CN102861463A - 一种移动布、集水式沉淀池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动布、集水式的沉淀池，这是以往所有沉淀池未曾有过的。其特征在于该池体为圆筒形，中心设有一进水筒，在其外缘和池外壁之间架一行车，可绕轴缓慢移动。在行车前进方向的后端设有布水装置；在其前端设有集水装置；在其中部设有池底刮泥装置。从而，使布、集水得以在整个池截面上动态、均匀地分布，既创造了近于静止沉淀的良好条件，也造就了表层无扰动的集水环境。因此，本发明的优点在于突破了以往各类沉淀池的框框，使其在沉淀过程中的流线、流态、布水方式、集水方式、固液分离的条件等等方面都有了“质”的变化，因此无论在池型尺寸、占地面积、与前置构筑物的高程配合、沉淀效率等方面都会有显著的提高。

Description

一种移动布、集水式沉淀池

技术领域

本发明涉及沉淀池，具体涉及一种以往没有出现过的、采用移动方式布水与集水的沉淀池或污泥浓缩池。

背景技术

沉淀作为水处理技术中的重要手段，一直沿用至今。随之，必然派生出众多的沉淀形式。这些沉淀池各有利弊，各有其适用的场合。有比较，才能鉴别，现将其作概要的剖析。

一．平流沉淀池：主要应用于大水量的自来水厂。如图1和图2所示，其表征是矩形长池，水流方向为水平向。在水流行进过程中，固体颗粒不断沉降，尾端指型槽集水出流。污泥以吸泥行车排出。该池的去除率高，水质稳定，但为了满足水流停留时间，池体往往很长（达100米左右），因而占地面积大，造价高。特别是如何尽量压低待沉淀水的导入口；尽可能的提前引出池面清水；继而降低后续断面的流量与流速，造就更好的沉降环境，乃是水平沉淀池提高效率的重要途径。

二．竖流式沉淀池：大多应用于小型污水处理站的生化污泥沉淀。如图3和图4所示，其表征为圆形（或正方形）带倒锥泥斗的小池。该池虽然具有占地小的优点，但池身较高，特别是为了排（滑）泥容易，池底锥角较大（一般为60度），故使其深度陡增，制约了其在大水量上的应用。反过来，池截面的受限，使其流线过于密集陡峭，因而，颗粒随水流带出的现象较为严重。此外，集中的中央进水不能使其均布于整个池截面，特别是拥有主要沉淀面积的池外圈，不能充分发挥作用，这是其重要的弊病之一。总之，怎样克服单泥斗造成的池身过高，解决其与前置处理构筑物在高程上的配合困难，以及中心筒带来的布水缺陷等，将是今后值得改进的地方。

三．辐流式沉淀池：主要应用于水厂的污泥浓缩池及大、中型污水处理厂的二沉池。它是从竖流式沉淀池扩大演化而来。如图5和图6所示。由于采用旋转刮泥机收集沉泥，去除了深锥型泥斗，故其池深有明显的降低。一般采用中心进水，周边出水的方式，其表征为圆形池体，直径较大，水流从圆心处向周边呈辐射状发散，在行进过程中，环状截面积不断向外扩大，水流速度不断减慢。因此，十分有利于颗粒的沉淀去除。

这原本是一个很好的构想，无奈，其出水依然是表层溢流，而并非按整个截面大小均匀出水，这就难免造成流线的局部密集。当颗粒沉速很小（接近水的比重），而水面外溢的水力惯性又较大时，颗粒就会被带出池外，降低了沉淀的质量。还要指出的是，其布水也并非整个断面的均匀配水，因此，总体的去除效果并不如想象中的那么高。如何增加布水与集水的均匀性，避免水流短路的发生，尽量利用整个池截面的沉淀作用等，仍有待探索。图6a为实际情况的流态图，图6b为理想状态的流态图，从图中可以看出实际效果和理想效果的区别。

四．斜板（管）沉淀池：此类沉淀池在上水或下水、大型或小型水处理中均有应用。目前国内主要以逆向流为主。如图7和图8所示，它的表征是：底部设排泥斗、槽，由此向上依次为进水配水区，斜板（管）沉淀区，清水区，池顶部设多条集水槽排出清液。

