吹气集泥式气浮池
技术领域
本发明涉及污水处理领域。更具体地说,本发明涉及一种吹气集泥式气浮池。
背景技术
污水处理技术主要包括以下步骤,预处理,混凝沉淀,上浮和气浮,过滤,氧化还原,活性炭吸附以及膜分离,其中,上浮主要是采用自然上浮装置处理,分离比重小于水的物质,比如油分,而比重大于水的物质是通过气浮装置来处理,原理是细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附,形成整体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体,使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面,再采用刮渣机刮走浮渣,得到清水,气浮装置形成气泡有多种方式,有通过机械搅拌使空气混入水中的方式,也有在加压下溶解空气,然后减压,使水产生气泡的加压气浮方式,并且气浮装置一般都要添加混凝剂,使微粒形成絮体后再浮到水面,因此它与混凝沉淀一样,需要选择最佳加药条件;
污水进行气浮处理时通常是先将原水通入反应池,加入混凝剂进行反应,再流向接触区,采用气浮溶气设备向接触区供应细微气泡进行吸附、包裹或托住微粒后浮到水面,气浮溶气设备有很多种,比如常规气浮溶气设备是由溶气水的溶气泵、溶气水的空压机、溶气罐及其相应管路构成,比如在溶气池发生器内压力水与有压空气形成溶气水,通过输送管路,由设于气浮池内的释放器分配到气浮池内,当絮体浮到水面后,利用刮渣机将水面的絮体刮走,刮渣机是位于隔离区上方,在分离区起端刮板放下,插入液面,向前进行刮渣,将渣刮入排渣槽,到终端是刮板抬起,脱离液面,刮渣机返回,开始下一个循环,通过往复运动,将废渣定期刮进排渣槽排掉,以达到污水净化,得到清水。
虽然气浮溶气设备和刮渣机发展已经很成熟,但是在整个气浮步骤中还存在一些细小问题,比如加药反应时,由于整个过程气浮步骤中,水流都是呈流动状态的,因此普遍存在反应不均匀,混凝剂利用率低的现象,比如位于导渣板正下方的浮渣,难以被刮渣机刮走,比如随水流流入到清水出口附近的浮渣,如果不及时清走,停留时间长,易解体,形成沉泥,影响清水出水的质量,含泥量增加,影响后面的过滤步骤,浮渣多了会穿透滤层,使过滤层失去过滤效果,因此亟需发明一种气浮池,以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种吹气集泥式气浮池,可加快混凝剂与原水反应,提高混凝剂利用率,及时清除导渣板死角处、分离区下方处的浮渣,以及集中收集已解体变成沉泥的浮渣,大大减小清水的含泥量,保证了清水出水的质量有益效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种吹气集泥式气浮池,包括:
反应池,其上端设有原水进口,下端设有原水出口,顶部中心处设有进药管,所述反应池内设有引药装置,所述引药装置包括竖直设置的主管、由上至下间隔固定在所述主管外侧壁上的多组支管、以及驱动所述主管转动的第一电机,所述主管上端可转动套设在所述进药管外侧壁上,且与所述进药管密封连通、下端封闭,所述主管上端设有单向阀和泵,任意一组支管由三根支管组成,三根支管的一端沿所述主管周向等间距固定在所述主管外侧壁上,且与所述主管连通,多组支管的长度设置为由上至下依次递减,多组支管的自由端低于固定端,且自由端封闭,多组支管和所述主管上均间隔设置有多个出药孔,所述第一电机驱动所述主管先正转180°,再反转180°,作周期性往复旋转运动;
