CN105617728B - 基于高效絮凝技术的机械加速澄清池及其提升搅拌机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械加速澄清池的提升搅拌机构，包括设置于第一絮凝室和第二絮凝室之间的导流筒，以及设置于所述导流筒内并用于对原水产生提升作用力的多片提升桨叶；所述导流筒内设置有多块用于使原水絮体互相碰撞以形成大颗粒矾花的导流板。本发明所公开的提升搅拌机构，在运行时，提升桨叶旋转对第一絮凝室中的原水产生向上的提升力；在原水絮体进入导流筒时，导流板使得小颗粒矾花碰撞形成大颗粒矾花，随即被推流出导流筒进入第二絮凝室内与导流筒外侧实现泥渣回流，避免泥渣大量堆积堵塞泥渣回流缝，提高机械加速澄清池出水水质和水量，避免跑矾花现象。本发明还公开一种包括上述提升搅拌机构的机械加速澄清池，其有益效果如上所述。

Description

基于高效絮凝技术的机械加速澄清池及其提升搅拌机构

技术领域

本发明涉及机械工程及水处理技术领域，特别涉及一种机械加速澄清池的提升搅拌机构。本发明还涉及一种包括上述提升搅拌机构的机械加速澄清池。

背景技术

机械加速澄清池是一种通过机械搅拌将混凝、反应和沉淀置于一个池中进行综合处理的构筑物，悬浮状态的活性泥渣层与加药的原水在机械搅拌作用下，增加颗粒碰撞机会，提高混凝效果。经过分离的清水向上升，经集水槽流出，沉下的泥渣部分再回流与加药原水机械混合反应，部分则经浓缩后定期排放。

目前，机械加速澄清池在长期运行过程中经常遇到许多问题，比如跑矾花，即小颗粒、轻质量、多数量的矾花上浮进入清水槽，会引起加速池水处理效果降低，出水水质超标，严重影响机械加速澄清池的正常运行；斜管堵塞，由于机械加速澄清池经常出水达不到设计量和设计出水水质，因此许多用户增加斜管，以期提高出水水质和出水量，但是由于絮凝形成的矾花密度小，密实度低，沉降性能差等缺点，泥渣可经过斜管区进入集水槽，积累在斜管区表面；以及泥渣回流不畅等，即斜管区至泥渣回流部分经常由于泥渣回流不畅造成泥渣逐渐堆积至斜管，需要运行人员经常冲洗斜管。

针对机械加速澄清池的上述常见技术问题，现有技术中往往通过比如拓宽泥渣回流缝、加大搅拌机提升叶轮和搅拌桨的尺寸、增加底部排泥次数和排泥时间等方法来克服。然而，拓宽泥渣回流缝的宽度，只能解决一时之需，当遇到洪峰期或负荷较高时，仍然会导致泥渣回流不畅问题；降板和提升叶轮尺寸的适当增大对于大直径的机械加速澄清池并不能起到明显效果；增加排泥时间和次数不仅增加了劳动强度，还无法将堵塞回流缝的泥渣排净，没有解决实质问题。

因此，如何有效地避免机械加速澄清池的跑矾花、泥渣回流不畅等常见不良运行现象，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械加速澄清池的提升搅拌机构，能够有效解决机械加速澄清池的跑矾花、泥渣回流不畅等常见技术问题，。本发明的另一目的是提供一种包括上述提升搅拌机构的机械加速澄清池。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机械加速澄清池的提升搅拌机构，包括设置于第一絮凝室和第二絮凝室之间的导流筒，以及设置于所述导流筒内并用于对原水产生提升作用力的多片提升桨叶；所述导流筒内设置有多块用于使原水絮体互相碰撞以形成大颗粒矾花的导流板；所述第一絮凝室设置在机械加速澄清池的池体底层，所述第二絮凝室设置在机械加速澄清池的池体表层，两者之间通过板材隔开，所述导流筒设置于所述板材上预留的孔洞之中；所述导流筒的上下两端均设置有开口，用于将位于所述第一絮凝室中的原水絮体引导至所述第二絮凝室中。

优选地，每片所述提升桨叶的宽度和叶片夹角均自其叶根至叶尖逐渐减小，以沿其长度方向产生均匀的轴向作用力。

优选地，每片所述提升桨叶的叶根处的最大宽度为180～200mm，最大叶片夹角为50～60°，每片所述提升桨叶的叶尖处的最小宽度为18～20mm，最小叶片夹角为8～12°。

