CN108946890B - 一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，是由污水加药、混合和搅拌系统、阿基米德螺旋管道(9)、污水净化沉降塔(13)组合构成；污水加药、混合和搅拌系统含有污水池(1)、絮凝剂添加装置(11)、变频电机(2)、螺杆泵(3)、混合室(6)、搅拌器，絮凝剂添加装置(11)的排出管道、螺杆泵(3)出水管道在混合室(6)交汇；搅拌器设置在混合室(6)的出水管道上；阿基米德螺旋管道(9)自下而上、再自上而下围绕污水净化沉降塔(13)的外围设置。在污水净化沉降塔(13)内自下而上分成4个区：浓缩区、絮凝沉降区、细粒过滤沉降区、澄清清水区。本发明污水净化、浓缩效率高、浓缩底流浓度高，且出水稳定、达标的优点。

Description

一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种污水净化处理系统，可广泛用于工业废水、城市污水的净化、处理，对于矿山污水，城市污水的浓缩净化更为适用。

背景技术

目前，冶金、化工、煤炭、非金属选矿、环保等行业用于污泥、尾矿脱水处理主要设备有高效浓缩机、深锥浓缩机、中心传动浓缩机、周边传动浓缩机、尾矿污泥浓缩机、高压浓缩机。

浓缩机是一种基于重力沉降作用的固液分离设备，浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分组成，浓缩池里悬浮于矿浆中的固体颗粒在重力作用下沉降，上部则为澄清水，产生固液分离的效果。矿山选矿厂尾矿污水及选煤厂选煤污水的回收利用大多采用浓缩池净化浓缩、浓密机净化浓缩，占地面积大，浓缩效率低，浓缩浓度低，浓缩物的浓度不能满足地下开采的回填要求及露天开采的干排干堆要求。在城市生活污水处理中，气味散发浓烈，对空气污染严重。

中国专利申请201710315223.0提供了一种无动力高效浓缩机，由给料管、稳流筒、上固液分隔锥、下固液分隔锥、锥形回收器、导向锥、溢流槽、溢流口、脱水管、槽体、排料口和事故口等零部件组成，特征在于利用大高径比的槽体，在较小沉降面积内，沿高度设置上固液分隔锥、下固液分隔锥、锥形回收器、导向锥和槽体下部锥面多个锥形倾斜表面，造成多次斜面沉降过程，而液体经专设的通道上升，减少固、液移动的相互干扰，达到快速高效的浓缩过程。但该高效浓缩机不适合粒度细、黏性大的微细粒尾矿、污泥浓缩脱水、净化的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有污水处理设备及浓缩设备占地面积大、浓缩效率低、浓缩浓度低、出水水质不稳定等问题，而提供一种污水净化、浓缩效率高、浓缩底流浓度高，且出水稳定、达标的集净化与浓缩为一体的污水处理系统，特别适合粒度微细、黏性大的微细粒尾矿、污泥浓缩脱水、净化的需求。

为实现本发明的上述目的，本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统采用以下技术方案：

本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统是由污水加药、混合和搅拌系统、阿基米德螺旋管道、污水净化沉降塔组合构成；所述的污水加药、混合和搅拌系统含有污水池、絮凝剂添加装置、变频电机、螺杆泵、混合室、搅拌器，变频电机与螺杆泵连接，污水池通过管道与螺杆泵连接，絮凝剂添加装置的排出管道、螺杆泵出水管道在混合室交汇；搅拌器设置在混合室的出水管道上，所述的搅拌器是由两个旋向相反的管道静态搅拌器串联组合构成；所述的阿基米德螺旋管道自下而上、再自上而下围绕污水净化沉降塔的外围设置，阿基米德螺旋管道的自下而上部分称之为上升螺旋管道，阿基米德螺旋管道的自上而下部分称之为下降螺旋管道；搅拌器的出水管通过管接头与阿基米德螺旋管道的上升螺旋管道进水口连接；下降螺旋管道最下一圈的弧形管为塔底弧形管，在塔底弧形管上装有喷头，喷头与污水净化沉降塔的底侧内部连通；所述的污水净化沉降塔的上部为圆筒体、下部为圆锥体，在圆筒体内装有上流式层流倾斜板，圆筒体上部外围为溢流槽，清水流出管与溢流槽连通；圆锥体的锥体底部与排污管连接；在污水净化沉降塔内自下而上分成4个区：A-浓缩区、B-絮凝沉降区、C-细粒过滤沉降区、D-澄清清水区。

