CN109081414B - 基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器 - Google Patents
基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，所述澄清器包括混凝池、沉淀池、导流堰、斜板填料、排泥槽、加药装置、旋流器、曝气管路、进水管路、变径管路、出水口和排泥口，所述混凝池同轴间隔套装于沉淀池内，所述沉淀池的池壁顶部设置于混凝池的池壁顶部的上方，该混凝池与沉淀池相连通设置。本澄清器采用套嵌式结构，加以内置水力旋流器的作用，使来水中的泥沙、药剂充分混合，形成数量较多且粒径大小适中的固体悬浮物，后经过斜管沉淀去除污染物，保证出水质量达标，且采用气动旋流强制掺混，无搅拌机、刮泥机等外露设备，保证设备在大雨条件下系统能够正常运行。
Description
技术领域
本发明属于污水处理、混凝沉淀、结构学技术领域，尤其是一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器。
背景技术
在工业废水和生活废水处理中，有一种很重要的物化处理方法：混凝沉淀法。这种水处理方法应用广泛，各种污染指标去除率高。混凝沉淀的目的是向水中投加一些药剂(通常称为混凝剂)，混凝剂在水中通过电离或者水解等化学作用将污水中难以沉淀的胶体颗粒互相聚合从而形成胶体。然后通过胶体的压缩双电层作用、吸附桥架作用和沉吸物网捕作用等和污水中的杂质或者有机物胶体形成更大的颗粒絮体，颗粒絮体在水的紊流作用下不断碰撞从而形成更大的絮凝体。絮凝体具有强大的吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体随着体积的不断增大而下沉。
目前应用于污水处理混凝沉淀工艺环节的设备大多是利用机械搅拌(如电动搅拌机等)的方式促进污水和药剂的混合过程的。这种方式虽然简便但也存在着种种问题。例如，机械搅拌必将涉及电机设备且一般都是电机外置。遇到暴雨等极端天气时，存在着电机进水短路等安全隐患；且电动设备耗能较大，容易产生较大的噪音和震动，对人的健康和周围的环境都存在着不良的影响；另外机械搅拌设备的电机由于长期外露，容易造成机体生锈，使设备保养的成本增加。
发明内容
本发明的目的在于克服机械搅拌掺混的澄清器所存在的不足之处，提供一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，该澄清器采用套嵌式结构，加以内置水力旋流器的作用，使来水中的泥沙、药剂充分混合，形成数量较多且粒径大小适中的固体悬浮物，后经过斜管沉淀去除污染物，保证出水质量达标，且采用气动旋流强制掺混，无搅拌机、刮泥机等外露设备，保证设备在大雨条件下系统能够正常运行。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，所述澄清器包括混凝池、沉淀池、导流堰、斜板填料、排泥槽、加药装置、旋流器、曝气管路、进水管路、变径管路、出水口和排泥口，所述混凝池同轴间隔套装于沉淀池内，该混凝池、沉淀池均呈顶部开口、底部密封的中空状，所述沉淀池的池壁顶部设置于混凝池的池壁顶部的上方，该混凝池与沉淀池相连通设置；所述混凝池的池壁顶部设置导流堰，该导流堰能够将经过混凝池混凝处理后的水导流进入沉淀池；
所述混凝池内的中下部设置多个旋流器，多个旋流器并联设置在一起，相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均紧密设置在一起；
所述进水管路的出水端通过变径管路与旋流器的底部相连接设置，所述曝气管路的出气端也与变径管路相连接设置，并通过变径管路与旋流器的底部相连接设置；所述进水管路的出水端与变径管路之间的进水管路上设置加药装置，该加药装置能够向进水管路中添加药剂，进而能够提前将进水管路中的来水与药剂混合；
