CN101745256A - 机械加速澄清池 - Google Patents

Abstract

本发明是关于对机械加速澄清池的改进，其特征在于混凝反应池呈矩形，与澄清池相邻按处理水串联设置，混凝反应由相邻的机械搅拌池和折板反应池组成，澄清池为上下全截面圆外切正方形，旋转刮泥机由中心传动，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伸缩往复。较现有技术具有占地面积省，并能最大限度发挥占地池容，絮凝反应充分，水在澄清池中停留时间短，处理能力强。

Description

机械加速澄清池

技术领域

本发明是关于对机械加速澄清池的改进，尤其涉及一种泥水分离效率高，停留时间短的机械加速澄清池。

背景技术

机械加速澄清池是通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀置于一个池中综合处理分离沉淀装置，特别适用于大水量、高浊度的原水澄清处理及污水回用处理工艺等，实现泥砂水快速分离及水的尽快澄清，并具有占地面积小，分离能力强特点。现有技术机械加速澄清池，基本结构如图1所示，在圆形池中，同心设置有机械搅拌混凝反应池和带斜管7分离的沉清池6，根据池大小刮泥机5传动分为套轴式中心传动或针齿盘式3侧边传动，通过可提升的搅拌装置4，使经第一混凝反应池1混凝反应水流至第二混凝反应池2进一步充分反应，而后进入澄清池6进行沉淀分离，现有机械加速澄清池大部分均采用此结构。以及类似的如中国专利2330649所述泥渣分离接触型澄清池。此澄清池的不足是：由于混凝反应和沉清两者功能不同，混凝反应需要水处于紊流状态，以使药剂、絮体(悬浮物)充分接触增大絮体，沉清则要求水处于静止状态，两种功能同设置于同一池中，不利于最大限度发挥各自功能，影响处理效果；其次，第一混凝反应水是依靠可提升的提耙开启后进入第二混凝反应，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，会导致进水未经第一混凝反应就直流上升至第二混凝反应，造成处理水混凝反应不充分，从而降低了后续沉淀分离效果，影响出水不质；再就是，圆形池不仅不能充分利用占地有效容积(同深度)，使处理水量达到占地最大化，而且多池组建，相邻需留有足够的空间，因而占地面积大，且池壁没有共用部分，各池均独立建设，建设成本大；此外，处理大型水量(例如400m³/h及以上)装置，其刮泥耙只能采用针齿盘式传动，针齿盘偏置驱动，而刮泥机刮臂为360度三等分结构，会导致刮耙运行时力学结构不稳定，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。为此人们对机械加速澄清池提出了多种改进方案：

中国专利2318216公开的型高效沉淀池，由相邻设置的反应区、过渡区、沉淀区的矩形水池构成，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相接构成，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。虽然此结构可以使相邻池合建，并可以采用中心传动旋转刮泥机，但仍然存在某些不足：例如处理水仅通过各网格折板形成水道，使微小杂质絮凝，混合反应不强烈，效果差，只适用于低浊度澄清，而且为确保混合反应效果，池型必须加大，因此占地大造价高，没有充分发挥加速澄清池占地面积小的特点；其次，澄清池由于受到旋转刮泥机只能刮圆面积的限制，所以池至少下底部仍为圆形结构，不能充分利用占地有效容积，处理水量仍未能达到占地最大化，以及不能充分利用池下部刮泥机转动的水力特性，增加絮凝反应效果；虽然在搅拌混凝反应与澄清池间设置过渡区，以稳流形式进入澄清池，但增加了占地面积，经济价值低。

中国专利CN1669945公开的中置式沉淀池，其结构为上部正方形下底部圆形澄清池，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混合池。其实质与现有技术机械加速澄清池大致相似，其区别仅是一是将圆形澄清池改为上方下圆池，有利于相邻设置，以减小占地面积；二是将混凝反应池与澄清池隔断，以避免相互影响；三是可以采用中心传动旋转刮泥机。显然未能充分利用占地有效容积的缺陷依然存在，其次，经剧烈搅拌絮凝反应后溢流进入澄清池，对水扰流较大，不利于稳流沉淀及实现快速分离，从而导致水在澄清池中停留时间较长，影响处理效率或是要增大池容。并且一旦混凝反应池水位与澄清池水位相平，后续流入的水将会形成短流，直接进入澄清池，同样影响处理效果。再就是，悬置混凝反应池，结构复杂，制造、施工难度大，且不利于澄清池内斜管填料安装，及难以实现斜管填料均匀配水。

