CN107915346B - 一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置 - Google Patents

一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置 Download PDF

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Abstract

一种中心混合‑同心圆扇形廊道网格絮凝‑扇形斜管沉淀一体化装置，它涉及一种水处理装置。本发明的目的是要解决现有城镇供水厂饮用水处理装置体积大，或处理水能力偏低的问题。一种中心混合‑同心圆扇形廊道网格絮凝‑扇形斜管沉淀一体化装置包括中心混合区、同心圆扇形廊道网格絮凝区、扇形廊道斜管沉淀区、投药系统、底部排泥集合槽、在线监测系统、一体化装置自动控制柜和原水送入系统；同心圆扇形廊道网格絮凝区由环形一级絮凝区和扇形二级絮凝区组成，环形一级絮凝区利用可拆卸廊道隔板等分，由扇形二级絮凝区和扇形廊道斜管沉淀区组成环形区域利用可拆卸廊道隔板等分。本发明装置可处理微污染地表水源水和地下水源水。

Description

一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体 化装置
技术领域
本发明涉及一种水处理装置。
背景技术
混合-絮凝-沉淀是饮用水常规处理的核心工艺，其工艺效果对后续深度处理工艺的出水水质有着重要的影响。受到经济技术水平等因素的限制，目前我国绝大数多数城镇供水厂仍以混合-絮凝-沉淀构成的常规处理工艺为主。因此，常规处理工艺对保障我国城镇饮用水安全有着极其重要的作用。
目前我国城镇建设速度加快，新兴小城镇或新建集中式村镇联合社区的出现给饮用水安全保障带来了严峻的挑战。新兴小城镇或新建集中式村镇联合社区受到到经济水平的影响，多采用集中式小型化水处理设备，以保障小规模城镇或社区的饮用水安全，提高居民生活水平。因此，城镇化速度的加快对小型化常规水处理设备的需求量增加速度显著。而现有城镇供水厂饮用水处理过程多以混凝土构筑物为主，处理水量多在万吨以上规模的饮用水处理设备占地面积极大，无法满足新兴小城镇或新建集中式村镇联合社区对于小型化常规水处理设备的需求。
发明内容
本发明的目的是要解决现有城镇供水厂饮用水处理装置体积大，或处理水能力偏低的问题，而提供一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置。
一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，它包括中心混合区、同心圆扇形廊道网格絮凝区、扇形廊道斜管沉淀区、投药系统、底部排泥集合槽、在线监测系统、一体化装置自动控制柜和原水送入系统；
所述同心圆扇形廊道网格絮凝区由环形一级絮凝区和扇形二级絮凝区组成，环形一级絮凝区围绕中心混合区成环形设置；由扇形二级絮凝区和扇形廊道斜管沉淀区组成环形围绕环形一级絮凝区设置；
所述中心混合区呈桶形，在中心混合区的底部设置中心进水管，在中心混合区顶部设置混合区集水装置，所述混合区集水装置呈环形围绕在中心混合区顶部侧壁外侧，在混合区集水装置上面设置机械搅拌装置，且机械搅拌装置的搅拌杆沿中心混合区桶形的中心轴延伸至中心混合区下部，机械搅拌装置的搅拌杆在顶端或中部设置搅拌叶片；
所述环形一级絮凝区利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形廊道絮凝区，由扇形二级絮凝区和扇形廊道斜管沉淀区组成环形区域利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形区，8个独立扇形区中一个为扇形廊道斜管沉淀区；
扇形廊道斜管沉淀区沿顺时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区的反应起始区，扇形廊道斜管沉淀区沿逆时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区的反应末区，与扇形二级絮凝区的反应起始区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区的反应末区，在扇形二级絮凝区的反应起始区与环形一级絮凝区的反应末区之间扇形分隔板的顶部设置有过水孔，将扇形二级絮凝区的反应起始区与环形一级絮凝区的反应末区连通，环形一级絮凝区其余7个独立扇形廊道絮凝区均不与扇形二级絮凝区或扇形廊道斜管沉淀区连通；扇形二级絮凝区的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区之间的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使扇形二级絮凝区的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区不连通，扇形二级絮凝区与扇形廊道斜管沉淀区组成环形区内其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证扇形二级絮凝区内相邻两个独立扇形区沿竖直方向水流方向相反，扇形二级絮凝区的反应末区与扇形廊道斜管沉淀区沿竖直方向水流方向相反，且扇形二级絮凝区的反应起始区水流方向沿竖直方向竖直向下，在扇形二级絮凝区内水流总体方向为顺时针方向，从扇形二级絮凝区的反应起始区开始依次经过7个独立扇形区在扇形二级絮凝区的反应末区汇集；
