本發(fā)明涉及水廠安全高效節(jié)能環(huán)保排放，尤其涉及一種用于供水廠排泥水安全回用的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、供水廠作為給水工程的重要組成部分，其主要功能是生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水，保證城鎮(zhèn)生活、生產(chǎn)用水需求。目前，供水廠大都采用混凝、沉淀、過濾、消毒的常規(guī)處理工藝，在常規(guī)工藝難以保障供水水質(zhì)時，通過在常規(guī)工藝增加臭氧-活性炭處理、膜處理等深度處理工藝，提升污染物去除能力。在供水廠的運行中，產(chǎn)生的反應(yīng)沉淀池排泥水、濾池反沖洗水及其他生產(chǎn)廢水統(tǒng)稱為排泥水。排泥水耗水量約占日處理水量的3％～8％，為實現(xiàn)排泥水回用，降低水廠自用水率，加強水資源的循環(huán)利用，供水廠通常會設(shè)置排泥水處理系統(tǒng)。如圖1所示，目前主流的、較為完善的供水廠排泥水處理系統(tǒng)一般由調(diào)節(jié)、濃縮、脫水和泥餅處置四道工序或其中部分工序組成，分別對應(yīng)調(diào)節(jié)單元、濃縮單元、脫水單元和泥餅處置單元。

2、調(diào)節(jié)單元的功能是減少沉淀池排泥水、濾池反沖洗水等排泥水間歇排出對排泥水處理系統(tǒng)的沖擊，調(diào)節(jié)排泥水水質(zhì)和水量，使后續(xù)處理單元負荷均勻。通常把接收濾池反沖洗廢水的調(diào)節(jié)池稱為排水池，接納濾沉淀池排泥水的調(diào)節(jié)池稱為排泥池。排水池上清液直接回用，排水池底泥進入排泥池，與沉淀池排泥水一同進入濃縮池。

3、濃縮單元的功能是提高收集到的排泥水含固率，以滿足后續(xù)污泥脫水機械高效脫水的需要。在濃縮過程中產(chǎn)生的上清液通常視情況回用或外排。

4、脫水單元通常采用機械脫水，在脫水前一般設(shè)置平衡池保持脫水設(shè)備正常運行。為改善污泥脫水效果，一般在脫水投加聚丙烯酰胺進行預(yù)處理。

5、泥餅處置單元通常用于脫水后的泥餅處理，例如，外運作為低洼地填埋土、垃圾場覆土等處置，或者將脫水過程中產(chǎn)生的脫水液直接外排。

6、然而現(xiàn)有排泥水處理系統(tǒng)雖然實現(xiàn)大部分排泥水回用，但仍然存在濃縮池上清液、污泥脫水液外排的情況，無法做到排泥水處理零排放。具體存在如下技術(shù)缺陷：

7、1、已實現(xiàn)對大部分排泥水的有效回用，大幅度減少外排水量，并能降低水廠自用水率至1％～3％，但對于濃縮池上清液和污泥脫水液的處置，仍主要進行外排處置，濃縮池上清液、污泥脫水液外排的情況具有極大的危害。原因在于目前，濃縮池上清液和污泥脫水液的外排并無合適的出路：

8、(1)如直接排放到江河湖泊等水體，因為其含有的大量難降解的有機物，水質(zhì)無法滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(gb?3838-2002)》ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，必將會成為水體的重要污染源；

9、(2)如直接排放到市政污水管網(wǎng)，最終納入污水處理廠會降低進廠bod5濃度，對污水處理廠日處理量產(chǎn)生較大的影響，影響其運行處理效果；

10、(3)如回收利用，濃縮池上清液、脫水液中富集的大量金屬離子、有機物、細菌、兩蟲等，會對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生沖擊，且在污泥脫水過程中為改善污泥脫水效果投加的聚丙烯酰胺，存在丙烯酰胺單體的風(fēng)險，由于丙烯酰胺單體具有毒性，毒性包括神經(jīng)毒性、生殖毒性、遺傳毒性、免疫毒性及潛在致癌性等，還會對肝、腎、肺、膀胱、消化道等造成損害，造成污泥脫水液存在安全健康方面影響，也無法直接進行回用。

