振动式气浮池
技术领域
本发明涉及污水处理领域。更具体地说,本发明涉及一种振动式气浮池。
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,因此普遍存在搅拌不充分,反应不均匀的现象,或者搅拌太剧烈导致絮体分解的现象,比如刮渣机刮走的浮渣,因为过分浓缩而不能管道输送,比如刮渣机未能完全刮走的浮渣还混在清水中,浮渣清除不完全,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振动式气浮池,可以使气浮步骤中加药反应更均匀,又不会破坏絮体,浮渣清除更彻底,浮渣转移更方便。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种振动式气浮池,包括:
反应池,其上端设有原水进口,下端设有原水出口,顶部设有进药口,所述反应池内设有第一搅拌装置,所述搅拌装置包括第一搅拌轴、固定在所述第一搅拌轴上的多组搅拌叶、以及驱动所述第一搅拌轴转动的第一电机,所述第一搅拌轴的两端分别连接在所述反应池的顶部和底部,所述第一电机与控制器连接,所述控制器控制所述第一电机驱动所述第一搅拌轴先正转两圈,再反转两圈,作周期性往复旋转运动,任一组所述搅拌叶由第一搅拌叶和第二搅拌叶组成,且所述第一搅拌叶与所述第二搅拌叶相对设置,所述第一搅拌叶的自由端高于其固定端,所述第二搅拌叶的自由端低于其固定端;
接触分离池,其位于所述反应池下游,所述接触分离池下端与所述反应池的原水出口连通,所述接触分离池内设有竖直隔板,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端封闭,上端连通,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、一端内接在所述接触分离池上端的导泥板、以及外接在所述接触分离池上端以承接浮渣的集泥槽体,所述导泥板的自由端高于所述隔板的上端,所述导泥板的宽度与所述刮渣机相匹配,所述集泥槽体呈V字形,所述集泥槽体内设有第二搅拌装置,所述第二搅拌装置包括第二搅拌轴、螺旋环绕固定在所述第二搅拌轴外表面的第三搅拌叶、以及驱动所述第二搅拌轴转动的第二电机,所述第三搅拌叶呈螺旋形状,且所述第三搅拌叶的螺旋半径从上至下依次减小;
振动组件:其低于所述隔板上端设置在所述分离区内,所述振动组件包括密封固接于所述分离区内侧壁周向的环形橡胶环、固接于所述橡胶环内圆周向的振动筛、以及驱动所述振动筛上下振动的第一振动电机和第二振动电机,所述控制器控制所述第一振动电机与所述第二振动电机择一启动,所述第一振动电机的运转周期为T1,所述第二振动电机周期的运转周期为T2,所述第一振动电机的振动频率大于所述第二振动电机的振动频率,且所述第一振动电机的振幅小于所述第二振动电机的振幅;
出水组件: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外部的导水管道,所述导水管道一端与所述清水出口连通,另一端与所述集泥槽体连通,且所述导水管道上设置有单向阀和水泵。
优选的是,所述第一搅拌叶呈直板形,所述第一搅拌叶向上倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任一第一搅拌叶的倾斜角度均不一样;
所述第二搅拌叶呈直板形,所述第二搅拌叶向下倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任一第二搅拌叶的倾斜角度均不一样。
优选的是,所述导泥板的自由端向下倾斜与水平面的夹角为30~45°。
优选的是,所述振动筛的筛孔呈正三角形状,边长小于100nm。
优选的是,所述第一振动电机的振动频率为20Hz,所述第二振动电机的振动频率为40Hz。
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,所述分离区底部设有多个与所述清水出口连通的穿孔集水管,所述穿孔集水管水流的流速小于0.5m/s。
优选的是,所述橡胶环的宽度为1~1.5m。
优选的是,所述反应池内设置有引药管,所述引药管呈螺旋状,所述引药管套设在所述第一搅拌轴、所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶外,且所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶旋转时不会接触到所述引药管,所述引药管通过固定杆固定在所述反应池的侧壁上,所述引药管上端与所述进药口连通,所述引药管下端封闭且位于所述原水出口上方,所述引药管管壁上间隔设有多个出药口。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、本发明的振动式气浮池可以加快反应池内原水的絮凝,减少分离区浮渣流入下一污水处理步骤,并且避免浮渣因过分浓缩而不能管道输送的效果;
