CN101838060A - 组合式一体化净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种组合式一体化净水装置。包括反应池，沉淀池和过滤池，进水泵一端通过管道和阀门接于反应池上部一侧，反应池内设有网格变孔搅拌桨叶；沉淀池底部设有强制出水管，中部设有同向流斜板，同向流斜板底部设有沉淀水集水器，沉淀水集水器连接净水出水软管；过滤池顶部设有吸泥行车，吸泥行车能在过滤池顶部来回移动，毯状滤片竖直固定于过滤池内，吸泥泵固定于吸泥行车下方，吸泥管一端连接吸泥泵，另一端位于毯状滤片一侧，过滤池底部设有集水干道，出水堰垂直固定于过滤池内，过滤池底部一侧设有净水出水口。本发明结构紧凑、占地面积小、池深浅、水质稳定、管理简便、使净水的容积停留时间仅需分钟左右，与常规流程相比充分体现了高效的特点。

Description

组合式一体化净水装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种组合式一体化净水装置。

背景技术

虽然，城市大型水厂通过密如蛛网的地下管道，为城市与乡村提供优质的生活、生产用水，但其庞大的配水系统也存在诸多问题：(1)管道的长距离和大口径，导致投资非常昂贵；(2)管路水头损失大，泵站能耗高，日常运行费用增加；(3)管网渗漏、爆管、断水等问题，使得安全隐患多，维修工作量大；(4)管道二次污染严重，带来水质难以保证，同时增加消毒剂投加量。

因此，如何解决以上问题，为就近有水资源可利用的地区提供可靠安全的饮用水，同时无需投入大量管网系统成为一个水处理行业的关键问题。

发明内容

本发明在于提供一种组合式一体化净水装置。

本发明提供的组合式一体化净水装置，包括反应池3，沉淀池7和过滤池11，其中：

进水泵1一端通过管道和阀门接于反应池3上部一侧，反应池3内设有网格变孔搅拌桨叶4；

沉淀池7中部设有同向流斜板8，同向流斜板8下方设有强制集水管6，同向流斜板8底部设有沉淀水集水器9，沉淀水集水器9连接净水出水软管10一端；

过滤池11顶部设有吸泥行车12，吸泥行车12能在过滤池11顶部来回移动，毯状滤片16竖直固定于过滤池11内，吸泥泵13固定于吸泥行车12下方，吸泥管14一端连接吸泥泵13，另一端位于毯状滤片16一侧，过滤池11底部设有集水干道17，出水堰15垂直固定于过滤池15内，过滤池11底部一侧设有净水出水口18。

本发明中，所述净水出水软管10另一端插入分隔板33洞孔内。

本发明中，与净水出水口18相连的管道上连接有消毒剂投加装置19。

本发明中，进水泵1另一端连接吸水管，吸水管上连接有混凝剂投加装置2。

本发明中，与净水出水口18相连的管道另一端插入清水池22内。

本发明中，所述网格变孔搅拌桨叶4连接变频电机25。

本发明中，过滤池11内设有过滤框架38，毯状滤片16与过滤框架38之间采用插入式结构。吸泥行车12连接行车电机35，吸泥泵13与吸泥管14之间设有吸泥总管34，吸泥泵13通过污泥总管36连接排泥管37。

本发明中，强制集水管6通过强制出水管31连接强制出水口29，强制出水口29位于沉淀池7一侧上部。

该装置已具备：A)本发明结构紧凑，各工艺单体之间无管道连接；占地面积小，池深浅，造价低；制水时间短，药耗省，管理简便；出水水质达到国家饮用水水质标准。

本装置的改进和创新主要体现在以下方面：

(一)混凝工艺

(1)在进水泵吸水管上注入混凝剂，并利用高速旋转的水泵叶轮加强混合，以降低药液的投加量；(2)采用切向进水，充分利用水泵的余能推动水流作切向搅拌，从而降低搅拌机功耗；(3)采用网格变孔搅拌桨叶4及变频电机，确保最佳反应状态；(4)取消传统的平板式桨叶(见图2)，采用网状渐变孔桨叶(见图3)，其体现的三个优点为：A)桨叶与水流的接触面更大、更均匀；B)水流流经众多的网孔，造成一次次流速的起伏变化与流向的改变，从而大大有利于絮凝颗粒的碰撞与凝聚；C)沿水深增加方向网孔逐渐变大，水流速度逐渐变小，符合速度梯度与絮体成长的规律。

