CN102078708A - 一种水力旋流造粒水处理固液分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水力旋流造粒水处理固液分离器，包括筒体，及设于筒体内腔的中心筒，所述筒体上设置有贯穿于筒体侧壁且伸入中心筒内腔的进水管，进水管上方、筒体与中心筒腔体之间设置有斜管区；斜管区上方设集水堰；所述筒体顶部外侧壁设有环形集水槽；筒体底壁内腔设导流锥，沿导流锥外周设环形集泥管，环形集泥管端口连接排泥管；筒体底端锥形口连接有放空排泥管。本发明依靠水力旋流作用进行水中造粒成长、最终实现高效固液分离的水处理装置，本装置能够有效提高絮凝体的粒径和密实度、缩减沉淀时间，并提高排泥水含固率。
Description
技术领域
本发明涉及给水废水处理装置，尤其涉及一种依靠水力旋流作用进行水中悬浮物造粒成长并最终实现固液分离的水力旋流造粒水处理固液分离器。
技术背景
固液分离是水处理领域广泛采用的技术手段之一，实现固液分离的途径包括沉淀、气浮、过滤及膜分离等多种方法，其中最常用的沉淀过程实现固液分离的技术核心在于形成粒径大、密度高的絮凝体。
在常规水处理工艺中，投加混凝剂后通过混合过程使混凝剂均匀分散于原水中，并完成水中胶体颗粒的脱稳，进而在絮凝阶段依靠同向絮凝作用促进水中粒子凝聚成长。
受制于絮凝阶段水力或机械搅拌强度控制的不足，常规工艺中形成的絮凝体结构松散且密度随粒径增大而迅速降低，从而沉降性能较差，需要较长的沉淀分离时间(通常为2～3小时)和较大的沉淀池容积，同时沉淀污泥含固率低导致系统排泥带走较大水量(处理量的3％～5％)，工艺系统对原水浊度负荷变动的适应能力差。
中国专利(公开公告号1278453王晓昌)公开了一种“高效固液分离器”，该设备的技术核心在于通过造粒实现高效沉淀分离。该技术的实现基于对混凝剂投加和机械搅拌过程的精密控制，从而有效提高固液分离效率，保证处理水达到较高水质要求。但是该设备对机械搅拌控制要求严格，在使用中存在转动部件易于磨损等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种依靠水力旋流作用进行水中悬浮固体微粒造粒成长、最终实现高效固液分离的水处理装置，本装置能够有效提高絮凝体的粒径和密实度、缩减沉淀时间，提高排泥水含固率、降低排泥水耗量。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种水力旋流造粒水处理固液分离器，包括筒体，及设于筒体内腔的中心筒，其特征在于：所述筒体上设置有贯穿于筒体侧壁且伸入中心筒内腔的进水管，进水管上方、筒体与中心筒腔体之间设置有斜管区；斜管区上方设集水堰；所述筒体顶部外侧壁设有环形集水槽；筒体底壁内腔设导流锥，沿导流锥外周设环形集泥管，环形集泥管端口连接排泥管；筒体底端锥形口连接有放空排泥管。
本发明进一步的特征在于：
所述进水管为上下两根水平分布的管道构成，两伸入中心筒的进水管道端口设置有进水管喷口。
所述进水管喷口为锥形内缩口，锥形出口中心线下倾角度α为5°～10°。
所述沿两进水管喷口之间、中心筒内壁上设有环状缩口锥板。
所述缩口锥板上锥面与中心筒内壁之间的锥度θ为5°～20°。
所述斜管区与集水堰之间的中心筒内壁上设环状止旋板。
所述环状止旋板截面为侧楔型，其下楔口径大于上楔口径。
所述环形集水槽下端口设有出水管。
本发明改变了原有高效固液分离器依靠机械搅拌进行絮凝造粒的模式，通过水力旋流作用完成絮凝造粒和旋流分离过程。本发明在投加混凝剂后，通过混合过程使混凝剂均匀分散于进水中，并完成水中胶体颗粒的微脱稳，进而在中心筒中借助旋流提供的动力，使微脱稳颗粒与筒内已形成的絮凝体相互作用，完成絮凝体成长和造粒的过程。本发明提供的水力旋流装置可以有效避免机械搅拌带来的构件磨损，在提供造粒所需的紊流强度(G值)的同时又强化了旋流分离效果。
本发明的特点在于：
1、进水管喷口结构
本发明提出的进水管喷口，可以提高水力旋流强度，增强混凝剂的混合程度。
2、中筒内部缩径结构
对中筒内部横截面进行缩径处理，其主要功能在于强化局部旋流作用，依靠水动力平衡完成水中大粒径絮凝体的分选沉降。垂直面与缩径斜壁之间的夹角为θ＝5°～20°。
3、中筒上部止旋板
设计的中筒上部止旋板，在保证出水稳定的同时，满足旋流絮凝后期对旋流强度逐渐减小的技术要求，并保证对絮体结构不产生水力剪切破坏。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中：1、进水管；2、进水管喷口；3、中心筒；4、止旋板；5、导流板；6、导流锥；7、斜管区；8、集水堰；9、出水管；10、环形集水槽；11、放空排泥管；12、环形集泥管；13、排泥管；14、筒体；15、底脚；16、缩口椎板。A、清水区；B、沉淀分离区；C、旋流反应区；D、旋流强化区；E、旋流沉淀区；F、絮凝区。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明。
图1所示的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，包括筒体14，及设于筒体14内腔的中心筒3，沿中心筒3外壁设有夹层，夹层下端延伸有导流板5，其中：筒体14上设置有贯穿于筒体14侧壁且伸入中心筒3内腔的进水管1，进水管1上方、筒体14与中心筒3腔体之间设置有斜管区7；斜管区7上方设集水堰8；筒体14顶部外侧壁设有环形集水槽10，所述环形集水槽10下端口设有出水管9；筒体14底壁内腔设导流锥6，沿导流锥6外周设环形集泥管12，环形集泥管12端口连接排泥管13；筒体14底端锥形口连接有放空排泥管11。
