CN103232099A - 村镇集中供水一体化净水设施 - Google Patents

Abstract

一种村镇集中供水一体化净水设施，包括进水管、出水管，药剂混合投加系统、主体设施与反冲洗系统；药剂混合投加系统包括混凝剂投加器、加药管、静态水力混合器，静态水力混合器安装于进水管，混凝剂投加器与加药管连接，加药管出口与进水管相接位于静态水力混合器前面，主体设施包括絮凝沉淀系统、过滤系统与排泥系统，絮凝沉淀与过滤系统设置在空心圆柱体内，空心圆柱体内设有圆环隔墙，圆环隔墙将空心圆柱体分为外圆区与内圆区，外圆区设絮凝沉淀系统，内圆区设过滤系统，进水管出口位于絮凝沉淀系统，絮凝沉淀系统与过滤、排泥系统连通，过滤系统与出水管连通。其对原水水质变化适应能力强，出水水质好，占地小、建设投资少、运行管理简单。

Description

村镇集中供水一体化净水设施

技术领域

在本发明属于村镇供水技术领域，具体涉及一种适用于供水水源为地表水的村镇集中供水一体化净水设施。 

背景技术

目前，我国大部分村镇都存在饮水水源不足、饮水水质不达标等供水问题，直接影响着村镇居民的正常生活。随着我国经济日新月异的不断发展和国民生活水平的不断进步，村镇居民对于饮用水的需求量及对供水水质的要求也在不断提高。因而，改善村镇供水条件、优化村镇净水工艺及提高供水水质是我国村镇供水工程亟待解决的问题。

现阶段我国村镇供水工程根据原水水质的情况，通常采用加压直饮和常规工艺处理两种方式。对于地表水源水质较好、浊度低地区可将原水消毒后加压输送至用户，虽然这样节约供水成本，但是当雨季来临，地表水源的水质会发生明显变化，浊度成倍增加，仅以简单消毒的处理方式难以达到饮用水卫生标准。对于浊度较高的地表水源，必须进行常规水处理工艺处理后，才能加压输入至各居民用户。

目前，村镇供水工程中普遍采用的常规水处理设施是由生产厂家已制作成型的一体化净水设施。一体化净水设施是将混凝、沉淀、过滤三个净水单元合理地组合于同一设施内，再配以加药与消毒系统，即可成为一个完整的小型净水设施。它适用于水量较小、远离城市供水系统的区域。在满足设施体积小、净水效率高的条件下，在一体化净水设施中，混凝、沉淀、过滤三个净水单元可根据不同原水水质条件而采用不同型式的组合与构造。

纵观目前市场上推广的一体化净水设施，还有不少亟待解决的问题。首先，大部分一体化净水设施絮凝阶段采用的是折板、网格等常规絮凝结构，为了使设施结构紧凑而节省空间，一体化净水设施厂家常减小絮凝区设计容积，这就很难满足常规絮凝反应时间的要求，导致絮凝反应不充分，使得颗粒碰撞几率减小而难以凝聚，直接影响沉淀效果，从而最终增大了滤池负荷，缩短了过滤周期。其次，这种制作成型的净水设施，为了制作加工方便而制造成矩形或方形，这种设备水力条件较差，容易产生死水区，进而影响处理效果。再次，市场上的一体化净水设施多为成品或零部件现场组装而成，制造和运输成本高，并且设施操作和维护需要具备一定专业技能的技术人员，特别是对于一些距离城市较远的发展相对落后的村镇，其工程投资及管理运行费用就难以承担。

因此，开发一种经济可行的村镇集中供水一体化净水设施来解决以地表水为供水水源的村镇供水安全问题，具有重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是提供一种村镇集中供水一体化净水设施，该设施即可在安装现场就地建造，也可由生产厂家制作成型运输到安装现场；具有构造简单、便于施工、占地少、运行方便、出水水质好、造价及运行成本低等优点，适用于以地表水作为供水水源的村镇集中供水工程。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种村镇集中供水一体化净水设施，包括进水管、出水管，其特征在于：还包括药剂混合投加系统、主体设施与反冲洗系统；药剂混合投加系统包括混凝剂投加器、加药管、静态水力混合器，静态水力混合器安装在进水管上，混凝剂投加器与加药管连接，加药管出口与进水管相接且位于静态水力混合器前面，主体设施包括絮凝沉淀系统、过滤系统与排泥系统，絮凝沉淀系统与过滤系统设置在空心圆柱体内，空心圆柱体内设有圆环隔墙，圆环隔墙将空心圆柱体分为外圆区与内圆区，外圆区设絮凝沉淀系统，内圆区设过滤系统，进水管出口位于絮凝沉淀系统，絮凝沉淀系统与过滤系统、排泥系统连通，过滤系统与出水管连通，过滤系统与反冲洗系统连接。

