CN103127750B - 菱形列管沉淀结构及菱形列管组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理的沉淀结构与组件，主要用于给水与污水处理及其他行业的固液分离。针对现有斜管沉淀组件表面负荷难以再提高的问题，采用由一系列水平放置的底端开有排泥孔口的菱形沉淀管、V形支架、两端法兰孔板构件与连系梁组成的菱形列管组件，可拼装成复合组件，将其两端分别与沉淀器壳体或水池的进、出水室相连，中间位于集泥斗上便构成了菱形列管沉淀器或池。进水从管内流过，沉落的污泥从底孔排出后便在菱形沉淀管外壁所形成的排泥通道内之静水中自由滑落、沉降至泥斗内，清水由出水室排出。由于实现了泥水分流互不干扰，管内流速可大为提高、组件又可重叠布置从而大大提高了表面负荷，实现了沉淀技术上又一次新的突破。

Description

菱形列管沉淀结构及菱形列管组件

【技术领域】

本发明涉及一种沉淀结构，尤其涉及一种菱形列管沉淀结构及菱形列管组件。

【背景技术】

平流沉淀池是一种底面为长方形的钢筋混凝土或是砖砌结构、用以进行沉淀处理的水池。缺点是因池深大、停留时间长、水流紊动与异重流干扰大，导致沉淀效果不稳定，表面负荷低。

为克服平流沉淀池的不足，上个世纪五十年代出现了一种多层多格沉淀池。将平流沉淀池分隔成多层多格之后，每层的池深变浅，絮粒沉淀分离的时间缩短，水平流速可以增大；由于多层多格的分隔减小了单格的过水断面，增加了湿周，从而降低了雷诺数，增大了弗劳德数，降低了紊流与异重流的干扰，提高了沉淀效果与稳定性，大大提高了沉淀池的表面负荷。长沙河西水厂在工程实践中取得了良好的效果，但难以解决的是沉淀池的排泥问题。当时采用的办法是在每层每格的浅池底部设一条穿孔排泥管渠，每层的排泥管渠汇集后从池侧壁排出。由于排泥效果不理想，而未能获得推广应用。

多年后有人提出一种解决方案是将多层多格沉淀池倾斜起来，利用重力使污泥沿倾斜的池底滑落至泥斗内，为减少沉淀区的长度而将层间的距离压缩到很小，从而开发出了斜板沉淀池。

后来又有人提出另一种解决方案是将层流试验管与多层多格原理结合起来，利用小管内处于层流状态的水流完全排除了紊流与异重流的干扰，创造了理想的沉淀条件，并借用斜板的排泥机理，从而开发出了斜管填料，及斜管沉淀池与沉淀器。将给水处理中沉淀池的表面负荷由平流沉淀池的1～2m³/(h·m²)提高到5～9m³/(h·m²)，详见GBJ13-1997、GB5013-2006室外给水设计规范。使沉淀技术与设备发展到一个较高水平的新阶段，并在污水处理及其他行业获得了广泛的应用。然而以斜板、斜管沉淀为代表的一类技术本身存在下述不足：

由于水流方向与污泥滑落方向成逆流或错流但都处在同一流道内，造成相互干扰。必须限制水流速度小于污泥滑落速度，否则便会造成无法排泥及沉泥被水流冲起并被带出，这是表面负荷不能再提高的主要原因。

无论是斜管还是斜板沉淀池，池深很大，但有效沉淀区高度所占比例很小，在沉淀区只能设置一层，不能多层叠加，这是表面负荷不能大幅度提高的另一重要原因。

由于它们入流、出流都在垂直方向，与水平流动方向不一致，使得沉淀池结构复杂，特别是要增设复杂的填料支撑系统与出水收集系统。

对于大型沉淀池，由于沉淀区存在填料与填料支撑系统及出水收集系统，给底部排泥带来困难，特别是使机械排泥设备与池子结构复杂化，增大了基建投资与维修的困难。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种表面负荷大、便于排泥的菱形列管沉淀结构。

