一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统。

背景技术

当前，我国面临的污水管网高液位、低流速运行下的管网污泥沉积问题仍较为突出，诸多城市排水管道均存在不同程度的淤积现象，其中大管径合流制管道在长距离输送过程中沉积率高达40%。污水中污染物在管网中的大量沉积不但挤占管网空间，造成堵塞、冒溢等问题，还会对后续污水处理环节和城市水体水质维持带来较多不利影响。一方面，污水中颗粒物沉积可携带大量有机物，导致污水处理厂进水碳氮磷比例失调，污水处理厂需额外投加大量碳源保障出水氮、磷稳定达标。另一方面，合流制管道内的沉积污泥还会受到雨水冲刷，造成大量黑臭污水溢流入河，甚至导致水体反复黑臭。

目前，行业内普遍采取“高压冲洗混合-抽吸车吸泥-运送至指定地点”的处理处置方式，进行污水管网中沉积污泥的定期清理。但仍存在抽吸污泥含水率高运输困难、处理量大不够及时，处置后污泥闲置等难题。实际上，管网沉积污泥中富含具有高碳低氮磷特征的优质碳源，有机质含量丰富。目前采取的污泥处理处置方式未能将其碳源有效利用，造成了资源浪费，且不利于碳减排目标的实现，有必要考虑提取底泥中的优质碳源作为污水处理厂进水补充碳源，进而减少污水处理厂外加碳源投加量，同时改善污水厂进水碳氮比、碳磷比。

与其他污泥成份不同，污水管网污泥中含有的砂石量较大、枯枝落叶和地表杂物较多，且污泥表层吸附着大量碳源等有机物质。因此有必要设计一种针对污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱的污水分离处理系统，将无机组分及杂物去除的同时，突破生物膜等粘滞性物质作用影响，实现有机组分的高效低耗提取功能，为进一步实现沉积底泥的优化利用提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，该系统具备可移动性，通过结合吸污车将抽吸的泥水混合物进行有机/无机组分分离的同时，实现泥水分离，既能高效提取管网沉积污泥中碳源，降低污水处理厂碳源投加量并改善污水厂进水碳氮磷比例，又能有效降低含水率缩减污泥外运体积，降低污泥运输和外运处理处置难度，提高单位时间内管网污泥处理量，降低污泥降雨冲刷入河风险，缓解城市水体雨后黑臭问题，还能得到高清洁度分级砂石，有利于实现管网污泥无机组分多途径资源化利用。

一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，包括带式砂石分级筛分池、泥砂表层附着物洗脱池、旋流泥水分离池及污泥沉淀池，其中带式砂石分级筛分池多级分离泥水混合物中不同粒径的砂石，并将初步过滤的泥水混合物通入至泥砂表层附着物洗脱池中；泥砂表层附着物洗脱池剥离泥砂表层附着有机物并进一步分离泥水，分离出的污水通入旋流泥水分离池，且分离出的污泥通入污泥沉淀池；旋流泥水分离池以溢流形式将分离出的清水就近排至下游污水管段，分离出的污泥排至污泥沉淀池；污泥沉淀池中的上清液就近排至下游污水管段，高密度浓缩泥砂外运处理。

而且，带式砂石分级筛分池包括第一池体，第一池体的顶部开口并覆盖有第一活性炭除臭盖，第一池体的顶部固设有顶端高压喷淋板，第一池体的上部转动连接有粗孔径带式筛，第一池体的中部环向固设带有延伸出第一池体侧壁的侧向高压进水口的侧向高压喷淋板，第一池体的下部转动连接有细孔径带式筛，且第一池体外壁上对应粗孔径带式筛及细孔径带式筛出料端的位置布设有砂石收集单元；砂石收集单元包括泥沙挡板、砂石收集池、砂石清扫刷及泥砂导排板；砂石收集单元扣装固设在粗孔径带式筛及细孔径带式筛的出料端上方；砂石收集池固设在粗孔径带式筛及细孔径带式筛的出料端下方；砂石清扫刷固设在第一池体侧壁上并贴合刮除粗孔径带式筛上附着的粗粒径砂石以及细孔径带式筛上的细小粒径砂石；泥砂导排板固设在第一池体侧壁上导排粗孔径带式筛和细孔径带式筛筛出的砂石。