第二、在反应池内设置第一搅拌装置,并使其先正转两圈,再反转两圈的周期性往复转动,在搅拌速度缓慢的情况下,也可以增加原水在反应池内的内部分散运动,从而与混凝剂混合更均匀,再结合搅拌叶设置成倾斜角度不一的状态,可以更进一步增加反应池内的原水分散运动,如此可以加快絮体的形成,由于搅拌速度缓慢,不会破坏已形成的絮体;
第三、当集泥槽体内的浮渣浓缩过度,而不方便其管道运输时,向集泥槽体内输送部分分离区内的清水,并启动第二搅拌装置搅拌,稀释浮渣,最终达到可采用管道运输的目的;
第四、在分离区设置振动组件,振动筛可以让水通过,但是阻挡浮渣通过,如此可以减少浮渣直接随水流从清水出口流出,并且为了防止浮渣堵塞筛孔,设置了橡胶环、第一振动电机和第二振动电机,使振动筛周期性以不同的振动频率和振动幅度上下振动,以使落在振动筛上的浮渣第一时间振动出去,而不会堵塞住筛孔,使清水更易流出;
第五、将混凝剂通过螺旋状引药管,引到第一搅拌轴附近,可以使混凝剂可以随着搅拌叶的旋转力分散开,加快分散速度。
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。
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所示,本发明提供一种振动式气浮池,包括:
反应池1,其上端设有原水进口11,下端设有原水出口12,顶部设有进药口13,所述反应池1内设有第一搅拌装置,所述搅拌装置包括第一搅拌轴14、固定在所述第一搅拌轴14上的多组搅拌叶、以及驱动所述第一搅拌轴14转动的第一电机15,所述第一搅拌轴14的两端分别连接在所述反应池1的顶部和底部,所述第一电机15与控制器连接,所述控制器控制所述第一电机15驱动所述第一搅拌轴14先正转两圈,再反转两圈,作周期性往复旋转运动,任一组所述搅拌叶由第一搅拌叶16和第二搅拌叶17组成,且所述第一搅拌叶16与所述第二搅拌叶17相对设置,所述第一搅拌叶16的自由端高于其固定端,所述第二搅拌叶17的自由端低于其固定端;
接触分离池,其位于所述反应池1下游,所述接触分离池下端与所述反应池1的原水出口12连通,所述接触分离池内设有竖直隔板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12的原水,所述接触区2与所述分离区3下端封闭,上端连通,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,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41、一端内接在所述接触分离池上端的导泥板42、以及外接在所述接触分离池上端以承接浮渣的集泥槽体43,所述导泥板42的自由端高于所述隔板21的上端,所述导泥板42的宽度与所述刮渣机41相匹配,所述集泥槽体43呈V字形,所述集泥槽体43内设有第二搅拌装置,所述第二搅拌装置包括第二搅拌轴44、螺旋环绕固定在所述第二搅拌轴44外表面的第三搅拌叶45、以及驱动所述第二搅拌轴44转动的第二电机46,所述第三搅拌叶45呈螺旋形状,且所述第三搅拌叶45的螺旋半径从上至下依次减小;
振动组件:其低于所述隔板21上端设置在所述分离区3内,所述振动组件包括密封固接于所述分离区3内侧壁周向的环形橡胶环、固接于所述橡胶环内圆周向的振动筛、以及驱动所述振动筛上下振动的第一振动电机和第二振动电机,所述控制器控制所述第一振动电机与所述第二振动电机择一启动,所述第一振动电机的运转周期为T1,所述第二振动电机周期的运转周期为T2,所述第一振动电机的振动频率大于所述第二振动电机的振动频率,且所述第一振动电机的振幅小于所述第二振动电机的振幅;
出水组件: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外部的导水管道,所述导水管道一端与所述清水出口连通,另一端与所述集泥槽体连通,且所述导水管道上设置有单向阀和水泵。
在上述技术方案中,待处理水即原水经原水进口11进入到反应池1中,混凝剂经进药口13进入到反应池1中,第一搅拌装置缓慢搅拌,使混凝剂与原水混合反应形成絮体,由于搅拌速度慢,不会打散絮体,第一搅拌装置先正转两圈,再反转两圈,作周期性往复旋转运动,可以使原水不会只是朝一个方向旋转,避免形成稳定旋涡,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,并且搅拌叶设置成高低不一的状态,可以使原水受的力的方向不一至,进一步促进原水的内部相对运动,从而使混凝剂与原水混合更充分,更迅速,促进絮体的形成;