11、2、無法做到排泥水處理零排放。

12、因此，為進一步促進水資源的循環(huán)利用，降低水廠自用水率，實現(xiàn)供水廠“零排放”的運行目標(biāo)，有必要在現(xiàn)有排泥水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完善工藝流程，實現(xiàn)供水廠排泥水安全回用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于供水廠排泥水安全回用的系統(tǒng)及方法，通過對現(xiàn)有排泥水處理系統(tǒng)的完善，實現(xiàn)濃縮池上清液、污泥脫水液的凈化回用，確保供水廠排泥水安全回用，實現(xiàn)供水廠“零排放”的運行目標(biāo)。采用氣浮改造+超濾膜處理+生物活性炭濾池的組合工藝，針對排水池、濃縮池上清液、污泥脫水液目標(biāo)污染物的不同，針對性設(shè)置處理工藝，并通過優(yōu)選微納米陶瓷膜、3d打印定制顆?；钚蕴康却胧?，確保對濃縮池上清液、污泥脫水液的凈化效果穩(wěn)定可靠。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面提供一種用于供水廠排泥水安全回用的系統(tǒng)，包括：

4、經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)、排泥池、濃縮池、濃縮池上清液超濾膜處理子系統(tǒng)(2)、污泥平衡池、污泥脫水間(3)、脫水液調(diào)節(jié)池(4)、脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)、生物活性碳濾池(6)以及尾水回收池(7)；其中：

5、所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)的入口用于接收除接收凈水工藝中砂濾池、炭濾池反沖洗水、排泥水處理工藝中濃縮池上清液膜處理、脫水液膜處理和生物活性炭濾池反沖洗廢水；所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)的出口一端通過管線與所述排泥池連接；將所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)的底泥排放至所述排泥池；另一端與所述尾水回收池(7)連接，用于將排水池上清液回收；所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，與沉淀池排泥水調(diào)節(jié)后進入后續(xù)處理工藝；

6、所述排泥池的入口另一端與沉淀池排泥水連接；所述排泥池的出口通過管路與所述濃縮池的入口連接，用于向所述濃縮池排出排泥池出水；

7、所述濃縮池的入口用于接收排泥池出水；所述濃縮池的出口一端通過管線與所述濃縮池上清液超濾膜處理子系統(tǒng)(2)連接，用于過濾濃縮池上清液，另一端通過管線與所述污泥平衡池的入口連接，用于將濃縮池底泥排放至污泥平衡池；

8、所述濃縮池上清液超濾膜處理子系統(tǒng)(2)的出口一端與所述尾水回收池(7)的入口連接，用于將濃縮池上清液超濾膜出水送入所述尾水回收池(7)；另一端通過管線與回收池連接，從而將濃縮池上清液超濾膜處理反沖洗水送回至回收池；

9、所述污泥平衡池的出口通過管線與所述污泥脫水間(3)的入口連接，用于將污泥平衡池的出水送入所述污泥脫水間(3)；

10、所述污泥脫水間(3)的出口一端與所述脫水液調(diào)節(jié)池(4)的入口連接，用于向所述脫水液調(diào)節(jié)池(4)內(nèi)送入污泥脫水液；另一端用于污泥外排；

11、所述脫水液調(diào)節(jié)池(4)的出口一端與脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)連接，用于向所述脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)內(nèi)送入脫水液調(diào)節(jié)池出水；另一端通過管線與所述污泥平衡池的入口連接，從而將脫水液調(diào)節(jié)池底泥排放至所述污泥平衡池；所述脫水液調(diào)節(jié)池(4)中脫水液調(diào)節(jié)池出水進入所述脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)中通過處理工藝進一步凈化，底泥進入所述污泥平衡池，經(jīng)調(diào)節(jié)后進入所述污泥脫水間(3)，最后以泥餅形式外運處置；

12、所述脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)的出口一端與生物活性碳濾池(6)連接，用于向所述生物活性碳濾池(6)內(nèi)送入脫水液超濾膜出水；另一端通過管線與回收池連接，從而將脫水液超濾膜處理反沖洗水送回至回收池；

13、所述生物活性碳濾池(6)的出口一端與尾水回收池(7)連接，用于向所述尾水回收池(7)送入生物活性炭濾池出水；另一端通過管線與回收池連接，從而將生物活性炭濾池反沖洗水送回至回收池；

14、所述尾水回收池(7)的出口與配水井連接，用于供水長排泥水安全回用；所述回收池的出口與所述排水池的入口可控連接；

15、所述濃縮池上清液超濾膜處理子系統(tǒng)(2)與所述脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)均用于去除大分子有機物、細菌、兩蟲，降低cod、菌落總數(shù)、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲的指標(biāo)；

16、所述污泥脫水間(3)內(nèi)設(shè)置優(yōu)化的污泥脫水絮凝劑投加策略；

17、所述脫水液調(diào)節(jié)池(4)用于污泥脫水液的調(diào)蓄與預(yù)處理，從而確保后續(xù)工藝連續(xù)穩(wěn)定運行；

18、所述生物活性碳濾池(6)用于通過活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化的作用去除降解有機物、氧化金屬離子、去除無機物和脫氮除磷，降低濁度、鐵、錳、codmn、2-mib、氨氮、總氮和總磷的指標(biāo)；