斜板（管）的设置，不仅使水平沉淀面积大增，而且使板间流态趋于稳定的层流状态，因而使沉淀去除率大为提高。但由于必须解决排（滑）泥的问题，因此斜板（管）的倾角不断增大（当前大多采用60度），可是随着其倾角的增大，其沉淀效率又大受影响。

斜板（管）产水量的提高，促使板间流速增大，当其达到一定程度时，向上的水流将会顶冲沿板下滑的污泥颗粒，造成污泥下滑不畅，甚至会随水流而带出池外。因此，这是逆向流斜板（管）的致命弱点。

此外，斜板（管）的设置还带来了造价的提高和安装维修的麻烦。由此可见，斜板（管）并非任何场合都适用，特别是当污泥质地轻且蓬松、粘稠时，往往效果不佳。我们经常可以见到斜板（管）被污泥堵塞，甚至污泥堆积于清水区的现象，就是这方面的一个佐证。

综观以上各类沉淀池，虽已看到其各自的利弊，但仔细分析，它们均包含以下共同性的缺点。1）都拥有固定不变的进水点和出水点。因此，具有明显而连贯的水流流动方向，流线密集而上翘，行近流速陡增，容易带出絮体，影响沉淀效果。2）固体（污泥）都是在水流行进过程中，不断地从水流中游离出来，而这种分离，在水流惯性的推动下，往往显得较为困难。3）由于是连续出流，固液分离无法在一种静止或近于静止的流态下，按层流流态得以实现。4）任何沉降线路的缩短以及紊动状态的加剧（如水面风、雨的扰动，日照温差、异重流的产生，突发性的集中排泥操作等）都会对沉淀效果带来持续性的不利条件。

发明内容

针对这些通病以及上述各类沉淀池的弊端，本发明的目的是提供一种移动布、集水式沉淀池，实现动态的、线状的、均匀的布、集水形式，使整个池截面都得到充分利用，水流的流动方向彻底改变，固、液分离在近似于静止状态下进行，从而大幅度提高出水水质及其产水量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于，该池体设有一与进水管连接的进水筒，在其外缘和池外壁之间架一行车，该行车上设有布水装置，该布水装置设布水总管，布水总管的一端与进水筒连通，以便从进水筒取水，布水总管下方连接有多根支管实现布水；该行车上还设有集水装置，以便从池体表层收集清水至出水管。此外，该行车上还装有连接池底刮泥板的连接机构，以不断刮、集池底的沉泥。根据本发明的优选实施例，该池体为圆形池体，进水筒设在该圆形池体中心，在圆形进水筒与池体外壁之间架设行车，行车为扇形或长条形结构，绕池体中心旋转。

根据本发明的一个实施例为进、出水均采用虹吸管形式。布水总管的一端以虹吸管形式弯入进水筒内取水，在布水总管沿轴线方向的下部，连接有多根布水支管，其出口端位于池高的腰间位置。集水先是由长短与疏密不一的多根指形槽收集表层清水，然后流入清水集水槽，在其尾端，通过一出水虹吸管将水引入环形出水槽。行车设置在池体的顶部，布水总管位于行车前进方向的后端，清水集水槽位于行车前进方向的前端，行车的中部则设置连接池底刮泥板的连接机构。池底呈外高内低的斜坡，池最低处设排泥管。进水管由池底中心处进入后，与进水筒的底部连接。在池体外壁之外设有环形出水槽，出水虹吸管的一端插入该槽内，出水槽再与出水管连通。

根据本发明的另一实施例，进、出水均可不采用虹吸管形式。使圆形进水筒与行车连接，并与行车作同步旋转，这样，布水总管与进水筒可固定连接，以替代进水虹吸管取水；同时集水装置采用潜入水面下的多根指形穿孔管，与封闭的集水总管相连，然后用低扬程大流量的水泵抽水至环形出水槽，替代出水虹吸管。但从节约能耗看，以前者实施例为佳。

