CN103172150B - 一种采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种澄清池，在利用微涡流絮凝技术的基础上，采用能形成泥渣循环的设备，使得本发明能在保留以往水处理流程中的优势弥补其不足，达到最佳处理效果。本发明提供的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，包括池体构筑物，池体中间设置有中心筒，池体中下部安装有进水管，池体底部具有缓坡并设置有排泥管；中心筒包括反应一区和反应二区，其中反应一区为圆锥筒形，外围焊接有反应二区；反应二区底部为环形钢制，内圈与反应一区焊接、外圈密封有混凝土外围筒，反应一区与反应二区中均装填有微涡流絮凝器；反应二区侧面底部设置有导流装置，导流装置下设有伞形板，反应一区底部安装着潜水回流泵；进水管末端还设置有多点配水装置。

Description

一种采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池

技术领域

    本发明属于水处理技术领域，尤其是涉及一种采用潜水回流泵符合微涡流反应工艺的澄清池。

背景技术

水和废水的混凝处理工艺包括水和药剂的混合、反应及絮凝体与水的分离三个阶段。澄清池就是完成上述三个过程与一体的专门设备。澄清池中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状的泥渣。在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。澄清设备按泥渣工作时的状态分为两大类。第一类是泥渣与原水密切接触，不断循环使水中杂质与泥渣相互凝聚、吸附。这类称为循环泥渣型澄清池，如机械搅拌加速澄清池和水里循环澄清池。第二类是在池内一定深度形成一个泥渣层，原水中的杂质是在原水通过此泥渣过程中被凝聚、吸附和分离的。这类称为悬浮泥渣型澄清池，属于这一类的有悬浮式和脉冲式澄清池等。

机械搅拌澄清池属泥渣循环型澄清池，其特点是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣的回流和接触反应。加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后经叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。

机械搅拌澄清池的搅拌机分为变速驱动部分、提升叶轮部分、桨叶部分、搅拌机的调流装置、及操作间和起吊装置等。

(1)变速驱动部分：一般采用无级变速电机或三角皮带轮多档变速；由于搅拌机转速低，所需减速器减速比比较大，又有调流要求，减速器的标准产品有时不能满足需要，需自行设计，现在一般采用三角皮带和涡轮减速器两级减速，也有采用锥齿轮与正齿轮两级减速。轴承装置应设置推力轴承，以承担转动部分的自重及作用在叶轮上水压差的轴向荷载。轴承需有可靠的密封，防止机油渗漏池中污染水质。

(2)提升叶轮及桨叶部分：需通过工艺计算专门设计加工，并作动平衡测试。

(3)调流装置：均应设有开度指示。有三种形式：升降式、调流环及浮筒式。

其他：在池顶部安装的机电设备装置，一般设操作间，以避免风雨和日照的侵袭。

机械搅拌澄清池的搅拌机结构较为复杂，减速机维护保养过程中易造成机油泄漏污染水质，动力消耗大。

在此基础上，出现了取代机械搅拌的微涡流絮凝技术，微涡流絮凝技术是采用定制的微涡流絮凝器的一种絮凝反应工艺，当加药混合后的原水进入投加了涡流絮凝器的反应池后，形成不规则的涡流形态，有利于快速形成絮粒，通过反应池流速逐渐变缓，絮粒逐渐变大，然后进入沉淀区。用微涡流絮凝技术改造过得机械搅拌澄清池通常絮凝反应时间仅需5--8分钟，仅为常规反应池反应的一半时间左右。但却带来了一个新问题：没有机械搅拌形成的泥渣循环，原水中的悬浮颗粒碰撞几率小，药剂消耗没有得到有效利用，相对于机械搅拌澄清池絮粒形成困难，尤其是低温低浊度的原水，药剂消耗增加了近一倍，尤其对处理低温低浊度的原水处理较为困难。

发明内容

由于机械搅拌澄清池和微涡流絮凝技术各有优、缺点，本发明设计了一种澄清池，在利用微涡流絮凝技术的基础上，采用能形成泥渣循环的设备，使得本发明能在保留以往水处理流程中的优势弥补其不足，达到最佳处理效果。考虑到能形成泥渣循环的设备，需要安装在第一反应室，既要小型化，又要大流量低扬程低转速，还要是潜水型的，又由于输送的是泥渣，设备还需耐腐蚀和磨损，由于是潜水型的，其机电设计须可靠。因此本发明使用潜水回流泵作为形成泥渣循环的设备。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，包括池体构筑物，池体中间设置有中心筒，池体中下部安装有进水管，池体底部具有缓坡并设置有排泥管；中心筒包括反应一区和反应二区，其中反应一区为圆锥筒形，反应一区外围焊接有反应二区；反应二区底部为环形钢制，内圈与反应一区焊接、外圈密封有混凝土外围筒，反应一区与反应二区中均装填有微涡流絮凝器；反应二区侧面底部设置有导流装置，导流装置下设有伞形板，反应一区底部安装着潜水回流泵；进水管末端还设置有多点配水装置。 

