CN101456614A - 快速澄清池 - Google Patents

Abstract

本发明是关于澄清池的改进，其特征是澄清池壁上部有环绕的混凝反应槽，混凝反应槽内相间设置有紊流装置，内置混凝反应室中有竖向相间波纹板，环绕混凝反应槽与混凝反应室间有连通水道，澄清池中下部有相间“人”字或倒“W”结构涡流絮凝反应装置。较好解决了充分絮凝与占地矛盾，以及沉淀、澄清、接触沉淀在同一体内完成的多次泥水分离，一个最大特点是，不增加占地，充分提高混凝、絮凝反应效果和澄清分离效果，因而不仅可以实现快速澄清，处理能力强，占地处理能力达到最大化，而且出水水质好，耐冲击负荷能力强。

Description

快速澄清池

技术领域

本发明是关于澄清池的改进，尤其涉及一种泥水分离效率高，占地面积少，停留时间短，出水水质好，建设投资少的快速澄清池。

背景技术

澄清池主要用于地表水、高浊度原水澄清处理、污水及其回用处理等，实现泥砂水的分离使水尽快澄清，澄清池效率的高低直接决定处理吨水占地面积及投资成本。为实现快速澄清，现有技术较多采用将混合、絮凝反应及沉淀工艺综合在一个池内的机械搅拌澄清池，基本结构如图8所示，在圆形池9中，同心设置有机械搅拌混凝反应池和带斜管4的澄清池，根据池大小刮泥机6传动分为套轴式中心传动或针齿盘式侧边传动，通过可提升的搅拌装置，使经第一混凝反应水流至第二混凝反应进一步絮凝使絮体增大，而后扩散进入澄清池进行澄清分离。中国专利2330649所述泥渣分离接触型澄清池，基本属于此结构。此类澄清池的不足是：第一级混凝室反应水依靠可提升的提耙开启后进入第二级混凝室反应，然而实际运行操作中，操作人员为减少操作上的麻烦，通常将搅拌提耙设置为半提耙或全开启状态，导致处理进水未经第一混凝室充分反应就直流上升至第二混凝室，造成混凝反应不充分，从而降低了后续澄清分离效果，影响出水水质；为确保处理出水效果，需另外增加价格较高的助凝剂，显著增加了运行成本。其次，澄清过程只有一次泥水分离(不包括斜板或斜管分离，下同)，水停留时间长，出水难以达到高要求。第三，处理大型水量(例如400m³/h及以上)装置，结构决定旋转刮泥机只能采用针齿盘式传动，针齿盘偏置驱动，刮泥机刮臂又为360度三等分结构，会导致刮耙运行时力学结构的不稳定，特别是在进水中泥砂含量较大时，容易造成受力不均匀，进而引起刮臂扭曲变形，影响正常刮泥，最终会使刮泥机损坏；而中心传动的套轴式刮泥机，又仅只能用于小水量处理。再就是，此结构澄清池底部因上部为封闭结构，施工较为困难，因此造成大部分池底难以做到平整，只能在安装刮泥机后，修正相关刮板高度满足运行，对设备结构带来不良影响。并且其只能处理低浊度水。针对上述不足人们对机械加速澄清池提出了多种改进方案：

中国专利2318216公开的高效沉淀池，重视增进了絮凝反应效果，将反应区和澄清区分开，改为由相邻设置的反应区、过渡区、沉淀区组成矩形结构，反应区由设有多个内置有自上而下曲折起伏折板的孔室彼此邻接构成，靠近反应区出口处设有迷宫翼片斜板，过渡区和沉淀区的底部，设有排泥管，排泥管外接泥浆回流管，泥浆回流管再与进水管连接。虽然此结构可以采用中心传动旋转刮泥机，但仍然存在某些不足：例如为提高絮凝效果将反应区外移，增大了占地面积，而且为确保良好混凝反应效果，反应区必须有足够的面积，更是增大了占地，加大了投资和造价，没有能充分发挥加速澄清池占地面积小的特点。其次，为使絮凝反应水进入澄清池后能尽快泥水分离，增设了外置过渡区，同样也增加了占地。再就是，澄清过程仅只有一次泥水分离，分离效率低，只能处理低浊度水。