所述的两个旋向相反的管道静态搅拌器，一个为右旋管道静态搅拌器，另一个为左旋管道静态搅拌器；在右旋管道静态搅拌器的管壳内装有右旋叶片，在左旋管道静态搅拌器的管壳内装有左旋叶片。右旋叶片、左旋叶片的数量和安装间距可以根据试验研究确定，但右旋叶片、左旋叶片各自的数量一般不低于5个。所述的螺杆泵采用单螺杆泵为宜。

为了防止污泥或尾矿在圆锥体底部堵塞，在圆锥体的锥体底侧还设有防堵塞清水管，防堵塞清水管与圆锥体内连通，在防堵塞清水管上设有流量调节阀。正常情况下，流量调节阀关闭，在底流浓度过高，有可能造成堵塞时，打开流量调节阀，冲入清水。

本发明还设有冲洗清水池，冲洗清水池通过管道与螺杆泵连通，在管路堵塞时，可以利用螺杆泵将清水打入管道冲洗；在本发明系统放空后，从冲洗清水池泵入清水，用以冲洗管道和污水净化沉降塔内附着的污泥或尾矿。

所述的絮凝剂添加装置采用全自动聚合物溶液制备投加系统为宜，可以从市场上购买。

本发明在污水池、冲洗清水池的出水管路上分别设有球阀；在絮凝剂添加装置的排出管道上设有逆止阀，在阿基米德螺旋管道之下降螺旋管道上也设有逆止阀；在排污管上还分别设有流量调节阀、浓度计、流量计、蝶阀。浓缩后的污水通过流量调节阀、浓度计、流量计、蝶阀等环节进入下一个工序。

在塔底弧形管上装有喷头的数量一般为3－6个，以4个为佳。

所述的浓缩区、絮凝沉降区位于圆锥体内，所述的细粒过滤沉降区、澄清清水区位于圆筒体内。

以选矿厂尾矿浓缩、污水净化为例。本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统在运行过程中，选矿厂的污水流到污水池中，经过球阀进入单螺杆泵，由变频电机传动，将污水送入到混合室中；同时，全自动聚合物溶液制备投加系统也自动将配置好的聚合物溶液给入到混合室中，使污水与聚合物溶液(如絮凝剂等)混合，使污水中的污染物絮凝成絮团。为了加速固液分离，需要进行搅拌，使絮凝剂和污水充分混合，在输送管道中设计了二道串联且旋向相反的管道静态搅拌器，然后再将污水送达污水净化沉降塔下部。为了使污水与絮凝剂更好地混合且延长絮凝时间，采用阿基米德螺旋管道为混合液输送管，阿基米德螺旋管道是沿着污水净化沉降塔的外壁以锥形螺旋线方向向上攀沿一定高度后，再以相同形式折回至污水净化沉降塔的底部。混合液在上升和下降的锥形螺旋管道中流动时因受到离心力的作用，管道中的混合液会形成紊流，这样就进一步加大了污水同絮凝剂的混合力度，实现更加充分的混合。混合絮凝后的混合液流经逆止阀进入塔底的弧形管道内，弧形管道上有四个喷头可以降低流速，且使混合液流速平稳地射入塔内。

絮凝后的混合液直接送到了污水净化沉降塔的底部，减少了絮团的沉降时间，提高了固液分离的效率，增加了絮凝后的污物密度。混合液在污水净化沉降塔中开始了沉降分离，当水进入到澄清清水区的最上层即清水层时，水已经达到净化标准变成清水，可以回收利用。

浓缩后的污泥或尾矿通过排污管，并经过流量调节阀、浓度计、流量计、蝶阀等环节进入下一个工序。

本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统采用以上技术方案后具有以下积极效果：

(1)在输送污水过程当中完成加药、混合和搅拌并形成絮团，在系统中设有传动部件和动力输入，不需要专人看管。

(2)在净化沉淀环节中采用塔式净化的污水净化沉降塔，该装置污水净化沉降塔设有四个区域，A区为浓缩区，B区为絮团沉降区，C区是上升细粒过滤沉降区，D区为清水层区。经过管道搅拌混合并在管道中形成絮团的污水是直接送到污水净化沉降塔之圆锥体内的最下部的A区即浓缩区，这样就省掉了大絮团的沉降过程，显著地提高了沉降净化效率。一些小的絮团在水流相对平稳的B区内，在上升的过程当中碰到了上流式层流倾斜板，小的絮团开始下沉。通过上流式层流倾斜板的污水到达污水净化沉降塔之圆筒体内的C区后，由于污水净化沉降塔的断面积增大了，塔内水流更加平稳，一些更细小的颗粒在水的过滤效应下也开始下沉，下沉到上流式层流倾斜板后开始加速沉降。当污水进入到D区后基本上变成了澄清水。