沿顺时针方向与环形一级絮凝区的反应末区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区的反应起始区，在环形一级絮凝区的反应起始区与环形一级絮凝区的反应末区之间设置的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使环形一级絮凝区的反应起始区与环形一级絮凝区的反应末区不连通，在环形一级絮凝区其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证环形一级絮凝区的反应起始区内水流方向为竖直向下，环形一级絮凝区的反应末区的水流方向为竖直向上，即在环形一级絮凝区内相邻两个独立扇形廊道絮凝区内沿竖直方向水流方向相反，且在环形一级絮凝区内水流总体方向为顺时针方向，从环形一级絮凝区的反应起始区开始依次经过8个独立扇形廊道絮凝区在环形一级絮凝区的反应末区汇集；混合区集水装置与环形一级絮凝区的反应起始区通过出水花孔连通；
在扇形廊道斜管沉淀区外壁内侧上部设置出水集水装置，且出水集水装置连接出水管，在出水管上设置出水电磁阀，在扇形廊道斜管沉淀区中部倾斜设置斜管，使进入扇形廊道斜管沉淀区内的水沿斜管向上流动；
投药系统包括桶形配药装置、投药计量泵和投药电磁阀；桶形配药装置利用管道、通过中心进水管与中心混合区连通，在连接管道上沿药剂流动方向依次设置投药计量泵和投药电磁阀；
原水送入系统包括原水计量泵和原水电磁阀，利用原水计量泵将原水经管道和中心进水管送入中心混合区内；
底部排泥集合槽设置在中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置的底部，在底部排泥集合槽通过排泥管分别与环形一级絮凝区的8个独立扇形廊道絮凝区、扇形二级絮凝区的7个独立扇形区和扇形廊道斜管沉淀区连通，在底部排泥集合槽的底部设有排泥总管和电磁排泥总阀；
在线监测系统包括在线监测显示器和终端多参数水质测定探头，在线监测显示器设置在一体化装置自动控制柜的顶部，在环形一级絮凝区的反应起始区、扇形二级絮凝区的反应起始区、扇形二级絮凝区的反应末区和扇形廊道斜管沉淀区设置终端多参数水质测定探头，终端多参数水质测定探头通过传输数据线与在线监测显示器连接；
在扇形廊道斜管沉淀区底部、中心混合区底部、环形一级絮凝区的8个独立扇形廊道絮凝区底部和扇形二级絮凝区的7个独立扇形区底部均设置排泥管，且在排泥管上均设置电磁排泥阀；
一体化装置自动控制柜通过传输数据线与每个电磁排泥阀、电磁排泥总阀、投药电磁阀、原水电磁阀、投药计量泵、原水计量泵、出水电磁阀和机械搅拌装置连接。
本发明优点：
1、本发明首次提出中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，与现有城镇供水厂饮用水处理装置相比，在处理水能力相同前提下，本发明装置占地面积减少了10％～30％；
2、本发明一体化水处理装置结构合理、便于组装，可以实现多参数水质指标的实时监测，在实现净水效能的同时，还可以用于水处理技术的科学研究需要。
3、本发明设备实现运行模式的多样化的：通过调节可拆卸廊道隔板的设置方式，能够实现内外层扇形廊道之间的有机组合，合理优化絮凝反应区的水力级配，提高絮凝效果。
4、本发明设备实现主要水质参数的实时在线监测的：本发明设备中设置的多参数水质监测探头探测到相应数据，通过监测显示器第一时间获取多参数水质指标的在线监测数据。
5、本发明提出的一体化水处理装置适用于不同类型絮凝沉淀工艺的流场流态研究的需要，尤其是针对不规则形态的扇形廊道内的上向流、下向流流态及其组合工况的模拟。
6、本发明中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置具有结构合理、便于组装，可以实现多参数水质指标的实时监测等特点。在保障小规模城镇或社区饮用水水质安全的同时，还可以用于水处理技术的科学研究需要。
本发明中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置可处理水质范围：微污染地表水源水、地下水源水和经格栅及沉砂池预处理后的生活污水。
本发明中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置应用范围：饮用水常规处理、生活杂用水处理和市政绿化用水处理过程等。
附图说明
图1是本发明所述中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置结构示意图，图A表示中心混合区，图B表示同心圆扇形廊道网格絮凝区，图C表示扇形廊道斜管沉淀区，图D表示投药系统，图F表示在线监测系统，图G表示一体化装置自动控制柜，图H表示原水送入系统，图中1表示环形一级絮凝区，图中2表示扇形二级絮凝区，图中3表示中心进水管，图中4表示混合区集水装置，图中5表示机械搅拌装置，图中6表示扇形分隔板，图中7表示出水集水装置，图中8表示出水管，图中10表示桶形配药装置，图中11表示投药计量泵，图中12表示投药电磁阀，图中13表示原水计量泵，图中14表示原水电磁阀，图中17表示在线监测显示器，图中19表示出水电磁阀；
