CN102078711B - 泥水分离用斜管及澄清/沉淀装置 - Google Patents

Abstract

本发明是对水处理工艺澄清、沉淀用分离斜管及澄清/沉淀装置的改进，其特征是组成斜管的并列相对波板正对相间邻空设置，邻空空间有上下相间分隔斜板条，斜管进出水口与分隔斜板条平行或大致平行。相对于现有斜板或斜管异向流泥水分离，具有更高的表面负荷，更高的泥水分离效率和更好的泥水分离效果，可以使一些原来不能下沉分离的微小悬浮物能够得到有效分离，分离出水水质更优，除浊彻底，处理更稳定。澄清/沉淀装置，可提高效率30％以上，并可明显改善出水水质。采用网格紊流絮凝，更有利于提高澄清/沉淀出水水质，并且可以实现基本无动力絮凝。分离斜管以及澄清/沉淀装置，可以用于各种给水处理、中水回用处理的澄清，以及污水处理沉淀。

Description

泥水分离用斜管及澄清/沉淀装置

技术领域

本发明是对水处理工艺澄清、沉淀用分离斜管及澄清/沉淀装置的改进，尤其涉及一种水力表面负荷更大，分离效率更高，分离效果更好的泥水分离用斜管，以及以此为主构成的澄清/沉淀装置。

背景技术

给水处理、中水回用处理等的澄清，或者水处理沉淀，其作用是使水中含有细小的悬浮颗粒尽快、有效下沉实现与水分离，现有技术为加大水中颗粒加速沉降分离，提高表面水力负荷以及污泥颗粒的密度，较多采用在澄清或沉淀池中填充分离斜板或斜管，形成异向流泥水分离澄清或沉淀。分离用斜板或斜管至目前为止，为水处理中最经济有效加速细小悬浮颗粒下沉分离的有效手段，在水处理中被大量应用，可以说几乎没有一个水处理工程中不在应用。虽然其为目前最佳泥砂、悬浮物与水分离装置，但客观上并非百分之百完美，也存在某些不足：例如同向流因强制配水，技术难度大，集水不均匀，现已被淘汰；得到广为应用的异向流分离，水流上升流动方向与悬浮颗粒下沉运行方向相反，这样悬浮颗粒(矾花) 沉降过程必然受到上升水流冲击干扰造成脉动，影响下沉分离及下沉速度，影响泥水分离。为确保有好的沉淀分离效率和效果，通常只能加大澄清或沉淀面积，使处理水尽可能处于理想有利于悬浮颗粒下沉的层流状态，这样使得处理池占地面积较大，以通常水处理工艺，澄清或沉淀池面积占整个工程的大约30-40%，在水处理工艺中占地面积排列在第一或第二位。即使设置大的澄清或沉淀面积，仍然有一些微小的悬浮物絮体得不到澄清/沉淀分离，导致澄清或沉淀除浊度不够彻底，出水水质不理想，难以达到高出水水质要求，此也是目前水处理特别是污水处理出水SS超标的一个重要原因，亟待需要解决。其次，现有呈斜置的斜板或斜管，只有单向浅层分离能力，也是造成表面水力负荷小，处理池占地面积大的另一原因，并且不耐负荷冲击，出水水质易受进水水量、水质波动影响。再就是，现有斜板或斜管功能单一，仅只有沉淀分离作用，除此在水处理中再无其他功能作用。

现有技术虽然公开有采用侧向流(也称横向流)沉淀，以使水流与分离固体流向相互垂直，降低对下沉悬浮物的干扰，例如。

中国专利CN86200155组合式侧向流斜板沉淀装置，斜板由多层人字形斜板，竖立中隔板，边隔板和构造三角板构成。此斜板类同通常使用斜板，只是改变了斜板通道方向和水流方向，使水流与悬浮物下沉呈大致垂直，以减少水流对下沉悬浮物的干扰影响，其仍然为单向沉降分离，并唯一只有沉降分离功能。所以除悬浮絮体沉降与水流干扰外，其余现有斜板不足依然存在。

中国专利CN2865823气浮与沉淀填料装置，采用由相间相互平行的若干层薄板组成斜板，并使水流呈侧向流通过斜板实现悬浮物下沉与水分离。其目的仅斜板组合结构的改进，对原理和结构并没有本质改变，同样除悬浮絮体沉降与水流干扰外，其余现有斜板不足依然存在。

