CN107519673A - 一种伞型迷宫式沉淀装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种伞型迷宫式沉淀装置及系统，包括若干模块，每个模块包括两斜板，两个斜板之间的夹角为15~100°，斜板的底部设有翼板，斜板和翼板上分布有筋条，相邻筋条之间构成后絮凝沉淀单元。翼板的高度为10~20mm，翼板与竖直方向平行。本发明装置采用积木式组合方式，很好地解决了迷宫式斜板沉淀池因滑泥路线长及上下层衔接差导致沉淀效果差的问题，避免了水路与泥路的相互干扰，处理效果好。本发明提高了沉淀效率，是其他类似产品的效率的4‑6倍，降低了出水浊度，减轻了滤池负荷，降低了沉淀池的深度，节省基建投资，减少了占地面积。在沉淀池中可采取并联或串联的形式组装来保证沉淀出水的水质。

Description

一种伞型迷宫式沉淀装置和系统

技术领域

本发明涉及市政供水、污水、工业用水、农村饮用水等领域，具体涉及一种斜板沉淀装置。

背景技术

斜板、斜管沉淀池是“浅池”实用化的产物，是向着理想沉淀池的逼近。而迷宫式沉淀池是依赖于涡流区的强制分离作用和环流区的良好水力条件，具有高效沉淀的特点。但是在实际工程应用中对于迷宫式斜板沉淀池层数一般为3层为好，深度为3-4米左右为佳。实际工程应用中要严格控制翼片斜板的层数，减少沉淀物在层间下滑传递次数，同时要处理好层间的衔接方式，使上层滑下的沉淀物直接落入下层斜板翼片区内及斜板上，这就使得实际安装过程中层间的衔接容易出现问题。大量工程应用中，随着时间的推移，迷宫式斜沉淀池缺点逐步显现：一. 斜板（管）受太阳辐射容易老化，通常三、四年时间即多部分老化，需要更新；二. 水流向上流动，沉泥自上而下下落，泥水混流，由于顶托作用，沉淀效果较差，细小矾花及轻质矾花易上浮，造成水质不稳定，淤泥堵塞及因积泥斜板被压垮损坏；三. 底部配水以及上部收水易出现不均匀，造成局部短路，引起矾花漂浮；四. 池型长宽必须严格注意，影响总平面的布置，池深基本固定；五. 仅适用于小型水厂及小型污水处理的深度处理工艺；六是池底维护检修不方便。这使得该技术的进一步应用和研究受到极大的限制。

随着《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的实施，各地对水厂―提质达标II的工作越来越重视。在水厂中，固—液分离单元（如沉淀池、气浮池、澄清池）担负着80%~90%以上悬浮固体分离的作用，是主要的净水构筑物之一。固—液分离单元的高效稳定运行，可大大降低滤前水的浊度，减少滤池负荷，延长滤池反冲洗周期，保障出水浊度满足饮用水的要求。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种伞型迷宫式沉淀装置和系统。

本发明的技术方案是这样实现的：一种伞型迷宫式沉淀装置，包括若干模块，每个模块包括两斜板，两个斜板之间的夹角为15~100°，斜板的底部设有翼板，斜板和翼板上分布有筋条，相邻筋条之间构成后絮凝沉淀单元。

翼板的高度为10~20mm，翼板与竖直方向平行。

筋条的高度为8~90mm，相邻筋条之间的间距为8~90m。

所述各个模块上下依次排列，相邻两个模块之间的间距为5~15cm。

一种伞型迷宫式沉淀系统，包括水泵，水泵、流量计与混合絮凝槽连通，混合絮凝槽内设有搅拌机，混合絮凝槽的出液口与伞型迷宫式沉淀装置相连，伞型迷宫式沉淀装置的清水口连接排水沟、排污口连接泥斗。

