CN104307216B - 高效斜板除油沉砂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高效斜板除油沉砂装置，包括池体，位于池体下方的砂斗；所述的池体一端的下侧面设有进水管、另一端的下侧面设有出水管；所述的砂斗底部设有出砂管；所述的池体内靠近进水管端设有配水堰，所述的配水堰包括本体和本体上均匀分布的通孔；所述的池体内靠近出水管端设有出水堰；所述的配水堰和出水堰之间设有若干由按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱串联连接的斜板，所述的涡街柱的长度方向与经配水堰流入斜板的水流方向垂直，所述的斜板彼此相邻之间形成的间隙的长度方向与经配水堰流入斜板的水流方向平行。本发明具有快速高效砂水分离和有机物从砂粒上剥离，含油上清液通过出水装置重力流出，脱水脱油砂粒落入砂斗定期排出的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用高效(HRT≤10S)斜板除油沉砂装置，进行快速高效砂水分离和有机物(油)从砂粒上剥离，含油上清液通过出水装置重力流出，脱水脱油砂粒落入砂斗定期排出的方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
污水处理厂一级处理沉砂池常用形式有：平流沉砂池(含曝气平流沉砂池)、多尔沉砂池、旋流沉砂池(钟式和毕式且含曝气旋流沉砂池)、竖流沉砂池。平流沉砂池及平流曝气沉砂池沉砂效果好，运行可靠，耐冲击；但水力停留时间HRT长，占地面积大。多尔沉砂池沉砂效果显著，耐冲击，机械除砂可靠；但结构复杂，建设和运行费用高，运行可靠性差，砂颗粘附油污多。旋流沉砂池及曝气旋流沉砂池水力停留时间HRT短，除砂效率高，但耐冲击性能差；砂斗内砂子密度大且排砂困难，往往需高压水泵或空气去搅动，空气提升泵往往不能有效抽排砂粒；搅拌桨上会缠绕纤维状物体；砂斗内砂子因被压实而抽排困难，切线进水、中心出水直线段较长，在池子数多于两个时，配水困难，占地也大。竖流沉砂池适用于大型污水处理厂一级处理，但沉砂效果差，除砂困难，工程很少使用。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种进行快速高效砂水分离和有机物(油)从砂粒上剥离，含油上清液通过出水装置重力流出，脱水脱油砂粒落入砂斗定期排出的高效斜板除油沉砂装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高效斜板除油沉砂装置，该装置包括池体，位于池体下方的砂斗；所述的池体一端的下底面设有与池体连通的进水管，池体另一端的下底面设有与池体连通的出水管；所述的砂斗底部设有出砂管，其特征在于：所述的池体内设有将池体分为进水腔、分离腔和出水腔的配水堰和出水堰；所述的进水管设置于进水腔的下底面，出水管设置于出水腔的下底面，砂斗设置于分离腔的下底面；所述的配水堰包括本体和设置于本体上均匀分布的若干通孔；所述的配水堰和出水堰的上沿低于池体的上沿；所述的分离腔内设有若干由按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱串联连接的斜板，所述的涡街柱的长度方向与经配水堰流入斜板的水流方向垂直，所述的斜板彼此相邻之间形成的间隙的长度方向与经配水堰流入斜板的水流方向平行。
根据零速原理在砂水分离槽中添加填料，按原水流入填料方位将其分为同向流、异向流、侧向流。同向流因强制出水造成填料易损毁和因泥砂沉积影响出水水质；异向流无法实现水流零速运动，因此按照零速原理异向流砂水分离并不理想；侧向流(平流式)能真正实现砂水分离零速原理。即砂颗不受水流铅直方向的牵连影响。因砂流流线稳定，所以侧向流砂水分离效果好。本发明上述结构的工作原理：原水正向平流进入布水板，原水平通过特制斜板进行砂水分离和有机物(油)从砂粒上剥离，含油上清液通过出水装置重力流出，脱水脱油砂粒落入砂斗定期排出。