中国专利CN1669945公开的中置式沉淀池，澄清池采用上部正方形下部圆形结构，内偏置由筒体隔断的搅拌混凝反应筒，并在澄清池外再旁置一机械搅拌混合池。采用二级分开机械搅拌混凝，虽然可以避免操作带来影响混凝反应不足，提高混凝效果，然而旁置混合池，同样增加了占地面积，如果将其设计得较小，其混凝效果增加又有限；并且在池体外增加一混合池结构不利于组合布置；其次，上方下圆澄清池，虽然有利于相邻设置，以减小占地面积，但下部为适应旋转刮泥仍然采用圆形截面，未能充分发挥上下正方形池型同等占地最大池容特点，并且土建施工需分二次进行，先开挖砌筑成上下全截面正方形池，然后再将下部填补修复成圆形，增加土建成本；另外，经剧烈机械搅拌混凝反应后溢流进入澄清池，对水的扰流较大，不利于实现快速分离稳流澄清，从而导致处理水在澄清池中停留时间要长，影响处理效率或是要增大池容。再就是，澄清过程仅只有一次泥水分离，分离效率低，只能处理低浊度水。

中国专利CN1683049公开的全中式沉淀池，基本同CN1669945，仅是减少了外置混合池，减少外置混合池，显然会降低混凝效果，同样对快速澄清是不利的；另外上述其他不足仍然存在。

上述对机械加速澄清池的改进，都只是克服了部分缺点，并且存在“顾此失彼”现象，即改进一方面，会造成另一方面的损失，仍然存在一些难以克服的缺陷，例如要么混凝反应不够充分，要么为满足混凝反应增大了占地面积和投资成本；因而优良的混凝效果与大的占地矛盾没有得到彻底解决，为实现快速澄清占地面积还是相对较大。其次，它们存在二个共同缺点：一是澄清分离均只有一次泥水分离，分离效率低，相对停留时间长，只能处理低浊度水，对高浊度水，不是处理效果难以保证，就是处理能力降低。二是由于受到旋转刮泥机只能刮圆面积的限制，澄清池至少下部仍然要采用圆形结构，虽然有提出上部正方形下部圆形池结构，仍不能充分发挥占地最大容积(同深度)效应，处理水量仍未能达到占地最大化，多池共建因不能共壁，也不能实现投资最小化。

申请人再先申请的中国专利CN1840220水处理沉淀池及刮泥机，虽然提出了一种正方形沉淀池及配套的旋转刮泥机方案，但仅是单纯从污水处理工艺沉淀角度考虑，未能认识到在水澄清处理中的功能和作用。

因此针对上述现有技术的不足，仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种组合了多种泥水分离技术于一体，不仅能充分发挥混凝及絮凝效果，而且占地和投资更省，并有多次泥水分离的快速澄清池。

本发明目的实现，主要改进一是在澄清池上部外和/或内周，增设有混凝反应槽，使之有长的混凝反应时间，和高的混凝反应效果，达到既提高混凝反应效果，又不增加占地；二是在澄清池中部再增加一絮凝反应装置，进一步使微小颗粒和/或絮体增大，并为多次泥水分离创造条件；三是将原内置混凝反应室机械搅拌剧烈混凝反应，改为相对平稳的紊流混凝反应，为快速澄清提供了条件。由此提高了澄清泥水分离效果，实现本发明目的快速澄清，又基本不增加占地，投资成本也省。具体说，本发明快速澄清池，包括澄清池体，及上部斜板或斜管分离装置，内置混凝反应室，分离装置上部的出水槽，其特征在于澄清池壁上部有环绕的混凝反应槽，混凝反应槽内相间设置有紊流装置，内置混凝反应室中有竖向相间波纹板，环绕混凝反应槽与混凝反应室间有连通水道，澄清池中下部有相间“人”字或倒“W”结构涡流絮凝反应装置。