本发明装置采用积木式组合方式，很好地解决了迷宫式斜板沉淀池因滑泥路线长及上下层衔接差导致沉淀效果差的问题，且该装置使沉淀池内水流沿其长度方向水平流动，泥沿竖直方向降落，避免了水路与泥路的相互干扰，处理效果好。可以使用在市政供水、污水、工业用水、农村饮用水等多个领域，与现有技术相比，本发明提高了沉淀效率，是其他类似产品的效率的的4--6倍，降低了出水浊度，减轻了滤池负荷，降低了沉淀池的深度，节省基建投资，减少了占地面积。在沉淀池中可采取并联或串联的形式组装来保证沉淀出水的水质。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的伞型迷宫式沉淀装置组合图。

图3为本发明的原理图。

图4为伞型迷宫式沉淀系统的示意图。

图5和图6为不同进水流量时浊度变化数据图；

图7为斜板分多层组合安装示意图。

其中：1. 翼板，2. 斜板，3. 筋条。

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付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。

如图1所示，一种伞型迷宫式沉淀装置，包括若干模块，每个模块包括两斜板2，两个斜板2之间的夹角为15~100°，斜板2的底部设有翼板1，斜板2和翼板1上分布有筋条3，相邻筋条3之间构成后絮凝沉淀单元。

翼板1的高度为10~20mm，翼板与竖直方向平行。

筋条3的高度为8~90mm，相邻筋条3之间的间距为8~90m。

所述斜板2、各个模块上下依次排列，相邻两个模块之间的间距为5~15cm。

本申请中，伞型的斜板2采用组合模块装配方式，形状稳定，安装维护方便；两斜板2及翼板1以设定的角度组合成伞型，两斜板角度范围为15~100º，翼板平行轴线为竖直方向，高度为10~20mm。上侧面装有规则分部的筋条3，相邻筋条3间距为8mm-90mm，筋条3高度为8mm-90mm。在垂直方向按照相同中心轴线，相同间距组合应用。

如图2所示，使用本发明时，水流顺着水平方向缓缓进入伞型迷宫式沉淀装置区，水流沿伞型迷宫式沉淀装置长度方向流动，泥沿竖直方向下落，使得较大的颗粒在流动过程中逐步沉淀到斜板2的斜面上而后沿翼板1竖直下落被除去，颗粒沉降速度0.15-0.36mm/s，沉淀部分水头损失不大于0.3m。较小的颗粒随着水流沿水平方向运动，经过相邻两斜板2和相邻两筋条3之间，使流体形成多个微型漩流，流体中的小颗粒在筋条3处发生碰撞，再絮凝形成较大的絮体颗粒沉淀，在水体中的小颗粒与筋条3发生多次碰撞后，絮凝形成大的絮凝颗粒沉淀到斜板上而后沿翼板3竖直下落被除去。且斜板间距（沉淀距离）可自由调整，顺水流方向安装长度可任意调配，解决不同水质及运行条件下，设计负荷的可调整性问题，进而增加工艺耐冲击负荷，实现出水水质的稳定性。

泥水分流伞型迷宫装置，包括安装固定架、连接卡扣、安装槽和两斜板及两翼板，伞型斜板采用组合模块装配方式，形状稳定，安装维护方便；两斜板及翼板以设定的角度组合成伞型，采用乙丙共聚工程塑料一次浇铸成型、有机玻璃（PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯热塑性塑料）浇铸或热成型、304或306不锈钢压制成型。上侧面装有规则分部的筋条，在垂直方向按照中心轴线，相同间距组合应用组合后相邻的两块斜板与相邻的两个筋条之间构成后絮凝沉淀单元。整体采用模块组合方式，降低了沉淀距离，增大了沉淀面积，很好地解决了迷宫式斜板沉淀池因滑泥路线长及上下层衔接差导致沉淀效果差的问题，且该装置使沉淀池内水流沿其长度方向水平流动，泥沿竖直方向降落，避免了水路与泥路的相互干扰，处理效果好。沉淀池出水浊度低，稳定在0.3—2.0 NTU内。

本申请在垂直方向按照相同中心轴线、相同间距组合应用；应采用模块化组装，不得采用焊接或粘结，结构本身可有效消除应力，牢固耐用；斜板的安装水平尺寸误差不大于10mm。