在实现以上一系列的改进后，本装置的混凝反应时间能从常规混凝大于20分钟的反应时间缩短至不到15分钟。

(二)沉淀工艺

在当今众多的沉淀技术中，以斜板(管)沉淀的效率最高；而在斜板(管)沉淀的多种形式中，又以采用同向流技术的效果最佳。本装置即采用了斜板同向流形式(见图4)，其优点是：A)絮粒与水流不顶冲，泥、水分离速度加快；B)斜板倾角小，沉淀面积增大；C)表面负荷高，产水率大。同时，其缺点也十分明显，主要体现为：A)斜板长度过长，近3m左右，耗材多；B)斜板集水处带有滑泥折板，加工困难，制作成本高；C)清水集水管仍要沿斜板延伸向上至池顶集水，造成加工及安装的困难。

本装置在其基础上进行了改进、创新，主要体现为：(1)省去了占较大池容积的进水分配区。按照常规斜板(管)沉淀技术，无论是同向流还是逆向流，为了均匀分配待沉淀水，均需设置一个进水分配区，其高度在1.0m左右，故增加了池子的总高度(见图5)。本装置则在反应池后，沿水流方向直接进入斜板沉淀(见图6)，从而大大降低了沉淀池的高度；(2)取消了带有折角的滑泥段，改为直板。不仅节省板材，也大大简化了加工及安装；(3)为了解决集水后板间流速已降为零，污泥难以下滑的问题，在下部集泥斗上方，设置了可调节流量的强制出水管(见图7)；(4)对决定净水效果好坏的关键部分——集水系统作了重大改进(见图8)；主要体现为：A)设计了特殊的集水盒，以便收集板间上层仅数毫米的清液；B)汇集的清水管不再沿斜板上溯至池顶，而是用短软管直接引至后续处理过渡区，既简易紧凑，又节省材料。

(三)过滤工艺

千百年来，净水技术的过滤工艺主要受到二大瓶颈的束缚：A)滤材依然是石英砂、无烟煤等分散颗粒材料占主导地位，从而使得滤池笨重又体积大；B)反冲洗系统庞大，需要一套繁复的冲洗设备(包括储水箱、水泵、冲洗管系、阀门、排水渠道等)。本装置主要针对以上弊端进行变革，以求过滤系统简单、高效。主要体现为：

(1)使用石英砂、无烟煤等分散颗粒滤料的常规滤池，其缺点主要为滤层及支撑层的深度大(一般在110cm以上)；耗材多，每平方米滤池约需滤料1吨以上；有效粒径的滤材筛选麻烦，需在大量基材中筛出；失效后翻动、清洗困难及运输笨重等；本装置不再采用常规的石英砂、无烟煤等分散颗粒滤料，而是采用毯状纤维滤料，从而使得其滤层厚度仅为2.0cm左右；同时该滤料质轻，每平方米重仅2-3kg；强度大，无毒耐腐蚀，又价格低廉；并且滤料的纤维密度和厚度均可根据水质要求的不同而选取；

(2)本装置改变了自上而下的水流过滤方向，大大拓展了过滤面积。常规的过滤池的过滤面积由过滤池的表面积决定，即其表面积多大，过滤面积也就多大(见图9)；而本装置利用常规过过滤池的滤层、支承层及集水系统所占的空间，垂直安插多块片状滤板，从而使其过滤面积至少扩大8倍以上(见图10)；

(3)本装置用设置在行车上的吸泥泵来完成反冲洗(见图11)，从而省去了常规过滤池为反冲洗而设置的各种设施(如冲洗储水塔、冲洗泵、冲洗管系等)。其主要是通过呈细长窄缝的吸泥管紧贴毯状滤材表面，利用吸泥泵的吸力，水流由内向外通过滤材，使污泥随之脱离毯状滤片，而被吸泥泵吸出；并通过行车的来回移动，将全部毯状滤片表面的污泥抽吸干净；

(4)本装置的反冲洗过程仅为匀速的线状扫洗，所以反冲洗耗水量很少，且吸洗均匀。同时在反冲洗时，无需停止进水，也无需另备冲洗水源，因此出水也不用完全停止；

(5)本装置的毯状滤片与固定支架之间采用插入式结构，从而维修或更换滤片均极为便利，操作人员完全无常规滤池维修和维护过程中搬、翻滤料之劳苦。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图。