优选地，每片所述提升桨叶的整体形状自其叶根至叶尖为向下弯曲以防止附面层流而损失能量的弧形板。

优选地，每片所述提升桨叶的侧边上还设置有通过圆滑过渡以产生流线型流体从而降低流体阻力的导边。

优选地，各所述提升桨叶均设置于所述导流筒的底部开口处。

优选地，各所述提升桨叶的长度方向均垂直于所述导流筒的轴向。

优选地，各所述导流板的长度方向均平行于所述导流筒的轴向。

优选地，所述导流筒的侧壁上还设置有用于回流所述第二絮凝室内的泥渣的导流喇叭口。

本发明还提供一种机械加速澄清池，包括池体和设置于所述池体内的提升搅拌机构，其中，所述提升搅拌机构为上述任一项所述的提升搅拌机构。

本发明所提供的机械加速澄清池的提升搅拌机构，主要包括设置在第一絮凝室和第二絮凝室之间的导流筒，和设置在导流筒内并用于对原水产生提升作用力的多片提升桨叶。并且在导流筒内还设置有多块用于使原水絮体互相碰撞以形成大颗粒矾花的导流板。本发明所提供的提升搅拌机构，首先由于提升桨叶能够自由周向旋转，并且在其旋转的时候能够通过对水流的作用力从而形成对原水絮体(主要位于第一絮凝室中)的提升作用力，同时提升桨叶设置在导流筒内，而导流筒设置在第一絮凝室和第二絮凝室之间，因此，在提升桨叶的提升作用下，第一絮凝室中的原水混合物(含絮体)就迅速被吸入导流筒，并达到第二絮凝室中，以便进行后续的泥水分离等操作，再加上导流筒内设置的导流板能够使原水絮体在流动的过程中不断互相碰撞，比较容易形成大颗粒矾花，絮凝效果较好，如此在后续的泥水分离过程中，泥水分离更加彻底，有效防止跑矾花现象的发生，避免斜管内积泥，防止斜管堵塞，保证泥渣回流顺畅。因此，本发明所提供的机械加速澄清池的提升搅拌机构，通过提升桨叶和导流筒的共同作用，有效地解决了机械加速澄清池运行过程中常见的跑矾花、泥渣回流不畅等技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1中所示的提升桨叶的主视图；

图3为图2中所示的提升桨叶的俯视图；

图4为图1中所示的导流筒的具体结构示意图。

其中，图1—图4中：

第一絮凝室—1，第二絮凝室—2，导流筒—3，导流板—301，提升桨叶—4，叶根—401，叶尖—402，导边—403，导流喇叭口—5；

进水管—6，回流缝—7，刮泥机—8，搅拌机—9，刮泥机机械臂—10，泥水分离室—11，集水槽—12；

Q—原水，Q1—由提升桨叶和刮泥机的扰动形成的内部循环流量，Q2—导流筒内过流量，Q3—通过配水导流孔的流量，Q4—导流筒外侧回流泥渣量，Q5—通过回流缝回流的泥渣量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，机械加速澄清池的提升搅拌机构主要包括导流筒3和提升桨叶4。

其中，导流筒3设置在第一絮凝室1和第二絮凝室2之间。而第一絮凝室1一般设置在机械加速澄清池的池体底层，第二絮凝室2一般设置在机械加速池的池体表层，两者之间一般通过混凝土板或其余板材隔开，而导流筒3就可设置于该板材上预留的孔洞之中。顾名思义，导流筒3的主要作用为“导流”，即引导流体经过自身，即将位于第一絮凝室1中的原水絮体引导至第二絮凝室2中，因此在导流筒3的上下两端均设置有开口。

提升桨叶4设置在导流筒3内，其主要作用为对原水产生提升作用力，优选地，可将提升桨叶4设置在导流筒3的底部开口处，如此提升桨叶4距离第一絮凝室2中的原水絮体较近，可提高提升效果。当然，提升桨叶4在导流筒3内的设置位置是随意的，其余比如设置在导流筒3的中间位置等也同样可行。