本发明所说

澄清池体，可以是现有技术的上下全截面圆形池，也可以是申请人再先公开的上下全截面正方形池，例如圆外切正方形，以及与之配套的旋转刮泥机，本发明优先采用上下全截面正方形池，不仅可以最大限度利用占地池容，达到占地最小化，多池合建时，可以通过相邻共用壁，使占地和投资都达到最小化；而且正方形澄清池有较圆形更好的水力特性，在澄清过程中还能增进微粒或微絮体的团聚增大。澄清过程池底产生的沉淀泥渣，如现有技术，可以采用重力排泥，也可以采用刮/吸泥机排泥，视处理水质而定。一种较好是在澄清池底设置旋转刮泥装置。旋转刮泥装置，根据所选择池型，可以采用传动可靠的中心传动或周边传动方式，如果采用上下全截面正方形澄清池，其旋转刮臂至少一个端区铰接有与池平面大至平行的平行四边形机构，平行四边形机构对向杆件上设置有副刮泥装置，平行四边形一杆件在预置外力作用下，保持向外径向变形，使平行四边形对向杆件外端部始终紧靠正方形池壁，并随刮泥机旋转作径向往复伸缩。

澄清池壁上部环绕的混凝反应槽，此设计为本发明一个重要区别特征，既有长的混凝反应时间，能达到增进混凝反应，又通过悬置结构不增加占地。经加药的处理水通过设置其中相间的紊流装置产生紊流，长的流程及波动性紊流使药剂与水充分絮凝反应。紊流装置相间设置目的，一是有利于减小水流阻力，这样可以降低混凝反应槽及整个澄清池深度，降低工程造价；二是可以产生“波动性紊流”，提高混合絮凝效果。紊流装置，可以是网格，波纹板，折板，隔板，以及其它技术人员理解的能产生紊流的装置，水通过它们能够形成紊流产生絮凝，它们可以单一相间设置于混凝反应槽，也可以混合相间设置。本发明一种较好为采用相间网格，水通过各种形状网格肋(例如圆形、矩形、梯形、棱形等)形成绕流产生涡流，既能产生混凝所需紊流，又形成水力半径小，更有利于水中微颗粒旋涡运动，使微小杂质相互接触增大聚凝颗粒，且其阻力损失又小，最后完全可以通过自流进入后续处理。环绕的混凝反应槽，可以是在池的外围，也可以是在池内壁；其可以是围绕澄清池基本完整的一环圈，也可以是短于澄清池周长，本发明优选采用完整的一环圈，长的混凝反应流程更有利于混凝反应充分，当然技术人员能够理解到还可以采用将混凝反应槽纵向分隔，这样可以有更长的混凝反应。混凝反应槽设置在澄清池上部，主要是从节省占地考虑，使之既有长的优良的混凝反应效果，又不增加占地。

内置混凝反应室，作用与现有技术相同，在本发明中起继续混凝反应作用，本发明采用竖向相间波纹板，通过相间波纹板截面宽窄变化流道，使水产生紊流，达到既产生絮凝反应效果，同时水流又相对平稳，从而有利于进入澄清池后的快速泥水分离澄清，较好解决了混凝反应与澄清同池设置相互影响矛盾。混凝反应室截面可以是圆形，也可以为正方形，还可以是连通两侧壁的长条形或十字形，当然其他形状截面也是可以的，只是增加建造成本，本发明较好采用中置圆或正方形截面，其具有较好的水力流态，并较少占用澄清面积。混凝反应室截面，一种较好为占澄清池截面的2-5％，截面过大只是影响澄清池内泥水分离面积，同时也会增加建造成本。混凝反应室与混凝反应槽的水连通，根据混凝反应室设置方式不同而异，只要能使两者水连通均可。

相间“人”字或倒“W”形涡流絮凝反应装置，为本发明又一重要区别特征，经二级混凝反应水，通过相间分开的“人”字或倒“W”狭缝上升，由于流道截面由窄变宽的变化产生涡流，起到进一步絮凝反应，使已经微絮或还未絮凝颗粒进一步增絮，从而强化了对微小颗粒物的分离效果，并且此涡流絮凝反应相对更为平稳，不会影响澄清分离，不仅提高了澄清分离效果，而且还提高了出水水质。此外，增设“人”字或倒“W”结构涡流絮凝反应装置，既进一步增加了絮凝反应效果，又为澄清池能够产生三次泥水分离创造了条件，经絮凝反应水进入涡流絮凝反应装置下方，首先较大絮体沉淀分离，而后进入反应装置形成涡流絮凝反应，上升流一方面与来自上部斜板(管)分离区下滑污泥形成接触沉淀，另一方面在此区域还进行澄清分离，从而显著提高了泥水分离效果。“人”字或倒“W”形涡流絮凝反应装置，其自身高度较低，不会增加澄清池的深度，因此基本不会增加造价。如果采用波纹板代替，虽然也能够形成形涡流絮凝反应，但会明显增加池的深度，增加造价。

