CN104941265A - 旋流预沉高效分离泥沙澄清池及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开旋流预沉高效分离泥沙澄清池，澄清池内侧壁固定设置有伞形板，澄清池中心处固定设置有直筒状中心筒，澄清池设穿过侧壁伸入中心筒的进水管，澄清池两侧壁底部和中心筒底部之间各形成一第一集泥区Ⅴ，每个第一集泥区设置有一排泥管，中心筒内增设机械推流装置，中心筒和机械推流装置之间形成预沉及絮凝区Ⅰ，中心筒底部形成第二集泥区Ⅳ，第二集泥区Ⅳ设置有穿过中心筒伸出澄清池外部的中部排泥管，中心筒外周固定设置直导流板和位于直导流板下端的斜道流板，直导流板、斜导流板、伞形板与澄清池外壁共同形成悬浮澄清区Ⅱ，澄清池内壁上部和直流导板上部之间固定设有集水槽和斜管形成斜管澄清区Ⅲ，澄清池远离进水管一侧壁设置出水管。

Description

旋流预沉高效分离泥沙澄清池及处理工艺

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及旋流预沉高效分离泥沙澄清池及处理工艺。

背景技术

多泥沙微污染地表水，特别是北方多泥沙河流，由于颗粒物浓度高、颗粒细密，流变性、粘滞性及互扰凝聚性等特征给处理工艺带来较高的要求。多泥沙河流水资源综合利用有一个关键技术:如何进行多泥沙水的高效泥水分离。一般都是采用先自然沉淀的方法，即修建水库，再使用化学药剂进行絮凝处理，最后采用机械和水利共同将泥沙排除。这种静态分离清水的方法存在诸多不足，一是占地面积大；二是处理周期长；三是造价高，这直接影响了多泥沙河流水资源的利用。

近年来兴起的圆中环沉沙排沙池是一种依靠水力作用，能同时处理推移质和少数漂浮物的水沙分离的新型建筑物，但是圆中环沉沙排沙池只能处理0.075-0.1mm的推移质，对于粒径小于0.05mm的泥沙处理起来却是非常困难，有研究表明北方多泥沙河流水中小于0.03mm粒径的泥沙占到含砂总量的40%以上，因此圆中环沉沙排沙池也不适合多泥沙微污染地表水的预处理。现有的“新型澄清池”、“应用于黄河水的高效澄清池”、“一种澄清池”、“涡流沉淀澄清池”、“高负荷澄清池”等系列技术，虽然实现了反应、沉淀、澄清工艺在一个池体内进行，但是由于现有的澄清池单池尺寸小，池体结构复杂，施工难度较大，工程费用较高；“一池多格澄清池”，为了方便各单个澄清池之间的组合，将原本的圆形池四角填充后变为方形，虽然初步解决了圆池占地大的缺点，但池体结构复杂，施工难度较大，池体的有效容积有所浪费等缺点依然存在。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种的旋流预沉高效分离泥沙澄清池处理工艺，施工简单、造价低；该新型预沉澄清池，旨在扩大澄清池的应用范围，提高施工工作效率、降低施工难度和建设成本，保证出水水质满足用户要求，使澄清池能广泛适用于提灌、工业、城镇用、农业节水灌溉和饮用水等大型引调水、水净化等工程，为多泥沙河流水资源综合利用提供可行的关键技术。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

旋流预沉高效分离泥沙澄清池，包括方形澄清池、进水管1、喷嘴2、中心筒3、直导流板4、斜导流板5、伞形板6、斜管7、集水槽8、出水管9、排泥管10、中部排泥管11、机械旋流装置12，方形澄清池内侧壁固定设置有伞形板6，方形澄清池中心处固定设置有直筒状中心筒3，方形澄清池设有穿过侧壁伸入中心筒的进水管1，方形澄清池两侧壁底部和中心筒底部之间各形成一个第一集泥区Ⅴ，每个第一集泥区设置有一排泥管10，中心筒内增设有机械推流装置12，中心筒和机械推流装置之间形成预沉及絮凝区Ⅰ，中心筒底部形成第二集泥区Ⅳ，第二集泥区Ⅳ设置有穿过中心筒伸出澄清池外部的中部排泥管11，中心筒外周固定设置有直导流板4和位于直导流板下端的斜道流板5，直导流板、斜道流板、伞形板与澄清池外壁共同形成悬浮澄清区Ⅱ，澄清池内壁上部和直流导板上部之间固定安装集水槽8和斜管7，集水槽8和斜管7形成斜管澄清区Ⅲ，澄清池远离进水管一侧壁设置有出水管9。

进水管进水端设置有喷嘴2，另一端安装有阀门。

机械推流装置为平直叶浆式搅拌机。

第一、第二集泥区Ⅳ用填充物填充而成。

旋流预沉高效分离泥沙澄清池处理工艺，包括如下步骤，A、原水由提升泵经进水管1，通过喷嘴2偏心缩口进入中心筒3，原水沿切线旋流进入中心筒3，由流速动力和机械旋流装置共同推动加入过絮凝剂的源水旋流，进行第一次絮凝并预沉；