图2是图1沿N-N方向的剖视图；图A表示中心混合区，图B表示同心圆扇形廊道网格絮凝区，图C表示扇形廊道斜管沉淀区，图E表示底部排泥集合槽，图中1表示环形一级絮凝区，图中2表示扇形二级絮凝区，图中3表示中心进水管，图中4表示混合区集水装置，图中5表示机械搅拌装置，图中7表示出水集水装置，图中8表示出水管，图中9表示斜管，图中15表示排泥总管，图中16表示电磁排泥总阀，图中20表示固定柱，图中21表示万向轮；
图3是进水-出水高锰酸盐指数柱形图，图中A表示进水浓度柱形图，图中B表示出水浓度柱形图；
图4是进水-出水浊度柱形图，图中A表示进水浊度柱形图，图中B表示出水浊度柱形图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和2所示，本实施方式是一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，它包括中心混合区A、同心圆扇形廊道网格絮凝区B、扇形廊道斜管沉淀区C、投药系统D、底部排泥集合槽E、在线监测系统F、一体化装置自动控制柜G和原水送入系统H，
所述同心圆扇形廊道网格絮凝区B由环形一级絮凝区1和扇形二级絮凝区2组成，环形一级絮凝区1围绕中心混合区A成环形设置；由扇形二级絮凝区2和扇形廊道斜管沉淀区C组成环形围绕环形一级絮凝区1设置；
所述中心混合区A呈桶形，在中心混合区A的底部设置中心进水管3，在中心混合区A顶部设置混合区集水装置4，所述混合区集水装置4呈环形围绕在中心混合区A顶部侧壁外侧，在混合区集水装置4上面设置机械搅拌装置5，且机械搅拌装置5的搅拌杆沿中心混合区A桶形的中心轴延伸至中心混合区A下部，机械搅拌装置5的搅拌杆在顶端或中部设置搅拌叶片；
所述环形一级絮凝区1利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形廊道絮凝区，由扇形二级絮凝区2和扇形廊道斜管沉淀区C组成环形区域利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形区，8个独立扇形区中一个为扇形廊道斜管沉淀区C；
扇形廊道斜管沉淀区C沿顺时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区2的反应起始区，扇形廊道斜管沉淀区C沿逆时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区2的反应末区，与扇形二级絮凝区2的反应起始区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区1的反应末区，在扇形二级絮凝区2的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区之间扇形分隔板6的顶部设置有过水孔，将扇形二级絮凝区2的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区连通，环形一级絮凝区1其余7个独立扇形廊道絮凝区均不与扇形二级絮凝区2或扇形廊道斜管沉淀区C连通；扇形二级絮凝区2的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区C之间的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使扇形二级絮凝区2的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区C不连通，扇形二级絮凝区2与扇形廊道斜管沉淀区C组成环形区内其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证扇形二级絮凝区2内相邻两个独立扇形区沿竖直方向水流方向相反，扇形二级絮凝区2的反应末区与扇形廊道斜管沉淀区C沿竖直方向水流方向相反，且扇形二级絮凝区2的反应起始区水流方向沿竖直方向竖直向下，在扇形二级絮凝区2内水流总体方向为顺时针方向，从扇形二级絮凝区2的反应起始区开始依次经过7个独立扇形区在扇形二级絮凝区2的反应末区汇集；
沿顺时针方向与环形一级絮凝区1的反应末区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区1的反应起始区，在环形一级絮凝区1的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区之间设置的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使环形一级絮凝区1的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区不连通，在环形一级絮凝区1其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证环形一级絮凝区1的反应起始区内水流方向为竖直向下，环形一级絮凝区1的反应末区的水流方向为竖直向上，即在环形一级絮凝区1内相邻两个独立扇形廊道絮凝区内沿竖直方向水流方向相反，且在环形一级絮凝区1内水流总体方向为顺时针方向，从环形一级絮凝区1的反应起始区开始依次经过8个独立扇形廊道絮凝区在环形一级絮凝区1的反应末区汇集；混合区集水装置4与环形一级絮凝区1的反应起始区通过出水花孔18连通；