而且，第一活性炭除臭盖上穿透固设有连通第一池体内部的进料漏斗，且第一活性炭除臭盖开设有垂向贯通的第一通气孔。

而且，泥砂表层附着物洗脱池包括第二池体，该第二池体顶部开口并固定封堵第二活性炭除臭盖；第二活性炭除臭盖上布设有多个电机，且第二活性炭除臭上开设有垂向贯通的第二通气孔；电机的传动轴向下穿透第二活性炭除臭盖并延伸至第二池体内部，其中环向均布设置在第二活性炭除臭盖上的电机传动轴上均径向固设有硬质毛丝材料毛刷，且设置在第二活性炭除臭盖轴心位置的电机传动轴上固设有径向延伸并贴合在第二池体底部坡面上的刮砂板。

而且，旋流泥水分离池包括锥形池体，该锥形池体顶部开口并固定封堵第三活性炭除臭盖，锥形池体的内部呈螺旋状固设有滑梯式导流管，滑梯式导流管出口处池体变形为椎体，且锥形池体的上部侧壁上开设有连通排水管的第一溢流排水口；第三活性炭除臭盖的轴心处垂向穿透插接有伸缩式反冲洗硬管，第三活性炭除臭盖上开设有垂向贯通的第三通气孔，且第三活性炭除臭盖上开设有连通滑梯式导流管的进料口；该伸缩式反冲洗硬管的中部通过管卡轴向限位固定在第三活性炭除臭盖上，伸缩式反冲洗硬管的顶部连通有高压进水管，且伸缩式反冲洗硬管的底部可伸缩延伸至锥形池体内部。

而且，污泥沉淀池包括第四池体，该第四池体顶部开口并固定封堵第四活性炭除臭盖，第四池体的上部侧壁上固定连通有第二溢流排水口；第四活性炭除臭盖上开设有垂向贯通的第四通气孔。

而且，带式砂石分级筛分池与泥砂表层附着物洗脱池之间连通有第一连接管，该第一连接管的一端连通带式砂石分级筛分池的底部，第一连接管的另一端连通泥砂表层附着物洗脱池的中部，且第一连接管的内部设有第一增压泵。

而且，泥砂表层附着物洗脱池与旋流泥水分离池连接有第二连接管，该第二连接管的一端连通泥砂表层附着物洗脱池的上部，第二连接管的另一端连通旋流泥水分离池顶部的进料口，且第二连接管的内部设有第二增压泵。

而且，污泥沉淀池的底部连通有第一排泥管，污泥沉淀池的中部连通有第二排泥管与第三排泥管；第二排泥管连通泥砂表层附着物洗脱池的底部，且第二排泥管内部设有第一绞吸泵；第三排泥管连通旋流泥水分离池的底部，且第三排泥管内部设有第二绞吸泵。

本发明的优点和技术效果是：

1、本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，针对解决管网污泥量大难处置的问题，该系统可与吸污车联合使用并实现有机/无机组分分离功能，可实现泥水分离的同时，压缩污泥运输空间、降低运输难度及外运污泥处理处置难度，提高单位时间内管网污泥处理量，同时也能有效降低沉积污泥污染物降雨冲刷入河风险。

2、本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，针对解决管网沉积污泥有机物含量丰富与污水处理厂进水浓度偏低的矛盾问题，有利于提升管网污染物有机物收集效能，提高污水处理厂进水浓度、改善进水碳氮磷比例，减少污水处理厂外加碳源投加量，降低运行成本。

3、本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，可实现管网沉积污泥无机物分级筛分功能，通过粗细粒径不同的组合带式筛可实现不同粒径砂石的分级收集，为砂石不同回用途径需要不同粒径提供了条件，在提取污泥中碳源的同时能够同步实现清洁无机组分资源化回收。通过高压冲洗能有效避免砂粒表面粘滞性物质导致的结团与粘附问题，同时实现砂石表面附着碳源高效回用。带式筛回转处设置硬质毛刷，可防止砂石卡在缝隙处或粘滞于带式筛表面。

4、本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，泥砂表层附着物洗脱池可实现有机组分高效提取，通过耐磨损毛丝材料高速旋转对泥砂表层的摩擦作用以及各组纤维束不同旋转方向形成的水力剪切作用，可有力洗脱泥砂表层附着的有机物，提高出水中有机组分含量。

5、本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，旋流泥水分离池泥水分离效率高，通过进水增压、滑梯式螺旋加速及锥形池体设计，提高池体内泥水旋流速度，从而实现泥水快速分离。设置的伸缩式反冲洗硬管可实现封闭条件下对池体内壁进行全方位高压冲洗，避免长期使用后出水水质降低的问题。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意图；