(3)本发明还设有防堵塞清水管、流量调节阀等排污浓度调节、清堵设施；且设计了冲洗清水池、球阀、螺杆泵等自清洗设施，可以有效防止管路堵塞，在管路堵塞时可以将利用螺杆泵清水打入管道冲洗，也可防止污水回流堵塞管道。

(4)污水净化效率高，回收净化后的污水可返回到选矿厂等工业场所再利用，底部的排出的尾矿可做井下填充材料或露天干堆材料。

(5)整个系统节能、环保，且运转安全可靠。

附图说明

图1是本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统设备联系示意图；

图2是本发明采用的右旋管道静态搅拌器结构示意图；

图3是本发明采用的左旋管道静态搅拌器结构示意图；

图4是本发明采用的阿基米德螺旋管道立体结构示意图；

图5是图4的俯视图和和塔底弧形管结构示意图；

图6是本发明采用的塔底弧形管结构示意图；

图7是本发明采用的污水净化沉降塔结构示意图；

图8是图7的俯视图；

图9是本发明采用的上流式层流倾斜板结构示意图。

附图标记为：1-污水池，2-变频电机，3-螺杆泵，4-球阀；5-管道；6-混合室，7-右旋管道静态搅拌器；7′-右旋叶片；8-左旋管道静态搅拌器；8′-左旋叶片；9-阿基米德螺旋管道；9.1-管接头；9.2-上升螺旋管道；9.3-下降螺旋管道；9.5-塔底弧形管；9.6-喷头；10-逆止阀；11-絮凝剂添加装置；12-冲洗清水池；13-污水净化沉降塔；13.1-圆筒体；13.2-溢流槽，13.3-清水流出管；13.4-上流式层流倾斜板；13.4.1-上层斜板；13.4.2-中层斜板；13.4.3-下层斜板；13.4.4-支架；13.5-圆锥体；13.6-防堵塞清水管；13.7-流量调节阀；13.8-排污管；13.9-浓度计；13.10-流量计；13.11-蝶阀；13.12-十字溢流堰；A-浓缩区；B-絮凝沉降区；C-细粒过滤沉降区；D-澄清清水区。

具体实施方式

为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种利用磁重复合力场净化废水的设备作进一步详细说明。

由图1所示的本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统设备联系示意图并结合图2、图3看出，本发明一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，是由污水加药、混合和搅拌系统、冲洗清水池12、阿基米德螺旋管道9、污水净化沉降塔13组合构成。所述的污水加药、混合和搅拌系统含有污水池1、絮凝剂添加装置11、变频电机2、螺杆泵3、混合室6、搅拌器，所述的絮凝剂添加装置11采用全自动聚合物溶液制备投加系统；变频电机2与螺杆泵3连接，污水池1通过管道5与螺杆泵3连接，冲洗清水池12通过管道5与螺杆泵3连通，在污水池1、冲洗清水池12的出水管路上分别设有球阀4，在絮凝剂添加装置11的排出管道上设有逆止阀10；絮凝剂添加装置11的排出管道、螺杆泵3出水管道在混合室6交汇；搅拌器设置在混合室6的出水管道上，所述的搅拌器是由右旋管道静态搅拌器7、左旋管道静态搅拌器8串联组合构成，右旋管道静态搅拌器7的管壳内装有右旋叶片7′，左旋管道静态搅拌器8的管壳内装有左旋叶片8′，设置搅拌器的目的是加大切削力度，加强搅拌力度，使絮凝剂能够快速的与污水混合形成絮团。

螺杆泵3采用单螺杆泵，为容积式泵，其输出流量与螺杆转数成正比，故可作为计量泵使用，它的自吸能力很小，因此通常以正压的方式灌入泵中，它的输出压力即工况点由管道参数决定。螺杆泵3由变频电机2带动运转，这种传动匹配是为了能同流量调节阀13.7、浓度计13.9、流量计13.10等部件通过PLC组成浓度可调系统。