图2为以往平板式搅拌桨。

图3为本发明网状变孔搅拌桨叶。

图4为以往同向流斜板沉淀流程示意图。

图5为以往同向流进水方式使池深增大。

图6为本发明竖向层叠式斜板。

图7为本发明可调节出流量的强制出水管。

图8为本发明短软管集水系统。

图9为以往过滤池的过滤面积。

图10为本发明过滤面积至少扩大8倍以上。其中，(a)为传统单个过滤面积，(b)为本装置过滤面积。

图11为本装置的吸泥反洗系统。

图中标号：1为进水泵，2为混凝剂投加装置，3为反应池，4为网格变孔搅拌桨叶，5为污泥斗，6为强制集水管，7为沉淀池，8为同向流斜板，9为沉淀水集水器，10为净水出水软管，11为过滤池，12为吸泥行车，13为吸泥泵，14为吸泥管，15为出水堰，16为毯状滤片，17为集水干道，18为净水出水口，19为消毒剂投加装置，20为净水提升泵，21为用户用水，22为清水池，23为取水口，24为河道，25为变频电机，26为反应区，27为井水分配区，28为清水出水口，29为强制出水口，30为进水口，31为强制出水管，32为排污管，33为分割板，34为吸泥总管，35为行车电机，36为污泥总管，37为排泥管，38为过滤框架，39为过滤方向，40为砂滤层，41为卵石支撑层，42为出水管，43为进水分配区，44为斜板，45为清水管，46为集水盒，47为落泥区，48为泥斗，49为平板式搅拌桨。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：

如图1所示，本装置由进水泵1、混凝剂投加装置2、反应池3、网格变孔搅拌桨叶4、污泥斗5、强制出水管6、沉淀池7、同向流斜板8、沉淀水集水器9、净水出水软管10、过滤池11、吸泥行车12、吸泥泵13、吸泥管14、出水堰15、毯状滤片16、集水干道17、净水出水口18、消毒剂投加装置19、净水提升泵20、用户用水21、清水池22、取水口23和河道24组成。反应池3主要进行混凝工艺，原水由进水泵1抽取，将原水和药剂充分混合搅拌，然后进入沉淀池7，由沉淀池7进行初步沉淀，大部分沉淀下来的污泥由沉淀池7底部的污泥斗5排出装置。沉淀后的水通过沉淀池7中的同向流斜板8流入沉淀水集水器9，由水经过毯状滤片16两侧进行深度过滤，使清水进入密封式毯状滤片16中间，然后由毯状滤片16中间的管道利用水流重力流出装置，最后通过消毒剂投加装置19加消毒剂成为洁净的饮用水。

图2为以往平板式搅拌桨，主要是由平板式搅拌浆49在变频电动25带动下，做自转运动。

图3为本装置网状变孔搅拌桨4，改平板为网状变孔，由变频电机25带动做自转运动。

图4为以往同向流斜板沉淀流程示意图，水从进水分配区43，由斜板44底部往上冲，污泥往下滑落。

图5为以往同向流进水方式，沉淀池上方装有进水分配区43使池深增大。

图6为本装置的同向流斜板8、该同向流斜板8为竖向层叠式斜板，让水在反应区26与污泥往同一方向流动井水分配区27。

图7为本装置可调节出流量的强制出水管，反应区26水流进斜板沉淀池，然后沉淀下来的净水从斜板底部进水分配口30由强制集水管6集水，通过强制出水口29流进过滤池，它还可以调节从沉淀池流向滤池的水位，在斜板下方设置一个水槽，使上层的清水集中流向净水出水软管10，然后流向过滤池。斜板上的泥沙通过重力能滑落到污泥斗5，通过排泥管32排出装置。

图8为本装置短软管集水系统，通过同向流斜板8沉淀，由沉淀水集水器9收集斜板上层的清水由净水出水软管10流出清水出水口28到达分割板33另一边的滤池。

图9为以往滤池的过滤面积，水流的39过滤方向下，经过砂滤层40、卵石支撑层41后，由出水管42流出设备。为滤布过滤的有效面积为设备的表面积。

图10为本装置的过滤面积，采用滤布作为材质，10(a)为单片滤布的面积，10(b)为每个一立方米的过滤池放入4片滤袋，每片两面同时过滤，故至少扩大8倍以上有效过滤面积。