B、喷嘴2以上的旋流强化区提供了混凝初期所需的较高紊流强度，同时较高的上升流速完成粒状絮凝体的水力分选，即大粒径、密实的颗粒依靠重力克服上升水流的顶托力，沉降至中心筒下部的旋流沉淀区，完成固液分离；小粒径的絮凝体在上升水流顶托作用下悬浮于水中，通过捕获进水中的微小粒子不断成长；

C、完成旋流的原水经中心筒3上部进行流态稳定后进入中心筒3与直导流板4之间的絮凝区Ⅰ，絮凝体进一步生长、沉淀;

D、经过充分成长的絮凝体和颗粒，通过导流板的引导和伞形板，进入悬浮澄清区Ⅱ，随着过水断面增大，流速逐渐变小，颗粒在向下重力与向上水流顶托作用下形成悬浮层，完成悬浮澄清过程；

E、根据进水含沙量在进入澄清池之前的管道设管道混合器，在管道混合器中投加无机混凝剂或高分子混凝剂，依靠管道混合器完成药剂的混合分散，在管道中流动一定时间后，依靠淹没式孔口出流完成瞬时混合；

F、第一集泥区Ⅴ底部的排泥管10和第二集泥区Ⅳ的中部排泥管11利用强大的静水压，当打开排泥阀时，产生很高的流速，使泥沙排出。

E步骤中，无机混凝剂为聚合氯化铝PAC，高分子混凝剂为聚丙烯酰胺PAM。

在澄清区上部增设斜管，去除水中残余絮体，保证出水水质。

与现有技术相比较，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明专利施工简易，容易控制质量，解决了“薄壁异性壳体”容易渗漏的难题，为大型化奠定基础；池体经合理组合后可用于各种规模的水厂，尤其适用于浊度变化范围大、时变化快大型或特大型水厂。

（2）同时将导流板和伞形板设计为方形，降低了制作和安装难度，同时也简化了斜管的安装，增加了斜管的稳定性；澄清区面积增加，保证出水水质。

（3）设置机械旋流推动装置使中心筒可以不受水力推动力不足而不能太大的制约。足够大的容积使得反应很完全，絮凝体粒径大且密实，提高预沉淀效率。中心筒的旋流作用有利于集泥区脱水，排泥水含固率提高，为排泥的进一步处理奠定基础。

（4）中心筒和澄清区下部集泥区排泥采取——利用静压，抬高排泥口设计。由于排泥静压保证在8米以上，打开排泥阀时，强大的静水压，顺利的将泥排出。这样改进可有效减少处理构筑物的高程，达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明旋流预沉高效分离泥沙澄清池的俯视图。

图2为本发明旋流预沉高效分离泥沙澄清池的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，旋流预沉高效分离泥沙澄清池，包括方形澄清池、进水管1、喷嘴2、中心筒3、直导流板4、斜导流板5、伞形板6、斜管7、集水槽8、出水管9、排泥管10、中部排泥管11、机械旋流装置12，方形澄清池内侧壁固定设置有伞形板6，方形澄清池中心处固定设置有直筒状中心筒3，方形澄清池设有穿过侧壁伸入中心筒的进水管1，进水管进水端设置有喷嘴2，另一端安装有管道混合器。方形澄清池两侧壁底部和中心筒底部之间各形成一个第一集泥区Ⅴ，每个第一集泥区设置有一排泥管10，中心筒内增设有机械推流装置12，机械推流装置为平直叶浆式搅拌机，有助于悬浮颗粒的造粒成长，最终实现高效固液分离。中心筒和机械推流装置之间形成预沉及絮凝区Ⅰ，中心筒底部形成第二集泥区Ⅳ，第一、第二集泥区Ⅳ用填充物填充而成。第二集泥区Ⅳ设置有穿过中心筒伸出方形澄清池外部的中部排泥管11，中心筒外周固定设置有直导流板4和位于直导流板下端的斜道流板5，导流板和伞形板设计成方形。直导流板、斜导流板、伞形板与澄清池外壁共同形成悬浮澄清区Ⅱ，澄清池内壁上部和直流导板上部之间固定安装集水槽8和斜管7，集水槽8和斜管7形成斜管澄清区Ⅲ，澄清池远离进水管一侧壁设置有出水管9。

旋流预沉高效分离泥沙澄清池处理工艺，包括如下步骤，A、原水由提升泵经进水管1，通过喷嘴2偏心缩口进入中心筒3，原水沿切线旋流进入中心筒3，由流速动力和机械旋流装置共同推动加入过絮凝剂的源水旋流，进行第一次絮凝并预沉；