在扇形廊道斜管沉淀区C外壁内侧上部设置出水集水装置7，且出水集水装置7连接出水管8，在出水管8上设置出水电磁阀19，在扇形廊道斜管沉淀区C中部倾斜设置斜管9，使进入扇形廊道斜管沉淀区C内的水沿斜管9向上流动；
投药系统D包括桶形配药装置10、投药计量泵11和投药电磁阀12；桶形配药装置10利用管道、通过中心进水管3与中心混合区A连通，在连接管道上沿药剂流动方向依次设置投药计量泵11和投药电磁阀12；
原水送入系统H包括原水计量泵13和原水电磁阀14，利用原水计量泵13将原水经管道和中心进水管3送入中心混合区A内；
底部排泥集合槽E设置在中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置的底部，在底部排泥集合槽E通过排泥管分别与环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区、扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区和扇形廊道斜管沉淀区C连通，在底部排泥集合槽E的底部设有排泥总管15和电磁排泥总阀16；
在线监测系统F包括在线监测显示器17和终端多参数水质测定探头，在线监测显示器17设置在一体化装置自动控制柜G的顶部，在环形一级絮凝区1的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应末区和扇形廊道斜管沉淀区C设置终端多参数水质测定探头，终端多参数水质测定探头通过传输数据线与在线监测显示器17连接；
在扇形廊道斜管沉淀区C底部、中心混合区A底部、环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区底部和扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区底部均设置排泥管，且在排泥管上均设置电磁排泥阀；
一体化装置自动控制柜G通过传输数据线与每个电磁排泥阀、电磁排泥总阀16、投药电磁阀12、原水电磁阀14、投药计量泵11、原水计量泵13、出水电磁阀19和机械搅拌装置5连接。
本实施方式首次提出中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，与现有城镇供水厂饮用水处理装置相比，在处理水能力相同前提下，本实施方式装置占地面积减少了10％～30％；
本实施方式一体化水处理装置结构合理、便于组装，可以实现多参数水质指标的实时监测，在实现净水效能的同时，还可以用于水处理技术的科学研究需要。
本实施方式设备实现运行模式的多样化的：通过调节可拆卸廊道隔板的设置方式，能够实现内外层扇形廊道之间的有机组合，合理优化絮凝反应区的水力级配，提高絮凝效果。
本实施方式设备现主要水质参数的实时在线监测的：本实施方式设备中设置的多参数水质监测探头探测到相应数据，通过监测显示器第一时间获取多参数水质指标的在线监测数据。
本实施方式提出的一体化水处理装置适用于不同类型絮凝沉淀工艺的流场流态研究的需要，尤其是针对不规则形态的扇形廊道内的上向流、下向流流态及其组合工况的模拟。
本实施方式设备中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置具有结构合理、便于组装，可以实现多参数水质指标的实时监测等特点。在保障小规模城镇或社区饮用水水质安全的同时，还可以用于水处理技术的科学研究需要。
本实施方式设备中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置可处理水质范围：微污染地表水源水、地下水源水和经格栅及沉砂池预处理后的生活污水。
本实施方式设备中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置应用范围：饮用水常规处理、生活杂用水处理和市政绿化用水处理过程等。
具体实施方式二：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述机械搅拌装置5的搅拌杆在顶端和中部均设置搅拌叶片。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式二的不同点是：所述机械搅拌装置5搅拌杆中部设置的搅拌叶叶片大于搅拌杆顶端设置的搅拌叶叶片。其他与具体实施方式一相同。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至三不同点是：所述的桶形配药装置10装载的水处理药剂为絮凝剂、助凝剂或粉末活性炭。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至四不同点是：所述中心混合区A、扇形廊道斜管沉淀区C、环形一级絮凝区1和扇形二级絮凝区2的材质为不锈钢或碳钢。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至五不同点是：所述的管道、排泥管和中心进水管3的材质为不锈钢或塑料。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至六不同点是：还包括固定柱20和万向轮21，将种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置设置在固定柱20，在固定柱20底部设置万向轮21。