本发明的移动布、集水式沉淀池突破了以往各类沉淀池的框框，使其在沉淀过程中的流线、流态、布水方式、集水方式、固液分离的条件等等方面都有了“质”的变化，因此无论在池型尺寸、占地面积、与前置构筑物的高程配合、沉淀效率等方面都会有显著的提高。本发明的优点在于进水与出水采用简易的虹吸原理或超低扬程泵，使其实现以动态的方式进行均匀的布、集水；且能够实现近似于静止态的良好沉降，因此能大幅度提高沉淀池的产水量并确保最佳的出水水质，而且其能耗仅为缓慢移动行车的动力，故也是极低的。

附图说明

图1为平流沉淀池示意图。

图2为平流沉淀池流态图。

图3为竖流式沉淀池示意图。

图4为竖流式沉淀池流态图。

图5为辐流式沉淀池示意图。

图6为辐流式沉淀池流态图。

图7为斜板（管）沉淀池示意图。

图8为逆向流斜板的泥水顶冲与颗粒向上逃逸态势图。

图9为本发明的虹吸移动式沉淀池的结构示意图。

图10为图9的I-I剖面示意图。

图11为本发明一实施例的集水装置和布水装置的布置图。

图12和图13为本发明另一实施例的集水装置和布水装置的原理图。

具体实施方式

如图9和图10所示，一种移动式沉淀池，包括一池体，其特征在于该池体中心设有一与进水管28连接的进水筒1，在该进水筒1和池外壁之间设有一绕池体行走的行车7，该行车7上设有布水装置，该布水装置包括布水总管3，该布水总管3的一端设有布水虹吸管13，插入进水筒1内（布水虹吸管13并不与进水筒筒体固定联接），布水总管3连接有多根布水支管4。另外，该行车7还与位于池底的刮泥板17连接。此外，该行车上还设有集水装置，该集水装置用于将池体表层的清水集中至出水管。根据本发明的一个实施例，该集水装置包括清水集水槽5，以及与其连接的多根指形集水槽6，该清水集水槽5的尾端，设一深斗15，内置一出水虹吸管8与环形出水槽12连通（出水虹吸管8也不与环形出水槽12固定联接），最后，该槽与出水管18连接。根据本发明的优选实施例，该池体为圆形池体，该进水筒1为圆形进水筒，行车7设有抽真空装置及驱动电机10和传动机构9，该圆形进水筒1外侧设有转动平台2，池体外壁11上设有滚轮平台25，行车7为扇形结构，行车内侧位于转动平台2上，而外侧位于滚轮平台25上。行车7设置在池体的上部，布水总管3向下连接有多根布水支管4，布水支管4出口端14位于池体的腰间位置，即池深的中部。相对行车的前进方向而言，布水总管3位于行车7的后端，清水集水槽5以及指形集水槽6位于行车7的前端，行车7的中部设置刮泥板连接机构26与刮泥板17连接。池底呈外高内低的斜坡，进水管28由池底中心处进入后，与进水筒的底部连接。池底还设有排泥管27。池体外壁11之外，设有一环形出水槽12，清水集水槽5的尾端设有一深斗15，出水虹吸管8的一端插入深斗15内，另一端插入环形出水槽12内，出水槽12与出水管18连接。图中19为池水面。

如图9所示，当布水虹吸管和出水虹吸管抽气形成虹吸时，行车开始缓慢前行（图中为逆时针方向），带动集水装置、布水装置，和刮泥板17绕池移动。它们各司其职：进水支管在池体腰部处不断被移动并均匀布水；刮泥机构匀速刮泥入底斗；集水槽不断前移，均匀滗出上层清液，并流入槽尾端，用虹吸管引出池外。如此周而复始地匀速运行。

根据本发明的另一实施例，如图12和图13所示，进水筒1与行车连接，与行车作同步旋转，这样，布水总管与进水筒固定连接，就可以替代进水虹吸管取水；同时集水装置采用低扬程大流量的水泵16抽水至环形出水槽，替代出水虹吸管。如图12所示，该行车7还设有一水泵16，水泵的进水端深入清水集水槽5尾端的深斗15内，水泵的出水端设置在环形出水槽内。如图13所示，进水筒1通过回转轴承21安装在水池中心立柱22上，进水管28穿过水池中心立柱22，其出口位于进水筒1内，进水筒1底部通过连通管30与布水总管3连接。