19、所述尾水回收池(7)用于尾水凈化處理后的收集、調(diào)蓄和/或提升。

20、優(yōu)選的，所述濃縮池上清液超濾膜處理子系統(tǒng)(2)與所述脫水液超濾膜處理子系統(tǒng)(5)內(nèi)均采用微納米陶瓷膜作為超濾膜，以處理出水進入所述尾水回收池(7)，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至所述配水井，超濾膜處理反沖洗水進入所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)，與其余反沖洗廢水在所述經(jīng)過氣浮改造的排水池(1)中調(diào)節(jié)及氣浮處理。

21、優(yōu)選的，所述微納米陶瓷膜以氧化鋁(al?2o3)為主體材料，膜孔徑尺寸不大于0.1μm，所述微納米陶瓷膜的純水通量在300-500l/m2*h，操作壓力-0.1-0.3mpa。

22、優(yōu)選的，根據(jù)處理水量及處理條件需求，以對應(yīng)數(shù)量的所述微納米陶瓷膜組裝膜組件。

23、優(yōu)選的，所述優(yōu)化的污泥脫水絮凝劑投加策略包括：采用陰離子型聚丙烯酰胺作為污泥脫水絮凝劑并降低所述污泥脫水絮凝劑的投加量，以降低脫水液中丙烯酰胺單體的濃度。

24、優(yōu)選的，所述生物活性碳濾池(6)內(nèi)設(shè)置4～8目均質(zhì)、大孔發(fā)達的顆粒狀生物活性炭濾料，并配套應(yīng)用活性炭再生技術(shù)，通過定期再生舊炭、補充新炭，使所述生物活性碳濾池(6)長期同時具備吸附與生物作用，以實施所述活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化的作用。

25、優(yōu)選的，所述3d打印技術(shù)成型以原煤磨粉為原料，并采用煤焦油作為粘黏劑。

26、優(yōu)選的，所述顆粒狀生物活性炭濾料采用3d打印技術(shù)成型，再經(jīng)過炭化和活化形成。

27、優(yōu)選的，所述管線上均設(shè)置閥門、提升泵和流量計中的一個或多個，從而對于管線的通斷進行控制，對于液體壓力進行提升以及對于液體的流量進行計量

28、本發(fā)明的第二方面在于提供一種用于供水廠排泥水安全回用的工藝，以基于第一方面的系統(tǒng)實施，包括：

29、s1，實施排水池氣浮改造，使得排水池除接收凈水工藝中砂濾池、炭濾池反沖洗水外，還能夠接收排泥水處理工藝中濃縮池上清液膜處理、脫水液膜處理、生物活性炭濾池反沖洗廢水；排水池出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，排水池底泥進入排泥池，與沉淀池排泥水調(diào)節(jié)后進入后續(xù)處理工藝；

30、s2，基于微納米陶瓷膜實施濃縮池上清液超濾膜處理工藝以降低濃縮池上清液中的ss、濁度、codmn、菌落總數(shù)、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲指標(biāo)；濃縮池上清液超濾膜處理出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，超濾膜處理反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理；

31、s3，基于陰離子型聚丙烯酰胺作為排泥水絮凝劑，并在保障絮凝效果的前提下降低其投加量以降低脫水液中丙烯酰胺單體的濃度；

32、s4，在所述脫水液調(diào)節(jié)池內(nèi)對脫水液進行收集、調(diào)節(jié)及保障后續(xù)工藝穩(wěn)定運行，脫水液調(diào)節(jié)池出水進入脫水液超濾膜處理工藝進一步凈化，底泥進入污泥平衡池，經(jīng)調(diào)節(jié)后進入污泥脫水車間，最后以泥餅形式外運處置；

33、s5，基于微納米陶瓷膜實施脫水液超濾膜處理工藝以降低脫水液中的ss、濁度、codmn、菌落總數(shù)、隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲指標(biāo)；所述脫水液超濾膜處理出水生物活性炭濾池進一步凈化，所述脫水液超濾膜處理反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理；

34、s6，基于顆?；钚蕴繛V料在生物活性炭濾池內(nèi)，針對超濾膜處理無法有效去除的溶解性有機物、金屬離子、無機物污染物通過活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化作用有效去除，降低鐵、錳、codmn、2-mib、氨氮、總氮和總磷指標(biāo)；生物活性炭濾池出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，生物活性炭濾池反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理；