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。

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刮泥机，但仅是单纯从沉淀角度考虑，只是单纯用于沉淀。

上述对机械加速澄清池的改进，都只是克服了部分缺陷，仍然存在一些难以克服的缺陷，因此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，提供一种可以充分发挥絮凝反应和澄清作用，有利于加速澄清，并可以最大限度利用占地池容，同占地面积处理水量大、停留时间短，结构紧凑，占地更省的机械加速澄清池。

本发明目的实现，主要改进一是将混凝反应移出沉清池相邻设置，从而使混凝反应与沉清分离，并在机械搅拌混凝反应后增加一折板混凝反应区，既进一步增加了絮凝反应效果，又使进入澄清池水有一较好缓冲，有利于进入澄清池后的快速澄清，并不增加占地面积；二是澄清池采用上下全截面圆外切正方形结构，及与之匹配的能够有效对四角污泥进行刮除的旋转刮泥机，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明机械加速澄清池，包括混凝反应池和带斜板或斜管分离的沉清池，混凝反应池中机械搅拌装置，沉清池中旋转刮泥装置，其特征在于混凝反应池呈矩形，与澄清池相邻串联设置，混凝反应池由相邻的机械搅拌和折板反应串联组成，澄清池为上下全截面圆外切正方形，旋转刮泥机为中心传动，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。

本发明所说折板反应，主要是通过水在各相间折板间往返流动形成紊流，进一步提高絮凝反应效果，同时又使来自搅拌混凝池剧烈紊流的水流逐渐趋于稳流。其折板，可以普通相间高低交错平隔板，也可以是如面曲折弯曲折板，为提高折板反应区增絮反应效果，进一步增进微絮体相互接触增大絮体效果，一种较好为交错隔板一端设置有径向伸出拢流翼片，拢流翼片更好为与水流方向反向倾斜，可使处理水在伸出扰流翼片阻挡下产生涡流，提高絮凝反应效果。

本发明加速澄清池，由于采用矩形结构的二级混凝反应，以及将混凝反应移出澄清池相邻串联设置，澄清池采用上下全截面圆外切正方形结构，和相应能刮除正方形四角沉淀污泥的中心传动刮泥装置，较现有技术机械加速澄清池具有：混凝反应与澄清相互独立，不受操作人为影响，可以最大限度发挥各自功能；刮泥机可以采用中心传动；机械搅拌絮凝反应与折板絮凝反应串联，不仅使絮凝反应更充分，而且能使絮凝反应水以稳流方式进入澄清池，使之可以在进入澄清池后立即沉淀分离，有利于实现快速泥(絮体)与水的分离，及缩短在澄清池中停留时间。特别是矩形池用于澄清工艺具有更好的水力特性，更有利于提高澄清效果和加速澄清时间，矩形絮凝反应池，在搅拌状态下水与药剂旋流经四角碰撞，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；上下全截面正方形澄清池，既加大了同占地面积池容，可以最大限度发挥占地容积率，增大处理水量，同时澄清池中下部水在刮泥机低速搅动下，与正方形池四角形成碰撞产生紊流，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而增加易分离性，因而具有比圆形池有更理想的泥砂(絮体)水分离效果，此也为正方形池用于澄清工艺的一大创新。絮凝及澄清组合全矩形结构池，可以实现多池相邻合建，并能共用池壁，不仅占地省，如圆外切正方形澄清池，可以节省占地面积约28％左右，而且可以节省池的建设投资，多池组合节约更多，用于大水量处理优越性更强。此外，澄清池全截面正方形，不仅处理池容大，较圆形具有更高的表面负荷率，在同占地面积、同流速状态，可提高处理水量约25-28％，节约运行费用20％以上，而且截面积不发生变化，澄清水流更稳定，形成絮体不易破坏，有利于提高澄清分离效果。刮臂一或二端区域铰接的四连杆平行四边形副刮泥装置，使得在预置外力作用下，始终保持向外径向扩张变形，及在池壁阻挡下，可以随刮臂旋转作径向往复摆动，刮除圆周以外四角沉淀污泥，真正使澄清池做到上下全截面正方形结构。

以下结合一个优化实施方式，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为现有技术机械加速澄清池剖面结构示意图。