一种菱形列管沉淀结构，所述菱形列管沉淀结构包括一系列水平放置的横断面为菱形的菱形沉淀管和V形支架；

所述菱形沉淀管沿长度延伸方向在管壁底部开设有排泥孔口；在所述菱形沉淀管两端与中间相隔处设置V形支架，将菱形沉淀管下部外壁与V形支架的内壁粘合，形成一个竖直对角线长度为A、水平对角线长度为B、与菱形沉淀管横断面相似的菱形粘合件；

将所述菱形粘合件相同部位的菱形沉淀管上部管外壁与其他菱形粘合件相同部位V形支架的外壁粘结，便可形成高为m×A、宽为n×B、粘合有N＝m×n+(m-1)(n-1)根菱形沉淀管的所述菱形列管沉淀结构，其中m为竖直方向上菱形粘合件的个数，n为水平方向上菱形粘合件的个数，N为所述菱形列管沉淀结构中所有菱形沉淀管的个数；

在所述粘接后形成的菱形列管沉淀结构中，菱形沉淀管外壁之间形成呈双向菱形交叉排列的排泥通道；V形支架将排泥通道分隔成相对封闭的隔间，所述菱形沉淀管在所述隔间都能通过排泥孔口与排泥通道相通，所述隔间的排泥通道均能上下连通。

优选地，所述菱形沉淀管的横断面的菱形四壁与水平对角线均成θ角，所述θ角的范围为40°≤θ≤70°；为提高强度，内壁四角可适当倒园，外壁四角为棱角。

优选地，所述V形支架的两分支内边夹角与外边的夹角均为α，与菱形沉淀管的上下菱角相等，α＝180°-2θ；每分支的内边长与菱形沉淀管的外边长相等，顶边与相对的底边平行；每边支架的垂直宽度c确定了排泥通道的宽度。

此外，还有必要将这种菱形列管沉淀结构制作成一种支撑系统简单、表面负荷大、便于运输与安装、方便工程应用可进行拼装的菱形列管组件。

一种菱形列管组件，所述菱形列管组件包括如权利要求1所述的菱形列管沉淀结构、法兰孔板构件、锯齿板及连系梁；

所述菱形列管沉淀结构的端面与所述法兰孔板构件的孔板粘接，四边用与菱形列管沉淀结构形状相吻合的锯齿板同时与菱形列管沉淀结构和法兰孔板构件的孔板安装边粘接，将所述菱形列管沉淀结构嵌固于法兰孔板构件中；

所述连系梁通过沉头螺栓与两端法兰孔板构件连接。

优选地，所述法兰孔板构件为矩形，所述法兰孔板构件由周边垂直于孔板且能够横向连接的周边法兰与焊接于中间的孔板组成。

优选地，所述法兰孔板构件设置周边法兰后的规格为1m×1m及1m×0.5m，所述规格1m×1m与所述规格1m×0.5m在拼装时能使上下层交错排列。

优选地，所述法兰孔板构件的孔板一种结构为四周留出一定宽度安装边的菱形孔眼多孔板，所述菱形孔眼的形状和排列方式与所述菱形列管沉淀结构的端面一致。

优选地，所述法兰孔板构件的孔板另一种结构为四周留出一定宽度安装边的矩形孔眼单孔板，矩形孔眼的大小应包含菱形列管沉淀结构端面N根菱形沉淀管的过水孔；

所述两种孔板都是通过能与菱形列管沉淀结构形状相吻合的锯齿板同时与菱形列管沉淀结构和孔板安装边粘接，将所述菱形列管沉淀结构嵌固于法兰孔板构件中。

优选地，所述连系梁在1m×1m的组件中为8条，在1m×0.5m的组件中为6条；四角为角钢型，中间为扁钢型。

上述菱形列管组件，由于在菱形沉淀管的外壁之间形成了相对封闭的排泥通道，因而从菱形沉淀管中分离出的固体颗粒沉淀物一旦进入排泥通道，便只能在排泥通道的静水中自由滑落直至下面泥斗，不会积聚于管内干扰菱形沉淀管中水的流动与固液分离；实现了泥与水的分流，这样便能够提高菱形沉淀管内的水平流速，从而提高表面负荷与沉淀效率；又由于这种排泥通道能从上一直通到下，不会受到高度与菱形沉淀管多少的限制，只要排泥通道的宽度能满足污泥颗粒沉降与滑落的要求即可，因此这种菱形列管组件可以多层重叠设置，更有利于提高表面负荷。