图11为本装置的吸泥反洗系统，在行车电机35的带动下，吸泥行车12下面的为吸泥管14紧贴毯状滤片16两侧，沿着过滤框架38来回开动，吸下毯状滤片16上的污泥，并由吸泥泵13吸走进入吸泥总管34进入排泥管37，由污泥总管34排出装置。

本发明工艺流程如下：

原水从河道取水口被进水泵1提升，在进水泵1吸入口处注入混凝剂，经水泵叶轮的强烈搅动，当水流进入反应池3时，已完成混合阶段。继而在网格变孔搅拌桨叶4的作用下，水流自上而下得到充分反应，絮体在不断的碰撞过程中得以絮凝成团。当水流进入沉淀池7后，在同向流斜板8内实现泥、水分离，清水被沉淀水集水器9收集，并通过出水短软管10汇聚后，溢入过滤池11，泥团则沿同向流斜板8下滑至污泥斗5。在污泥斗5中进一步分离出的清水，则通过强制出水管6同样也流入过滤池11。污泥斗5中的污泥经压实、积聚后定期排放。

由于出水堰15的阻挡，过滤池11水位逐渐升高，直至完全浸没毯状滤片16，这时沉淀水通过滤片二侧的毯状编织物由外向内进行过滤，未被沉淀去除的小絮粒被拦截、吸附在毯状滤料层内。净水则经集水干道17汇集后，从出水堰15溢出，最后通过净水出水口18，在注入消毒剂后，流入清水池。随着过滤时间的推延，滤料截污量增加，过滤阻力加大，使得过滤池11内水位逐渐上升，当到达某一设定高度时，说明滤料需要清洗。此时吸泥泵13启动，同时吸泥行车12开始行走，带动紧贴在毯状滤片二侧的吸泥管14缓慢移动，反洗净水由内向外通过毯状滤片，与吸附其上的污泥一起被吸泥泵13所带走。

当吸泥行车带动吸泥管沿着毯状滤片的长度移动一个单程或一个来回后，就完成了全部滤层的线状扫洗任务。吸泥泵和行车随即停运。吸出的泥水通过吸泥总管由污泥槽排出。

在整个运行过程中，反冲洗水来自已经过滤的净水，无须补充其他的水源；同时，原水进水和净水出水也无须中断，只是净水出水量有所减少而已。

Claims (8)

1.一种组合式一体化净水装置，包括反应池(3)，沉淀池(7)和过滤池(11)，其特征在于：

进水泵(1)一端通过管道和阀门接于反应池(3)上部一侧，反应池(3)内设有网格变孔搅拌桨叶(4)；

沉淀池(7)中部设有同向流斜板(8)，同向流斜板(8)下方设有强制集水管(6)，同向流斜板(8)底部设有沉淀水集水器(9)，沉淀水集水器(9)连接净水出水软管(10)一端；

过滤池(11)顶部设有吸泥行车(12)，吸泥行车(12)能在过滤池(11)顶部来回移动，毯状滤片(16)竖直固定于过滤池(11)内，吸泥泵(13)固定于吸泥行车(12)下方，吸泥管(14)一端连接吸泥泵(13)，另一端位于毯状滤片(16)一侧，过滤池(11)底部设有集水干道(17)，出水堰(15)垂直固定于过滤池(15)内，过滤池(11)底部一侧设有净水出水口(18)。

2.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于所述净水出水软管(10)另一端插入分隔板(33)洞孔内。

3.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于与净水出水口(18)相连的管道上连接有消毒剂投加装置(19)。

4.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于进水泵(1)另一端连接吸水管，吸水管上连接有混凝剂投加装置(2)。

5.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于与净水出水口(18)相连的管道另一端插入清水池(22)内。

6.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于所述网格变孔搅拌桨叶(4)连接变频电机(25)。

7.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于强制集水管(6)通过强制出水管(31)连接强制出水口(29)，强制出水口(29)位于沉淀池(7)一侧上部。

8.根据权利要求1所述的组合式一体化净水装置，其特征在于过滤池(11)内设有过滤框架(38)，毯状滤片(16)与过滤框架(38)之间采用插入式结构。吸泥行车(12)连接行车电机(35)，吸泥泵(13)与吸泥管(14)之间设有吸泥总管(34)，吸泥泵(13)通过污泥总管(36)连接排泥管(37)。

Images