由图7所示的发明采用的污水净化沉降塔结构示意图并结合图4、图5、图6看出，所述的阿基米德螺旋管道9自下而上、再自上而下围绕污水净化沉降塔13的外围设置，阿基米德螺旋管道9的自下而上部分称之为上升螺旋管道9.2，阿基米德螺旋管道9的自上而下部分称之为下降螺旋管道9.3，在下降螺旋管道9.3上设有逆止阀10；左旋管道静态搅拌器8的出水管通过管接头9.1与阿基米德螺旋管道9的上升螺旋管道9.2进水口连接；下降螺旋管道9.3最下一圈的弧形管为塔底弧形管9.5，在塔底弧形管9.5上装有四个喷头9.6，喷头9.6与污水净化沉降塔13的底侧内部连通；所述的污水净化沉降塔13的上部为圆筒体13.1、下部为圆锥体13.5，在圆筒体13.1内装有上流式层流倾斜板13.4，圆筒体13.1上部外围为溢流槽13.2，清水流出管13.3与溢流槽13.2连通；圆锥体13.5的锥体底部与排污管13.8连接，在排污管13.8上还分别设有流量调节阀13.7、浓度计13.9、流量计13.10、蝶阀13.11；在圆锥体13.5的锥体底侧还设有防堵塞清水管13.6，在防堵塞清水管13.6上设有流量调节阀13.7，防堵塞清水管13.6与圆锥体13.5内连通；在污水净化沉降塔13内自下而上分成4个区：A-浓缩区、B-絮凝沉降区、C-细粒过滤沉降区、D-澄清清水区，所述的浓缩区、絮凝沉降区位于圆锥体13.5内，所述的细粒过滤沉降区、澄清清水区位于圆筒体13.1内。

当污水输送到污水净化沉降塔13的底部并不是马上进入塔中，而是沿着污水净化沉降塔13的塔壁以螺旋的方式沿着阿基米德螺旋管道9上升和下降，这种过程能够延长絮凝时间且在管道中污水受到较大的离心力的作用而形成紊流，这又能加大管道的搅拌力度，使污水与絮凝剂更加得到充分的搅拌混合，快速形成絮团。在进入污水净化沉降塔13之前，还要经过逆止阀10和塔底弧形管9.5等部件，然后通过四个喷头9.6喷入污水净化沉降塔13的下部圆锥体13.5内。塔底弧形管9.5上安装的逆止阀10是系统停止工作后防止塔内的污水回流到管道中。塔底弧形管9.5安装有四个喷头9.6，其目的是使进入塔内的流体流速减缓，防止水流涌动。絮凝后的混合液是直接送到污水净化沉降塔13的下部圆锥体13.5底部的A区，这样做会减少絮团的沉降时间，提高了固液分散的效率，增加了絮凝后的污物浓度。小的絮团在絮凝沉降区(B区)上升时碰到上流式层流倾斜板13.4后就开始下沉。透过上流式层流倾斜板13.4的液体进入C区(细粒过滤沉降区)，这个区域断面积较大，水流较为平稳，小的微粒也开始下沉，当下沉到上上流式层流倾斜板13.4时会加速沉降。当水进入到最上层的澄清清水区(D区)时污水达到净化标准，可回收再利用。

由图8所示的图7的俯视图并结合图7看出，在圆筒体13.1内的D-澄清清水区的清水层位置，设置了十字溢流堰13.12，十字溢流堰13.12与溢流槽13.2同高且相同，十字溢流堰13.12的十字交叉点为圆筒体13.1截面圆的中心位置。十字溢流堰13.12增加了溢流堰的有效长度，降低了溢流速度，在清水溢流时，可有效防止水面波动。

由图9所示的本发明采用的上流式层流倾斜板结构示意图看出，它是由耐腐蚀的板材相互搭接而成，类似瓦片搭接形式，上下左右都进行搭接，各板之间都留有缝隙结构，共分为三层：上层斜板13.4.1、中层斜板13.4.2、下层斜板13.4.3，每层斜板都由6-15块板材构成(本实施例为8块)，通过支架13.4.4同污水净化沉降塔13的圆筒体13.1固定。