进一步地，作为对原有高效固液分离器的改进，本发明将进水管1分为上下两水平分布管道构成，两伸入中心筒3的进水管道端口均设置有进水管喷口2，进水管喷口2为锥形口，锥形出口中心线下倾角度α为5°～10°。
进一步地，作为对原有高效固液分离器的改进，本发明将沿两进水管喷口2之间、中心筒3内壁上设有环状缩口椎板16，缩口椎板16上锥面与中心筒3内壁之间的锥度θ为5°～20°。
进一步地，作为对原有高效固液分离器的改进，本发明将所述斜管区7与集水堰8之间的中心筒3内壁上设环状止旋板4，环状止旋板4断面为侧楔型，其下楔口径大于上楔口径。
本发明的原理是：
原水经水泵提升后进入进水管1，在管道流线中心点投加无机混凝剂(聚合氯化铝)，依靠管道混合器完成药剂的混合分散，后在管道中流动历时1.0分钟后，按照原水浊度大小分别进入上、下进水口，即低浊度水(浊度＜5000NTU)进入下部进水口、高浊度水(浊度≥5000NTU)进入上部进水口；低浊度水沿下进水管1进入分离器中心筒3，通过进水管喷口2的偏心缩口进入中心筒3筒体，形成旋流状态；同时在进水管喷口2缩口处投加聚丙烯酰胺(PAM)，依靠淹没式孔口出流完成PAM的瞬时混合，在中心筒3内依靠水力旋流作用完成脱稳悬浮颗粒的逐一附着，进行水中造粒形成密实度良好的絮凝体。进水管喷口2以上的旋流强化区D筒壁内缩构造(缩口锥板16，锥度θ为5°～20°)提供了絮凝初期所需要的较高G值，同时依靠内缩断面较高的上升流速完成粒状絮凝体的水力分选，即大粒径、密实絮凝体依靠重力克服上升水流的顶托力穿过缩口锥板16缩口部分，沉降至中心筒3下部旋流沉淀区E，完成固液分离；小粒径絮凝体在上升水流顶托作用下悬浮于水中，通过捕获进水中的微小粒子不断成长。
部分絮凝体随上升水流上行至中心筒3上部旋流反应区C，后经止旋板4整流后翻出中心筒3，沿中心筒3外壁与导流板5之间的絮凝区F平稳流动至沉淀分离区B，完成固液分离，沉淀分离区B上部设置斜管区7，强化沉淀效果；斜管区7上部的清水区A均布穿孔集水系统，收集清水至分离器出水管9；在沉淀分离区B底部设导流锥6和排泥管13。
本发明通过将高浊度水沿上进水管1进入分离器内筒，偏心进入筒体14，进水口处投加PAM，依靠淹没式孔口出流完成PAM的瞬时混合，同时依靠旋流作用完成大颗粒泥沙的预沉淀；中心筒3下进水口以上的旋流反应区C和旋流强化区D提供絮体成长时间，水力流动搅拌完成絮凝过程，后进入沉淀分离区B进行固液分离。
本发明筒体采取钢制设备，满足小水量处理要求；并且底脚15采用钢筋混凝土结构，适用于大水量处理要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，凡根据本发明精神实质所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (8)
1.一种水力旋流造粒水处理固液分离器，包括筒体(14)，及设于筒体(14)内腔的中心筒(3)，其特征在于：所述筒体(14)上设置有贯穿于筒体(14)侧壁且伸入中心筒(3)内腔的进水管(1)，进水管(1)上方、筒体(14)与中心筒(3)腔体之间设置有斜管区(7)；斜管区(7)上方设集水堰(8)；所述筒体(14)顶部外侧壁设有环形集水槽(10)；筒体(14)底壁内腔设导流锥(6)，沿导流锥(6)外周设环形集泥管(12)，环形集泥管(12)端口连接排泥管(13)；筒体(14)底端锥形口连接有放空排泥管(11)。
2.根据权利要求1所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述进水管(1)为上下两根水平分布管道构成，两伸入中心筒(3)的进水管道端口设置有进水管喷口(2)。
3.根据权利要求2所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述进水管喷口(2)为锥形口，锥形出口中心线下倾角度α为5°～10°。
4.根据权利要求1所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述沿两进水管喷口(2)之间、中心筒(3)内壁上设有环状缩口锥板(16)。
5.根据权利要求4所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述缩口椎板(16)上锥面与中心筒(3)内壁之间的锥度θ为5～20°。
6.根据权利要求1所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述斜管分布层(7)与集水堰(8)之间的中心筒(3)内壁上设环状止旋板(4)。
7.根据权利要求6所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述环状止旋板(4)断面为侧楔型，其下楔口径大于上楔口径。
8.根据权利要求1所述的一种水力旋流造粒水处理固液分离器，其特征在于：所述环形集水槽(10)下端口设有出水管(9)。
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