药剂混合投加系统还包括浊度仪和流量计；浊度仪、流量计安装在原水收集处。混凝剂投加器中加入的混凝剂，技术人员根据原水浊度、流量参数计算并结合以往投加经验值确定投加量；对于经济条件好的村镇，药剂混合投加系统可增加自动控制装置，自动控制装置设有控制箱，由控制箱接收浊度仪、流量计对原水的浊度、流量的检测信号，控制混凝剂投加器来调整混凝剂的投加量。

外圆区设有的絮凝沉淀系统由径向隔墙分隔为接触絮凝区和斜管沉淀区，径向隔墙底部设有配水口将接触絮凝区和斜管沉淀区连通，斜管沉淀区设有集水槽，外圆区还设有由第二径向隔墙分隔出来的汇水渠，集水槽与汇水渠连通，

圆环隔墙设有与汇水渠连通的进滤池配水口，内圆区设有的过滤系统包括位于圆环隔墙内的均质砂滤池，圆环隔墙内壁四周设有V型水槽，进滤池配水口与V型水槽连通，V型水槽四周均布设有配水孔，达到均匀配水的目的，配水孔与均质砂滤池连通；排泥系统包括设置在斜管沉淀区底部的排泥管与设置于外圆区外围的集泥井，排泥管出口与集泥井连通。

反冲洗系统包括设置在均质砂滤池中心的反冲洗水排水槽，设置于外圆区外围的反冲洗泵或高位水箱，反冲洗排水管，反冲洗进水管；反冲洗排水管一端与反冲洗排水槽相连通，另一端与集泥井连通，反冲洗进水管进水端与反冲洗泵或高位水箱连接，反冲洗进水管出水端与出水管连接，反冲洗进水管上安装有反冲洗阀门。

本发明解决上述问题的技术构思是：本发明的主体设施为一个同心的两个环状圆柱体结构，内圆区作为均质滤池，外圆区通过径向隔墙与第二径向隔墙分成接触絮凝区、斜管沉淀区与汇水渠三部分。主体设施的制作材料可根据处理规模大小选择碳钢（防腐处理）或不锈钢或混凝土或砌筑体。进水管由池底伸入到接触絮凝区中部，原水可由进水管出水口翻入接触絮凝区；接触絮凝区域与斜管沉淀区底部通过径向隔墙底部设有的配水口相通，原水经接触絮凝后由池底进入至斜管沉淀区，上升至斜管沉淀区的集水槽出水，沉淀淤泥由池底排泥管重力排出；上升至斜管沉淀区集水槽的原水通过汇水渠、进滤池配水口进入V型水槽，再由V型水槽四周均布设有的配水孔进入圆环隔墙内的均质砂滤池，经均质砂滤池过滤后由池底集水室出水。反冲洗进水管与出水管连接，反冲洗水可由池底集水室配水对滤料进行反冲洗。

本发明主要通过接触絮凝、斜管沉淀、均质砂滤三个净水单元对原水进行处理，使出水水质达到居民饮用水标准，与现有一体化净水设施相比具有的优点是：设施结构简单，使用材料范围宽泛，可根据工程所在地区就地取材，便于工程施工，在同等供水规模条件下，较现有一体化净水设施工程投资费用少，设备后期运行管理操作简易，对管理人员专业技能要求不高，可由培训后的人员直接管理运行，设备运行费用低，对原水水质变化适应能力强，出水水质良好，特别适用于村镇集中供水工程，具有占地小、建设投资少、运行管理简单等特点。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图，