35、s7，基于尾水回收池對所述氣浮改造的排水池出水、濃縮池上清液超濾膜出水和生物活性炭濾池出水的統(tǒng)一收集，并對水質(zhì)進行均和、對水量進行調(diào)節(jié)。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于供水廠排泥水安全回用的系統(tǒng)及方法，具有如下有益效果：

37、(1)實施排水池氣浮改造，使得排水池除接收凈水工藝中砂濾池、炭濾池反沖洗水外，還能夠接收排泥水處理工藝中濃縮池上清液膜處理、脫水液膜處理、生物活性炭濾池反沖洗廢水；排水池氣浮改造可有效降低反沖洗廢水中有機物、鐵、錳及藻類、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲等指標(biāo)。排水池出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，排水池底泥進入排泥池，與沉淀池排泥水調(diào)節(jié)后進入后續(xù)處理工藝。

38、(2)新增濃縮池上清液超濾膜處理工藝，選用機械強度高、耐壓性好的微納米陶瓷膜，有效降低濃縮池上清液中的ss、濁度、codmn、菌落總數(shù)、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲等指標(biāo)；超濾膜處理出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，超濾膜處理反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理。

39、(3)優(yōu)化污泥脫水絮凝劑投加。選用陰離子型聚丙烯酰胺作為排泥水絮凝劑，并在保障絮凝效果的前提下，盡量控制其投加量，盡量降低脫水液中丙烯酰胺單體的濃度，使其穩(wěn)定保持在0.0005mg/l以下。

40、(4)新增脫水液調(diào)節(jié)池。本發(fā)明新設(shè)脫水液調(diào)節(jié)池，針對脫水液產(chǎn)生的不連續(xù)、不穩(wěn)定特性，起到收集、調(diào)節(jié)及保障后續(xù)工藝穩(wěn)定運行的作用。脫水液調(diào)節(jié)池出水進入脫水液超濾膜處理工藝進一步凈化，底泥進入污泥平衡池，經(jīng)調(diào)節(jié)后進入污泥脫水車間，最后以泥餅形式外運處置。

41、(5)新增脫水液超濾膜處理工藝。本發(fā)明選用機械強度高、耐壓性好的微納米陶瓷膜，有效降低脫水液中的ss、濁度、codmn、菌落總數(shù)、隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲等指標(biāo)。超濾膜處理出水生物活性炭濾池進一步凈化，超濾膜處理反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理。微納米陶瓷膜以氧化鋁(al2o3)為主體材料，膜孔徑尺寸要求不大于0.1μm，膜的純水通量在300-500l/(m2*h)，操作壓力-0.1-0.3mpa。根據(jù)處理水量及處理條件需求，以對應(yīng)數(shù)量的陶瓷膜片組裝膜組件，膜組件封裝、集水管材質(zhì)選用abs，外框材質(zhì)不低于304不銹鋼。

42、(6)新增生物活性炭濾池。本發(fā)明在大孔發(fā)達活性炭產(chǎn)地，優(yōu)選原煤磨粉，選用煤焦油作為粘黏劑，通過3d打印技術(shù)成型，再經(jīng)過炭化、活化形成顆?；钚蕴?，從而形成批量定制的4～8目均質(zhì)、大孔發(fā)達的顆?；钚蕴繛V料；并配套應(yīng)用活性炭再生技術(shù)，通過定期再生舊炭、補充新炭，使生物活性炭濾池長期同時具備吸附與生物作用；針對超濾膜處理無法有效去除的溶解性有機物、金屬離子、無機物等污染物，生物活性炭濾池可通過活性炭吸附及生物降解、生物催化氧化等作用有效去除，降低鐵、錳、codmn、2-mi?b、氨氮、總氮、總磷等指標(biāo)；生物活性炭濾池出水進入尾水回收池，與其余工藝出水經(jīng)調(diào)節(jié)后回用至配水井，生物活性炭濾池反沖洗水進入排水池，與其余反沖洗廢水在排水池中調(diào)節(jié)及氣浮處理。

43、(7)新增尾水回收池。本發(fā)明通過新增尾水回收池，做到對排水池出水、濃縮池上清液超濾膜出水、生物活性炭濾池出水的統(tǒng)一收集，并對水質(zhì)進行均和、對水量進行調(diào)節(jié)，以減少沖擊負荷，降低回用對凈水工藝的影響。

44、(8)配套設(shè)置管道、閥門、提升泵、流量計等附屬設(shè)施，滿足各工藝單元連續(xù)穩(wěn)定運行及維護檢修需求，并做到回收水量可動態(tài)調(diào)節(jié)及計量。