CN111617521B - 一种高效沉淀池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高效沉淀池，使用文丘里内构件辅助水流中的颗粒物杂质凝并成长，然后在文丘里管的末端借助于旋流环将长大后的颗粒物引入外侧的污泥通道并排入集泥管；过程中，原水的处理和流动与颗粒物的沉降和排泄分别在文丘里管和污泥通道两个相对独立的空间内发生，相互间不存在干扰；且内构件内部的流动状态不受层流限制，且主要处于强湍流状态，因而水处理流量大；且强湍流流态不利于生物膜的生成和附着，设备运行状态可长期保持稳定；通过旋流环与喉管处通孔内切方向的协同配置，能够使得进入污泥通道内的颗粒物的大部分，尤其是大颗粒物质主动避开所述通孔，或借助于旋流惯性从所述通孔表面滑过，避免其随水流通过所述通孔再次进入喉管内部；而颗粒尺寸尚未长大的细小颗粒则被允许再次进入喉管，参与新的凝并成长过程；这同时可以使得所述喉管处的通孔不易被堵塞，延长设备的运行维保周期。

Description

一种高效沉淀池

技术领域

本发明涉及一种污水处理设备，具体涉及一种高效沉淀池。

背景技术

沉降处理是污水处理工艺一个重要环节，其在水中颗粒物去除方面相比于过滤处理具有处理量大、成本低、无堵塞问题、可连续化作业等明显优势；因而在污水处理领域中应用广泛。现有技术中为提高沉淀池的沉淀效率通常利用浅层沉淀理论在沉淀池中设置斜板或斜管等内构件，用以缩短颗粒物的沉降距离。但是此类内构件在缩短颗粒沉降距离的同时极易受到管内或板间流体的扰动，而导致颗粒物沉降效率的降低，从而使得流体流动速率受限于较小范围；一般均要求在管内或板间，液体以层流状态流动，以防止湍动对颗粒物的扰动。而层流流动状态实质上极利于絮团状生物膜的形成，虽然生物膜在水处理中被广泛的用于脱除水中的有机质污染物，但出现在斜管或斜板的流动通道中的生物膜会极大的缩小管内的流动空间，并严重阻碍颗粒物的沉降和向池底的转移。此外，由于斜管或斜板内构件通常均具有较小的流道尺寸，在实际使用中常会出现流道的堵塞，从而导致频繁的停机整修；并且，堵塞在狭小通道内的杂质在清理过程中也不易被清除，甚至需要对组装好的斜管或斜板内构件进行拆卸清洗。这均极大的阻碍了此类内构件的实际使用价值。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明提供一种高效沉淀池，本发明的高效沉淀池允许以大流速湍流状态执行颗粒物的沉降分离，相比于传统沉淀方式具有更大的单位体积处理量，利于实现沉淀池的小型化；同时本发明的高效沉淀池在运行过程中能够进行自动清理，不会出现堵塞现象，利于沉淀池长期连续化运行。

为实现上述目的，本发明具体提供如下方案：

一种高效沉淀池，包括池体1，所述池体1内部设有一竖直的隔板4，所述隔板4将池体1的内部分隔为进水腔3和沉淀腔7；所述进水腔3的侧壁上设置有进水单元；所述隔板4的底部设置有若干间隔设置的引水口；所述沉淀腔7内的底部设有与所述引水口的数量相同的分隔跺6；各分隔跺6之间相互平行设置，且其一端卡设在所述引水口的下部，所述分隔跺6的顶部与所述引水口的上部之间留有供水通过的过水间隙5；相邻的所述分隔跺6之间设有集泥管27；所述隔板4底部，相邻两个引水口之间的部分封闭所述集泥管27的端部；所述沉淀腔7内位于所述引水口的顶端之上设置有封闭板8将所述沉淀腔7分隔为位于上部的清水区和位于底部的原水区；所述封闭板8上设有若干阵列布置的安装孔9；每一个所述安装孔9均位于所述分隔跺6的顶部上方；每一个所述安装孔9位于所述封闭板8上方的一侧均安装有一个文丘里内构件10，且位于所述封闭板8下方的一侧安装有一对卸泥滑道19；所述文丘里内构件10能够从所述原水区接收原水，并促进水中细小颗粒物团聚长大，然后将长大后的颗粒物排入底部对应的卸泥滑道19；所述卸泥滑道19伸入所述集泥管27以将污泥引导排入其中。