导流筒3和提升桨叶4为提升搅拌机构的核心部件，其中提升桨叶4能够自由周向旋转，通过周向旋转产生的水流作用力对第一絮凝室1中的原水产生提升作用力，使得原水絮体逐渐从第一絮凝室1的底部流动到导流筒3内。如图4所示，导流筒3内设置有多片导流板301，一般呈流线型，不仅能够保证原水絮体在导流筒3内顺利地保持稳定和流速，还能够使原水与泥渣在流动过程中不断地互相碰撞，逐渐形成较大颗粒(密度大、质量均匀)的矾花，完成絮凝过程。

另外，为了提高泥渣回流效果，本实施例在导流筒3的侧壁上设置有导流喇叭口5，由第一絮凝室1中经过导流筒3流动到第二絮凝室2中的原水及泥渣混合物，其中大部分泥渣由于重力沉降作用自热下沉，然后通过导流喇叭口5流回到第一絮凝室1，之后再次通过提升桨叶4与导流筒3的作用得到提升和絮凝。而导流筒3外侧的泥渣回流量较大，经过导流喇叭口5的导流，对回流缝7底部形成冲击，被冲击的泥渣被提升桨叶4吸入再次进入导流筒3回流。由于大部分泥渣已经过导流筒3外侧回流，经过回流缝7回流的泥渣已经减少，因此，将有效防止泥渣堆积于回流缝处，堵塞回流缝，解决斜管压塌等问题。

本发明通过导流筒3与提升桨叶4的共同作用，改变了机械加速澄清池内的水流方向。如图1中所示，Q为原水，Q1为由提升桨叶和刮泥机的扰动形成的内部循环流量，Q2为导流筒内过流量，Q3为通过配水导流孔的流量，Q4为导流筒外侧回流泥渣量，Q5为通过回流缝回流的泥渣量。

原水Q与药剂混合后进入三角配水渠，再进入第一絮凝室1。提升桨叶4将泥渣与原水的混合物Q2经导流筒3提升至第二絮凝室2，并在导流筒3内形成大颗粒矾花。第二絮凝室2内的混合液Q2一部分Q3经过配水导流孔进入泥水分离室11，另一部分混合液Q4经过导流筒3外侧的导流喇叭口5导流进入第一絮凝室1。在泥水分离室11中完成泥水分离后，与原水Q等量的出水Q经集水槽12出水；分离后的泥水混合液Q5经回流缝7回流至第一絮凝室1。

本发明所提供的提升搅拌机构，由于提升桨叶4低速高效的旋转，在搅拌机9的底部将形成负压，该负压由第一絮凝室1内底部的泥渣、回流缝两侧的泥渣以及导流筒3外侧的导流喇叭口5回流的混合液填补；混合液低速、大流量的通过导流筒3，原水内脱稳的胶体颗粒与泥渣经过与导流筒3内部的导流板301碰撞，相互吸附、搭桥形成大颗粒矾花，有利于矾花在泥水分离室11进行分离，如此将显著的提高出水水质、保证出水水量和降低加药量，同时防止跑矾花现象发生，避免斜管内积泥，防止斜管堵塞；同时，由于导流筒3内导流板301的作用，原水与泥渣能够形成大颗粒矾花，泥水分离更加彻底，泥渣回流顺畅。另外由于泥渣回流量增大，提升了回流量与进水量的比例，因此当进水水质出现波动或者进水水量突变时，并不会对出水水质造成较大的影响，可稳定出水浊度，显著提高机械加速澄清池的抗冲击负荷。

如图2及图3所示，图2为图1中所示的提升桨叶的主视图，图3为图2中所示的提升桨叶的俯视图。

在关于提升桨叶4的一种优选实施例中，每片提升桨叶4的宽度和叶片夹角均从其叶根401处至叶尖402处逐渐减小，如此设置，提升桨叶4的截面外形与飞机翼片类似。若以提升桨叶4的叶根401为圆心，在长度方向上的不同半径处提升桨叶4的翼形符合其所在半径处线速度的最佳叶片夹角，如此能够使各半径处的流体在叶尾处避免产生类似机翼的“失速”现象，使电机能量大部分转化成推动流体的垂直向上运动，相对于传统的45°的折页桨叶，在相同直径的条件下，机翼型桨叶可提高大约240％的单位功率流量。同时能够沿着长度方向产生均匀的泵送(轴向)作用力，有利于提高原水及泥渣的混合物的提升效果。此处优选地，提升桨叶4的叶根401处的最大宽度一般为180～200mm，最大叶片夹角为50～60°；而提升桨叶4的叶尖402处的最小宽度一般为18～20mm，最小叶片夹角为8～12°。