图2是图1的A—A剖面图，

图3是图1的B—B剖面图，

图4是本发明的底部平面结构示意图，

图5是接触絮凝介质大样图，

图6是V型水槽大样图，

图7是反冲洗系统的结构示意图，

图8是斜管沉淀区斜管的安装示意图。

1—进水管，2—加药管，3—静态混合器，4—接触絮凝介质，5—配水口，6—斜管，7—集水槽，8—汇水渠，9—进滤池配水口，10—V型水槽，11—均质滤料，12—反冲洗排水槽，13—排泥管，14—排泥管阀门，15—集泥井，16—配水孔，17—滤料衬托板，18—集水室，19—出水管，20—反冲洗水排水管，21—反冲洗阀门，22—出水阀门，23—接触絮凝区，24—斜管沉淀区，25—混凝剂投加器，26—絮凝沉淀系统，27—过滤系统，28—排泥系统，29—圆环隔墙，30—外圆区，31—内圆区，32—径向隔墙，33—支撑，34—第二径向隔墙，35—均质砂滤池，36—反冲洗进水管，37—反冲洗泵或高位水箱，38—波折斜面，39—角钢，40—滤头，D—斜管与斜管沉淀区底部的水平倾角, L—斜管长度。

具体实施方式

下面通过附图，对本发明做进一步的详细描述。如图1所示：一种村镇集中供水一体化净水设施，包括进水管1、出水管19，还包括药剂混合投加系统、主体设施与反冲洗系统；药剂混合投加系统包括混凝剂投加器25、加药管2、静态水力混合器3，静态水力混合器3安装在进水管1上，混凝剂投加器25与加药管2连接，加药管2出口与进水管1相接且位于静态水力混合器3前面，主体设施包括絮凝沉淀系统26、过滤系统27与排泥系统28，絮凝沉淀系统26与过滤系统27设置在空心圆柱体内，空心圆柱体内设有圆环隔墙29，圆环隔墙29将空心圆柱体分为外圆区30与内圆区31，外圆区30设絮凝沉淀系统26，内圆区设过滤系统27，进水管1出口位于絮凝沉淀系统26，絮凝沉淀系统26与过滤系统27、排泥系统28连通，过滤系统27与出水管19连通，过滤系统27与反冲洗系统连接。空心圆柱体以及圆环隔墙29，选用混凝土、防腐处理的碳钢、不锈钢、砌体。 

外圆区30设有的絮凝沉淀系统26由径向隔墙32分隔为接触絮凝区23和斜管沉淀区24，参见图2、图3与图4：接触絮凝区23安装接触絮凝介质4，进水管1出口位于接触絮凝介质4上方，斜管沉淀区24安装斜管6，径向隔墙32底部设有配水口5将接触絮凝区23和斜管沉淀区24连通，斜管沉淀区24设有支撑33，支撑33上面安装集水槽7，集水槽7与外圆区30、内圆区31同心圆形布置，参见图1，外圆区30还设有由第二径向隔墙34分隔出来的汇水渠8，汇水渠8有三个，其中接触絮凝区23两边各设置一个，接触絮凝区23对面设置一个；集水槽7与汇水渠8连通，圆环隔墙29设有与汇水渠8连通的进滤池配水口9，内圆区31设有的过滤系统27包括位于圆环隔墙29内的均质砂滤池35，参见图6：圆环隔墙29内壁四周设有V型水槽10，进滤池配水口9与V型水槽10连通，V型水槽10四周均布设有配水孔16，孔径32mm，实现均匀配水，配水孔16与均质砂滤池35连通；排泥系统28包括设置在斜管沉淀区24底部的排泥管13与设置于外圆区外围的集泥井15，排泥管13出口与集泥井15连通。集泥井15为数个，排泥管13为数根；排泥管13上设有排泥管阀门14；排泥管13管壁设有排泥孔。

参见图2、图3与图7：均质砂滤池35下部设有滤料衬托板17，滤料衬托板17均匀布置滤头40，滤料衬托板17上面装有均质滤料11、下面设集水室18，集水室18连接有出水管19，出水管19安装出水阀门22。

参见图1、图2、图3与图7：反冲洗系统包括设置在均质砂滤池35中心的反冲洗水排水槽12，设置于外圆区外围的反冲洗泵或高位水箱37，反冲洗排水管20，反冲洗进水管36，反冲洗水排水槽12端口高于均质滤料11上表面；反冲洗排水管20一端与反冲洗排水槽12相连通，另一端与集泥井15连通，反冲洗进水管36进水端与反冲洗泵或高位水箱37连接，反冲洗进水管36出水端与出水管19连接，反冲洗进水管36上、出水管19之间安装有反冲洗阀门21。