上述菱形列管组件是一种产品，它的长度取决于菱形沉淀管的长度，一般在2～3米左右，它本身相当于一根组合梁，应用时只需将其两端的法兰孔板构件搁置在沉淀器或沉淀池进水室与出水室的支承构件上即可，不需另建专用的支承系统。采用横向法兰与螺栓连接主要为防止组件的移动与方便组件相互之间的横向连接，以适应处理大水量的需要。而功能类似的粘合后的斜管沉淀填料组件则必须建专用的支承系统来支承。

【附图说明】

图1为菱形列管沉淀结构示意图；

图2为图1中菱形列管沉淀结构的排泥原理图；

图3为组成菱形列管沉淀结构的菱形沉淀管与V形支架的横断面的结构示意图；

图4为菱形列管组件总装外观示意图；

图5为法兰孔板构件的一种结构及其连接关系示意图；

图6为法兰孔板构件的另一种结构及其连接关系示意图；

图7为菱形列管组件在菱形列管沉淀器应用中的纵剖面示意图；

图8为上述实施例中菱形列管沉淀器B-B剖面示意图。

【具体实施方式】

本发明解决这些问题的方案在于解决水平沉淀管的排泥问题。斜管的由来就是为了排泥才将水平层流沉淀管倾斜至60度才取得较好的效果。因此必须另寻他途。

借鉴列管式冷凝器中冷却介质与被冷却分别流动的原理，设想将冷凝器中的列管全部换成水平层流沉淀管，沉淀下来的污泥不是用倾斜的方法使之从进水端排出，而是在沉淀管的底部开排泥孔口排入壳程内，相对封闭的壳程内充满了与管程内水压相同的静水，污泥絮体排出后便会在列管之间的壳程内自由沉降与绕沉淀管的外壁滑落。为减少滑落的阻力与防止污泥在管顶上沉积，必须采用菱形断面的沉淀管，即菱形沉淀管作为列管；再将壳体下部作成能集泥的锥斗，这就形成了菱形列管沉淀器或沉淀池，解决了水平沉淀管的分流排泥问题，不使污泥积留管内便可提高管内的流速，即可提高表面负荷。虽然牺牲了一部分空间作为壳程的排泥通道，但流速提高的收益会超过这部分损失。再则，由于这种沉淀池或沉淀器的进、出水及菱形沉淀管内的水流都是水平方向，只有污泥的沉落是垂直方向，不需要下部配水区，上部也不需要那么高的清水保护区，在相同池深条件下可以增加沉淀区的高度，列管可以重叠布置，也就可以增大表面负荷；为了简化支承系统，可将列管延伸到适当的长度、相互有一定的联结可形成组合梁，能承受自重与沉落过程的污泥荷重，只需将两端搁置在池壁上或池壁挑出的结构上即可。以上这种构想是可以实现的。下面结合具体实施例来说明。