有现有技术相比，本发明的具有以下优点：

1. 模块式组装方式，有效地解决了迷宫式斜板沉淀上下层衔接差导致沉淀效果差的问题。

2. 水流沿其长度方向水平流动，泥则沿翼板竖直方向下落，泥、水分离，各走分离路径，分离效率高，避免了水路与泥路的相互干扰，不会出现矾花上浮、水流短路现象。

3. 相邻的两个斜板与相邻的两个筋条之间，构成一个个后絮凝单元，有助于絮凝过程中不彻底的悬浮颗粒，在沉淀过程中微絮凝集聚变大形成絮团更利于沉降。

4. 水流沿伞型迷宫式沉淀装置水平流动，延长了泥水分离时间，保证了泥水分离的充足时间。

5. 经过实践证明，本发明的沉淀效率高，处理效果好，同时该装置形状稳定，拆装移动方便，并可以根据不同的池型设计自由组合拆装，后期维护管理简单。

6. 有效的解决了常规斜板装置积泥堵塞以致斜板变形甚至压垮斜板问题，保证运行的稳定性。

8. 可随意调整斜板间距（沉淀距离），顺水流方向安装长度可任意调配，解决不同水质及运行条件下，设计负荷的可调整性问题，进而增加工艺耐冲击负荷，实现出水水质的稳定性。

9. 采用单片单独安装固定，有效解决了传统迷宫式斜板存在的任一片斜板堵塞，变形或老化需要更换整体的多米诺效应。

本发明中，斜板可分多层组合安装，如图7所示，水沿纵向水平流动，悬浮颗粒积泥沿水平沉淀装置板垂直下落沉淀，在不改变沉淀池中水流方向的情况下实现水与悬浮颗粒分流，即水走水道、泥走泥道，这一方面杜绝了悬浮颗粒堵塞管道和沉淀池中跑矾现象的发生，提高了沉淀效率。另一方面降低了污泥含水量。异向流斜板（管）流速的选择原则：由于斜管内絮凝颗粒沉淀方向与水流方向相反，因此水的流速不能大于絮凝颗粒在斜管内下滑速度。

如图4所示，本申请还公开了一种伞型迷宫式沉淀系统，包括水泵4，水泵4、流量计5与混合絮凝槽8连通，混合絮凝槽8内设有搅拌机7，混合絮凝槽8的出液口与伞型迷宫式沉淀装置相连，伞型迷宫式沉淀装置的清水口连接排水沟9、排污口连接泥斗10。

使用本发明时，水平流速度不受絮凝颗粒下滑速度的限制，不存在堵塞积压、跑矾现象。经测试水流水平流动大粒悬浮物下滑速度为4.5mm/s，中等大小悬浮物下滑速度为3.2 mm/s，经过计算最高流速为30 mm/s，最低流速为25 mm/s。

使用本发明装置水平流速对悬浮物下滑速度影响不大。水流顺着水平方向缓缓进入水平沉淀装置区，水流沿沉淀装置的长度方向流动，泥沿竖直方向下落，使得较大的颗粒在流动过程中逐步沉淀到斜板1的斜面上而后沿翼板3竖直下落被除去，颗粒沉降速度0.5-3mm/s，沉淀部分水头损失不大于0.3m。较小的颗粒随着水流沿水平方向运动，经过相邻两斜板之间，使流体形成多个微型漩流，流体中的小颗粒发生碰撞，再絮凝形成较大的絮体颗粒沉淀，在水体中的小颗粒发生多次碰撞后，絮凝形成大的絮凝颗粒沉淀到斜板上而后沿翼板3竖直下落被除去。且斜板间距（沉淀距离）可自由调整，顺水流方向安装长度可任意调配，解决不同水质及运行条件下，设计负荷的可调整性问题，进而增加工艺耐冲击负荷，实现出水水质的稳定性。

异向流斜板（管）在水流经斜管过程中都存在一个问题，即巳沉淀下来的悬浮物始终与流动的水流共存一个空间，已滑出管端的悬浮物也会被上升水流冲刷、扰动，一是不利于悬浮物沿板（管）壁下滑，二是巳经沉淀下来的悬浮物将重新回到水流主体中，产生二次沉淀，即可逆沉淀。这也是造成沉淀效率不高的主要原因之一。