本发明该特制斜板装置沉砂除油时间过程小于等于10秒钟(HRT≤10S)。根据附壁机理让砂粒快速附壁着陆即在极短时间内砂水分离时要求分离时间t越短越好。L(流程)＝V(水流速度)×t，h＝u(水瞬时流苏)×t，当t→0时，L→0，h→0。故本发明特殊斜板装置可实现满足上述机理。为了剥离附着在砂颗上的油膜(有机物)特在特制斜板上有规律地安装了涡街柱使原水通过时形成卡门涡街，发生dV/ds变化，形成速度梯度即砂粒产生加速度dv/dt形成内力F＝mdv/dt迫使砂粒相互先异向后同向地碰撞磨擦，加之水力冲刷作用下促使砂粒表面附着油膜(有机物)会快速从砂粒上剥离且进入水体。涡街柱按阿基米德螺旋线分布，因此迫使脱水脱油砂粒也按一定规律快速滑入砂斗。由于在特制斜板间装有数层按阿基米德螺旋线分布的涡街柱，所以在该特制斜板装置中砂粒会被逐级去除(说明：因为涡街柱按阿基米德螺旋线分布，所以涡街柱不影响特制斜板装置的过流面积，最大制造紊流)。按阿基米德螺旋线分布的涡街柱功能：a、能形成强有力的卡门涡街，增加沙粒碰撞摩擦程度；b、涡街柱按照阿基米德螺旋线分布，避免水流形成短路；c、支撑特制斜板装置。
作为优选，所述的斜板与池体下底面之间的夹角为30-70°，进一步优选为50°，采用该中结构，可以使得沉积在斜板上的砂粒能快速及时的滑落至池体下部的砂斗内。
作为优选，所述的斜板彼此相邻之间的间距为40-80mm，进一步优选为60mm。采用上述结构，可以保证污水在斜板彼此相邻之间形成的间隙内充分分离、纯化，实现砂与水、油污最大程度的分离。
作为优选，所述的配水堰上的若干通孔为边长为100mm的方孔，采用该结构可以使得污水能从配水堰上均匀、分散的流入到斜板组成的所有间隙内，保证所有污水都能用斜板和串接连接斜板的涡街柱充分接触，提高分离、纯化效果。
作为优选，所述的进水管至少为两个且沿着池体宽度方向均匀分布，采用该结构可以保证进入到配水堰的污水分散的更加均匀，不会造成污水在斜板间隙内形成短路(即水直接从单一进水管方向对应位置的斜板间隙直接流过，而不通过其他位置的间隙)而导致分布不均匀、分离不彻底。
作为优选，所述池体内部位于进水管的上方设有整流板，所述的整理板上设有分流孔；即本体上设有若干均匀分布的圆形通孔的板，采用该结构也是为了使得水流能够均匀分散，不造成污水在斜板间隙内形成短路而导致分布不均匀、分离不彻底。
作为优选，所述的斜板为横截面为锯齿状的斜板，采用该结构可以适当污水多次在这种结构的斜板形成的间隙内翻滚，流动，增加污水与斜板的接触面积和接触次数，从而更加彻底的分离污染物。
作为优选，所述的池体设置出水管的下底面高于设置砂斗的下底面；采用该结构可以保证分离的沉砂最大程度的落入砂斗内而不会随着水流流入到出水管。
附图说明
图1本发明快速沉砂除油斜板装置结构示意图(为了清晰分辨出各部分结构，该示意图以透明材料进行示意)。
图2本发明若干由按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱串联连接的斜板结构示意图。
图3本发明以涡街柱轴向为基准的高效沉砂除油斜板装置结构示意图。
图4本发明配水堰结构示意图。
图5本发明斜板结构示意图。
图6本发明斜板横截面方向结构示意图。
如图所示：1.池体，1.1.进水腔，1.2.分离腔，1.3.出水腔，2.砂斗，3.进水管，4.出水管，5.出砂管，6.配水堰，6.1.本体，6.2.通孔，7.出水堰，8.涡街柱，9.斜板，10.整流板。
具体实施方式：
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案进一步详细描述。
如图1-5所示，本发明采用的技术方案为：一种高效斜板除油沉砂装置，该装置包括池体1，位于池体1下方的砂斗2；所述的池体1一端的下底面设有与池体连通的进水管3，池体另一端的下底面设有与池体连通的出水管4；所述的砂斗2底部设有出砂管5，其特征在于：所述的池体1内设有将池体分为进水腔1.1、分离腔1.2和出水腔1.3的配水堰6和出水堰7；所述的进水管3设置于进水腔1.1的下底面，出水管4设置于出水腔1.3的下底面，砂斗2设置于分离腔1.2的下底面；所述的配水堰6包括本体6.1和设置于本体6.1上均匀分布的若干通孔6.2；所述的配水堰6和出水堰7的上沿低于池体1的上沿；所述的分离腔1.2内设有若干由按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱8串联连接的斜板9，所述的涡街柱8的长度方向与经配水堰6流入斜板的水流方向垂直，所述的斜板9彼此相邻之间形成的间隙的长度方向与经配水堰6流入斜板的水流方向平行。