接触分离池,其位于所述反应池下游,所述接触分离池下侧与所述反应池的原水出口连通,所述接触分离池内竖直设有隔板,所述隔板将所述接触分离池分隔成上游的接触区和下游的分离区,所述接触区承接所述原水出口的原水,所述接触区与所述分离区下侧封闭、上侧连通,所述接触区底部与一气浮溶气设备连接,所述气浮溶气设备向所述接触区提供溶气水,所述分离区包括:
除渣组件:其包括横向设置在所述接触分离池上方的刮渣机、一端内接在所述分离区上侧的导渣板、以及外接在所述分离区上侧以承接浮渣的集渣槽,所述导渣板的自由端低于其固定端、高于所述隔板的上端;
摆动组件:其设置在所述分离区内侧壁上位于所述导渣板正下方,所述摆动组件包括水平设置的旋转杆、摆动板、以及驱动所述旋转杆旋转的第二电机,所述摆动板下端固定在所述旋转杆上,所述摆动板处于初始位置时,其上端平行于所述导渣板,所述第二电机驱动所述旋转杆在初始位置的顺时针45°至逆时针45°的范围内旋转,;
吹气集泥组件:其包括集泥罐、多个吹气管、多个斜管、多个类扇形的筛网、环形导气管、以及与所述导气管连通的鼓风机,所述集泥罐呈上端敞开的上大下小的圆台结构,所述集泥罐设置在所述分离区底部,所述导气管套设在所述集泥罐上端外周,一个吹气管与一个斜管连通形成一个导气通路,多个导气通路均匀分布在所述集泥罐外周上方,所述斜管的另一端与所述导气管连通、所述吹气管的另一端封闭,所述吹气管竖直设置,且固定在所述分离区侧壁上,所述吹气管上端低于所述隔板上端,所述斜管朝所述集泥罐外部向上倾斜,所述吹气管上一字排列设有朝向所述集泥罐内部吹气的多个第一出气孔,所述斜管上一字排列设有垂直于其轴线方向朝上吹气的多个第二出气孔,一个筛网可拆卸连接在两个斜管、所述导气管、以及所述分离区围成的扇形内;
出水组件:其位于所述斜管下方,所述出水组件包括设置在所述分离区下端的清水出口和设置在所述分离区内与所述清水出口连通的穿孔集水管。
优选的是,所述支管朝下倾斜与水平面的夹角在15~45°范围内。
优选的是,所述导渣板的自由端向下倾斜与水平面的夹角为30~45°。
优选的是,所述摆动板偏离初台位置时,其竖直向下的投影位于所述导渣板竖直向下的投影范围内,所述摆动板位于初始位置时,其上端与所述导渣板的间距小于0.5m。
优选的是,所述第一出气孔和所述第二出气孔的孔径均小于100nm。
优选的是,所述集泥罐的上端边缘与所述分离区侧壁的水平距离大于0.5m、小于1m,上端与所述导渣板的下端的竖直距离大于3m。
优选的是,所述接触分离池为长方形,其长度与宽度比为1~1.5:1,长度小于15m,宽度小于10m。
优选的是,所述反应池的容积按原水停留时间为10min计算,且原水从所述反应池流入所述接触区的流速小于0.1m/s;
所述接触区的水流上升流速为10~20mm/s,且在接触区内停留时间大于60s;
所述分离区水流向下的流速为1.5~2.5mm/s。
优选的是,所述穿孔集水管水流的流速小于0.5m/s。
优选的是,所述筛网的孔径小于100nm。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、可以加快混凝剂与原水反应,提高混凝剂利用率,及时清除导渣板死角处、分离区下方处的浮渣,以及集中收集已解体变成沉泥的浮渣,大大减小清水的含泥量,保证了清水出水的质量的效果;
第二、待处理水即原水经原水进口以一定流速进入反应池内,混凝剂经进药管以一定流速进入主管,从主管上的出药孔进入反应池与原水反应,或者经主管进入支管再从支管的出药孔进入反应池与原水反应,如此可以使混凝剂同时分散进入到反应池的各个部位,加快混凝剂与原水的混合,进而加快反应速度,启动第一电机驱动主管旋转,可以改变主管上出药孔的出药方向、以及改变支管上出药孔的出药方向和出药位置,进一步分散混凝剂在原水中的分布,达到加快反应的效果,并且使主管正转与反转结合,可以避免原水只是朝一个方向旋转形成稳定旋涡,如果形成稳定旋涡后会造成原水内部是相对静止的,不利于混凝剂与原水的混合,即不利于其反应形成絮体;其中,由于反应池中的水流方向是朝下的,那么越往下参加过反应的原水占比越多,没参加过反应的矿泉水占比越少,所需混凝剂的量越少,将支管的长度从上至下依次减小,可以减少混凝剂的随水流流出的量,提高混凝剂的利用率;
