CN117401842B - 一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市合流制片区污水处理技术领域，尤其涉及一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法，该装置包括沿水流方向依次设置的液动调流装置和污水处理单元，所述污水处理单元包括并行设置的快速处理单元、深度处理单元。本发明将合流制片区的不稳定来水区分为晴天和雨天两种工况，通过液动调流装置将其分别转输至深度处理单元和快速处理单元处理。其中，深度处理单元处理的来水水质浓度较高，处理后水质标准也较高，可以用以生态补水或其他资源化利用；快速处理单元处理的来水水质浓度较低，处理后水质标准也较低，可以实现大量雨污合流水的快速处理以减少溢流污染进入河道。因此，本发明能够解决污水过滤和分离的分质处理技术问题。

Description

一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法

技术领域

本发明涉及城市合流制片区污水处理技术领域，尤其涉及一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法。

背景技术

城市排水体制一般分为合流制和分流制两种，在城市建设过程早期，大多采用了合流制的排水体制，但是由于近年来城市人口不断增长，加之地表不透水面积增加，雨水径流增大，城市水文循环过程遭到改变，进入合流制排水系统的水量增加，溢流污染事件时常发生，导致城市水环境质量不断恶化，水体黑臭等问题成为城市治理的顽疾。虽然各地都在开展雨污分流改造工作，但是合流制的改造涉及到大量的城市更新建设，且其本身在一些地区也具备合理性，因此未来一段时间内合流制排水体制仍将在大量城市建设中持续存在。在这样的背景下，如何选择合理的污水处理技术，有效应对合流制系统在雨季流量和浓度大幅变化对污水处理系统带来的负面问题，成为目前相关领域研究工作的重点。

旱季时，合流制管网中主要转输的为生活污水，其污染物浓度较高，水量相对比较稳定，但到了雨季，合流制管网中则会纳入大量的雨污合流水，由于降雨特征的不同，合流污水也呈现出不同的场次特征，主要表现为合流污水的水量不稳定，且污水浓度相较于旱季污水明显降低，一方面会对污水处理厂带来较大的水量冲击，另一方面，水质变化也会对污水处理单元尤其是生化段的处理效果造成较大的影响。

现有技术中的雨污合流水处理装置和方法通常采用截流井、检查井和污水处理单元，根据水质和水量的不同进行污水处理，不过截流井、检查井的结构设计较简单，另外，污水处理单元为串联模式，只能一次性处理污水，如果污水量较大则不能有效解决污水过滤和分离的分质处理问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法，通过设置液动调流装置，并将污水处理分成晴天工况和雨天工况分别处理，能够解决污水过滤和分离的分质处理技术问题。

为实现上述目的，本发明设计一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，包括沿水流方向依次设置的液动调流装置和污水处理单元，所述污水处理单元包括并行设置的快速处理单元、深度处理单元，所述快速处理单元和深度处理单元的进水口均与液动调流装置的出水口连通；所述液动调流装置内设有液动调流结构，所述液动调流结构用于调节进入快速处理单元内的污水量和污水浓度。

作为优选方案，所述液动调流装置内沿水流方向还依次设有进水箱、进水闸门井、进水渠，所述进水闸门井内部为空腔结构，所述液动调流结构设置在进水闸门井的空腔内；所述进水箱一侧与深度处理单元连通；所述进水渠末端与快速处理单元连通。

作为优选方案，所述液动调流结构包括自清洗格栅、液动调流闸门、液动速启闸门，所述自清洗格栅设置在靠近进水箱一侧，所述液动调流闸门设置在自清洗格栅的侧面，所述液动速启闸门设置在靠近进水渠一侧。

作为优选方案，所述进水闸门井顶部连接有清洗管，用于向进水渠内注水，以便对进水渠内的淤泥进行冲洗。

作为优选方案，所述进水箱中部设有溢流堰，将进水箱分成进水腔室和分流腔室，所述进水腔室一侧与进水合流箱涵连通，所述进水腔室另一侧与受纳水体连通；所述分流腔室一侧与进水闸门井连通，所述分流腔室另一侧与深度处理单元连通。

作为优选方案，所述快速处理单元包括沿水流方向依次设置的合流调蓄池、沉淀系统、转盘滤池，所述合流调蓄池的进水口与进水渠末端连通，合流调蓄池内设有用于污水分流的分流井，所述沉淀系统用于沉淀从合流调蓄池流入的污水，所述转盘滤池用于过滤从沉淀系统流入的污水。