图2为图1的俯视图；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，包括带式砂石分级筛分池1、泥砂表层附着物洗脱池2、旋流泥水分离池3及污泥沉淀池4，其中带式砂石分级筛分池多级分离泥水混合物中不同粒径的砂石，并将初步过滤的泥水混合物通入至泥砂表层附着物洗脱池中，且分离出的砂石清洁度高，可用于不同途径回收利用；泥砂表层附着物洗脱池剥离泥砂表层附着物并进一步分离泥水，分离出的污水通入旋流泥水分离池，且分离出的污泥通入污泥沉淀池；旋流泥水分离池以溢流形式将分离出的清水就近排至下游污水管段，分离出的污泥排至污泥沉淀池；污泥沉淀池中的上清液就近排至下游污水管段，高密度浓缩泥砂外运处理。

而且，带式砂石分级筛分池包括第一池体5，第一池体5的顶部开口并覆盖有第一活性炭除臭盖7，第一池体5的顶部固设有顶端高压喷淋板9，第一池体5的上部转动连接有粗孔径带式筛10，第一池体5的中部环向固设带有延伸出第一池体5侧壁的侧向高压进水口13的侧向高压喷淋板14，第一池体5的下部转动连接有细孔径带式筛11，且第一池体5外壁上对应粗孔径带式筛10及细孔径带式筛11出料端的位置布设有砂石收集单元；砂石收集单元包括泥沙挡板16、砂石收集池17、砂石清扫刷15及泥砂导排板18；砂石收集单元扣装固设在粗孔径带式筛10及细孔径带式筛11的出料端上方；砂石收集池17固设在粗孔径带式筛10及细孔径带式筛11的出料端下方；砂石清扫刷15固设在第一池体5侧壁上并贴合刮除粗孔径带式筛10上附着的粗粒径砂石以及细孔径带式筛11上的细小粒径砂石；泥砂导排板18固设在第一池体5侧壁导排粗孔径带式筛10和细孔径带式筛11筛出的砂石。

而且，第一活性炭除臭盖7上穿透固设有连通第一池体5内部的进料漏斗6，且第一活性炭除臭盖7开设有垂向贯通的第一通气孔8。

而且，泥砂表层附着物洗脱池包括第二池体21，该第二池体21顶部开口并固定封堵第二活性炭除臭盖22；第二活性炭除臭盖22上布设有多个电机23，且第二活性炭除臭上开设有垂向贯通的第二通气孔27；电机23的传动轴24向下穿透第二活性炭除臭盖22并延伸至第二池体21内部，其中环向均布设置在第二活性炭除臭盖22上的电机23传动轴24上均径向固设有硬质毛丝材料毛刷25，且设置在第二活性炭除臭盖22轴心位置的电机23传动轴24上固设有径向延伸并贴合在第二池体21底部坡面上的刮砂板26。

而且，旋流泥水分离池包括锥形池体32，该锥形池体32顶部开口并固定封堵第三活性炭除臭盖33，锥形池体32的内部呈螺旋状固设有滑梯式导流管35，滑梯式导流管35出口处池体变形为椎体，且锥形池体32的上部侧壁上开设有连通排水管37的第一溢流排水口38；第三活性炭除臭盖33的轴心处垂向穿透插接有伸缩式反冲洗硬管39，第三活性炭除臭盖33上开设有垂向贯通的第三通气孔36，且第三活性炭除臭盖33上开设有连通滑梯式导流管35的进料口34；该伸缩式反冲洗硬管的中部通过管卡轴向限位固定在第三活性炭除臭盖33上，伸缩式反冲洗硬管39的顶部连通有高压进水管41，且伸缩式反冲洗硬管39的底部可伸缩延伸至锥形池体32内部。

而且，污泥沉淀池包括第四池体44，该第四池体44顶部开口并固定封堵第四活性炭除臭盖45，第四池体44的上部侧壁上固定连通有第二溢流排水口47；第四活性炭除臭盖45上开设有垂向贯通的第四通气孔46。

而且，带式砂石分级筛分池1与泥砂表层附着物洗脱池2之间连通有第一连接管19，该第一连接管19的一端连通带式砂石分级筛分池1的底部，第一连接管19的另一端连通泥砂表层附着物洗脱池2的中部，且第一连接管19的内部设有第一增压泵20。