本发明上述的分离腔1.2与下方的砂斗2直接连通，中间无任何隔离物，以方便分离的砂粒及时快速的流入到砂斗中，而又涡街柱串联的斜板则搁置在分离腔内、砂斗的上方。
本发明的涡街柱所谓的按照阿基米德螺旋线分布主要是指涡街柱的端头排列的形状为阿基米德螺旋线分布形状，如图3所示。
根据零速原理在砂水分离槽中添加填料，按原水流入填料方位将其分为同向流、异向流、侧向流。同向流因强制出水造成填料易损毁和因泥砂沉积影响出水水质；异向流无法实现水流零速运动，因此按照零速原理异向流砂水分离并不理想；侧向流(平流式)能真正实现砂水分离零速原理。即砂颗不受水流铅直方向的牵连影响。因砂流流线稳定，所以侧向流砂水分离效果好。本发明上述结构的工作原理：原水正向平流进入布水板，原水平通过特制斜板进行砂水分离和有机物(油)从砂粒上剥离，含油上清液通过出水装置重力流出，脱水脱油砂粒落入砂斗定期排出。
本发明该特制斜板装置沉砂除油时间过程小于等于10秒钟(HRT≤10S)。根据附壁机理让砂粒快速附壁着陆即在极短时间内砂水分离时要求分离时间t越短越好。L(流程)＝V(水流速度)×t，h＝u(水瞬时流苏)×t,当t→0时，L→0，h→0。故本发明特殊斜板装置可实现满足上述机理。为了剥离附着在砂颗上的油膜(有机物)特在特制斜板上有规律地安装了涡街柱使原水通过时形成卡门涡街，发生dV/ds变化，形成速度梯度即砂粒产生加速度dv/dt形成内力F＝mdv/dt迫使砂粒相互先异向后同向地碰撞磨擦，加之水力冲刷作用下促使砂粒表面附着油膜(有机物)会快速从砂粒上剥离且进入水体。涡街柱按阿基米德螺旋线分布，因此迫使脱水脱油砂粒也按一定规律快速滑入砂斗。由于在特制斜板间装有数层按阿基米德螺旋线分布的涡街柱，所以在该特制斜板装置中砂粒会被逐级去除(说明：因为涡街柱按阿基米德螺旋线分布，所以涡街柱不影响特制斜板装置的过流面积，最大制造紊流)。按阿基米德螺旋线分布的涡街柱功能：a、能形成强有力的卡门涡街，增加沙粒碰撞摩擦程度；b、涡街柱按照阿基米德螺旋线分布，避免水流形成短路；c、支撑特制斜板装置。
本发明所述的斜板与池体下底面之间的夹角为30-70°，进一步优选为50°，采用该中结构，可以使得沉积在斜板上的砂粒能快速及时的滑落至池体下部的砂斗内。
本发明所述的斜板彼此相邻之间的间距为40-80mm，进一步优选为60mm。采用上述结构，可以保证污水在斜板彼此相邻之间形成的间隙内充分分离、纯化，实现砂与水、油污最大程度的分离。
本发明所述的配水堰上的若干通孔为边长为100mm的方孔，采用该结构可以使得污水能从配水堰上均匀、分散的流入到斜板组成的所有间隙内，保证所有污水都能用斜板和串接连接斜板的涡街柱充分接触，提高分离、纯化效果。
本发明所述池体内部位于进水管的上方设有整流板10，即本体上设有若干均匀分布的圆形通孔的板，采用该结构也是为了使得水流能够均匀分散，不造成污水在斜板间隙内形成短路而导致分布不均匀、分离不彻底。
本发明所述的斜板为横截面为锯齿状的斜板，采用该结构可以适当污水多次在这种结构的斜板形成的间隙内翻滚，流动，增加污水与斜板的接触面积和接触次数，从而更加彻底的分离污染物。
本发明所述的池体设置出水管的下底面高于设置砂斗的下底面；采用该结构可以保证分离的沉砂最大程度的落入砂斗内而不会随着水流流入到出水管。
本发明的出水堰如图所示包括本体和本体上方成锯齿状供水流经过的豁口，具体不在标示，从上述描述和附图中即可清楚得出。本发明的设置砂斗的池体的下底面与砂斗之间连通，方便沉砂与水油之间的分离。
具体实施例