图2为本发明机械加速澄清池剖面结构示意图。

图3为图2B-B结构示意图。

图4为图2A-A结构示意图。

图5为图3中折板结构示意图。

图6为图3中用于正方形澄清池刮泥机结构示意图。

具体实施方式

实施例：参见图2-6，本发明机械加速澄清池，包括上下全截面、边长为圆直径的圆外切正方形澄清池6，各相邻面相互垂直，池底面为向中心倾斜的圆倒锥形(锥尖向下)，内置中心传动旋转刮泥机5，澄清池上部区域有斜板或斜管分离装置7，上方有集水堰及出水口。与正方形澄清池相邻(共壁)设置有矩形混凝反应池1，和折板反应池2，两池按水串联。混凝反应池1内置机械搅拌装置4，折板反应池2内有高低相间折板8，折板水流方向未端有径向伸出扰流翼片8.1，扰流翼片与水流方向反向倾斜，有利于撞击形成涡流，提高絮凝增絮效果。澄清池中的中心传动旋转刮泥机5，刮臂上有主刮板(同现有技术，图中未显示)，刮臂两端有活动的平行四边形构成的副刮泥机构9，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两未端部45°±2°斜置有竖向面的斜支座9.9构成连接支座，斜支座上有竖直立轴9.6.1和9.6.2，以及套设的转动套9.7.1和9.7.2构成转动铰链，用于连接平行四边形机构。杆件9.1.1和9.1.2及9.2.1和斜支座9.9共同组成平行四边形机构，四边各通过转动支点9.8.1和9.8.2及两活动铰链活动连接，使之可以产生变形，四边形通过杆件9.1.1和9.1.2一端与两活动铰链活动连接于斜支座9.9上，使平行四边形与池平面平行，并可作变形。平行四边形机构对向杆件9.2.1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9.4，外端部(靠池壁端)设有滚轮9.5，另一端悬吊有平衡配重W。平行四边形与副刮臂相交杆件9.1.1和9.1.2上，设置有钢丝斜拉绳(图中未给出)，使平行四边形保持平行(也可以在杆件9.1.1和9.1.2上设置支撑轮维持平衡)。平行四边形杆件9.1.1靠刮臂端向外加长延伸，端部通过钢丝绳、及设置在有竖向面的斜支座9.9上的两个转向定滑轮悬挂有配重(图中未给出)，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9.2.1副刮臂外端滚轮9.5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。

处理水首先进入机械搅拌混凝反应池1，在机械高速搅拌下与药剂碰，使水中微颗粒絮凝形成絮体，较重颗粒首先下沉至锥底部排出，经混凝搅拌反应水进入下级折板絮凝反应池，随折板往复上下流动进一步絮凝反应增大絮体，并使水流逐渐平稳，大絮体下沉由锥底部排出。然后水由中下部进入正方形澄清池，较大絮体下沉分离，未能充分反应的微絮体，在澄清池下部刮泥机转动及正方形池四角碰撞回流，进一步絮凝反应，使小絮体得到更充分絮凝下沉至池底部浓缩区，未能彻底沉淀的小絮体随水流上升，由上部斜板(管)分离，从而彻底完成固液分离，清水进入斜板(管)上部澄清区，经集水堰排出，沉淀污泥进入下部沉淀浓缩区，由转动的刮泥机5推入池中心的集泥坑排出，从而完成快速机械澄清。

对于本领域技术人员来说，在本发明构思启示下，能够从本专利公开内容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，例如折板形状、结构的改变，机械搅拌装置采用其他搅动装置，以及多组相邻组合，以及澄清池采用圆内切正方形等等，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。

为简便描述，本发明所说斜板，还包括斜管，即为斜板分离和斜管分离统称。

Claims (5)

1.机械加速澄清池，包括混凝反应池和带斜板或斜管分离的沉清池，混凝反应池中机械搅拌装置，沉清池中旋转刮泥装置，其特征在于混凝反应池呈矩形，与澄清池相邻串联设置，混凝反应池由相邻的机械搅拌和折板反应串联组成，澄清池为上下全截面圆外切正方形，旋转刮泥机为中心传动，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。

2.根据权利要求1所述机械加速澄清池，其特征在于澄清池池底为向中心倾斜的圆倒锥形。

3.根据权利要求1所述机械加速澄清池，其特征在于平行四边形副刮臂内端有平衡配重。

4.根据权利要求1、2或3所述机械加速澄清池，其特征在于交错折板水流方向未端有径向伸出扰流翼片。

5.根据权利要求4所述机械加速澄清池，其特征在于扰流翼片与水流方向反向倾斜。

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