如图1所示，为菱形列管沉淀结构示意图。该菱形列管沉淀结构100包括一系列水平放置的菱形沉淀管110和V形支架120，菱形沉淀管110沿长度延伸方向在管壁底部开设有排泥孔口112，在菱形沉淀管110两端与中间相隔处设置V形支架，将菱形沉淀管110下部管外壁与V形支架120的内壁粘合，形成一个竖直对角线长度为A、水平对角线长度为B、与菱形沉淀管110断面相似的菱形粘合件；将所述菱形粘合件中相同部位菱形沉淀管110上部管外壁与其他菱形粘合件相同部位的V形支架120的外壁粘结，最终可粘接成高度为m*A，宽度为n*B、共有N＝m*n+(m-1)(n-1)根菱形沉淀管110粘合在一起的菱形列管沉淀结构100，其中m为竖直方向上菱形粘合件的个数，n为水平方向上菱形粘合件的个数，N为所述菱形列管沉淀结构中所有菱形沉淀管的个数；粘合后形成的菱形列管沉淀结构100中的菱形沉淀管110外壁之间形成呈双向菱形交叉排列的排泥通道130；V形支架120不仅用自身的宽度支撑菱形沉淀管110的外壁形成排泥通道130，同时也将排泥通道分隔成相对封闭的隔间，菱形沉淀管110在每个隔间都能通过排泥孔口与排泥通道相通，每个隔间的排泥通道均能上下连通。

如图2所示，为图1中菱形列管沉淀结构的排泥原理图。在水流进入菱形沉淀管110后，固体颗粒沉降下落，通过排泥孔口112从菱形沉淀管110中排出，进入排泥通道130，由于在排泥通道130中充满静水是不流动的，不会受到菱形沉淀管110内水流的干扰，污泥颗粒只受重力作用而沉降，首先沉落到下面一根菱形沉淀管110外壁的顶尖上便沿着外壁两边的上部斜面在排泥通道130内向下滑落，至上斜面末了便沉落到下一个菱形沉淀管110的外壁的上斜面上，与从该管顶尖上滑下的污泥一起继续向下滑落，依此重复上述过程，直至最终沉落到泥斗中。

由于从菱形沉淀管110中分离出的固体污泥颗粒只在排泥通道130中自由滑落，不会在菱形沉淀管110内积存，因此不会干扰菱形沉淀管110中的水流运动，这样便可以提高菱形沉淀管110内的水平流速，从而提高表面负荷。

如图3所示为组成菱形列管沉淀结构的菱形沉淀管110与V形支架120横断面的结构示意图，菱形沉淀管110其主要尺寸参数包括：内壁菱形的水平对角线的长度d、内壁菱形的垂直对角线长度h、内壁菱形四壁与水平对角线所成角度θ、菱形沉淀管110的壁厚e(相应的水平厚度E＝e/sinθ)以及长度L。另外，排泥孔口112沿菱形沉淀管110的底部长度方向延伸，是宽度为P的多个条形孔口。

在本实施例中，菱形沉淀管110的横断面的菱形四壁与水平对角线均成θ角，所述θ角的范围为40°≤θ≤70°；为提高强度，内壁四角可适当倒园，外壁四角为棱角。

根据室外给水设计规范所总结的实践经验，也是为了与斜管沉淀池的对比，本实施方案优选采用d＝40mm，L＝2000mm，P＝5～8mm，e则以材质不同而异。菱形沉淀管110的材质可以是工程塑料、玻璃钢或金属。但宜优先采用工程塑料挤塑成型，采用e＝0.8～1.0mm。θ角的范围为40°≤θ≤70°。其中，θ角小的适用于粒度大与砂性强的污泥，θ角大的适用于粒度细小或粘性强的污泥，θ角超过上述范围已无实用价值。根据所分离的污泥颗(絮)粒的性质(粒度大小、砂性与粘性)不同，经优化后采用θ＝45°、56.31°、60.255°、63.44°；相应的tanθ＝h/d＝1.0、1.50、1.75、2.0四种型号。可由用户根据实际情况选用。

在本实施例中，为了提高管材的强度与方便工业化生产，菱形沉淀管110内壁四角可以适当修圆使其成为园角，外角则为棱角。

在本实施例中，V形支架120的两分支内边夹角与外边的夹角均为α，与沉淀管110的上下菱角相等，α＝180°-2θ；每分支的内边长与菱形沉淀管110的外边长相等；顶边与相对的底边平行；每边支架的垂直宽度c确定了排泥通道的宽度，相应其水平宽度C＝c/sinθ、厚度为Z。