此外，人们为提高沉降分离出水水质，还采取有如下方式，例如。

中国专利CN101863546A多级斜管或斜板沉淀池，主要改进在沉淀池中设置相间多级沉淀墙或侧向流斜板组。但就分离斜板并没有改变，所以现有斜板不足依然存在；其次，采用普通斜板作相间多级侧向流斜板组，使得水流通过每格斜板，均需改变水流方向，客观上加大了水流阻力，造成出水流量降低小。

中国专利CN101869781A改善和稳定沉淀池出水水质方法与装置，在靠近出水集水槽设置沉淀墙或侧向流斜板组或异向流斜管或斜板组。虽然通过在出水未端增加一或几组斜板，可能会提高出水水质，但分离斜板仍然是现有技术通常斜板，其不足依然客观存在。

现有水处理澄清/沉淀工艺中，为有利于快速澄清及使细小悬浮物得到沉降分离，通常在澄清/沉淀前采用机械絮凝和水力絮凝，使处理水呈紊流状态，加速细小悬浮物碰撞增絮，有利于后续沉降分离。机械絮凝和/或水力絮凝，都需要消耗动力，并且剧烈运动产生的水旋涡絮凝不均匀，形成泥沙絮体质量差，影响絮凝效果。

上述现有技术表明：虽然泥水分离斜板或斜管，以及澄清或沉淀，发明有近百年历史，而且人们也对其不断改进，但斜板或斜管功能单一，唯一只有单向沉降功能，客观导致泥水分离效率和效果仍不是最好；机械絮凝和水力絮凝，需要消耗动力，剧烈运动产生水漩涡絮凝不均匀，影响絮凝效果。上述基本缺点，仍然未得到有效解决，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现有技术的不足，提供一种表面负荷更大，分离效果更好的泥水分离用斜管。

本发明另一目的在于提供一种应用上述斜管，以及实现基本无动力絮凝，絮凝效果更优的澄清/沉淀装置。

本发明第一目的实现，主要改进是使组成斜管的对合波板分离，在分离空间上下相间设置斜置分隔条，进出水口设置在斜管侧部，与上下相间斜置分隔条平行或大致平行，从而形成有双向浅层分离作用、以及过流空间收缩/扩张周期变化的斜管，从而克服了现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明泥水分离用斜管，包括由相对波板并列组成，其特征在于并列相对波板正对相间邻空设置，邻空空间有上下相间分隔斜板条，斜管进出水口与分隔斜板条平行或大致平行。

在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及效果作一介绍，以使本领域技术人员对本专利总体构思技术方案有一个明确了解。

本发明将原组成斜管的对合波板分离，并在分离波板空间增设上下相间斜板条，并使处理水从斜管侧面进出(与上下相间斜板条平行或大致平行)，从而使分离斜管具有双向浅层分离功能，即在保留原竖向浅层分离基础上，增加了横向的上下分离浅层，实现双向泥水分离。双向浅层分离不仅增加了分离面积，因而使得在保持相同流速条件下，增加了水力负荷(可以增加处理量或减少分离面积)；其次，双向浅层还使得相同流量降低了处理水上升流速，也加快了悬浮颗粒下沉与水分离，以及侧向流分离，水流运动方向对向下运动的沉降颗粒不产生任何干扰，因而提高了澄清或沉淀分离效率和效果；再就是，相对波板正对(同组成六角蜂窝斜管，波谷、波峰分别相对不交错)，使得组成斜管截面空间呈收缩/扩张周期性变化，过流截面的收缩/扩张周期性变化，使分离水产生微絮凝效应，使得下沉分离过程中微小悬浮颗粒，在下沉分离中重新得到絮凝增大，变成大颗粒而得到下沉分离，在沉淀分离中增加了微絮凝形成的接触式沉淀分离功能，使得原本不能分离下沉的微小悬浮物得到了分离下沉，因而提高了出水水质。上述三方面优点，代替现有技术斜管或斜板异向流分离，具有更好的技术效果，使之具有更高的表面负荷，更高的分离效率和更好的分离效果。具有微絮凝澄清/沉淀效果，