第三、由于接触分离池中的水都是处于流动状态的,加上刮渣机的推动作用,有部分浮渣会位于导渣板的下方,难以清除,此时,启动第二电机,使摆动板在90°范围内摆动,可以将导渣板下方的浮渣向两边赶走,脱离导渣板的压制作用,向上移动与其它浮渣聚集,以被刮渣机刮走清除;
第四、由于分离区内的水是从往下,经清水出口流出,浮渣由于水流的作用,会有部分流落到分离区中下部,如果只是靠自身的浮力作用再次上浮,速度过慢,而且也会受到从接触区新流入的浮渣的冲击作用,以致浮渣在分离区停留时间过长而解体,最后导致清水的含泥量增加,启动鼓风机,向斜管和吹气管提供风能,从第二出气孔出的风将浮渣向上吹,以加快浮渣向上浮,减小其在水中的停留时间,减少浮渣解体量,上浮与上方浮渣聚集,及时清除,从第一出气孔出的风将浮渣往集泥罐内部吹,使浮渣位于集泥罐正上方,如果浮渣解体,其沉泥可以落在集泥罐内,防止其随清水流出,减少清水出水含泥量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为吹气集泥组件的细节图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中,术语“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1~2所示,本发明提供一种吹气集泥式气浮池,包括:
反应池1,其上端设有原水进口11,下端设有原水出口,顶部中心处设有进药管13,所述反应池1内设有引药装置,所述引药装置包括竖直设置的主管14、由上至下间隔固定在所述主管14外侧壁上的多组支管15、以及驱动所述主管14转动的第一电机16,所述主管14上端可转动套设在所述进药管13外侧壁上,且与所述进药管13密封连通、下端封闭,所述主管14上端设有单向阀和泵,任意一组支管15由三根支管15组成,三根支管15的一端沿所述主管14周向等间距固定在所述主管14外侧壁上,且与所述主管14连通,多组支管15的长度设置为由上至下依次递减,多组支管15的自由端低于固定端,且自由端封闭,多组支管15和所述主管14上均间隔设置有多个出药孔,所述第一电机16驱动所述主管14先正转180°,再反转180°,作周期性往复旋转运动;待处理水即原水经原水进口11以一定流速进入反应池1内,混凝剂经进药管13以一定流速进入主管14,从主管14上的出药孔进入反应池1与原水反应,或者经主管14进入支管15再从支管15的出药孔进入反应池1与原水反应,如此可以使混凝剂同时分散进入到反应池1的各个部位,加快混凝剂与原水的混合,进而加快反应速度,启动第一电机16驱动主管14旋转,可以改变主管14上出药孔的出药方向、以及改变支管15上出药孔的出药方向和出药位置,进一步分散混凝剂在原水中的分布,达到加快反应的效果,并且使主管14正转与反转结合,可以避免原水只是朝一个方向旋转形成稳定旋涡,如果形成稳定旋涡后会造成原水内部是相对静止的,不利于混凝剂与原水的混合,即不利于其反应形成絮体;其中,由于反应池1中的水流方向是朝下的,那么越往下参加过反应的原水占比越多,所需混凝剂越少,将支管15的长度从上至下依次减小,可以减少混凝剂的随水流流出的量,提高混凝剂的利用率;混凝剂与原水反应形成絮体比重大于水,可随水流流动;