根据移动方向集水在前，布水在后的原则，因此，集水始终置于布水的前端与上端，因而布水时的短暂水流扰动，始终破坏不了集水时的水面平静态势。故能确保最佳的出水水质。当行车前移时，布水管能较快离开原先被其搅动的水域，而使这部分区域的流态又迅速平静下来，实现近似于静止态的良好沉降。如图12所示，出口朝下的布水支管出口端14设挡水板，在挡水板的作用下，水流被迅速且均匀地分散于其周围，防止了水流的集中冲击。这样可以不构成连贯的流场，比水重的污泥颗粒很难再穿过水层上升至水面。当行车旋转一周，清水集水槽重又回到原先部位时，该处的表层水体已经经过了行车旋转一周所需历时的静态沉淀，故能确保表层水质的清澈。同时，行车的旋转速度也是可根据待沉淀水质的不同状况进行调整的，因此，更能保证有足够的沉淀时间与良好的出水水质。至于进、出水流量的平衡，可以通过虹吸水位差的变化自动实现调节。本池型由于没有明显的流动方向，故可不受池子直径的限制，可大可小，这是辐流式沉淀池无法相及的。

如图11所示，布水支管4不是以布水总管3的长度方向作均匀分布，而是按照池体截面环型面积的大小进行分配（即外圈截面环型面积较大则布水支管的间距较小，而内圈截面环型面积较小则布水支管的间距较大），从而使整个池面都能极均匀地发挥最佳的沉淀作用。同理，对指形集水槽的长短及疏密也是按环型面积大小进行分配的。如图所示，外圈截面环型面积较大则指形集水槽6的间距较小且指形集水槽6的长度较长，而内圈截面环型面积较小则指形集水槽6的间距较大且指形集水槽6的长度较短。这种不均匀分布是根据沉淀池截面环型面积的大小即各部分的水量多少来设计的，从而可以实现均匀布水均匀集水的效果。

Claims (9)

1.一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于，该池体设有一与进水管连接的进水筒，在其外缘和池外壁之间架一行车，该行车上设有布水装置，该布水装置包括布水总管，布水总管的一端与进水筒连通，以便从进水筒取水，布水总管下方连接有布水支管实现布水，该行车上还设有集水装置，收集池体表层清水，汇总后输出至出水管。

2.如权利要求1所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于，该行车上还装有连接机构与池底刮泥板连接，以刮集池底的沉泥。

3.如权利要求1或2所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于，该池体为圆形池体，进水筒设在该圆形池体中心，在圆形进水筒与池体外壁之间架设行车，行车为扇形或长条形结构，绕池体中心旋转。

4.如权利要求3所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于布水总管的一端以虹吸管形式弯入进水筒内取水；集水采用清水集水槽及与其连接的指形集水槽，在清水集水槽尾端设一深斗，在池体外壁之外设有环形出水槽，该深斗通过一出水虹吸管与环形出水槽连通，并通过该环形出水槽与出水管相连。

5.如权利要求4所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于行车设置在池体的上部，布水总管向下连接有布水支管，布水支管出口端位于池体的腰间位置，布水总管位于行车前进方向的后端，清水集水槽位于行车前进方向的前端，行车的中部设置连接刮泥板的连接机构。

6.如权利要求5所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于池体外圈的指形集水槽的间距较小且指形集水槽的长度较长，而池体内圈的指形集水槽的间距较大且指形集水槽的长度较短；池体外圈的布水支管的间距较小，而池体内圈的布水支管的间距较大。

7.如权利要求3所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于清水集水槽的尾端设有一深斗，出水槽为设置在池体外壁之外的环形出水槽，出水虹吸管的一端与插入深斗内，另一端插入出水槽内。

8.如权利要求1或2所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于池底呈外高内低的斜坡，进水管由池底中心处进入后与进水筒的底部连接，池底还设有排泥管。

9.如权利要求3所述的一种移动布、集水式沉淀池，其特征在于进水筒与行车连接，并与行车作同步旋转，进水筒则直接与布水总管连接；同时，集水装置采用低扬程大流量的水泵抽水至环形出水槽，出水槽与出水管相连，布水总管位于行车的后端，集水装置位于行车的前端。

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