本发明中。

相对波板正对相间邻空设置，正对相似于组成水处理分离用六角蜂窝斜管，为波板的波谷、波峰分别相对不交错对置，这样使得组合的斜管截面呈周期性收缩/扩张变化；相间邻空，区别于组成斜管无间隔对合，而是相间留有一定间隔，留出间隔主要用于设置形成另一向浅层分离斜板，从而构成本发明有双向浅层分离作用的斜管。波板相间距离(波谷间最小间距)，较好为25-35mm；相间波板间上下相间斜板条，间距较好也为25-35mm，重复波间距150-250mm，此间空尺寸组成的斜管，试验表明具有相对恰当的分离表面积，泥水分离效果最佳。

组成斜管的波板，可以类似现有技术组合斜管波板，一种较好为采用正梯形波板。所说波板可以是等宽波形重复的规则波板，也可以是不等宽波形重复的不规则波板，其中尤以等宽波形重复的梯形规则波板为优。波板波高，较好为3-6mm，波高过高会导致侧向横流阻力增大，这是不希望的。为确保上下相间斜隔板沉淀泥砂能通畅顺利下落，一种较好是对于低波板，相间波板间的上下相间斜板条下侧边加工成呈锯齿波或方波锯齿波，其中波内凹较为6-10mm，波间隔较好与波板重复波间距相等，例如150-250mm，下侧边有内凹边波可以增大滑泥口面积。波板斜度及上下相斜板条斜度，同现有技术，为获得最佳泥水分离效果，较好为倾斜60度。

相间波板间上下相间斜板条设置固定，一种较好方式为在相间波板的相对波谷上开有槽缝，在相间波板定位后通过横向插入，使斜板条两轴向边卡入槽缝得到固定，当然技术人员认为以及采用其他方式固定也是可以的。

本发明第二目的实现，主要改进是澄清/沉淀区采用前述分离用斜管，并至少使处理池内通过斜管的处理水与本发明斜管横向相间分隔斜板条平行或大致平行。具体说，本发明澄清/沉淀装置，包括处理池和内置泥水分离装置，其特征在于泥水分离装置为并列相对波板正对相间邻空设置，邻空空间有上下相间分隔斜板条组成的斜管；至少使处理池内通过斜管的处理水与斜管横向相间分隔斜板条平行或大致平行。

此外，为有利于细少悬浮物下沉澄清或沉淀，同现有技术可以在澄清/沉淀装置前加设紊流絮凝反应，以形成有利于沉降的絮体，为节省紊流絮凝反应运行能耗，以及提高絮凝效果，一种较好为澄清/沉淀前的紊流絮凝，采用按水流流动方向相间设置的网格，水流通过相间网格及网格肋产生扰流形成漩涡絮凝反应，这样逐层通过相间网格，产生速度梯度，使水流成为紊流状态，达到基本无动力紊流絮凝功能，并且漩涡絮凝反应，形成的漩涡小、均匀、稠密、速度梯度大，使水体处于稳定的紊流状态，形成的泥沙絮体颗粒大小均匀，密度大，大幅度提高了絮凝效果，克服了现有技术紊流絮凝必须额外增加动力(机械絮凝和/或水力絮凝)，以及剧烈运动产生的水漩涡絮凝不均匀，形成泥沙絮体质量差，影响絮凝效果的不足。

本发明中。

至少使处理池内通过斜管的处理水与斜管横向相间分隔斜板条平行或大致平行，可以有二种方式实现，一是使澄清/沉淀装置为侧向流进出水(现有技术为上下流)，二是在澄清/沉淀池放置斜管两侧，各设置有竖向隔板，使澄清/沉淀池上下进出水通过隔板阻挡而改为横向流过斜管，二种方式的选择，视具体澄清/沉淀池布局选择。

按水流流动方向相间设置的网格，其作用是使水流流过能形成产生紊流絮凝，从而代替现有技术机械紊流絮凝和水力紊流絮凝，显然相间网格越多产生紊流絮凝效果越好，因此，一种较好是将处理水池，相邻分离隔成上下连通的多个隔离空间，使处理水在各分隔相邻池间折返流动，以增强紊流絮凝效果。