接触分离池,其位于所述反应池1下游,所述接触分离池下侧与所述反应池1的原水出口连通,所述接触分离池内竖直设有隔板21,所述隔板21将所述接触分离池分隔成上游的接触区2和下游的分离区3,所述接触区2承接所述原水出口的原水,所述接触区2与所述分离区3下侧封闭、上侧连通,所述接触区2底部与一气浮溶气设备22连接,所述气浮溶气设备22向所述接触区2提供溶气水,形成絮体后的原水经原水出口流向接触分离池,先流入接触区2,溶气水中含有微小气泡,其可与絮体结合形成“气泡-颗粒”复合体,比重比水小,可以向上浮形成浮渣,聚集在接触分离池的上方;
所述分离区3包括:
除渣组件:其包括横向设置在所述接触分离池上方的刮渣机31、一端内接在所述分离区3上侧的导渣板32、以及外接在所述分离区3上侧以承接浮渣的集渣槽33,所述导渣板32的自由端低于其固定端、高于所述隔板21的上端;当浮渣积累到一定量时,启动刮渣机31将浮渣朝导渣板32方向推动,浮渣沿导渣板32进入到集渣槽33内,以清除浮渣,
摆动组件:其设置在所述分离区3内侧壁上位于所述导渣板32正下方,所述摆动组件包括水平设置的旋转杆41、摆动板42、以及驱动所述旋转杆41旋转的第二电机43,所述摆动板42下端固定在所述旋转杆41上,所述摆动板42处于初始位置时,其上端平行于所述导渣板32,所述第二电机43驱动所述旋转杆41在初始位置的顺时针45°至逆时针45°的范围内旋转;由于接触分离池中的水都是处于流动状态的,加上刮渣机31的推动作用,有部分浮渣会位于导渣板32的下方,难以清除,此时,启动第二电机43,使摆动板42在90°范围内摆动,可以将导渣板32下方的浮渣向两边赶走,脱离导渣板32的压制作用,向外移动与其它浮渣聚集,以被刮渣机31刮走清除;
吹气集泥组件:其包括集泥罐51、多个吹气管52、多个斜管53、多个类扇形的筛网57、环形导气管56、以及与所述导气管56连通的鼓风机,所述集泥罐51呈上端敞开的上大下小的圆台结构,所述集泥罐51设置在所述分离区3底部,所述导气管56套设在所述集泥罐51外部上端,一个吹气管52与一个斜管53连通形成一个导气通路,多个导气通路均匀分布在所述集泥罐51外周上方,所述斜管53的另一端与所述导气管56连通、所述吹气管52的另一端封闭,所述吹气管52竖直设置,且固定在所述分离区3侧壁上,所述吹气管52上端低于所述隔板21上端,所述斜管53沿所述集泥罐51朝外向上倾斜,所述吹气管52上一字排列设有朝向所述集泥罐51内部吹气的多个第一出气孔54,所述斜管53上一字排列设有垂直于其轴线方向朝上吹气的多个第二出气孔55,一个筛网57可拆卸连接在两个斜管53、所述导气管56、以及所述分离区3围成的扇形内;由于分离区3内的水是从往下,经清水出口61流出,浮渣由于水流的作用,会有部分流落到分离区3中下部,如果只是靠自身的浮力作用再次上浮,速度过慢,而且也会受到从接触区2新流入的浮渣的冲击作用,以致浮渣在分离区3停留时间过长而解体,最后导致清水的含泥量增加,启动鼓风机,向斜管53和吹气管52提供风能,从第二出气孔55出的风将浮渣向上吹,以加快浮渣向上浮,减小其在水中的停留时间,减少浮渣解体量,上浮与上方浮渣聚集,及时清除,从第一出气孔54出的风将浮渣往集泥罐51内部吹,使浮渣位于集泥罐51正上方,如果浮渣解体,其沉泥可以落在集泥罐51内,有很少量的浮渣未进入到集泥罐51所在的区域内,也可以落在筛网57上,筛网57可以拦截浮渣,防止其随清水流出,减少清水出水含泥量,筛网57可以顺利让清水通过,并不影响清水出水速度,且可拆卸下定期清洗,以去除个别粒径特别细小的浮渣,保证清水出水速度;