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至七不同点是：在环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区中底部连通的相邻两个独立扇形廊道絮凝区设置1个排泥管；在扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区中底部连通的相邻两个独立扇形区设置1个排泥管。其他与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至八不同点是：在中心进水管3上设置管式混合器。其他与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：结合图1和2所示，本实施方式与具体实施方式一至九不同点是：在中心混合区A底部设置曝气装置。其他与具体实施方式一至九相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
采用下述试验验证本发明效果：
实施例1：结合图1和2所示，一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，它包括中心混合区A、同心圆扇形廊道网格絮凝区B、扇形廊道斜管沉淀区C、投药系统D、底部排泥集合槽E、在线监测系统F、一体化装置自动控制柜G和原水送入系统H，
所述同心圆扇形廊道网格絮凝区B由环形一级絮凝区1和扇形二级絮凝区2组成，环形一级絮凝区1围绕中心混合区A成环形设置；由扇形二级絮凝区2和扇形廊道斜管沉淀区C组成环形围绕环形一级絮凝区1设置；
所述中心混合区A呈桶形，在中心混合区A的底部设置中心进水管3，在中心混合区A顶部设置混合区集水装置4，所述混合区集水装置4呈环形围绕在中心混合区A顶部侧壁外侧，在混合区集水装置4上面设置机械搅拌装置5，且机械搅拌装置5的搅拌杆沿中心混合区A桶形的中心轴延伸至中心混合区A下部，机械搅拌装置5的搅拌杆在顶端和中部均设置搅拌叶片；且所述机械搅拌装置5搅拌杆中部设置的搅拌叶叶片大于搅拌杆顶端设置的搅拌叶叶片；
所述环形一级絮凝区1利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形廊道絮凝区，由扇形二级絮凝区2和扇形廊道斜管沉淀区C组成环形区域利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形区，8个独立扇形区中一个为扇形廊道斜管沉淀区C；
扇形廊道斜管沉淀区C沿顺时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区2的反应起始区，扇形廊道斜管沉淀区C沿逆时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区2的反应末区，与扇形二级絮凝区2的反应起始区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区1的反应末区，在扇形二级絮凝区2的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区之间扇形分隔板6的顶部设置有过水孔，将扇形二级絮凝区2的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区连通，环形一级絮凝区1其余7个独立扇形廊道絮凝区均不与扇形二级絮凝区2或扇形廊道斜管沉淀区C连通；扇形二级絮凝区2的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区C之间的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使扇形二级絮凝区2的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区C不连通，扇形二级絮凝区2与扇形廊道斜管沉淀区C组成环形区内其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证扇形二级絮凝区2内相邻两个独立扇形区沿竖直方向水流方向相反，扇形二级絮凝区2的反应末区与扇形廊道斜管沉淀区C沿竖直方向水流方向相反，且扇形二级絮凝区2的反应起始区水流方向沿竖直方向竖直向下，在扇形二级絮凝区2内水流总体方向为顺时针方向，从扇形二级絮凝区2的反应起始区开始依次经过7个独立扇形区在扇形二级絮凝区2的反应末区汇集；
沿顺时针方向与环形一级絮凝区1的反应末区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区1的反应起始区，在环形一级絮凝区1的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区之间设置的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使环形一级絮凝区1的反应起始区与环形一级絮凝区1的反应末区不连通，在环形一级絮凝区1其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证环形一级絮凝区1的反应起始区内水流方向为竖直向下，环形一级絮凝区1的反应末区的水流方向为竖直向上，即在环形一级絮凝区1内相邻两个独立扇形廊道絮凝区内沿竖直方向水流方向相反，且在环形一级絮凝区1内水流总体方向为顺时针方向，从环形一级絮凝区1的反应起始区开始依次经过8个独立扇形廊道絮凝区在环形一级絮凝区1的反应末区汇集；混合区集水装置4与环形一级絮凝区1的反应起始区通过出水花孔18连通；