作为优选方案，所述深度处理单元包括曝气沉砂池、生化反应池、生物膜反应池，所述曝气沉砂池的进水口与进水渠末端连通，曝气沉砂池内设有拦截污水中漂浮物的粗格栅和细格栅，生化反应池内设有膜格栅，生物膜反应池利用膜系统对反应池内含泥污水进行过滤和分离。

本发明还设计一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理方法，所述两阶段分别指晴天工况和雨天工况，具体包括以下步骤，

在晴天工况下，液动调流结构关闭，污水直接从进水箱进入深度处理单元，经过深度处理单元的曝气、生化和膜系统反应，实现污水的过滤和分离；

在雨天工况下，液动调流结构开启，一分部污水从进水箱进入深度处理单元进行过滤和分离；另一部分污水经液动调流结构的过滤和调流后再进入快速处理单元，在快速处理单元继续沉淀和过滤，实现污水的双重过滤、分离和净化。

作为优选方案，雨天工况下具体包括以下步骤：

降雨初期，当来水水量超过设计流量后，自清洗格栅、液动调流闸门、液动速启闸门开启，污水首先经过自清洗格栅对水中大块漂浮物进行拦截，再从液动调流闸门、液动速启闸门流入进水渠，避免堵塞后续设施；接着污水从进水渠流入合流调蓄池，随着降雨的进行，合流调蓄池水位渐渐上升，当合流调蓄池中的水位达到设计水位时，自清洗格栅、液动调流闸门关闭，污水继续在快速处理单元进行沉淀和过滤；

降雨后期，当合流调蓄池的蓄水水位超过其调蓄能力时，部分污水从进水箱直接排入受纳水体；

雨停之后，根据进水渠的淤积情况，关闭液动调流闸门和液动速启闸门，经清洗管向进水渠内注水，当进水闸门井内液位达到设计液位时，快速开启液动速启闸门，对进水渠内淤泥进行冲洗。

本发明的有益效果：

本发明将合流制片区的不稳定来水区分为晴天和雨天两种工况，通过液动调流装置将其分别转输至深度处理单元和快速处理单元处理。其中，深度处理单元处理的来水水质浓度较高，处理后水质标准也较高，可以用以生态补水或其他资源化利用；快速处理单元处理的来水水质浓度较低，处理后水质标准也较低，可以实现大量雨污合流水的快速处理以减少溢流污染进入河道。通过本发明所提出的方法，可以有效应对城市合流制片区污水来水水量和水质不稳定，进而对市政污水处理系统产生冲击的问题。因此，本发明能够有效应对合流制系统在雨季流量和浓度大幅变化对污水处理系统带来的负面问题，解决污水过滤和分离的分质处理技术问题。

附图说明

图1为本发明的平面结构示意图。

图2为本发明液动调流装置的平面结构示意图。

图3为图2在A-A处的剖面图。

图4为本发明快速处理单元的平面结构示意图。

图5为本发明深度处理单元的平面结构示意图。

附图标记说明：

1-进水合流箱涵；15-紫外消毒池；16-计量渠；101-液动调流装置；102-快速处理单元；103-深度处理单元；104-受纳水体；

101-液动调流装置：17-速闭闸门；18-自清洗格栅；19-液动调流闸门；20-液动速启闸门；21-超声波液位计；22-进水箱；23-溢流堰；24-进水闸门井；25-进水渠；26-清洗管；27-过流孔；28-护笼爬梯；111-液动调流结构；221-进水腔室；222-分流腔室；

102-快速处理单元：3-合流调蓄池；4-沉淀系统；5-转盘滤池；

103-深度处理单元：6-粗格栅；7-细格栅；8-曝气沉砂池；15-生化反应池(9-膜格栅；10-选择池；11-厌氧池；12-缺氧池；13-好氧池)；14-生物膜反应池。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对现状城市合流制片区污水处理中普遍存在的水量变幅大、雨季浓度低等难题，本发明提出了一种应对城市合流制片区的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置及方法，通过在城市合流制箱涵末端设置液动调流装置，在其后端分别设置厌氧池、缺氧池、好氧池、生物反应膜池等深度处理单元和合流制调蓄池、磁混凝沉淀、纤维转盘滤池等快速处理单元，根据来源污水的水量水位变化，调节液动闸门的启闭状态，根据不同来水所对应后端污水处理的反应条件，实现雨污混合来水的分质处理。本发明可以应对城市合流制片区来水不稳定、雨季污水浓度低等特征，有效抵抗暴雨冲击负荷、降低合流制溢流污染，具有可靠、环保、高效的特点，适合在城市合流制污水处理项目中应用。