以本发明的快速沉砂除油斜板装置为例，进水管由两个200mm的进水管进入装置，经过长1800mm，宽1100mm的进水配水堰，配水堰本体上均匀分布有100mm*100mm的布水方孔，进水均匀进入斜板反应区。特制斜板按照水平夹角50度安装，彼此相连的两个斜板间的间距为60mm，斜板采用0.5mm厚的316钢板制成。特制斜板间按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱串联在一起。水中砂粒相互先异向后同向地碰撞磨擦，加之水力冲刷作用下促使砂粒表面附着油膜(有机物)会快速从砂粒上剥离且进入水体。脱水脱油砂粒也按一定规律快速滑入砂斗，定期排出。含油上清液通过出水装置重力流出。
设计处理能力为800t/h，处理生活污水，进水水质COD≈250mg/L,BOD5≈150mg/L,SS≈220mg/L。经过处理后：(1)出水水质COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，粒径大于0.2mm的砂粒全部去除，出水水质能达到后续生化处理的要求；(2)水力停留时间时间大大缩短，小于10s，远小于普通沉砂池30～40s时间；(3)占地面积小，仅为5.04m2。从上述实验可知，本发明的装置处理时间短、处理量大、占地面积小，效率高，节约成本。
Claims (10)
1.一种高效斜板除油沉砂装置，该装置包括池体（1），位于池体（1）下方的砂斗（2）；所述的池体（1）一端的下底面设有与池体连通的进水管（3），池体另一端的下底面设有与池体连通的出水管（4）；所述的砂斗（2）底部设有出砂管（5），其特征在于：所述的池体（1）内设有将池体分为进水腔（1.1）、分离腔（1.2）和出水腔（1.3）的配水堰（6）和出水堰（7）；所述的进水管（3）设置于进水腔（1.1）的下底面，出水管（4）设置于出水腔（1.3）的下底面，砂斗（2）设置于分离腔（1.2）的下底面；所述的配水堰（6）包括本体（6.1）和设置于本体（6.1）上均匀分布的若干通孔（6.2）；所述的配水堰（6）和出水堰（7）的上沿低于池体（1）的上沿；所述的分离腔（1.2）内设有若干由按照阿基米德螺旋线分布的涡街柱（8）串联连接的斜板（9），所述的涡街柱（8）的长度方向与经配水堰（6）流入斜板的水流方向垂直，所述的斜板（9）彼此相邻之间形成的间隙的长度方向与经配水堰（6）流入斜板的水流方向平行。
2.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的斜板（9）与池体（1）下底面之间的夹角为30-70o。
3.根据权利要求2所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的斜板（9）与池体（1）下底面之间的夹角为50o。
4.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的斜板（9）彼此相邻之间的间距为40-80mm。
5.根据权利要求4所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的斜板（9）彼此相邻之间的间距为60mm。
6.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的配水堰（6）上的若干通孔为边长为100mm的方孔。
7.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的进水管（3）至少为两个且沿着池体宽度方向均匀分布。
8.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述池体（1）内部位于进水管（3）的上方设有整流板（10），所述的整流板上设有分流孔（10.1）。
9.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的斜板的横截面上下交替排列的梯形面。
10.根据权利要求1所述的高效斜板除油沉砂装置，其特征在于：所述的池体设置出水管的下底面高于设置砂斗的下底面。
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