在扇形廊道斜管沉淀区C外壁内侧上部设置出水集水装置7，且出水集水装置7连接出水管8，在出水管8上设置出水电磁阀19，在扇形廊道斜管沉淀区C中部倾斜设置斜管9，使进入扇形廊道斜管沉淀区C内的水沿斜管9向上流动；
投药系统D包括桶形配药装置10、投药计量泵11和投药电磁阀12；桶形配药装置10利用管道、通过中心进水管3与中心混合区A连通，在连接管道上沿药剂流动方向依次设置投药计量泵11和投药电磁阀12；
原水送入系统H包括原水计量泵13和原水电磁阀14，利用原水计量泵13将原水经管道和中心进水管3送入中心混合区A内；
底部排泥集合槽E设置在中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置的底部，在底部排泥集合槽E通过排泥管分别与环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区、扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区和扇形廊道斜管沉淀区C连通，在底部排泥集合槽E的底部设有排泥总管15和电磁排泥总阀16；
在线监测系统F包括在线监测显示器17和终端多参数水质测定探头，在线监测显示器17设置在一体化装置自动控制柜G的顶部，在环形一级絮凝区1的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应末区和扇形廊道斜管沉淀区C设置终端多参数水质测定探头，终端多参数水质测定探头通过传输数据线与在线监测显示器17连接；
在扇形廊道斜管沉淀区C底部、中心混合区A底部、环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区底部和扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区底部均设置排泥管，且在排泥管上均设置电磁排泥阀；且在环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区中底部连通的相邻两个独立扇形廊道絮凝区设置1个排泥管；在扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区中底部连通的相邻两个独立扇形区设置1个排泥管。
一体化装置自动控制柜G通过传输数据线与每个电磁排泥阀、电磁排泥总阀16、投药电磁阀12、原水电磁阀14、投药计量泵11、原水计量泵13、出水电磁阀19和机械搅拌装置5连接。
本实施例所述的桶形配药装置10装载的水处理药剂为FeCl3絮凝剂，
本实施例所述中心混合区A、扇形廊道斜管沉淀区C、环形一级絮凝区1和扇形二级絮凝区2的材质为不锈钢。
本实施例所述的管道、排泥管和中心进水管3的材质为不锈钢。
本实施例还包括固定柱20和万向轮21，将种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置设置在固定柱20，在固定柱20底部设置万向轮21。
本实施例在环形一级絮凝区1的8个独立扇形廊道絮凝区中底部连通的相邻两个独立扇形廊道絮凝区设置1个排泥管；在扇形二级絮凝区2的7个独立扇形区中底部连通的相邻两个独立扇形区设置1个排泥管。
本实施例在中心进水管3上设置管式混合器。
水处理试验：
试验共分为四组试验I-IV，以松花江水源水作为试验水源，试验水源水质参数如表1所示，试验水源水质参数柱形图如图3和图4所示，试验水源的温度范围为3.12～24.25℃，采用实施例1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置进行水处理效能试验，选取浊度和高锰酸盐指数为主要水质指标。不同试验序列均进行多次重复性试验，并取平均值。
表1
试验序列号 浊度(NTU) 高锰酸盐指数(mg/L) 温度(℃)
I 5.12±0.25 3.12±0.12 3.12±2.21
II 15.26±1.25 3.35±0.25 12.55±1.28
III 22.18±1.32 3.86±0.14 18.36±2.01
IV 30.25±2.22 4.32±0.32 24.25±3.25
水处理试验过程如下：
利用实施例1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置进行地表水原水处理的过程包括水处理过程和排泥过程：