B、喷嘴2以上的旋流强化区提供了混凝初期所需的较高紊流强度，同时较高的上升流速完成粒状絮凝体的水力分选，即大粒径、密实的颗粒依靠重力克服上升水流的顶托力，沉降至中心筒下部的旋流沉淀区，完成固液分离；小粒径絮凝体悬浮于水中，通过捕获进水中的微小粒子不断成长；

C、完成旋流的原水经中心筒3上部进行流态稳定后进入中心筒3与导流板4之间的絮凝区Ⅰ，絮凝体进一步生长沉淀;

D、经过充分成长的絮凝体和颗粒，通过导流板的引导和伞形板，进入悬浮澄清区Ⅱ，随着过水断面增大，流速逐渐变小，颗粒在向下重力与向上水流顶托作用下形成悬浮层，完成悬浮澄清过程；在澄清区上部增设斜管，去除水中残余絮体，保证出水水质。

E、根据进水含沙量在进入澄清池之前的管道设管道混合器，在管道混合器中投加无机混凝剂或高分子混凝剂，依靠管道混合器完成药剂的混合分散，在管道中流动一定时间后，在喷嘴缩口处投加高分子混凝剂或无机混凝剂，依靠淹没式孔口出流完成瞬时混合；无机混凝剂为聚合氯化铝PAC，高分子混凝剂为聚丙烯酰胺PAM。

F、第一集泥区Ⅴ底部的排泥管10和第二集泥区Ⅳ的中部排泥管11利用强大的静水压，当打开排泥阀时，产生很高的流速，使泥沙排出。

以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.旋流预沉高效分离泥沙澄清池，包括方形澄清池、进水管、喷嘴、中心筒、直导流板、斜导流板、伞形板、斜管、集水槽、出水管、排泥管、中部排泥管、机械旋流装置，方形澄清池内侧壁固定设置有伞形板，方形澄清池中心处固定设置有直筒状中心筒，方形澄清池设有穿过侧壁伸入中心筒的进水管，方形澄清池两侧壁底部和中心筒底部之间各形成一个第一集泥区Ⅴ，每个第一集泥区设置有一排泥管，中心筒内增设有机械推流装置，中心筒和机械推流装置之间形成预沉及絮凝区Ⅰ，中心筒底部形成第二集泥区Ⅳ，第二集泥区Ⅳ设置有穿过中心筒伸出方形澄清池外部的中部排泥管，中心筒外周固定设置有直导流板和位于直导流板下端的斜道流板，直导流板、斜导流板、伞形板与澄清池外壁共同形成悬浮澄清区Ⅱ，澄清池内壁上部和直流导板上部之间固定设有集水槽和斜管形成斜管澄清区Ⅲ，澄清池远离进水管一侧壁设置有出水管。

2.如权利要求1所述的旋流预沉高效分离泥沙澄清池，其特征在于：进水管进水端设置有喷嘴，另一端安装有管道混合器。

3.如权利要求1所述的旋流预沉高效分离泥沙澄清池，其特征在于：机械推流装置为平直叶浆式搅拌机。

4.如权利要求1所述的旋流预沉高效分离泥沙澄清池，其特征在于：第一、第二集泥区Ⅳ用填充物填充而成。

5.旋流预沉高效分离泥沙澄清池处理工艺，包括如下步骤，A、原水由提升泵经进水管，通过喷嘴偏心缩口进入中心筒，原水沿切线旋流进入中心筒，由流速动力和机械旋流装置共同推动加入过絮凝剂的源水旋流，进行第一次絮凝并预沉；

B、喷嘴以上的旋流强化区提供了混凝初期所需的较高紊流强度，同时较高的上升流速完成粒状絮凝体的水力分选，即大粒径、密实的颗粒依靠重力克服上升水流的顶托力，沉降至中心筒下部的旋流沉淀区，完成固液分离；小粒径絮凝体悬浮于水中，通过捕获进水中的微小粒子不断成长；

C、完成旋流的原水经中心筒上部进行流态稳定后，进入中心筒与导流板之间的絮凝区Ⅰ，絮凝体进一步生长沉淀;

D、经过充分成长的絮凝体和颗粒，通过导流板的引导和伞形板，进入悬浮澄清区Ⅱ，在澄清区上部增设斜管，随着过水断面增大，流速逐渐变小，颗粒在向下重力与向上水流顶托作用下形成悬浮层，完成悬浮澄清过程；

E、根据进水含沙量在进入澄清池之前的管道设管道混合器，在管道混合器中投加无机混凝剂或高分子混凝剂，依靠管道混合器完成药剂的混合分散，在管道中流动一定时间后，依靠淹没式孔口出流完成瞬时混合；

F、第一集泥区Ⅴ底部的排泥管和第二集泥区Ⅳ的中部排泥管利用强大的静水压，当打开排泥阀时，产生很高的流速，使泥沙排出。

6.如权利要求5所述的旋流预沉高效分离泥沙澄清池处理工艺，其特征在于：E步骤中，无机混凝剂为聚合氯化铝PAC，高分子混凝剂为聚丙烯酰胺PAM。