本发明构建了一种深度处理单元和快速处理单元组成的分质处理系统，采用两阶段分质处理工艺。其中，深度处理单元由格栅池、沉砂池、膜格栅、缺氧池、厌氧池、好氧池、生物反应膜池依次通过管道连接组成，快速处理单元由合流制调蓄池、磁混凝沉淀、纤维转盘滤池依次通过管道连接组成，深度处理单元和快速处理单元在进水合流箱涵末端通过液动调流装置连接，根据进水水位的变化过程，分别选择深度处理和快速处理单元对来水进行处理，处理后的尾水通过消毒后进行达标排放。

如图1所示，本发明提供了一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，包括沿水流方向依次设置的液动调流装置101和污水处理单元，所述污水处理单元包括并行设置的快速处理单元102、深度处理单元103，所述快速处理单元102和深度处理单元103的进水口均与液动调流装置101的出水口连通；所述液动调流装置101内设有液动调流结构111，所述液动调流结构111用于调节进入快速处理单元102内的污水量和污水浓度。

如图2、图3所示，在进水合流箱涵1内侧开孔，设置液动调流装置101，所述液动调流装置101在进水合流箱涵末端合建，所述液动调流装置101内沿水流方向依次设有进水箱22、进水闸门井24、液动调流结构111、进水渠25，所述进水闸门井24内部为空腔结构，所述液动调流结构111设置在进水闸门井24的空腔内；所述进水箱22一侧与深度处理单元103连通；所述进水渠25末端与快速处理单元102连通。水流方向如图中箭头方向所示。

所述液动调流结构111包括自清洗格栅18、液动调流闸门19、液动速启闸门20，所述自清洗格栅18设置在靠近进水箱22一侧，所述液动调流闸门19设置在自清洗格栅18的侧面，所述液动速启闸门20设置在靠近进水渠25一侧。与进水闸门井24连接的进水箱22侧壁上设置有过流孔27，便于水流从分流腔室222流入进水闸门井24。液动调流结构111通过调节自清洗格栅18、液动调流闸门19、液动速启闸门20的开启与关闭，从而调节进入合流调蓄池3的污水量和污水浓度。所述进水闸门井24顶部连接有清洗管26，用于向进水渠25内注水，以便对进水渠25内的淤泥进行冲洗。所述进水闸门井24底部设有检修液动调流结构111的护笼爬梯28。

所述进水箱22中部设有溢流堰，溢流堰23是为了让进水合流箱涵1出来的水从一个口集中出水，防止大量开水直接冲刷自清洗格栅18和液动调流闸门19。溢流堰23将进水箱22分成进水腔室221和分流腔室222，所述进水腔室221一侧与进水合流箱涵连通，所述进水腔室221另一侧与受纳水体104连通；所述分流腔室222一侧与进水闸门井24连通，所述分流腔室222另一侧与深度处理单元103连通。所述分流腔室222与进水闸门井24的底部均设有超声波液位计21，用于监测液位。

如图4所示，所述快速处理单元102包括沿水流方向依次设置的合流调蓄池3、沉淀系统4、转盘滤池5，各反应池通过管道连接而成，，所述合流调蓄池3的进水口与进水渠25末端连通，合流调蓄池3内设有用于污水分流的分流井，所述沉淀系统4通过磁力作用沉淀从合流调蓄池3流入的污水，所述转盘滤池5用纤维制作，用于过滤从沉淀系统4流入的污水。

如图5所示，所述深度处理单元103包括曝气沉砂池8、生化反应池15、生物膜反应池14，各反应池通过管道连接而成，所述曝气沉砂池8的进水口与进水渠25末端连通，曝气沉砂池8内设有拦截污水中漂浮物的粗格栅和细格栅，生化反应池15内设有膜格栅，生物膜反应池14利用膜系统对反应池内含泥污水进行过滤和分离。

本发明所述的深度处理单元和快速处理单元处理后的两股水混合后进入消毒池进行消毒，消毒后通过排放口进入受纳水体，消毒工艺为紫外光消毒。本发明经过深度处理单元的生物膜反应池14和快速处理单元的纤维转盘滤池5处理后的出水进入紫外消毒池15，在紫外消毒系统中去除污水中的细菌、致病菌等有害物质后经计量渠16计量后达标排放。