所述导流堰下方的混凝池的池壁外侧与沉淀池的池壁内侧之间设置斜板填料，该斜板填料能够沉淀去除来水中的悬浮物；所述斜板填料上方的沉淀池的池壁上设置一个或两个以上的出水口，出水口靠近斜板填料设置，该出水口与沉淀池的中空内部相连通设置；所述斜板填料下方的沉淀池内同轴设置环形的排泥槽，该排泥槽能够用于收集经斜管填料沉淀所产生的污泥，该排泥槽底部的沉淀池上设置一个或两个以上的排泥口，该排泥口与排泥槽的底部相连通设置，通过该排泥口能够排出排泥槽内的污泥。
而且，所述混凝池、沉淀池均呈圆柱型桶状结构。
而且，所述排泥槽设置为倒锥形。
而且，所述曝气管路的曝气量大小能够调节。
而且，所述混凝池的进水为压力进水且压力能够调节大小
而且，相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均通过钢板紧密焊接设置在一起。
而且，所述排泥口的数量设置为4个。
而且，所述澄清器还包括防腐层，所述澄清器的内部所有与介质接触的部位均设置防腐层。
而且，所述旋流器包括旋流叶轮轴、多个旋流叶片和旋流器外壳，所述旋流叶轮轴同轴间隔套装于旋流器外壳内，所述旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，该旋流叶片围绕旋流叶轮轴成环形排列、且倾斜安装于旋流叶轮轴上，且旋流叶片设置在旋流叶轮轴和旋流器外壳之间。
而且，所述旋流器外壳的材质为不锈钢材质，旋流叶片的材质为不锈钢材质。
本发明的优点和积极效果是：
1、本澄清器采用套嵌式结构，加以内置水力旋流器的作用，使来水中的泥沙、药剂充分混合，形成数量较多且粒径大小适中的固体悬浮物，后经过斜管沉淀去除污染物，保证出水质量达标，且采用气动旋流强制掺混，无搅拌机、刮泥机等外露设备，保证设备在大雨条件下系统能够正常运行。
2、本澄清器的混凝池、沉淀池同轴设置，该结构紧凑，能最大限度上地节约空间，减少设备占地面积，且减少了污水在设备中的停留时间，增加了处理效率。
3、本澄清器采用了强制掺混原理，使多相混合器内部雷诺数大于2000，在多相混合器内即可实现水、泥、药剂的充分接触、混合。大大缩短了混合阶段的反应时间，具有澄清效率高、处理水质优的特点。
4、本澄清器不需要机械搅拌装置，吸泥装置功率相对较低，在运行中节省了混凝池搅拌机、絮凝池搅拌机等设备，并将混凝池和絮凝池合为一体，明显减小了设备的占地面积且大大节约了运行成本。
5、本澄清器设置多个旋流器，且连接方式为并联。来水与空气在管道中充分混合后，经过变径管道直接通入旋流器中。来水通过旋流器的旋流叶片，形成水力旋流，且旋流叶片的旋转也能切割水中的气泡，使其粒径变小，数量变多，从而达到水力旋流掺混效果。相比现有机械搅拌掺混，本澄清器具有混合更充分、更均匀、用时更短的特点。
6、对比现有机械搅拌掺混技术，由于机械搅拌器的电机通常外露，遇到极端天气很难正常运行，容易发生电路故障；同时机械搅拌器的功耗较大，容易发生机械故障，噪音震动明显，且需要经常更换和维修。本澄清器在混凝环节采用了特制的池体内部结构，使来水形成水力旋流效果，加以池底曝气装置的辅助，从而将来水中的泥沙、药剂和水充分并均匀混合，实现了污水处理效率高，用时短，处理效果优异的目标，同时也解决了噪音震动和经常需要维修的问题。
7、本澄清器从改变掺混原理的方面入手是关键。气动强制掺混是一种基于气体和液体的流动控制技术。通过将气体融入加过混凝剂的污水中，然后通过加压的方式使气、液、固混合物以一定的流速通过特制的水力旋流器，从而使液体形成旋流，加速了药剂和污染物的絮凝过程，大大提高了污水处理效率。
8、本澄清器适用于污水处理工艺中的混凝沉淀工艺环节，其主要作用在于利用水力旋流器将水、药剂和水中污染物充分混合，使药剂和污染物能形成粒径大小合适的固体悬浮物，后经过斜管沉淀将其去除。相比现有的机械搅拌式的澄清设备，该澄清器不具备外露电机，因此在极端天气(例如暴雨天气)条件下任然可以正常运行。
附图说明
图1为本气动掺混澄清器的结构连接主视示意图；
图2为图1的俯视示意图；
图3为图1中旋流器的结构连接主视示意图；