所述进水单元可以是设在所述进水腔3的侧壁上的进水孔2或设在所述进水腔3的与所述隔板4平行的侧壁上的进水溢流槽（图中未示出）。

所述文丘里内构件10包括外壳和位于所述外壳内的文丘里管14；所述外壳包括位于下部的具有较大直径的下壳管11，位于上部的具有较小直径的上壳管12和连接所述下壳管11和上壳管12的圆台状连接壳13；所述文丘里管14位于下壳管11和连接壳13形成的空间内，且其顶部的扩散管末端通过一旋流环15连接于上壳管12的下端；所述文丘里管14、下壳管11、上壳管13、连接壳13和旋流环15同心设置；所述文丘里管14具有喉部16和位于底部用于原水流入的进水口18；所述文丘里管14的外壁与下壳管11的内壁之间形成环状的污泥通道17。

所述旋流环15的侧壁开设有沿圆周均布的内切（与内环壁相切）起旋口25；优选所述起旋口25呈长条状；其允许流动至所述文丘里管14的扩散管末端，具有较高压力和团聚长大的颗粒物的水流旋转进入因喉管16处的引射作用而减压的环状污泥通道17内。

每一个所述安装孔9的底部均连接有两个对置的卸泥滑道19；所述卸泥滑道19具有拱瓦状结构，其包括相互平行设置且均向外侧拱起的外拱板20和内拱板21，及用于连接所述内外拱板的侧边的两条侧板22；所述内拱板20、外拱板21和两条侧板22围合成卸泥滑道19的夹层通道；所述夹层通道具有位于卸泥滑道19上端，用于与所述文丘里内构件10的污泥通道17连通的入口23，和位于所述卸泥滑道19下端，且伸入所述集泥管27中的出口24；相互对置的两个卸泥滑道19的入口23组合后形成恰好覆盖所述污泥通道17的完整的圆环状入口；对置的两个卸泥滑道19同一侧的两个侧板22自上而下逐渐远离，使得对置的两个卸泥滑道19的出口24无法组成完整圆环，且两个卸泥滑道19之间形成由侧板22限制的原水的分配通道28；自过水间隙5进入原水区的原水可以从所述分配通道28流过，从而由文丘里管14的进水口18进入文丘里管14的收缩段，同时原水还可以从该分配通道28流动至其他文丘里内构件10的底部。

所述集泥管27可以是设置在相邻两个分隔跺6之间的具有独立侧壁的管件，例如圆管、方管等；也可以是由设在相邻两个分隔跺6的侧壁上部的盖板29及所述相邻两个分隔跺6的侧壁围合而成的管状通道，例如倒梯形或矩形（图中未示出）等形状的管状通道。其中所述集泥管27的上部表面设有对应于卸泥滑道19的出口24的弧形槽30；所述卸泥滑道19的出口24与所述弧形槽30密封配合，从而防止原水区的原水直接进入集泥管27。所述集泥管27与隔板4相对的一端伸出池体1的侧壁，并连接于排泥总管31。

所述文丘里管14的喉部16开设有沿其圆周壁均布的阵列状的通孔26；所述通孔26与起旋口25以相同方向内切的布置；从而经起旋口25旋流进入污泥通道17中的含污泥颗粒的浊水在到达喉管16处时，大部分颗粒物因离心力被甩至污泥通道17的外侧壁，部分仍贴靠喉管16外侧壁流动的颗粒物也会因其旋流方向与所述通孔26的内切方向相同，而从所述通孔26的外侧滑过，颗粒物的该旋流惯性使得流经所述通孔26处的颗粒物的大部分与其所处的水体分离，从而水流因喉管16的抽吸作用自所述通孔26进入喉管内部，而颗粒物则在其旋转惯性作用下从所述通孔26的外侧滑过。颗粒物的尺寸越大，该分离作用的效果越明显，部分尺寸较小的颗粒物可能因水流的冲刷再次进入喉管16的内部，但该部分小尺寸颗粒物可以重新参与喉管16内发生的颗粒间碰撞、成长的过程，进而最终变为大颗粒而被分离。为保证颗粒物与水体的分离效果，进入清水区的水流可以部分回流至进水腔3或原水区，再次参与颗粒物的凝并长大和分离过程，以进一步降低出水水流中的颗粒物含量。