作为本发明的一种优选方案，导流装置上均匀分布有隔板，隔板在导流装置上分隔出多个导流槽。

作为本发明的一种优选方案，所述反应一区的深度大于反应二区的深度。

作为本发明的一种改进方案，所述池体上部安装有斜管支架，斜管支架上设置着斜管，斜管上方设有集水槽。

作为本发明的一种改进方案，所述反应二区底部设置有放空短管，放空短管末端安装有放空阀。

作为本发明的一种改进方案，池底一侧缓坡上铺设有小排泥管通至池外。

本发明提供的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，充分结合了机械搅拌澄清池和微涡流絮凝技术的优势，具有如下优点和技术效果：

1．      制水处理出水水质好，絮凝剂消耗低。在泥渣层未完全形成前，相对于机械搅拌澄清池而言初期出水更优，且。以600m3/h澄清池为例，同等出水水质2NTU时，采用聚合氯化铝絮凝剂，本技术澄清池絮凝剂消耗约为微涡流絮凝反应澄清池的一半，为机械搅拌澄清池的三分之二。由于采用了泥渣循环方式，药剂得到充分利用，原水中的颗粒碰撞机会增多，絮体形成快且密实，对低温低浊度的原水的适应能力明显增强。

2．      节能效果好。同比600m3/h机械搅拌澄清池，本澄清池装机容量减少2.5KW。一年可节电约2万度。

3．      设备简化，维护简单。采用了机电一体化设计的潜水回流泵及其电控箱作为形成泥渣循环的设备，潜水回流泵可连续运行，其维护周期为一年，其机械密封一年更换一次。

附图说明

图1为采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池结构示意图；

图2为导流装置的结构示意图； 

附图标记列表：

1-池体，2-中心筒，21-反应一区，22-反应二区，23-混凝土外围筒，24-网格板，3-导流装置，31-隔板，32-导流槽，4-伞形板，5-潜水回流泵，6-排泥管，7-进水管，8-多点配水装置，81-分支管，9-斜管，10-集水槽，11-放空短管，12-放空阀，13-斜管支架，14-气动快开排泥阀，15-分离室，16-缓坡，17-潜水回流泵支架，18-小排泥管，19-不锈钢板。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例一：

如图1所示，采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，包括池体1构筑物，池体1中间设置有中心筒2，中心筒2应位于俯视池体1时的几何中心，偏差不大于0.1m，采用钢板制作。中心筒2分为反应一区21和反应二区22，所述反应一区21为圆锥筒形，反应一区21外围焊接有反应二区22，反应二区22为圆筒形、其底部为环形钢制，反应二区22内圈与反应一区焊接、外圈密封有混凝土外围筒23，反应一区21与反应二区22中均装填有微涡流絮凝器。反应二区22侧面底部设置有导流装置3，导流装置3下设置有伞形板4，反应一区21底部设置有潜水回流泵5。池体1底部具有缓坡并设置有排泥管6，池体1中下部还安装着进水管7、进水管7末端设置有多点配水装置8。

反应一区21底部和中部设置有网格板24，网格板24上具有尺寸优选为100mm×100mm的方格，由规格为50×4mm的镀锌扁钢焊接组成，网格板24中部留有人孔以供维修清理。网格板24起承托微涡流絮凝器，并将第一反应区分隔成两个区间的作用。网格板将反应一区分隔成两个区间，区别于现有技术中反应一区二区等深设置，反应一区21深度大于反应二区22的深度，这样使得微涡流絮凝器有较大的运动空间，反应更剧烈而充分。反应一区21上部开条形缝，高度优选为500mm，宽度优选为150mm，数量为16条。反应二区22底部设置有放空短管11，放空短管末端安装有放空阀12，可通过开启放空阀将反应一区和反应二区放空。 

反应二区侧面底部设置有导流装置3，导流装置3将经过充分搅拌后的原水导流至分离室15中，分离室15为中心筒和池壁之间的区域。导流装置沿反应二区22周边均匀设置，数量为16个，导流装置3结构如图2所示，导流装置13四周采用2mm厚不锈钢板19，其上均匀分布有1mm厚不锈钢隔板31，隔板31将导流装置分隔为多个导流槽32，导流均匀，导流口流速范围约为0.04--0.1m/s。。导流装置3下设置有伞形板4，伞形板4与导流装置3斜度相同，对导流装置3起到延伸作用，伞形板4末端与澄清池底之间具有开口，开口宽度为500mm，泥渣可从该开口处沉入澄清池底。原水经导流装置3中流入分离室15中，泥渣下沉并通过伞形板顺流入池体底部，池体底部具有缓坡16并在缓坡底端设置有排泥管6，排泥管6上设置有气动快开排泥阀14，澄清池工作时打开气动快开排泥阀14，泥渣顺缓坡16流至排泥管口最终由排泥管6排出澄清池。