本发明还提供了一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理方法，所述两阶段分别指晴天工况和雨天工况，具体包括以下步骤，

在晴天工况下，液动调流结构111关闭，污水直接从进水箱22进入深度处理单元103，经过深度处理单元103的曝气、生化和膜系统反应，实现污水的过滤和分离；

晴天工况下，当来水流量低于设计流量时，设置液动调流闸门19、自清洗格栅18关闭、速闭闸门17和液动速启闸门20常开，污水直接从速闭闸门17进入深度处理单元103。此时进水水质的标准为：COD≤330，BOD₅≤160，氨氮≤35，总氮≤45，总磷≤6，悬浮物≤200，PH的范围为6～9。污水通过进水合流箱涵1被截留进入粗格栅6，去除大块的垃圾、浮渣后进入细格栅7，进一步去除污水中的细小悬浮物后自流进入曝气沉砂池8，去除污水中的固体颗粒物后，污水依次进入膜格栅9、选择池10、厌氧池11、缺氧池12、好氧池13组成的生化反应池处理，其中厌氧池11停留时间为1.89h，缺氧池12停留时间为5.40h，好氧池13停留时间为8.76h，污水经过生化反应段后进入到生物膜反应池14，利用膜系统对反应池内含泥污水进行过滤，实现泥水分离，同时强化系统生化功能，保证出水清澈透明。

在雨天工况下，液动调流结构111开启，一分部污水从进水箱22进入深度处理单元103进行过滤和分离；另一部分污水经液动调流结构111的过滤和调流后再进入快速处理单元102，在快速处理单元102继续沉淀和过滤，实现污水的双重过滤、分离和净化。

雨天工况下具体包括以下步骤：

降雨初期，当来水水量超过设计流量后，即当源污水为设计流量的1～3倍时，自清洗格栅18、液动调流闸门19、液动速启闸门20开启，污水首先经过自清洗格栅18对水中大块漂浮物进行拦截，再从液动调流闸门19、液动速启闸门20流入进水渠，避免堵塞后续设施；接着污水从进水渠流入合流调蓄池3，随着降雨的进行，合流调蓄池3水位渐渐上升，当合流调蓄池3中的超声波液位计21监测到水位达到设计水位时，自清洗格栅18、液动调流闸门19关闭，污水从合流制调蓄池进入磁混凝沉淀系统并开始运行，污水继续在快速处理单元进行沉淀和过滤，同时磁沉淀系统4和纤维转盘滤池5处理系统始进水并运行。此时进水水质的标准为：COD≤65，BOD₅≤30，总磷≤3，悬浮物≤200，PH的范围为6～9。

降雨后期，当合流调蓄池的分流井内超声波液位计21监测到液位超过合流调蓄池3的蓄水水位时，即当来源污水超过设计流量的3倍时，通过水位控制关闭液动调流闸门19，超过合流调蓄池3调蓄能力的污水在合流制调蓄池前端溢流进入受纳水体104，受纳水体104是超出处理能力的水直接溢流到天然水体。

雨停之后，根据进水渠25的淤积情况，关闭液动调流闸门19和液动速启闸门20，经清洗管26向进水渠25内注水，当进水闸门井24内液位达到设计液位时，快速开启液动速启闸门20，对进水渠25内淤泥进行冲洗。

本实施例中，设计处理规模为20000m³/d，深度处理单元按照设计规模运行，快速处理单元最大可处理4万m³/d的雨污合流污水。采用本发明所提出的方法，深度处理单元出水可达到COD≤30，BOD₅≤6，氨氮≤1.5，总氮≤15，总磷≤0.3，悬浮物≤10，PH的范围为6～9；快速处理单元出水可达到悬浮物≤10，总磷≤1.0，粪大肠杆菌≤10⁴个。磁沉淀系统通过在混凝阶段投加高效可回收的磁粉提高絮体的沉降速度，并辅以污泥回流装置提高混凝反应效果，加之滤布滤池进一步去除污水中的悬浮物。由于快速处理系统不需要采用生化处理工艺，其污水处理时长远小于常规生活污水处理工艺的水力停留时长。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，其特征在于：包括沿水流方向依次设置的液动调流装置（101）和污水处理单元，所述污水处理单元包括并行设置的快速处理单元（102）、深度处理单元（103），所述快速处理单元（102）和深度处理单元（103）的进水口均与液动调流装置（101）的出水口连通；所述液动调流装置（101）内设有液动调流结构（111），所述液动调流结构（111）用于调节进入快速处理单元（102）内的污水量和污水浓度；