以松花江水源水作为试验水源进行水处理过程，进行水处理前，向投药系统D的桶型配药装置10中加入预先配置好的FeCl3絮凝剂；启动原水计量泵13以5m3/h的流速自地表水源抽取原水，与此同时桶型配药装置10内的FeCl3絮凝剂以投加量为30mg/L的计量通过投药计量泵11计量加压后通过管道与原水管道内的原水进行混合，原水与絮凝剂混合后通过中心进水管3输送至中心混合区A内；混合溶液在机械搅拌装置5的搅拌下充分混合并开始形成颗粒较小的矾花絮体，中心混合反应时间为2.0min，控制速度梯度G值为800s-1；初步形成的矾花絮体通过混合区集水装置4收集后，通过过水花孔18进入环形一级絮凝区1的反应起始区，沿着顺时针方向呈上下折返状态通过其他7个扇形廊道絮凝区，进入环形一级絮凝区1的反应末区，再此阶段在细小矾花不断聚集，逐渐形成颗粒较大的絮凝体，环形一级絮凝反应时间为8min，控制速度梯度G值为50～70s-1；之后水流进入扇形二级絮凝区2的反应起始区，随着反应区过流断面的增大，絮凝体在扇形二级絮凝区2的水利剪切力减小，絮凝体在达到扇形二级絮凝区2的反应末区时尺寸及密实度趋于稳定，扇形二级絮凝区反应时间为12min，控制速度梯度G值为20～50s-1；水流通过扇形二级絮凝区2的反应末区与扇形廊道斜管沉淀区C之间的扇形分隔板的底部过水孔进入扇形廊道斜管沉淀区C内，呈上升流状态进入扇形廊道斜管沉淀区C中斜管9，完成沉淀过程，经沉淀后的出水经过出水集水装置7进入出水管8，完成水处理过程。水处理过程中，在环形一级絮凝区1的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应起始区、扇形二级絮凝区2的反应末区和扇形廊道斜管沉淀区C设置的终端多参数水质测定探头，通过传输数据线水质参数传输至在线监测显示器17上。
在运行过程中需要定期将中心混合区A、环形一级絮凝区1、扇形二级絮凝区2和扇形廊道斜管沉淀区C内的底部絮凝污泥排出，排泥周期为3天为一个周期，排泥过程及排泥时间由一体化装置自动控制柜G控制排泥管上的电磁阀门的启闭状态确定；排泥过程中原水计量泵13和投药计量泵11关闭，投药电磁阀12和原水电磁阀12关闭。
对一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置的出水进行检测，如表2所示，出水参数柱形图如图3和图4所示，利用表1和表2数据进行计算可知，试验I中高锰酸盐的去除率为59.94％，浊度去除率为87.3％；试验II中高锰酸盐的去除率为54.63％，浊度去除率为93.32％；试验III中高锰酸盐的去除率为51.3％，浊度去除率为92.56％；试验IV中高锰酸盐的去除率为52.55％，浊度去除率为93.29％。
表2
试验序列号 浊度(NTU) 高锰酸盐指数(mg/L)
I 0.65±0.05 1.25±0.09
II 1.02±0.10 1.52±0.10
III 1.65±0.12 1.88±0.12
IV 2.03±0.17 2.05±0.14

Claims (9)

1.一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置包括中心混合区(A)、同心圆扇形廊道网格絮凝区(B)、扇形廊道斜管沉淀区(C)、投药系统(D)、底部排泥集合槽(E)、在线监测系统(F)、一体化装置自动控制柜(G)和原水送入系统(H)；
所述同心圆扇形廊道网格絮凝区(B)由环形一级絮凝区(1)和扇形二级絮凝区(2)组成，环形一级絮凝区(1)围绕中心混合区(A)成环形设置；由扇形二级絮凝区(2)和扇形廊道斜管沉淀区(C)组成环形围绕环形一级絮凝区(1)设置；
所述中心混合区(A)呈桶形，在中心混合区(A)的底部设置中心进水管(3)，在中心混合区(A)顶部设置混合区集水装置(4)，所述混合区集水装置(4)呈环形围绕在中心混合区(A)顶部侧壁外侧，在混合区集水装置(4)上面设置机械搅拌装置(5)，且机械搅拌装置(5)的搅拌杆沿中心混合区(A)桶形的中心轴延伸至中心混合区(A)下部，机械搅拌装置(5)的搅拌杆在顶端或中部设置搅拌叶片；
所述环形一级絮凝区(1)利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形廊道絮凝区，由扇形二级絮凝区(2)和扇形廊道斜管沉淀区(C)组成环形区域利用8个可拆卸廊道隔板等分成8个独立扇形区，8个独立扇形区中一个为扇形廊道斜管沉淀区(C)；
扇形廊道斜管沉淀区(C)沿顺时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区(2)的反应起始区，扇形廊道斜管沉淀区(C)沿逆时针方向相邻的独立扇形区为扇形二级絮凝区(2)的反应末区，与扇形二级絮凝区(2)的反应起始区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区(1)的反应末区，在扇形二级絮凝区(2)的反应起始区与环形一级絮凝区(1)的反应末区之间扇形分隔板(6)的顶部设置有过水孔，将扇形二级絮凝区(2)的反应起始区与环形一级絮凝区(1)的反应末区连通，环形一级絮凝区(1)其余7个独立扇形廊道絮凝区均不与扇形二级絮凝区(2)或扇形廊道斜管沉淀区(C)连通；扇形二级絮凝区(2)的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区(C)之间的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使扇形二级絮凝区(2)的反应起始区与扇形廊道斜管沉淀区(C)不连通，扇形二级絮凝区(2)与扇形廊道斜管沉淀区(C)组成环形区内其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证扇形二级絮凝区(2)内相邻两个独立扇形区沿竖直方向水流方向相反，扇形二级絮凝区(2)的反应末区与扇形廊道斜管沉淀区(C)沿竖直方向水流方向相反，且扇形二级絮凝区(2)的反应起始区水流方向沿竖直方向竖直向下，在扇形二级絮凝区(2)内水流总体方向为顺时针方向，从扇形二级絮凝区(2)的反应起始区开始依次经过7个独立扇形区在扇形二级絮凝区(2)的反应末区汇集；