此外，混凝反应室下部还可以设置导流扩散喇叭口，以增加进入澄清池布水均匀度，并可使一部分已经形成的大泥渣絮体先行沉淀。

本发明快速澄清池，由于组合了多种泥水分离技术于一体，在不增加占地情况下，可以实现二级混凝、一级助凝和一级絮凝的多次混凝和絮凝反应，显著提高了絮凝效果和后续泥水分离效率，不仅缩短了水力停留时间，可以增大处理能力，并能实现快速泥水分离，而且多次絮凝出水水质好。因此可以做到不需添加助凝药剂，也省略了投加设备，也节省了机械混凝运行费用。不增加占地的多级混凝、絮凝反应，显著提高了泥水分离效果，处理能力适应性强，表面负荷高，可以适应各种进水水质、水量变化，耐水质水量冲击性好，出水水质优异，特别适用于高浊度水的处理。特别是采用圆外切上下全截面正方形澄清池，及与之配套的旋转刮泥机，可以使相同占地池容最大化，可以节省占地面积约28％左右，相邻池可以合建，多池组合更是节省了投资；而且正方形池全截面相等，具有更好的水力特性，能充分利用池下部刮泥机转动，水与正方形池四角碰撞产生紊流，有利于进一步形成有利于絮凝的杂乱紊流，较圆形池具有更好的絮凝反应效果，使来自前级混凝反应池中未能充分彻底絮凝反应的药剂与水及微絮体，可以得到进一步充分接触絮凝反应，可使微絮体或微颗粒进一增大提高易分离性，因而具有比圆形池有更理想的泥水分离效果，此也为正方形池用于澄清工艺的一大创新。同占地面积、同建设投资，同出水水质，可提高处理水量约25-28％，节约运行费用30％以上。本发明快速澄清池，较好解决了充分絮凝与占地矛盾，以及沉淀、澄清、接触沉淀在同一体内完成的多次泥水分离，一个最大特点是，不增加占地，充分提高混凝、絮凝反应效果和澄清分离效果，因而不仅可以实现快速澄清，处理能力强，占地处理能力达到最大化，而且出水水质好，耐冲击负荷能力强。

以下结合几个优化实施方式，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明

图1为本发明一种快速澄清池剖面结构示意图。

图2为图1俯视结构示意图。

图3为本发明另一种快速澄清池剖面结构示意图。

图4为图1中用于正方形澄清池刮泥机结构示意图。

图5为另一种紊流装置结构示意图。

图6为再一种紊流装置结构示意图。

图7为另一种紊流装置结构示意图。

图8为现有技术机械加速澄清池剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1、2、4，本发明快速澄清池，包括上下全截面正方形池体9，中心悬置圆形无底反应室7，反应筒截面占澄清池截面2-5％，反应室内置并列相间波纹板3，反应室底有扩大喇叭口8，池底面呈锥形，紧贴锥底有中心驱动旋转刮泥机6，池上方区域有斜板或斜管分离装置4，斜板或斜管分离装置上方有若干出水槽2，并相互连通由出水总管11排出，斜板(管)分离装置与旋转刮泥机间(澄清池中下部)有相间“人”字组成的涡流反应装置5，正方形池体上部池壁外围有一环绕池体周长的絮凝反应槽12，内相间设有若干网格1。