基于同样的考虑，还可将每片提升桨叶4的整体形状设计为自其叶根401至叶尖402呈向下弯曲的弧形板。如此设置，弧形向下弯曲的形状在划动水流时，将产生有效的泵送效果，使得叶片顺滑地在流体中运动，有效防止因附面层流的分离而产生能量损失。

另外，本实施例还在每片提升桨叶4的侧边上设置了导边403，该导边403与水流接触时能够通过圆滑过渡的方式产生流线型流体从而降低流体阻力，从而提高提升桨叶4的提升效果。

此外，在关于提升桨叶4的另一种优选实施例中，可将提升桨叶4的长度垂直于导流筒3的轴向设置，如此，提升桨叶4所产生的提升力将垂直向上，最大效果地提升原水及泥渣的混合物，避免能量在水平方向上的浪费。

同理，本实施例还可将导流板301的长度方向平行于导流筒3的轴向设置，如此，导流板301在导流筒3内即可最大限度地减小对原水及泥渣的混合物的阻碍效果，保持其稳定和流速，但同时原水与泥渣在各块导流板301中运动时又被强迫互相碰撞、吸附，有利于完成絮凝和大颗粒矾花的形成。

本发明还提供一种机械加速澄清池，包括池体和设置在池体内的提升搅拌机构，其中，该提升搅拌机构与上述内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机械加速澄清池的提升搅拌机构，其特征在于，包括设置于第一絮凝室(1)和第二絮凝室(2)之间的导流筒(3)，以及设置于所述导流筒(3)内并用于对原水产生提升作用力的多片提升桨叶(4)；所述导流筒(3)内设置有多块用于使原水絮体互相碰撞以形成大颗粒矾花的导流板(301)；

所述第一絮凝室(1)设置在机械加速澄清池的池体底层，所述第二絮凝室(2)设置在机械加速澄清池的池体表层，两者之间通过板材隔开，所述导流筒(3)设置于所述板材上预留的孔洞之中；所述导流筒(3)的上下两端均设置有开口，用于将位于所述第一絮凝室(1)中的原水絮体引导至所述第二絮凝室(2)中。

2.根据权利要求1所述的提升搅拌机构，其特征在于，每片所述提升桨叶(4)的宽度和叶片夹角均自其叶根(401)至叶尖(402)逐渐减小，以沿其长度方向产生均匀的轴向作用力。

3.根据权利要求2所述的提升搅拌机构，其特征在于，每片所述提升桨叶(4)的叶根(401)处的最大宽度为180～200mm，最大叶片夹角为50～60°，每片所述提升桨叶(4)的叶尖(402)处的最小宽度为18～20mm，最小叶片夹角为8～12°。

4.根据权利要求2所述的提升搅拌机构，其特征在于，每片所述提升桨叶(4)的整体形状自其叶根(401)至叶尖(402)为向下弯曲以防止附面层流而损失能量的弧形板。

5.根据权利要求4所述的提升搅拌机构，其特征在于，每片所述提升桨叶(4)的侧边上还设置有通过圆滑过渡以产生流线型流体从而降低流体阻力的导边(403)。

6.根据权利要求5所述的提升搅拌机构，其特征在于，各所述提升桨叶(4)均设置于所述导流筒(3)的底部开口处。

7.根据权利要求6所述的提升搅拌机构，其特征在于，各所述提升桨叶(4)的长度方向均垂直于所述导流筒(3)的轴向。

8.根据权利要求7所述的提升搅拌机构，其特征在于，各所述导流板(301)的长度方向均平行于所述导流筒(3)的轴向。

9.根据权利要求1-8任一项所述的提升搅拌机构，其特征在于，所述导流筒(3)的侧壁上还设置有用于回流所述第二絮凝室(2)内的泥渣的导流喇叭口(5)。

10.一种机械加速澄清池，包括池体和设置于所述池体内的提升搅拌机构，其特征在于，所述提升搅拌机构为权利要求1-9任一项所述的提升搅拌机构。