮凝剂投加策略包括：采用阴离子型聚丙烯酰胺作为污泥脱水絮凝剂并降低所述污泥脱水絮凝剂的投加量，以降低脱水液中丙烯酰胺单体的浓度。

24、优选的，所述生物活性碳滤池(6)内设置4～8目均质、大孔发达的颗粒状生物活性炭滤料，并配套应用活性炭再生技术，通过定期再生旧炭、补充新炭，使所述生物活性碳滤池(6)长期同时具备吸附与生物作用，以实施所述活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化的作用。

25、优选的，所述3d打印技术成型以原煤磨粉为原料，并采用煤焦油作为粘黏剂。

26、优选的，所述颗粒状生物活性炭滤料采用3d打印技术成型，再经过炭化和活化形成。

27、优选的，所述管线上均设置阀门、提升泵和流量计中的一个或多个，从而对于管线的通断进行控制，对于液体压力进行提升以及对于液体的流量进行计量

28、本发明的第二方面在于提供一种用于供水厂排泥水安全回用的工艺，以基于第一方面的系统实施，包括：

29、s1，实施排水池气浮改造，使得排水池除接收净水工艺中砂滤池、炭滤池反冲洗水外，还能够接收排泥水处理工艺中浓缩池上清液膜处理、脱水液膜处理、生物活性炭滤池反冲洗废水；排水池出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，排水池底泥进入排泥池，与沉淀池排泥水调节后进入后续处理工艺；

30、s2，基于微纳米陶瓷膜实施浓缩池上清液超滤膜处理工艺以降低浓缩池上清液中的ss、浊度、codmn、菌落总数、隐孢子虫、贾第鞭毛虫指标；浓缩池上清液超滤膜处理出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，超滤膜处理反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理；

31、s3，基于阴离子型聚丙烯酰胺作为排泥水絮凝剂，并在保障絮凝效果的前提下降低其投加量以降低脱水液中丙烯酰胺单体的浓度；

32、s4，在所述脱水液调节池内对脱水液进行收集、调节及保障后续工艺稳定运行，脱水液调节池出水进入脱水液超滤膜处理工艺进一步净化，底泥进入污泥平衡池，经调节后进入污泥脱水车间，最后以泥饼形式外运处置；

33、s5，基于微纳米陶瓷膜实施脱水液超滤膜处理工艺以降低脱水液中的ss、浊度、codmn、菌落总数、隐孢子虫和贾第鞭毛虫指标；所述脱水液超滤膜处理出水生物活性炭滤池进一步净化，所述脱水液超滤膜处理反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理；

34、s6，基于颗粒活性炭滤料在生物活性炭滤池内，针对超滤膜处理无法有效去除的溶解性有机物、金属离子、无机物污染物通过活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化作用有效去除，降低铁、锰、codmn、2-mib、氨氮、总氮和总磷指标；生物活性炭滤池出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，生物活性炭滤池反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理；

35、s7，基于尾水回收池对所述气浮改造的排水池出水、浓缩池上清液超滤膜出水和生物活性炭滤池出水的统一收集，并对水质进行均和、对水量进行调节。

36、与现有技术相比，本发明提供的用于供水厂排泥水安全回用的系统及方法，具有如下有益效果：

37、(1)实施排水池气浮改造，使得排水池除接收净水工艺中砂滤池、炭滤池反冲洗水外，还能够接收排泥水处理工艺中浓缩池上清液膜处理、脱水液膜处理、生物活性炭滤池反冲洗废水；排水池气浮改造可有效降低反冲洗废水中有机物、铁、锰及藻类、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等指标。排水池出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，排水池底泥进入排泥池，与沉淀池排泥水调节后进入后续处理工艺。

38、(2)新增浓缩池上清液超滤膜处理工艺，选用机械强度高、耐压性好的微纳米陶瓷膜，有效降低浓缩池上清液中的ss、浊度、codmn、菌落总数、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等指标；超滤膜处理出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，超滤膜处理反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理。

39、(3)优化污泥脱水絮凝剂投加。选用阴离子型聚丙烯酰胺作为排泥水絮凝剂，并在保障絮凝效果的前提下，尽量控制其投加量，尽量降低脱水液中丙烯酰胺单体的浓度，使其稳定保持在0.0005mg/l以下。

40、(4)新增脱水液调节池。本发明新设脱水液调节池，针对脱水液产生的不连续、不稳定特性，起到收集、调节及保障后续工艺稳定运行的作用。脱水液调节池出水进入脱水液超滤膜处理工艺进一步净化，底泥进入污泥平衡池，经调节后进入污泥脱水车间，最后以泥饼形式外运处置。

41、(5)新增脱水液超滤膜处理工艺。本发明选用机械强度高、耐压性好的微纳米陶瓷膜，有效降低脱水液中的ss、浊度、codmn、菌落总数、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等指标。超滤膜处理出水生物活性炭滤池进一步净化，超滤膜处理反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理。微纳米陶瓷膜以氧化铝(al2o3)为主体材料，膜孔径尺寸要求不大于0.1μm，膜的纯水通量在300-500l/(m2*h)，操作压力-0.1-0.3mpa。根据处理水量及处理条件需求，以对应数量的陶瓷膜片组装膜组件，膜组件封装、集水管材质选用abs，外框材质不低于304不锈钢。

42、(6)新增生物活性炭滤池。本发明在大孔发达活性炭产地，优选原煤磨粉，选用煤焦油作为粘黏剂，通过3d打印技术成型，再经过炭化、活化形成颗粒活性炭，从而形成批量定制的4～8目均质、大孔发达的颗粒活性炭滤料；并配套应用活性炭再生技术，通过定期再生旧炭、补充新炭，使生物活性炭滤池长期同时具备吸附与生物作用；针对超滤膜处理无法有效去除的溶解性有机物、金属离子、无机物等污染物，生物活性炭滤池可通过活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化等作用有效去除，降低铁、锰、codmn、2-mi b、氨氮、总氮、总磷等指标；生物活性炭滤池出水进入尾水回收池，与其余工艺出水经调节后回用至配水井，生物活性炭滤池反冲洗水进入排水池，与其余反冲洗废水在排水池中调节及气浮处理。

43、(7)新增尾水回收池。本发明通过新增尾水回收池，做到对排水池出水、浓缩池上清液超滤膜出水、生物活性炭滤池出水的统一收集，并对水质进行均和、对水量进行调节，以减少冲击负荷，降低回用对净水工艺的影响。

44、(8)配套设置管道、阀门、提升泵、流量计等附属设施，满足各工艺单元连续稳定运行及维护检修需求，并做到回收水量可动态调节及计量。