出水组件:其位于所述斜管53下方,所述出水组件包括设置在所述分离区3下端的清水出口61和设置在所述分离区3内与所述清水出口61连通的穿孔集水管62。去除浮渣后的清水从清水出口61流出。
在上述技术方案中,可以加快混凝剂与原水在反应池1中反应完全,提高混凝剂利用率,在接触区2形成“气泡-颗粒”复合体后,可以快速得到清除,且可以将导渣板32死角处、分离区3下方处的浮渣及时清除,以及集中收集已解体变成沉泥的浮渣,大大减小清水的含泥量,保证了清水出水的质量,为后序水处理的过滤步骤打好基础,达到节约过滤层体积的目的,并可延长过滤层使用寿命。
在另一种技术方案中,所述支管15朝下倾斜与水平面的夹角在15~45°范围内。这里选取的是最佳引入角度,此角度更方便混凝剂进入反应池1中,可利用混凝剂本身的重力作用协助混凝剂从出药孔中流出。
在另一种技术方案中,所述导渣板32的自由端向下倾斜与水平面的夹角为30~45°。这里选取的是最佳导入角度,此角度更方便浮渣进入集渣槽33,又可减少阻挡住位于导渣板32下方的浮渣向上浮起作用。
在另一种技术方案中,所述摆动板42偏离初始位置时,其竖直向下的投影位于所述导渣板32竖直向下的投影范围内,所述摆动板42位于初始位置时,其上端与所述导渣板32的间距小于0.5m。如此可以保证摆动板42摆动时,有效将位于导渣板32正下方的浮渣向其两侧驱赶出导渣板32投影范围外,便于浮渣上浮与其它浮渣聚集以被清除。
在另一种技术方案中,所述第一出气孔54和所述第二出气孔55的孔径均小于100nm。浮渣的粒径多在100~1000nm之间,这样可以防止浮渣堵塞第一出风孔和第二出风孔。
在另一种技术方案中,所述集泥罐51的上端边缘与所述分离区3侧壁的水平距离大于0.5m、小于1m,上端与所述导渣板32的下端的竖直距离大于3m。使集泥罐51可最大限度的收集因浮渣解体形成的沉泥和未与混凝剂反应的沉泥,减小清水的含泥量,同时不影响清水的出水量和出水速度。
在另一种技术方案中,所述接触分离池为长方形,其长度与宽度比为1~1.5:1,长度小于15m,宽度小于10m。
在另一种技术方案中,所述反应池1的容积按原水停留时间为10min计算,且原水从所述反应池1流入所述接触区2的流速小于0.1m/s;所述接触区2的水流上升流速为10~20mm/s,且在接触区2内停留时间大于60s;所述分离区3水流向下的流速为1.5~2.5mm/s。
在上述技术方案中,原水在反应池1中停留的优选的时间为10min,既可以使混凝剂充分与原水反应形成絮体,又可以最快速度处理原水,并使水流流入接触区2的流速优选值小于0.1m/s,以减少混凝剂未反应就流入接触区2中,同时也有利于絮体的稳定;
在接触区2内水流上升流速优选值为10~20mm/s,且在接触区2内停留时间大于60s,以使得絮体与微小气泡充分接触形成浮渣,并使得清水与浮渣流向分离区3,以方便刮渣机31作业;分离区3水流向下的流速优选值为1.5~2.5mm/s,如此既保证了清水出水速度又不至于使浮渣过多被水流带到分离区3下端。
在另一种技术方案中,所述穿孔集水管62水流的流速小于0.5m/s。在分离区3底部设置这样的穿孔集水管62,并以优选值小于0.5m/s的流速流出,一方面可以保证出水量,一方面可以使得未能完全清除掉的沉泥沉于分离区3底部,以便清除,进一步减少清水出口61流出的清水的含泥量。
在另一种技术方案中,所述筛网57的孔径小于100nm。浮渣的粒径多在100~1000nm之间,筛网57可以有效拦截浮渣,且又不影响清水出水速度。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。