所述液动调流装置（101）内沿水流方向还依次设有进水箱（22）、进水闸门井（24）、进水渠（25），所述进水闸门井（24）内部为空腔结构，所述液动调流结构（111）设置在进水闸门井（24）的空腔内；所述进水箱（22）一侧与深度处理单元（103）连通；所述进水渠（25）末端与快速处理单元（102）连通；

所述液动调流结构（111）包括自清洗格栅（18）、液动调流闸门（19）、液动速启闸门（20），所述自清洗格栅（18）设置在靠近进水箱（22）一侧，所述液动调流闸门（19）设置在自清洗格栅（18）的侧面，所述液动速启闸门（20）设置在靠近进水渠（25）一侧；

所述进水箱（22）中部设有溢流堰，将进水箱（22）分成进水腔室（221）和分流腔室（222），所述进水腔室（221）一侧与进水合流箱涵连通，所述进水腔室（221）另一侧与受纳水体（104）连通；所述分流腔室（222）一侧与进水闸门井（24）连通，所述分流腔室（222）另一侧与深度处理单元（103）连通。

2.根据权利要求1所述的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，其特征在于：所述进水闸门井（24）顶部连接有清洗管（26），用于向进水渠（25）内注水，以便对进水渠（25）内的淤泥进行冲洗。

3.根据权利要求2所述的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，其特征在于：所述快速处理单元（102）包括沿水流方向依次设置的合流调蓄池（3）、沉淀系统（4）、转盘滤池（5），所述合流调蓄池（3）的进水口与进水渠（25）末端连通，合流调蓄池（3）内设有用于污水分流的分流井，所述沉淀系统（4）用于沉淀从合流调蓄池（3）流入的污水，所述转盘滤池（5）用于过滤从沉淀系统（4）流入的污水。

4.根据权利要求3所述的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，其特征在于：所述深度处理单元（103）包括曝气沉砂池（8）、生化反应池（15）、生物膜反应池（14），所述曝气沉砂池（8）的进水口与进水渠（25）末端连通，曝气沉砂池（8）内设有拦截污水中漂浮物的粗格栅和细格栅，生化反应池（15）内设有膜格栅，生物膜反应池（14）利用膜系统对反应池内含泥污水进行过滤和分离。

5.一种深度快速两阶段的雨污合流水分质处理方法，使用权利要求1-4任一项所述的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理装置，其特征在于：所述两阶段分别指晴天工况和雨天工况，具体包括以下步骤，

在晴天工况下，液动调流结构（111）关闭，污水直接从进水箱（22）进入深度处理单元（103），经过深度处理单元（103）的曝气、生化和膜系统反应，实现污水的过滤和分离；

在雨天工况下，液动调流结构（111）开启，一分部污水从进水箱（22）进入深度处理单元（103）进行过滤和分离；另一部分污水经液动调流结构（111）的过滤和调流后再进入快速处理单元（102），在快速处理单元（102）继续沉淀和过滤，实现污水的双重过滤、分离和净化。

6.根据权利要求5所述的深度快速两阶段的雨污合流水分质处理方法，其特征在于：雨天工况下具体包括以下步骤：

降雨初期，当来水水量超过设计流量后，自清洗格栅（18）、液动调流闸门（19）、液动速启闸门（20）开启，污水首先经过自清洗格栅（18）对水中大块漂浮物进行拦截，再从液动调流闸门（19）、液动速启闸门（20）流入进水渠（25），避免堵塞后续设施；接着污水从进水渠（25）流入合流调蓄池（3），随着降雨的进行，合流调蓄池（3）水位渐渐上升，当合流调蓄池（3）中的水位达到设计水位时，自清洗格栅（18）、液动调流闸门（19）关闭，污水继续在快速处理单元（102）进行沉淀和过滤；

降雨后期，当合流调蓄池（3）的蓄水水位超过其调蓄能力时，部分污水从进水箱（22）直接排入受纳水体（104）；

雨停之后，根据进水渠（25）的淤积情况，关闭液动调流闸门（19）和液动速启闸门（20），经清洗管（26）向进水渠（25）内注水，当进水闸门井（24）内液位达到设计液位时，快速开启液动速启闸门（20），对进水渠（25）内淤泥进行冲洗。