网格，作用是使水通过相间网格及网格肋形成旋涡流，特别是绕肋形成的旋涡流，从而扰动水流起到絮凝反应作用。试验比较，一种更好为各网格采用圆形肋，例如但不限于绳、钢筋、辊棒等，网格圆形肋不仅具有较小过流阻力，而且产生扰流效果更好，有利于形成更好的漩涡流絮凝。网格可以是绳编织网格，或者塑料网格，或者金属网格等等，对材料和形式没有唯一指定。网格形式，也无必须限定，可以是矩形、正方形、或其他几何形状。上下相间设置的网格，间距理论上较好随处理水流方向呈逐渐加大，因为随着处理水流程延长，絮凝颗粒逐渐增大，絮凝强度应逐渐减弱，这样不会使已经絮凝的絮体在强烈扰动中破碎使絮体减小，但这样会增加制作难度，因此，另一种方式可以采用同池网格间距相等，相邻池内网格间距随水流方向加大方式，即第二处理池(或单元)内网格间隔大于第一处理池(或单元)内网格间隔，第三处理池(或单元)内网格间隔大于第二处理池(或单元)内网格间隔，以此类推。试验表明：本发明网格孔，较好采用50-60×50-60mm正方形，产生涡漩流效果相对较好；网格层高10-15mm，网格层间间距80-150mm，此配合产生沉涡漩流效果相对要好。

技术人员应当清楚和理解，前述条件显然不能理解为实现本发明基本效果的必要条件，只是本发明试验一种较佳取值区间，偏离此区间值并不代表就不能实现本发明基本功能。

本发明泥水分离用斜管，以及由此构成的水处理澄清/沉淀装置，相对于现有技术，由于斜管采用上述结构，使得组成本发明斜管具有双向浅层分离功能，所形成的浅池面积远远大于单向沉降斜管所形成的浅池面积，水流在运动过程中对泥沙颗粒运动不产生影响，固液分离各行其道，泥砂、絮体向下沉降状态相对于在静水中的沉淀状态；特别是斜管具有依水流方向截面周期性收缩/扩大，水流在斜管中呈变截面曲线流动，使得悬浮物下沉泥水分离过程中还能进行接触微絮凝反应，同时进行着微絮凝和沉降过程，克服了普遍应用异向流斜管的缺陷，代替现有技术斜板或斜管异向流泥水分离，具有更好的技术效果，使之具有更高的表面负荷(可以节省占地，减少投资，或者提高处理能力)，更高的泥水分离效率和更好的泥水分离效果，可以使一些原来不能下沉分离的微小悬浮物能够得到有效分离，使得分离出水水质更优，除浊彻底，抗冲击负荷能力得到提高，处理更稳定。以此为核心的澄清/沉淀装置，在相同出水水质情况下，可以允许更高的进水悬浮物含量，明显提高了沉淀效率，与传统澄清/沉淀装置相比可提高效率30％以上，并可明显改善澄清、沉淀出水水质。在澄清/沉淀装置前采用网格紊流絮凝，水流通过相间网格，不断产生更多漩涡复合絮凝反应，兼有水力絮凝反应和接触微絮凝反应功能(复合絮凝反应)，形成的漩涡小、均匀、稠密、速度梯度大，使水体处于稳定的紊流状态，形成的泥沙絮体颗粒大小均匀，密度大，大幅度提高了絮凝效果，泥水分离效果好，可以提高澄清/沉淀出水水质。其次，絮凝反应强度大效果好，水力停留时间短，水力表面负荷较常规澄清池（如高密度澄清池）增大1/3以上，絮凝反应表面积可以减小1/3以上，相同池容可以使处理负荷得到提高。再就是，在进出水流动下就能完成紊流絮凝反应，可以做到基本不增加紊流扰动消耗动力，实现基本无动力絮凝(相对机械扰动絮凝和水力扰动絮凝)。本发明泥水分离用斜管以及澄清/沉淀装置，可以用于各种给水处理、中水回用处理的澄清，以及污水处理沉淀。

以下结合二个优化示例性实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，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增加和/或改动，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为本发明斜管结构示意图。

图2为实施例澄清/沉淀装置立剖面结构示意图。

图3为图2俯视平面结构示意图。

图4为实施例相间网格结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参见图1，本发明泥水分离用斜管，按类似现有技术制备六角蜂窝斜管，压制波高3mm、相邻波宽(波间距)200mm的正梯形波板2，以相邻及相对波板正对(波谷、波峰分别相对不交错对置)相间35mm邻空定位，在间空中按上下相间35mm设置有斜度60度的分隔斜板条3(梯形波板竖向也倾斜60度)，斜板条下侧边呈方波锯齿形，组成具有双向浅层分离的斜管1。