当V形支架120与菱形沉淀管110粘合后，两分支的顶边线位于菱形沉淀管110两外顶边的延长线上，所有外边线形成一个新的相似菱形，其水平对角线长B＝d+2*E+C，其垂直对角线长A＝B*tanθ；每根菱形沉淀管110的两端与中间按长度不同粘接V形支架120三到五个，并应粘接在相同的部位，如图7所示。优选地，V形支架120的材质宜采用工程塑料注塑成型。

在本实施例中，当形成了呈菱形排列的菱形列管沉淀结构100后，由菱形沉淀管110外壁便形成了双向交叉的排泥通道130，有效宽度为V形支架120的垂直宽度c，c可以采用2～3种不同规格的尺寸，以适应污泥量大小不同的需要。

但是这种菱形列管沉淀结构100还不能在工程中直接应用，需要把它做成一种标准化的、可以拼装的菱形列管组件才好应用。

基于上述实施例，如图4所示，为菱形列管组件总装外观示意图。菱形列管组件200包括由用上述方法制作的菱形列管沉淀结构100与配置在两端的法兰孔板构件210与锯齿板220(在法兰孔板构件的后面，本图不可见，在图5中可见)及连系梁。在本实施例中，连系梁包括角钢连系梁230和扁钢连系梁240。

如图5所示，为法兰孔板构件的一种结构及其连接关系示意图，法兰孔板构件210由周边法兰211与焊接在中间的菱形孔眼多孔板212组成，所述菱形孔眼的形状和排列方式与所述菱形列管沉淀结构100的端面一致。

菱形列管沉淀结构100的端面与法兰孔板构件的孔板212粘接，四边用与菱形列管沉淀结构100形状相吻合的锯齿板220同时与菱形列管沉淀结构100和法兰孔板构件的孔板212的安装边粘接，将菱形列管沉淀结构100嵌固于法兰孔板构件210中。

正视图破折线的左上方为将孔板212揭开后看到后面菱形列管沉淀结构100端面的情况，以及可见到上面的锯齿板220与侧面的锯齿板220；在A-A剖面上可见到上下两块锯齿板220既与菱形列管沉淀结构100相粘接又与孔板212的安装边相粘接；在B-B剖面上可见到两侧两块锯齿板220既与菱形列管沉淀结构100相粘接又与孔板212的安装边相粘接；这种结构具有较高的强度，但菱形孔眼多孔板212加工较为复杂，费用较高。

如图6所示，为法兰孔板构件的另一种结构及其连接关系示意图，法兰孔板构件210由周边法兰211与焊接在中间的矩形孔眼单孔板213组成，所述矩形孔眼单孔板为四周留出一定宽度安装边之后矩形孔眼的大小应包含所连接的菱形列管沉淀结构100端面N根菱形沉淀管的过水孔。该单孔板与菱形列管沉淀结构100的连接，主要靠四边用能与菱形列管沉淀结构100外形相吻合的锯齿板220既与菱形列管沉淀结构100粘结又与矩形孔眼单孔板213的安装边粘接，将菱形列管沉淀结构100嵌固于法兰孔板构件210中；

正视图所见孔眼即为菱形列管沉淀结构100的端面，孔板213仅为四边的安装边，破折线的左上方为将孔板213安装边揭开后看到上面的锯齿板220与侧面的锯齿板220；在A-A剖面上可见到上下两块锯齿板220既与菱形列管沉淀结构100相粘接又与孔板213的安装边相粘接；在B-B剖面上可见到两侧两块锯齿板220既与菱形列管沉淀结构100相粘接又与孔板213的安装边相粘接；

这种结构的强度稍次于前者也能保证实用，但孔板213加工较为简单，费用较低。用户可根据实际情况选择。

一般在约1米见方的法兰孔板构件210内竖向可排列m个菱形沉淀管110与V形支架120的粘合件，横向可排列n个菱形沉淀管110与V形支架120的粘合件，m、n可按下式计算取整数：

    m＝INT((1000-必要的安装尺寸)/A)

    n＝INT((1000-必要的安装尺寸)/B)