澄清池中的中心传动旋转刮泥机6，主刮臂26上有主刮板23，刮臂两端有活动变形的平行四边形构成的副刮泥机构，用于刮除正方形四角污泥。平行四边形副刮泥机构，由设置在刮泥机刮臂26两未端部45°±2°斜置、有竖向面的斜支座22构成连接支座，斜支座上有竖直立轴14.1和14.2，以及套设的转动套18.1和18.2构成转动铰链(用于连接平行四边形机构)，对向杆件17.1和17.2及邻接杆件21和斜支座22，共同组成与池平面平行的平行四边形机构，四边各通过4个转动支点15活动连接，使之可以产生平行四边形变形。平行四边形机构对向杆件21向两端(也可以仅为外端)延长构成摆动副刮臂，其上设置有副刮板20，外端部(靠池壁端)设有滚轮19，另一端悬吊有平衡配重W。平行杆件17.1和17.2上，设置有钢丝斜拉绳17.3和17.4及拉紧调节16.1和16.2，使平行四边形保持平行(也可以在杆件17.1和17.2上设置接地支撑轮维持平衡)。平行四边形杆件17.1靠刮臂26端通过钢丝绳24、及设置在斜支座22及竖向面上的两个转向定滑轮悬挂有配重25，其下垂重力使平行四边形机构始终保持外张变形，从而使平行四边形对向杆件21副刮臂外端滚轮19始终保持贴池壁面，使刮泥机以正方形澄清池中心为圆心旋转时，刮臂端部增设的平行四边形刮泥机构，能在旋转过程中保持依池壁作径向往复摆动F，依正方形轨迹移动刮泥，将正方形澄清池四角沉淀污泥连续不断刮向池中心，从而达到对正方形澄清池四角污泥的有效刮除。更详细参见中国专利CN1840220。

经加有混凝药剂的处理水，首先进入外围絮凝反应槽12，在经过各相间串联网格1时绕流产生絮凝反应，经一圈后通过水槽进入中部有相间波纹板3组成的混凝反应室7，进一步絮凝反应，使水中颗粒絮体进一步增大，然后由下部喇叭口8扩散至快速澄清池9全截面，首先大絮体得到沉淀分离，小絮体及未形成絮体的小颗粒，随水流由相间“人”板5缝隙上升，通过变截面形成涡流，使絮体及小颗粒进一步絮凝反应增大，同时与上部斜板分离产生的下滑泥渣接触沉淀，同时在此区域还进行澄清分离，形成的泥渣依重力由相间“人”字缝隙下滑下沉至池底，未分离小絮体随水上升由斜板4分离，出斜板清水溢流进入各出水槽2，汇流后经总出水管11排出。沉淀池底泥渣由旋转刮泥机6刮向池中心，由底部集泥坑排出，从而完成快速澄清分离。

实施例2：参见图3，如实施例，正方形池体改为截面为圆形池10，中心絮凝反应室13截面为正方形，刮泥机为普通圆形中心传动旋转刮泥机。

实施例3：参见图5，如前述，其中混凝反应槽12内相间紊流装置为相间折板26。

实施例4：参见图6，如前述，其中混凝反应槽12内相间紊流装置为相间隔板27。

实施例5：参见图7，如前述，其中混凝反应槽12内相间紊流装置为相间波纹板28。

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如混凝反应槽也可以是在池内壁，反应槽为非全周长环槽，反应槽内采用本领域普通技术人员意识到其他紊流装置，澄清池采用圆形池，内置混凝反应室为连通两侧壁的长条形或十字形，以及多组澄清池相邻组合，处理低浊度水，省略刮泥机采用重力排泥，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现与上述实施例基本相同功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (10)

1、快速澄清池，包括澄清池体，及上部斜板或斜管分离装置，内置混凝反应室，分离装置上部的出水槽，其特征在于澄清池壁上部有环绕的混凝反应槽，混凝反应槽内相间设置有紊流装置，内置混凝反应室中有竖向相间波纹板，环绕混凝反应槽与混凝反应室间有连通水道，澄清池中下部有相间“人”字或倒“W”结构涡流絮凝反应装置。

2、根据权利要求1所述快速澄清池，其特征在于澄清池体底部有旋转刮泥装置。

3、根据权利要求2所述快速澄清池，其特征在于澄清池为上下全截面正方形池，旋转刮泥装置，旋转刮臂至少一个端区铰接有与池平面大至平行的平行四边形机构，平行四边形机构对向杆件上设置有副刮泥装置，平行四边形一杆件在预置外力作用下，保持向外径向变形，使平行四边形对向杆件外端部始终紧靠正方形池壁，并随刮泥机旋转作径向往复伸缩。

4、根据权利要求3所述快速澄清池，其特征在于所说正方形澄清池为圆外切正方形。

5、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反应槽设置于澄清池外围。

6、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反应槽内相间设置紊流装置为网格。

7、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反应室下方有扩散喇叭口。

8、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于内置混凝反应室为中置圆或正方形截面。

9、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反应室截面占澄清池截面2-5％。

10、根据权利要求1、2、3或4所述快速澄清池，其特征在于澄清池中下部涡流絮凝反应装置为相间“人”字。

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