池体1上部、分离室15的顶端（清水区）优选安装有斜管支架13，斜管支架13上设置着数根斜管9，斜管9上方设有集水槽10。清水区上升流速一般为0.7---1.1mm/s，当设置斜管9时，可按照相应斜管9取较高上升流速。进水管7从池壁穿出，用于向澄清池内供给供澄清分离用的原水。进水管7末端的多点配水装置8为环形管，其上设置有多个分支管81向上配水，通过水力计算使得各个分支管81配水均衡，防止出现偏流，本澄清池采用多点配水方式，布水更均匀合理。分支管81数量大约有4--6枝，出水流速约为0.6--1.2m/s。

反应一区底部设置有潜水回流泵支架17，潜水回流泵支架17上安装着潜水回流泵5，潜水回流泵5能将沉降到池底的泥渣与加过絮凝剂的原水均匀混合后，输送到装有微涡流絮凝器的反应一区21与反应二区22，絮凝体快速形成，而且密实，经导流装置3均匀进入澄清池的分离室，分离室15中下部为泥渣层，上部为清水层，清水向上经斜管9、集水槽10，最终汇集至出水槽流出。由于采用了泥渣循环方式，药剂得到充分利用，原水中的颗粒碰撞机会增多，絮体形成快且密实，从而降低了药耗，对低温低浊度的原水的适应能力明显增强。

潜水回流泵采用潜水电机一般采用高绝缘等级（F）级的标准定子和转子组件，电机设计紧凑，符合I.E.C国际标准。减速传动装置主要由一对斜齿轮、轴承和油箱组成。其驱动齿轮安装在电机输出轴上，被动齿轮装在泵轴上，设计寿命一般为75000小时，轴承设计寿命不低于50000小时，并且配有过热保护和渗水保护，可靠性较高。以潜水回流泵替代机械搅拌装置实现泥渣回流，在同样回流量的前提下，能耗和设备重量都有所下降，以600m³/h澄清池为例，所配电机一般为7.5KW，同等情形潜水回流泵所配电机为4--5KW，潜水回流泵电耗降低约三分之一。同样以600m³/h澄清池为例，机械搅拌澄清池的搅拌机的设备重量为2—3吨，潜水回流泵为0.3—0.4吨，设备重量也降低很多。

潜水回流泵流量：按照出水流量的2---3倍，扬程：0.1--0.5m。潜水回流泵距池底最小距离大于0.5m。潜水回流泵的型号主要有QHB潜水回流系列和SRP沉水回流泵系列，功率1.5--22KW，叶轮直径400--760mm。

水在池中总停留时间一般为1.2--1.5h。

微涡流絮凝器是市场上通常使用的一种多孔空心球体，直径通常为200mm，开孔孔径为30mm，材质为ABS。市售有多种规格，开孔(2--5cm)大小与空心球体（直径10--20cm)作用不一，需根据处理水质的具体情况选择合适的絮凝器，微涡流絮凝器的装填体积均为第一和第二反应区体积和的2/3左右。

实施例二：

作为本发明的一种优选方案，其他技术特征与实施例一相同，不同点在于池底沿缓坡还铺设有向上排泥的小排泥管18通至池外，增设小排泥管18起到辅助排泥的作用，确保潜水回流泵所在部位不被泥沙淤积而影响其散热。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.一种采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，包括池体构筑物，池体中间设置有中心筒，池体中下部安装有进水管，池体底部具有缓坡并设置有排泥管，其特征在于：所述中心筒包括反应一区和反应二区，其中反应一区为圆锥筒形，反应一区外围焊接有反应二区；反应二区底部为环形钢制，内圈与反应一区焊接、外圈密封有混凝土外围筒，反应一区与反应二区中均装填有微涡流絮凝器，所述反应一区的深度大于反应二区的深度，反应一区中部设置有网格板，网格板将反应一区分隔成两个区间；反应二区侧面底部设置有导流装置，导流装置下设有伞形板，反应一区底部安装着潜水回流泵；进水管末端还设置有多点配水装置。

2.根据权利要求1所述的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，其特征在于：所述导流装置上均匀分布有隔板，隔板在导流装置上分隔出多个导流槽。

3.根据权利要求1所述的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，其特征在于：池底一侧缓坡上铺设有小排泥管通至池外。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，其特征在于：所述池体上部安装有斜管支架，斜管支架上设置着斜管，斜管上方设有集水槽。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的采用潜水回流泵复合微涡流反应工艺的澄清池，其特征在于：所述反应二区底部设置有放空短管，放空短管末端安装有放空阀。