或  n＝INT((500-必要的安装尺寸)/B)

则一个单元菱形列管组件内可组装的菱形沉淀管110的总数N为：

N＝m*n+(m-1)(n-1)

法兰孔板构件210的材质可以是非金属的，也可以是金属的。

连系梁通过沉头螺栓与法兰孔板构件的周边法兰211连接。在本实施例中，连系梁在高×宽为1m×1m的组件中为8条，在1m×0.5m的组件中为6条(由于宽度小无中间连系梁)；四角为角钢型连系梁230，中间为扁钢型连系梁240(见图4)，通过连系梁的连接与加固，将各构件组装成完整的可应用于沉淀器或沉淀池的菱形列管组件200。。

菱形列管组件200如按规格区分，可将1m*1m的编号为201，1m*0.5m的编号为202，它们之间能够通过法兰孔板构件210中的周边法兰211横向连接，形成多个菱形列管组件200的组合体。优选地，在沉淀器或沉淀池的安装现场，可根据需要通过菱形列管组件200两端的法兰用止水垫与螺栓连接拼装成所需一定规格的菱形列管组件的组合体，可适用各种沉淀器和沉淀池的需要。

基于上述实施例，所制作的菱形列管组件200的水力性能可按下述方法推求。根据菱形沉淀管110内层流条件下的理想沉淀模型，管内水平流速V与设计污泥絮粒沉降速度U₀的关系如下

V＝U₀*L/(d*tanθ)             <1>

当菱形沉淀管110水流能保持层流雷诺数Re＝500时的最大水平流速Vm为：

Vm＝Re*v/R＝2020/(d*Sinθ)    <2>

式中：v-清水的运动粘滞系数，在常温20℃时为1.01mm²/s；

      R-菱形沉淀管的水力半径，R＝d*Sinθ/4.

单根菱形沉淀管110所能通过的流量q’则有：

q’＝V*(d*h/2)*η*3.6*10^-6

   ＝U₀*L*d*η*1.8*10^-6    m³/h    <3>

式中：η-考虑内角修园的面积修正系数，一般η＝0.993～0.997；

      3.6*10^-6-单位换算系数，1mm³/s＝10^-6L/s＝3.6*10^-6m³/h。

对于一个菱形列管组件200(占1m²垂直过水面积)的处理能力q则为：

q＝N*q’＝N*U₀*L*d*η*1.8*10^-6     <4>

一个菱形列管组件200所占水平面积为(1*L/1000)m²，当有i层叠加组合时，所占水平面积不变，其折算的表面负荷W_i则有：

W_i＝i*q/(1*L)＝i*N*U₀*d*η*1.8*10^-6    m³/(h*m²)  <5>

由式<4>与式<5>可知，当U₀变化时，处理能力与表面负荷都会成比例变化；当延长L时，可使菱形列管组件200的处理能力成比例增长，但表面负荷将维持不变；当采用i层组合时，其表面负荷将是单层的i倍，一般最大的组合层数为3层。由于θ角影响A值，影响组装的行数，θ角越大表面负荷则越小。

在本实施例中，当采用U₀＝0.5mm/s；L＝2000mm；d＝40mm；tenθ＝1.75；η＝0.993。可得Vm＝58.16mm/s；V＝14.29mm/s。这要比斜管中允许的最大流速4.4mm/s大得多。当采用管壁厚e＝0.8～1.0mm，C≈10；7mm时，各种型号菱形列管组件的水力性能见下表所示。

L2000d40C10系列菱形列管组件水力性能表    1m*1m

L2000d40C7系列菱形列管组件水力性能表    1m*1m

由表可见本菱形列管组件200的表面负荷可达到10.653～73.462m³/(h*m²)，已大大突破了斜管组件表面负荷的极限，而对应U₀下平流沉淀池的表面负荷仅为1.8m³/(h*m²)。