图4为图3的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明中未详细描述的设备、结构、位置及连接关系可以理解为本领域内的公知常识。
一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，如图1和图2所示，所述澄清器包括混凝池4、沉淀池1、导流堰3、斜板填料2、排泥槽6、加药装置12、旋流器8、曝气管路11、进水管路10、变径管路9、出水口5和排泥口7，所述混凝池同轴间隔套装于沉淀池内，该混凝池、沉淀池均呈顶部开口、底部密封的中空状，所述沉淀池的池壁顶部设置于混凝池的池壁顶部的上方，该混凝池与沉淀池相连通设置；所述混凝池的池壁顶部设置导流堰，该导流堰能够将经过混凝池混凝处理后的水导流进入沉淀池；
所述混凝池内的中下部设置多个旋流器，多个旋流器并联设置在一起，旋流器的具体数量由具体进水水质决定，相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均紧密设置在一起；
所述进水管路的出水端通过变径管路与旋流器的底部相连接设置，所述曝气管路的出气端也与变径管路相连接设置，并通过变径管路与旋流器的底部相连接设置；所述进水管路的出水端与变径管路之间的进水管路上设置加药装置，该加药装置能够向进水管路中添加药剂，进而能够提前将进水管路中的来水与药剂混合；
所述导流堰下方的混凝池的池壁外侧与沉淀池的池壁内侧之间设置斜板填料，该斜板填料能够沉淀去除来水中的悬浮物；所述斜板填料上方的沉淀池的池壁上设置一个或两个以上的出水口，出水口靠近斜板填料设置，该出水口与沉淀池的中空内部相连通设置；所述斜板填料下方的沉淀池内同轴设置环形的排泥槽，该排泥槽能够用于收集经斜管填料沉淀所产生的污泥，该排泥槽底部的沉淀池上设置一个或两个以上的排泥口，该排泥口与排泥槽的底部相连通设置，通过该排泥口能够排出排泥槽内的污泥。
在本实施例中，所述混凝池、沉淀池均呈圆柱型桶状结构。
在本实施例中，所述排泥槽设置为倒锥形。
在本实施例中，所述曝气管路的曝气量大小能够调节。
在本实施例中，所述混凝池的进水为压力进水且压力能够调节大小，具体压力值由来水量和来水中悬浮物浓度确定。
在本实施例中，相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均通过钢板紧密焊接设置在一起。
在本实施例中，所述排泥口的数量设置为4个。
在本实施例中，所述澄清器还包括防腐层(图中未示出)，所述澄清器的内部所有与介质接触的部位均设置防腐层，以加强其防腐性能，延长该澄清器的使用寿命。
在本实施例中，如图3和图4所示，所述旋流器包括旋流叶轮轴14、多个旋流叶片13和旋流器外壳15，所述旋流叶轮轴同轴间隔套装于旋流器外壳内，所述旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，该旋流叶片围绕旋流叶轮轴成环形排列、且倾斜安装于旋流叶轮轴上，且旋流叶片设置在旋流叶轮轴和旋流器外壳之间。旋流叶片的数量和倾斜角度由来水量和来水中悬浮物浓度确定。
在本实施例中，所述旋流器外壳的材质为不锈钢材质，旋流叶片的材质为不锈钢材质。
本基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器的工作原理：
进水具有一定压力，加药装置设置在进水管路上，使污水和药剂在进水管路中充分混合。再通过支管以及变径管路直接通入到各个旋流器中。同时曝气管路通入变径管路前端，使药剂、污水和气体在变径管路中再一次地充分均匀混合。之后污水、气体和药剂的混合物在压力下以一定的流速通过旋流器，使旋流叶片转动，产生水力旋流效果，提高了混凝效率；同时旋流叶片也能将水中体积较大的气泡切割成数量多且体积小的气泡，这些气泡在水中做快速旋流运动，起到了搅拌作用，加剧了药剂和污水中污染物的结合，从而形成大小均匀的絮凝体。固、液混合物经过导流堰流入沉淀池，先经过斜板填料，通过斜管填料沉淀去除水中悬浮物，此时水中的固体颗粒物由于密度较大，会沿着斜板向下沉淀，最终收集到排泥槽中，排泥槽内收集的经斜管填料沉淀所产生的污泥通过排泥口排出，而经混凝沉淀处理后的清水则经过位于斜板上方的出水口排出。混凝池出水通过导流堰流入沉淀池。