本发明中，沉淀下来的悬浮颗粒及时从A 型小间距水平沉淀装置斜板1滑出沿翼板3跌落至排泥区，与流动的水进行了分离，沉淀下来的悬浮物与流动的水流共存于一个空间的时间很短，沉淀下来的悬浮物与流动的水流共存一个空间的时间很短只有10秒钟，而异向流斜板（管）装置中最顶端处沉淀下来的悬浮物与流动的水流共存一个空间的时间需要1000秒钟（按絮凝物从最顶端滑至出口处），A 型小间距水平沉淀装置沉淀颗粒滑出水流通道的长度只有斜板（管）的十二分之一，从而避免了可逆沉淀现象的发生，提高了沉淀效率。

实施例：

用有机玻璃板制作了一台试验装置，截面形状为矩形，截面尺寸为500×590（mm×mm），长为2000(mm），前部设有120mm的进水区，后部设有120mm的出水区，A 型小间距水平沉淀装置管长度为700mm，安装四组，两组为一排，两组之间的距离为30mm，两排之间的距离为80—160mm，总计在装置内安装40块A型小间距水平板，板与板之间的截面呈平行四边形，板与板之间的轴线高度为30mm，装置下部设有两个排泥斗，下接两只排泥阀门。如图4所示，用水泵4抽取水池中的原水经玻管流量计5调节大小送至包含格板、筛板的混合絮凝槽8，在混合絮凝槽进口处加絮凝剂，经混合絮凝后自流进入伞型迷宫式沉淀装置，悬浮物经沉淀分离后进入泥斗10，清水经出水管进入排水沟9。

运行试验结论：伞形迷宫式沉淀装置中水流动形式是平行流动，悬浮颗粒垂直下落，排泥通畅，不存在堵塞和跑矾现象。运行过程中，排泥通畅，不存在堵塞现象。按设计流量10m³／h测算，水平流速可达20mm／s以上是异向流斜管的5.5倍左右。A 型小间距水平沉淀装置沉淀分离装置设计新颖，具有停留时间短(3—6分钟)、沉淀效率高、水力负荷大等优点，大大优于斜板 (管)沉淀池和平流沉淀池。

为了进一步检验该装置在不同的进水流量下运行效果，对进水和出水进行了改进，在不同的进水流量下，进水浊度在6～60NTU之间时，出水浊度在0.8～2之间波动，当进水浊度大幅度波动变化时．出水浊度只是在小幅范围内波动，比较稳定；在小时流量达到14m³/h时，装置的表观流速可达14mm/s,A 型小间距水平沉淀装置装置内流速可达25mm/s,与理论计算结果相符，没有出现跑矾现象，在不同流量和进水浊度如图5和6所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (5)

1.一种伞型迷宫式沉淀装置，包括若干模块，每个模块包括两斜板（2），其特征在于：两个斜板（2）之间的夹角为15~100°，斜板（2）的底部设有翼板（1），斜板（2）和翼板（1）上分布有筋条（3），相邻筋条（3）之间构成后絮凝沉淀单元。

2.根据权利要求1所述的伞型迷宫式沉淀装置，其特征在于：翼板（1）的高度为10~20mm，翼板与竖直方向平行。

3.根据权利要求1所述的伞型迷宫式沉淀装置，其特征在于：筋条（2）的高度为8~90mm，相邻筋条（3）之间的间距为8~90m。

4.根据权利要求1所述的伞型迷宫式沉淀装置，其特征在于：所述各个模块上下依次排列，相邻两个模块之间的间距为5~15cm。

5.一种如权利要求1~4之一所述的伞型迷宫式沉淀系统，其特征在于：包括水泵（4），水泵（4）、流量计（5）与混合絮凝槽（8）连通，混合絮凝槽（8）内设有搅拌机（7），混合絮凝槽（8）的出液口与伞型迷宫式沉淀装置相连，伞型迷宫式沉淀装置的清水口连接排水沟（9）、排污口连接泥斗（10）。