由前表可知，就水力性能而论，以θ角小为好；以排泥顺畅而论，以θ角较大为好，如何让两者兼顾，应根据污泥的性状而定，在能满足排泥要求的条件下，选择θ较小为好。此外，影响组件水力性能的还有排泥通道的水平宽度C，C值越宽则有效过水断面越小，不能无原则增大C值，应根据污泥产生量的多少来权衡，在满足排泥要求的前提下，以C值较小者为好。

基于上述实施例，利用上述菱形列管组件200组成菱形列管沉淀器或沉淀池时，其一端必须与进水室或渠相连，另一端与出水室或渠相连，进、出水室或渠除与菱形沉淀管110连通之外，与其他部分是不直接连通的，菱形列管组件200利用两端的孔板构件支撑在池壁或由池壁挑出的悬臂板上，用螺栓或膨胀螺栓固定防止移动，不需另设专用的支承系统，下面即为集泥斗。

如图7所示，为菱形列管组件在菱形列管沉淀器应用中的纵剖面结构示意图。该菱形列管沉淀器300主要由带有进出水管的上壳体310；形成进水室与出水室的壁板320与上壁板321；与进水室及出水室相连接的几组菱形列管组件200；下部集泥斗330与支脚340组成。菱形列管组件200是用自身的周边法兰211与进出水室洞口相应的三边法兰323通过橡胶止水板与螺栓相连接的，进、出水室的上壁板321向内凹进以便菱形列管组件能从上向下放入安装，菱形列管组件周边法兰211与进、出水室上壁板321的连接是利用角钢型的法兰板322来实现的。从该剖面图上还可以看到菱形列管组件的一些内部结构：菱形沉淀管110；V型支架120；及由它们粘合而形成的排泥通道130、孔板212、锯齿板220。经过絮凝的原水由进水管进入进水室，通过挡水板324消能后均匀流过各菱形列管组件的菱形沉淀管110，沉淀的污泥絮粒经排泥孔口进入菱形沉淀管110外壁之间的排泥通道130，沿各菱形沉淀管110外壁的上斜面滑落，最终沉落到泥斗330中，清水则经出水室从出水管流出。

如图8所示，为该菱形列管沉淀器300沿进水室的B-B横剖面示意图。图示表明菱形列管组件的组合体系由两个1m*1m的组件201与一个1m*0.5m的组件202组成；它们通过周边法兰211相互连接，同时又与进水室洞口的三边法兰323相连接，上部则通过背面的角钢型法兰板322与进水室上部壁板321相连接。这样进入进水室的原水就只能从这些菱形列管组件200的菱形沉淀管110中流过，在沉淀管中进行固液分离，沉淀的污泥经排泥孔口排入排泥通道130，经排泥通道最终滑落至集泥斗330中。原来作为立式沉淀器处理能力只有15～20m³/h，改为菱形列管沉淀器后，采用θ＝60.255°的L2000d40C10组件则可达到60m³/h。

同理，如果需要可以将该实施例的上部壳体加高、进、出水室的洞口加高一倍，在现有两组半组件的上面再拼装两组半作相反的排列，便可构成一个新的实施例，其水处理的能力将是前者的二倍。

采用菱形列管组件200作为沉淀分离元件的大型钢筋混凝土结构沉淀池。其特征是上部沉淀分离区的平面形状一般为矩形，从进水渠经多组并联的菱形列管组件的组合体至出水渠出流应采用同程式布置，即进水渠从一端进水，出水渠必须从另一端出水，要求从进水口经任一个组件至出水口的流程都是相同的。在列管组件之间可隔适当距离留空设置人孔以便检修与清理。大型沉淀池宜采用共进水渠分流两边双列布置。集泥槽壁倾角一般宜采用45～60度，与其他一般的沉淀池无异；排泥宜采用分段设置穿孔管水力排泥。池型可由设计单位参考上述特点根据实际情况自行设计。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，对本发明的菱形列管沉淀结构与菱形列管组件还可以做出若干不同的型号与规格及其变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种菱形列管组件，其特征在于，所述菱形列管组件包括菱形列管沉淀结构与法兰孔板构件、锯齿板及连系梁；