实施例2：参见图2-4，本发明澄清或沉淀装置，有按流程前絮凝反应区6和后澄清区9两部分组成，池深3.8m。絮凝反应区6相邻分隔为三个容积大致相等的反应区，各絮凝反应区底部有三角集泥斗7，内置排泥管8(重力排泥)，外有排泥阀12。各区中再由隔板分离形成水的折返流，各分隔小区内设置有在金属架上用φ10mm尼龙绳14、15正交编制孔边55*55mm的正方形网格上下相间组成的絮凝反应网格5，各单层网格13高度10mm。第一反应区各层网格上下间距80mm，第二反应区各层网格上下间距110mm，第三反应区各层网格上下间距150mm。絮凝反应区后连接的澄清或沉淀区9，内置例1双向分离斜管1，下部有锥形集泥斗10及排泥管。处理进水端有加药管式混合器4，将加有絮凝剂和助凝剂的水药水混合后送入絮凝反应池，混合药水上下折返流动通过各网格，形成漩涡复合絮凝反应，最后絮凝反应区水以横向流方式通过斜板1进行泥水分离，横向出水由集水堰11收集排出。澄清处理可以以絮凝反应区下沉的活性泥渣5-10v/v%回流于进水口，以减少絮凝反应混凝剂及助凝剂用量。

此外，根据设计澄清/沉淀区要求，还可以改用机械刮、吸泥机排泥。

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，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如组成斜管材质变化，斜板波板波形及尺寸变化，形成絮凝反应网格及尺寸的变化，用于出水沉淀池可以省略前面的紊流絮凝反应，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (9)

1.泥水分离用斜管，包括由相对波板并列组成，其特征在于并列相对波板正对相间邻空设置，邻空空间有上下相间分隔斜板条，斜管进出水口与分隔斜板条平行或大致平行，相对波板正对相间邻空设置，正对相似于组成水处理分离用六角蜂窝斜管，为波板的波谷、波峰分别相对不交错对置，使得组合的斜管截面呈周期性收缩/扩张变化；相间邻空，区别于组成斜管无间隔对合，是相间留有一定间隔，留出间隔主要用于设置形成另一向浅层分离斜板，从而构成有双向浅层分离作用的斜管；组成斜管的波板为等宽波形重复的规则波板，波板波高3-6mm。

2.根据权利要求1所述泥水分离用斜管，其特征在于规则波板为正梯形波板。

3.根据权利要求1所述泥水分离用斜管，其特征在于相间波板间上下相间斜板条下侧边呈锯齿波。

4.根据权利要求1、2或3所述泥水分离用斜管，其特征在于波板并列相间波谷间最小间距为25-35mm。

5.根据权利要求1、2或3所述泥水分离用斜管，其特征在于并列相间波板间上下相间斜板条间距为25-35mm。

6.根据权利要求1、2或3所述泥水分离用斜管，其特征在于并列相间波板波间距150-250mm。

7.澄清/沉淀装置，包括处理池和内置泥水分离装置，其特征在于泥水分离装置为并列相对波板正对相间邻空设置，邻空空间有上下相间分隔斜板条组成的斜管；至少使处理池内通过斜管的处理水与斜管横向相间分隔斜板条平行或大致平行；相对波板正对相间邻空设置，正对相似于组成水处理分离用六角蜂窝斜管，为波板的波谷、波峰分别相对不交错对置，使得组合的斜管截面呈周期性收缩/扩张变化；相间邻空，区别于组成斜管无间隔对合，是相间留有一定间隔，留出间隔主要用于设置形成另一向浅层分离斜板，从而构成有双向浅层分离作用的斜管；澄清/沉淀前有紊流絮凝反应池，紊流絮凝反应池扰流产生紊流絮凝，装置为按水流流动方向相间设置的网格；紊流絮凝反应池相邻分隔为多个反应区，使处理水成上下折返流动，各分隔空间内置相间设置的网格；网格肋为圆形；相间设置网格间距随处理水流方向加大。

8.根据权利要求7所述澄清/沉淀装置，其特征在于网格孔为50-60×50-60mm正方形。

9.根据权利要求7所述澄清/沉淀装置，其特征在于网格层高10-15mm，网格层间间距80-150mm。

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