而且，泥砂表层附着物洗脱池2与旋流泥水分离池3连接有第二连接管28，该第二连接管28的一端连通泥砂表层附着物洗脱池2的上部，第二连接管28的另一端连通旋流泥水分离池3顶部的进料口，且第二连接管28的内部设有第二增压泵29。

而且，污泥沉淀池4的底部连通有第一排泥管48，污泥沉淀池4的中部连通有第二排泥管30与第三排泥管42；第二排泥管30连通泥砂表层附着物洗脱池2的底部，且第二排泥管30内部设有第一绞吸泵31；第三排泥管42连通旋流泥水分离池3的底部，且第三排泥管42内部设有第二绞吸泵43。

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式，下面提供一种实施例：

由于管道沉积物富含大量有机物质，且呈现高碳氮磷特性，以其提取的有机物可用于补充污水处理厂进水碳源，降低污水处理厂外加碳源投加成本。但沉积物中砂石等无机组分含量高且污泥粘滞性高，无法直接回用于污水处理厂进水。故本发明提出一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，通过对管道污泥进行砂石拦截、水力剪切结合外力摩擦以及旋流沉砂作用将有机组分与无机组分进行高效分离，可实现污泥中碳源高效回收利用，有助于提高污水处理厂进水浓度，改善进水碳氮磷比例。本发明提取有机组分的同时能够实现清洁无机砂石分级回收，有利于无机组分多途径资源化利用，提取的高浓度碳源溶液可就近排放至下游污水管道，实现污泥浓缩，降低污泥运输和外运处理处置难度，提高单位时间内管网污泥处理量。

本发明的一种污水管网沉积污泥筛分及有机物高效洗脱系统，其各部分工作原理如下：

带式砂石分级筛分池1工作过程中，吸污车抽吸上来的泥水混合物自进料漏斗6进入，经1.5cm粗孔径带式筛10和顶端高压喷淋冲洗9联合作用，将粒径大于1.5cm的石块筛出并进行收集，粒径小于1.5cm的泥砂经过粗孔径带式筛下落至0.5cm细孔径带式筛11，在侧向高压喷淋作用14下收集粒径为0.5~1.5cm的较细砂石，粒径小于0.5cm的泥砂经过两级带式筛网下沉至池底。高压喷淋作用可清洗砂石表层附着的有机质，既能提高碳源和有机质回收率，还能实现砂石清洁回收。砂石清扫刷15能够清洁卡在或者粘附在带式筛筛网上的砂石。当沉淀污泥未能自流进入泥砂表层附着物洗脱池2时可开启增压泵20加压。

泥砂表层附着物洗脱池2工作过程中，由于进入到表层附着物洗脱池的泥砂表层仍粘附着大量污染物，其碳源和有机物物质含量较高，受粘滞性作用不易脱落，6组硬质毛刷25在电机23和传动轴24的带动下高速转动，通过水力剪切作用、泥砂之间摩擦作用、毛刷冲刷作用协同处理，可高效剥离泥砂表层附着物，转速可设置为150~200r/min，设置刮砂板26用以避免池底板结，刮痧板以2~3min/r运转。沉淀泥砂经第一绞吸泵31进入污泥沉淀池4。出水经第二增压泵29加压处理进入旋流泥水分离池3进一步进行泥砂高效分离。

旋流泥水分离池3工作过程中，泥砂表层附着物洗脱池2加压出水在沿池壁的滑梯式螺旋管35内加速流至椎体部分，然后在椎体部分形成加速旋流沉砂，上层柱状体部分水质较清，以第一溢流排水口38回流至下水道，沉淀泥砂由第二绞吸泵43抽吸至污泥沉淀池4。装置运行完成后采用伸缩式反冲洗硬管39对池体内壁进行全方位高压冲洗，从而保障出水水质。

污泥沉淀池4工作过程中，泥砂表层附着物洗脱池2和旋流泥水分离池3排放的污泥经第一绞吸泵及第二绞吸泵进入污泥沉淀池4，经进一步沉淀后，上清液可溢流回流至下水道，下沉的高密度浓缩泥砂外运处理，且可实现泥砂表层附着物洗脱池2和旋流泥水分离池3排放污泥的进一步沉淀脱水，可降低污泥含水率，缩减污泥外运体积，从而降低污泥外运频率和处置难度，提高管网沉积污泥处理处置效率。

最后，本发明的未述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。