参见图8：斜管沉淀区24安装的斜管6为正六边形管，斜管长度L为1000mm，斜管与斜管沉淀区24底部的水平倾角D为60°，斜管6固定在径向安装于外圆池壁两侧的角钢39上，斜管沉淀区24底部为波折斜面38，在波折斜面38低端安装排泥管13，积泥由波折斜面38收集至排泥管13表面的排泥孔附近，通过开启排泥管阀门14将污泥通过静压、重力排除。

参见图5：接触絮凝区23安装的接触絮凝介质4是粒径不同的球状絮凝介质，球状絮凝介质粒径沿垂直方向由上至下逐渐减小，球状絮凝介质粒径变化范围在30mm至10mm之间，球状絮凝介质材料可选用有机工程塑料、聚四氟乙烯等耐磨性能较强、价格低廉的球状聚合材料；当混合液流经过球状絮凝介质的间隙时，介质对水流不断缩放挤压，提高水中颗粒的碰撞机率，有助于混合液在较短时间内发生絮凝反应。

药剂混合投加系统还包括浊度仪和流量计；浊度仪、流量计安装在原水收集处；药剂混合投加系统还增加自动控制装置，自动控制装置设有控制箱，由控制箱接收浊度仪、流量计对原水的浊度、流量的检测信号，控制混凝剂投加器来调整混凝剂的投加量。

本发明的工作过程大致如下：技术人员根据原水浊度、流量参数计算并结合以往投加经验值确定混凝剂投加量或通过药剂混合投加自控系统自动控制混凝剂的投加量；原水与混凝剂经静态混合器3混合后，由进水管1上翻进入接触絮凝区23，当混合液通过絮凝介质4时，粒径沿垂向逐渐减小的不等球状介质对水流有挤压的作用，促使絮凝体的快速形成；混合液由重力自流至池底，由沉淀区的配水口5进入斜管沉淀区24，水流上升的同时，水中的杂质聚集在絮体上沉积到池底，由排泥管13排除到集泥井15；排泥量由排泥管阀门14控制，操作时可分不同时间段，分别对沉淀池底部不同区域排泥，排泥方式简便；水流由沉淀区的集水槽7进入三个汇水渠8，再进入V型水槽10由槽内均布的配水孔16配水进入均质砂滤池35，经均质滤料11过滤后通过滤头40进入集水室18汇集后由出水管19入清水池；均质砂滤池可采用高位水箱亦反冲洗水泵37对滤料进行反冲洗，通过关闭出水阀门22、开启反冲洗阀门21，反冲洗水进入集水室18配水，再经过滤头40出水对均质滤料进行反冲洗，同时， V型槽配水孔出水对滤池表面进行表扫冲洗，冲洗后的废水进入反冲洗排水槽12由反冲洗水排水管20排入集泥井；冲洗结束后，关闭反冲洗阀门21，再开启出水阀门22，设施即可正常出水。

本发明的工作原理：原水与混凝剂经过静态混合器，利用水流中的剧烈紊动，在很短时间内使混凝剂均匀的扩散到整个水体；与混凝剂充分混合后的原水通过接触絮凝介质，由于混凝剂对水中胶体粒子的电性中和、吸附架桥、卷扫等作用，使分散悬浮的胶体粒子失去稳定性，利用球状塑料介质间间隙的由大到小的变化对水流的缩放挤压，水流中失去稳定性的胶体粒子在这个过程中相互碰撞、聚集，在较短时间内形成大的絮体；完成絮凝反应的混合液进入斜管沉淀区，通过重力完成絮体与清水的固液分离；清水由配水渠进水均质砂滤池V型水槽，通过V型水槽四周均匀布置的配水孔均匀配水，进入滤池表面，通过滤料对水中杂质的吸附和拦截，最终达到良好的净水效果。 

Claims (10)