本发明的适用环境：
本发明气动掺混澄清器适用于污水处理工艺中的混凝沉淀工艺环节，其主要作用在于利用水力旋流器将水、药剂和水中污染物充分混合，使药剂和污染物能形成粒径大小合适的固体悬浮物，后经过斜管沉淀将其去除。相比现有的机械搅拌式的澄清设备，该澄清器不具备外露电机，因此在极端天气(例如暴雨天气)条件下任然可以正常运行。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (7)
1.一种基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述澄清器包括混凝池、沉淀池、导流堰、斜板填料、排泥槽、加药装置、旋流器、曝气管路、进水管路、变径管路、出水口和排泥口，所述混凝池同轴间隔套装于沉淀池内，该混凝池、沉淀池均呈顶部开口、底部密封的中空状，所述沉淀池的池壁顶部设置于混凝池的池壁顶部的上方，该混凝池与沉淀池相连通设置；所述混凝池的池壁顶部设置导流堰，该导流堰能够将经过混凝池混凝处理后的水导流进入沉淀池；
所述混凝池内的中下部设置多个旋流器，多个旋流器并联设置在一起，相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均紧密设置在一起；
所述进水管路的出水端通过变径管路与旋流器的底部相连接设置，所述曝气管路的出气端也与变径管路相连接设置，并通过变径管路与旋流器的底部相连接设置；所述进水管路的出水端与变径管路之间的进水管路上设置加药装置，该加药装置能够向进水管路中添加药剂，进而能够提前将进水管路中的来水与药剂混合；
所述导流堰下方的混凝池的池壁外侧与沉淀池的池壁内侧之间设置斜板填料，该斜板填料能够沉淀去除来水中的悬浮物；所述斜板填料上方的沉淀池的池壁上设置一个或两个以上的出水口，出水口靠近斜板填料设置，该出水口与沉淀池的中空内部相连通设置；所述斜板填料下方的沉淀池内同轴设置环形的排泥槽，该排泥槽能够用于收集经斜管填料沉淀所产生的污泥，该排泥槽底部的沉淀池上设置一个或两个以上的排泥口，该排泥口与排泥槽的底部相连通设置，通过该排泥口能够排出排泥槽内的污泥；
所述旋流器包括旋流叶轮轴、多个旋流叶片和旋流器外壳，所述旋流叶轮轴同轴间隔套装于旋流器外壳内，所述旋流器叶片为平面或者曲面形状，旋流叶轮轴为圆柱型，该旋流叶片围绕旋流叶轮轴成环形排列、且倾斜安装于旋流叶轮轴上，且旋流叶片设置在旋流叶轮轴和旋流器外壳之间；
所述混凝池、沉淀池均呈圆柱型桶状结构；
相邻两个旋流器、旋流器与混凝池的池壁内侧之间均通过钢板紧密焊接设置在一起。
2.根据权利要求1所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述排泥槽设置为倒锥形。
3.根据权利要求1所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述曝气管路的曝气量大小能够调节。
4.根据权利要求1所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述混凝池的进水为压力进水且压力能够调节大小。
5.根据权利要求1所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述排泥口的数量设置为4个。
6.根据权利要求1所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述澄清器还包括防腐层，所述澄清器的内部所有与介质接触的部位均设置防腐层。
7.根据权利要求1至6任一项所述的基于气动旋流强制掺混技术的高效澄清器，其特征在于：所述旋流器外壳的材质为不锈钢材质，旋流叶片的材质为不锈钢材质。
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