沿顺时针方向与环形一级絮凝区(1)的反应末区相邻的独立扇形廊道絮凝区为环形一级絮凝区(1)的反应起始区，在环形一级絮凝区(1)的反应起始区与环形一级絮凝区(1)的反应末区之间设置的可拆卸廊道隔板不设置过水孔，使环形一级絮凝区(1)的反应起始区与环形一级絮凝区(1)的反应末区不连通，在环形一级絮凝区(1)其余7个可拆卸廊道隔板的顶部或底部设置过水孔，保证环形一级絮凝区(1)的反应起始区内水流方向为竖直向下，环形一级絮凝区(1)的反应末区的水流方向为竖直向上，即在环形一级絮凝区(1)内相邻两个独立扇形廊道絮凝区内沿竖直方向水流方向相反，且在环形一级絮凝区(1)内水流总体方向为顺时针方向，从环形一级絮凝区(1)的反应起始区开始依次经过8个独立扇形廊道絮凝区在环形一级絮凝区(1)的反应末区汇集；混合区集水装置(4)与环形一级絮凝区(1)的反应起始区通过出水花孔(18)连通；
在扇形廊道斜管沉淀区(C)外壁内侧上部设置出水集水装置(7)，且出水集水装置(7)连接出水管(8)，在出水管(8)上设置出水电磁阀(19)，在扇形廊道斜管沉淀区(C)中部倾斜设置斜管(9)，使进入扇形廊道斜管沉淀区(C)内的水沿斜管(9)向上流动；
投药系统(D)包括桶形配药装置(10)、投药计量泵(11)和投药电磁阀(12)；桶形配药装置(10)利用管道、通过中心进水管(3)与中心混合区(A)连通，在连接管道上沿药剂流动方向依次设置投药计量泵(11)和投药电磁阀(12)；
原水送入系统(H)包括原水计量泵(13)和原水电磁阀(14)，利用原水计量泵(13)将原水经管道和中心进水管(3)送入中心混合区(A)内；
底部排泥集合槽(E)设置在中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置的底部，在底部排泥集合槽(E)通过排泥管分别与环形一级絮凝区(1)的8个独立扇形廊道絮凝区、扇形二级絮凝区(2)的7个独立扇形区和扇形廊道斜管沉淀区(C)连通，在底部排泥集合槽(E)的底部设有排泥总管(15)和电磁排泥总阀(16)；
在线监测系统(F)包括在线监测显示器(17)和终端多参数水质测定探头，在线监测显示器(17)设置在一体化装置自动控制柜(G)的顶部，在环形一级絮凝区(1)的反应起始区、扇形二级絮凝区(2)的反应起始区、扇形二级絮凝区(2)的反应末区和扇形廊道斜管沉淀区(C)设置终端多参数水质测定探头，终端多参数水质测定探头通过传输数据线与在线监测显示器(17)连接；
在扇形廊道斜管沉淀区(C)底部、中心混合区(A)底部、环形一级絮凝区(1)的8个独立扇形廊道絮凝区底部和扇形二级絮凝区(2)的7个独立扇形区底部均设置排泥管，且在排泥管上均设置电磁排泥阀；
一体化装置自动控制柜(G)通过传输数据线与每个电磁排泥阀、电磁排泥总阀(16)、投药电磁阀(12)、原水电磁阀(14)、投药计量泵(11)、原水计量泵(13)、出水电磁阀(19)和机械搅拌装置(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于所述机械搅拌装置(5)的搅拌杆在顶端和中部均设置搅拌叶片。
3.根据权利要求2所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于所述机械搅拌装置(5)搅拌杆中部设置的搅拌叶叶片大于搅拌杆顶端设置的搅拌叶叶片。
4.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于所述的桶形配药装置(10)装载的水处理药剂为絮凝剂、助凝剂或粉末活性炭。
5.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于所述的管道、排泥管和中心进水管(3)的材质为不锈钢或塑料。
6.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于还包括固定柱(20)和万向轮(21)，将种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置设置在固定柱(20)，在固定柱(20)底部设置万向轮(21)。
7.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于在环形一级絮凝区(1)的8个独立扇形廊道絮凝区中底部连通的相邻两个独立扇形廊道絮凝区设置1个排泥管；在扇形二级絮凝区(2)的7个独立扇形区中底部连通的相邻两个独立扇形区设置1个排泥管。
8.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于在中心进水管(3)上设置管式混合器。
9.根据权利要求1所述的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其特征在于在中心混合区(A)底部设置曝气装置。
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