1.一种村镇集中供水一体化净水设施，包括进水管、出水管，其特征在于：还包括药剂混合投加系统、主体设施与反冲洗系统；药剂混合投加系统包括混凝剂投加器（25）、加药管（2）、静态水力混合器（3），静态水力混合器（3）安装在进水管（1）上，混凝剂投加器（25）与加药管（2）连接，加药管（2）出口与进水管（1）相接且位于静态水力混合器（3）前面，主体设施包括絮凝沉淀系统（26）、过滤系统（27）与排泥系统（28），絮凝沉淀系统（26）与过滤系统（27）设置在空心圆柱体内，空心圆柱体内设有圆环隔墙（29），圆环隔墙（29）将空心圆柱体分为外圆区（30）与内圆区（31），外圆区（30）设絮凝沉淀系统（26），内圆区设过滤系统（27），进水管（1）出口位于絮凝沉淀系统（26），絮凝沉淀系统（26）与过滤系统（27）、排泥系统（28）连通，过滤系统（27）与出水管（19）连通，过滤系统（27）与反冲洗系统连接。

2.如权利要求1所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：外圆区（30）设有的絮凝沉淀系统（26）由径向隔墙（32）分隔为接触絮凝区（23）和斜管沉淀区（24），接触絮凝区（23）安装接触絮凝介质（4），进水管（1）出口位于接触絮凝介质（4）上方，斜管沉淀区（24）安装斜管（6），径向隔墙（32）底部设有配水口（5）将接触絮凝区（23）和斜管沉淀区（24）连通，斜管沉淀区（24）设有支撑（33），支撑（33）上面安装集水槽（7），外圆区（30）还设有由第二径向隔墙（34）分隔出来的汇水渠（8），集水槽（7）与汇水渠（8）连通，圆环隔墙（29）设有与汇水渠（8）连通的进滤池配水口（9），内圆区（31）设有的过滤系统（27）包括位于圆环隔墙（29）内的均质砂滤池（35），圆环隔墙（29）内壁四周设有V型水槽（10），进滤池配水口（9）与V型水槽（10）连通，V型水槽（10）四周均布设有配水孔（16），配水孔（16）与均质砂滤池（35）连通；排泥系统（28）包括设置在斜管沉淀区（24）底部的排泥管（13）与设置于外圆区外围的集泥井（15），排泥管（13）出口与集泥井（15）连通。

3.如权利要求2所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：集水槽（7）与外圆区（30）、内圆区（31）同心圆形布置；均质砂滤池（35）下部设有滤料衬托板（17），滤料衬托板（17）均匀布置滤头（40），滤料衬托板（17）上面装有均质滤料、下面设集水室（18），集水室（18）连接有出水管（19），出水管（19）安装出水阀门（22）。

4.如权利要求3所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：反冲洗系统包括设置在均质砂滤池（35）中心的反冲洗水排水槽（12），设置于外圆区外围的反冲洗泵或高位水箱（37），反冲洗排水管（20），反冲洗进水管（36）；反冲洗水排水槽（12）端口高于均质滤料（11）上表面，反冲洗排水管（20）一端与反冲洗排水槽（12）相连通，另一端与集泥井（15）连通，反冲洗进水管（36）进水端与反冲洗泵或高位水箱（37）连接，反冲洗进水管（36）出水端与出水管（19）连接，反冲洗进水管（36）上、出水管（19）之间安装有反冲洗阀门（21）。

5.如权利要求4所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：接触絮凝区（23）两边各设置一个汇水渠（8），接触絮凝区（23）对面设置一个汇水渠（8）。

6.如权利要求5所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：斜管（6）为正六边形管，斜管长度（L）为1000mm，斜管（6）与斜管沉淀区（24）底部的水平倾角（D）为60°，斜管（6）固定在径向安装于外圆池壁两侧的角钢（39）上，斜管沉淀区（24）底部为波折斜面（38），在波折斜面（38）低端安装排泥管（13）。

7.如权利要求6所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：集泥井（15）为数个，排泥管（13）为数根；排泥管（13）上设有排泥管阀门（14）；排泥管（13）管壁设有排泥孔。

8.如权利要求7所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：接触絮凝介质（4）是粒径不同的球状絮凝介质，球状絮凝介质粒径沿垂直方向由上至下逐渐减小，球状絮凝介质粒径为30mm至10mm；球状絮凝介质材料可选用有机工程塑料、聚四氟乙烯。

9.如权利要求1至8任意一项所述的一种村镇集中供水一体化净水设施：其特征在于：药剂混合投加系统还包括浊度仪和流量计；浊度仪、流量计安装在原水收集处。

10.如权利要求9所述的一种村镇集中供水一体化净水设施，其特征在于：药剂混合投加系统还包括自动控制装置2。

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