形成絮体后的原水经原水出口12流向接触分离池内,先流入接触区2,接触区2底部的气浮溶气设备22向其提供溶气水,使絮体与微小气泡结合形成“气泡-颗粒”复合体,并往上浮形成浮渣,当浮渣积累到一定量时,启动位于接触分离池上方的刮渣机41将浮渣朝导泥板42方向推动,并沿导泥板42进入到集泥槽体43内,集泥槽体43内的浮渣通过管道运输出去,此时如果浮渣过于浓缩会不利于管道运输,因此可以启动第二搅拌装置搅拌,同时打开单向阀64和水泵65,通过导水管道61导入适当清水至集泥槽体43内,可以缓解浮渣的浓缩程度,便于管道运输出去;
经接触区2流出的不止有浮渣,还有清水,清水进入到分离区3后穿过振动筛52上的筛孔进入到分离区3下端并从清水出口62流出进入下一污水处理步骤,即过滤步骤;振动筛52可以让清水通过,同时也可以阻止浮渣通过,可以减少进入过滤步骤的清水中的浮渣的量,达到节约过滤层体积的目的,并可延长过滤层使用寿命;
为了防止浮渣堵塞振动筛52的筛孔,设置了第一振动电机和第二振动电机,控制器控制第一振动电机启动,同时第二振动电机停止,振动筛52以第一振动电机的振动频率和振动幅度上下振动,并且持续振动T1时间后,控制器控制第一振动电机停止,同时第二振动电机启动,振动筛52以第二振动电机的振动频率和振动幅度上下振动,并且持续振动T2时间,振动筛52如此周期性的反复振动,可以有效防止浮渣堵塞筛孔,提高清水出水效率。
在另一种技术方案中,所述第一搅拌叶16呈直板形,所述第一搅拌叶16向上倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任一第一搅拌叶16的倾斜角度均不一样;
所述第二搅拌叶17呈直板形,所述第二搅拌叶17向下倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任一第二搅拌叶17的倾斜角度均不一样。
在上述技术方案中,第一搅拌叶16和第二搅拌叶17设置成直板形,可以减少小其对絮体的碰撞,从而避免破坏絮体的稳定性,第一搅拌叶16和第二搅拌叶17设置成不同的倾斜角度,可以增加原水内部的相对运动,从而促进絮体的形成。
在另一种技术方案中,所述导泥板42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泥槽体43,又可减少阻挡住位于导泥板42下方的浮渣向上浮起作用。
在另一种技术方案中,所述振动筛52的筛孔呈正三角形状,边长小于100nm。将筛孔设置成正三角形状,使其三个角均为锐角,能更好的阻挡一些粒径较微小的浮渣,浮渣的粒径多在100~1000nm之间,取振动筛52筛孔边长小于100nm,这样可以更好的阻挡浮渣穿过筛孔。
在另一种技术方案中,所述第一振动电机的振动频率为20Hz,所述第二振动电机的振动频率为40Hz。使振动筛52振动的频率分别为20Hz和40Hz交替进行,可以达到防堵塞的目的,也可以尽量节省能耗。
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。接触分离池设置为这组优选值形状,可以较好的与刮渣机41配合,使浮渣的分离与清水流出较平衡。
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41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,所述分离区3底部设有多个与所述清水出口62连通的穿孔集水管63,所述穿孔集水管63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63,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,再次减少清水出口62流出的清水的含泥量。
在另一种技术方案中,所述橡胶环51的宽度为1~1.5m。设置在分离区3内的橡胶环51的优选宽度为1~1.5m,可以保证振动筛52的上下振动幅度,同时也使振动筛52的面积尽量大,以保证清水顺利通过振动组件进入分离区3下端。
在另一种技术方案中,所述反应池1内设置有引药管18,所述引药管18呈螺旋状,所述引药管套设在所述第一搅拌轴、所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶外,且所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶旋转时不会接触到所述引药管,所述引药管通过固定杆固定在所述反应池的侧壁上,所述引药管上端与所述进药口连通,所述引药管下端封闭且位于所述原水出口上方,所述引药管管壁上间隔设有多个出药口。
在上述技术方案中,混凝剂是通过进药口13进入到引药管18中,再从引药管18的下端和出药口流出,进入到反应池1中的原水中,并且出药口的位置靠近第一搅拌装置的搅拌叶附近,可以使混凝剂与原水更容易混合均匀,得到充分反应。
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。