所述菱形列管沉淀结构包括一系列水平放置的横断面为菱形的菱形沉淀管和V形支架；

所述菱形沉淀管沿长度延伸方向在管壁底部开设有排泥孔口；在所述菱形沉淀管两端与中间相隔处设置V形支架，将菱形沉淀管下部外壁与V形支架的内壁粘合，形成一个竖直对角线长度为A、水平对角线长度为B、与菱形沉淀管横断面相似的菱形粘合件；

将所述菱形粘合件中相同部位菱形沉淀管上部管外壁与其他菱形粘合件相同部位V形支架的外壁粘接，便可形成高为m×A、宽为n×B、粘合有N＝m×n+(m-1)(n-1)根菱形沉淀管的菱形列管沉淀结构，其中m为竖直方向上菱形粘合件的个数，n为水平方向上菱形粘合件的个数，N为所述菱形列管沉淀结构中所有菱形沉淀管的个数；

在粘接后形成的菱形列管沉淀结构中，菱形沉淀管外壁之间形成呈双向菱形交叉排列的排泥通道；V形支架将排泥通道分隔成相对封闭的隔间，所述菱形沉淀管在所述隔间都能通过排泥孔口与排泥通道相通，所述隔间的排泥通道均能上下连通；

所述菱形沉淀管的横断面的菱形四壁与水平对角线均成θ角，所述θ角的范围为56.31°≤θ≤70°；内壁四角倒圆，外壁四角为棱角；

当V形支架与菱形沉淀管粘合后，两分支的顶边线位于菱形沉淀管两外顶边的延长线上，所有外边线形成一个新的相似菱形；

所述V形支架的两分支内边夹角与外边的夹角均为α，与菱形沉淀管的上下菱角相等，α＝180°-2θ；每分支的内边长与菱形沉淀管的外边长相等，顶边与相对的底边平行；每边支架的垂直宽度c确定了排泥通道的宽度；c采用2～3种不同规格的尺寸，以适应污泥量大小不同的需要；

所述菱形列管沉淀结构的端面与所述法兰孔板构件的孔板粘接，四边用与菱形列管沉淀结构形状相吻合的锯齿板同时与菱形列管沉淀结构和法兰孔板构件的孔板安装边粘接，将所述菱形列管沉淀结构嵌固于法兰孔板构件中；

所述连系梁通过沉头螺栓与两端的法兰孔板构件连接。

2.根据权利要求1所述的菱形列管组件，其特征在于，所述法兰孔板构件为矩形，所述法兰孔板构件由周边垂直于孔板且能够横向连接的周边法兰与焊接于中间的孔板组成。

3.根据权利要求2所述的菱形列管组件，其特征在于，所述法兰孔板构件设置周边法兰后的规格为1m×1m或1m×0.5m，所述规格为1m×1m与所述规格为1m×0.5m的法兰孔板构件在拼装时能使上下层交错排列。

4.根据权利要求2所述的菱形列管组件，其特征在于，所述法兰孔板构件的孔板一种结构为四周留出一定宽度安装边的菱形孔眼多孔板，所述菱形孔眼的形状和排列方式与所述菱形列管沉淀结构的端面一致。

5.根据权利要求2所述的菱形列管组件，其特征在于，所述法兰孔板构件的孔板另一种结构为四周留出一定宽度安装边的矩形孔眼单孔板，矩形孔眼的大小应包含菱形列管沉淀结构端面N个菱形沉淀管的过水孔。

6.根据权利要求3所述的菱形列管组件，其特征在于，所述连系梁在1m×1m的菱形列管组件中为8条，在1m×0.5m的菱形列管组件中为6条；四角为角钢型，中间为扁钢型。