Claims (8)

1.一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：它是由污水加药、混合和搅拌系统、阿基米德螺旋管道(9)、污水净化沉降塔(13)组合构成；所述的污水加药、混合和搅拌系统含有污水池(1)、絮凝剂添加装置(11)、变频电机(2)、螺杆泵(3)、混合室(6)、搅拌器，变频电机(2)与螺杆泵(3)连接，污水池(1)通过管道(5)与螺杆泵(3)连接，絮凝剂添加装置(11)的排出管道、螺杆泵(3)出水管道在混合室(6)交汇；搅拌器设置在混合室(6)的出水管道上，所述的搅拌器是由两个旋向相反的管道静态搅拌器串联组合构成，一个为右旋管道静态搅拌器(7)，另一个为左旋管道静态搅拌器(8)；所述的右旋管道静态搅拌器(7)的管壳内装有右旋叶片(7′)，所述的左旋管道静态搅拌器(8)的管壳内装有左旋叶片(8′)；所述的阿基米德螺旋管道(9)自下而上、再自上而下围绕污水净化沉降塔(13)的外围设置，阿基米德螺旋管道(9)的自下而上部分称之为上升螺旋管道(9.2)，阿基米德螺旋管道(9)的自上而下部分称之为下降螺旋管道(9.3)；搅拌器的出水管通过管接头(9.1)与阿基米德螺旋管道(9)的上升螺旋管道(9.2)进水口连接；下降螺旋管道(9.3)最下一圈的弧形管为塔底弧形管(9.5)，在塔底弧形管(9.5)上装有喷头(9.6)，喷头(9.6)与污水净化沉降塔(13)的底侧内部连通；所述的污水净化沉降塔(13)的上部为圆筒体(13.1)、下部为圆锥体(13.5)，在圆筒体(13.1)内装有上流式层流倾斜板(13.4)，圆筒体(13.1)上部外围为溢流槽(13.2)，清水流出管(13.3)与溢流槽(13.2)连通；圆锥体(13.5)的锥体底部与排污管(13.8)连接；所述的上流式层流倾斜板(13.4)，共分为三层：上层斜板(13.4.1)、中层斜板(13.4.2)、下层斜板(13.4.3)，通过支架(13.4.4)同污水净化沉降塔(13)的圆筒体(13.1)固定；根据圆筒体(13.1)的内径大小，每层斜板由若干块板材构成，相邻板材之间留有缝隙；在污水净化沉降塔(13)内自下而上分成4个区：A-浓缩区、B-絮凝沉降区、C-细粒过滤沉降区、D-澄清清水区。

2.如权利要求1所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：在圆锥体(13.5)的锥体底侧还设有防堵塞清水管(13.6)，防堵塞清水管(13.6)与圆锥体(13.5)内连通，在防堵塞清水管(13.6)上设有流量调节阀(13.7)。

3.如权利要求2所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：它还设有冲洗清水池(12)，冲洗清水池(12)通过管道(5)与螺杆泵(3)连通。

4.如权利要求1、2或3所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：所述的絮凝剂添加装置(11)采用全自动聚合物溶液制备投加系统。

5.如权利要求3所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：在污水池(1)、冲洗清水池(12)的出水管路上分别设有球阀(4)；在絮凝剂添加装置(11)的排出管道上设有逆止阀(10)，在阿基米德螺旋管道(9)之下降螺旋管道(9.3)上也设有逆止阀(10)。

6.如权利要求4所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：在污水池(1)、冲洗清水池(12)的出水管路上分别设有球阀(4)；在絮凝剂添加装置(11)的排出管道上设有逆止阀(10)，在阿基米德螺旋管道(9)之下降螺旋管道(9.3)上也设有逆止阀(10)；所述的絮凝剂添加装置(11)采用全自动聚合物溶液制备投加系统；在排污管(13.8)上还分别设有流量调节阀(13.7)、浓度计(13.9)、流量计(13.10)、蝶阀(13.11)。

7.如权利要求6所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：在塔底弧形管(9.5)上装有喷头(9.6)的数量为3－6个。

8.如权利要求7所述的一种集净化与浓缩为一体的污水处理系统，其特征在于：所述的浓缩区、絮凝沉降区位于圆锥体(13.5)内，所述的细粒过滤沉降区、澄清清水区位于圆筒体(13.1)内。

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