相比于现有技术，本发明至少能够取得如下有益效果：本发明采用具有夹层结构的文丘里内构件的射流混合作用促进水流中颗粒物的凝并成长，然后在文丘里管的末端借助于旋流环将长大后的颗粒物引入外侧的污泥通道并排入集泥管；过程中，原水的处理和流动与颗粒物的沉降和排泄分别在文丘里管内和污泥通道内两个相对独立的空间内发生，相互间不存在干扰；且内构件内部的流动状态不受层流限制，且主要处于强湍流状态，因而水处理流量大；且强湍流流态不利于生物膜的生成和附着，设备运行状态可长期保持稳定；通过旋流环与喉管处通孔内切方向的协同配置，能够使得进入污泥通道内的颗粒物的大部分，尤其是大颗粒物质主动避开所述通孔，或借助于旋流惯性从所述通孔表面滑过，避免其随水流通过所述通孔再次进入喉管内部；而颗粒尺寸尚未长大的细小颗粒则被允许再次进入喉管，参与新的凝并成长过程；这同时可以使得所述喉管处的通孔不易被堵塞，延长设备的运行维保周期。

附图说明

图1为本发明沉淀池的结构示意图；

图2为本发明文丘里内构件的纵剖示意图；

图3为旋流环的示意图；

图4为一对卸泥滑道的组合结构示意图

图5为一种集泥管在沉淀池中的安装示意图；

图6为另一种集泥管在沉淀池中的安装示意图；

图7为隔板、分隔跺、集泥管和过水间隙的位置关系示意图，其中，A和C为独立圆管集泥管，B为由盖板与分隔跺侧壁围合的集泥管；

图8为喉管及大颗粒物在其外侧借助旋转惯性滑过通孔的示意图。

图中：1为池体，2为进水孔，3为进水腔，4为隔板，5为过水间隙，6为分隔跺，7为沉淀腔，8为封闭板，9为安装孔，10为文丘里内构件，11为下壳管，12为上壳管，13为连接壳，14为文丘里管，15为旋流环，16为喉管，17为污泥通道，18为进水口，19为卸泥滑道，20为外拱板，21为内拱板，22为侧板，23为入口，24为出口，25为起旋口，26为通孔，27为集泥管，28为分配通道，29为盖板，30为弧形槽，31为排泥总管。

具体实施方式

为更好的阐述本发明的构思，以下结合附图对本发明的优选实施方式进行举例说明。

参见图1，提供一种高效沉淀池，包括池体1，所述池体1内部设有一竖直的隔板4，所述隔板4将池体1的内部分隔为进水腔3和沉淀腔7；所述进水腔3的侧壁上设有进水孔2；所述隔板4的底部间隔设有若干引水口；所述沉淀腔7的底部设有与所述引水口的数量相同的分隔跺6；各分隔跺6之间相互平行设置，且其一端卡设在所述引水口的下部，所述分隔跺6的顶部与所述引水口的上部之间留有供水通过的过水间隙5；相邻的所述分隔跺6之间设有集泥管27；所述集泥管27的一端被所述隔板4封闭，另一端伸出所述池体1，并与外部的排泥总管31连通；所述沉淀腔7内位于所述引水口的顶端之上设有封闭板8，其将沉淀腔7分隔为位于所述封闭板8上部的清水区和位于所述封闭板8下部的原水区；所述封闭板8上设有若干阵列布置的安装孔9；每一个所述安装孔9均位于所述分隔跺6的顶部上方；每一个所述安装孔9位于所述封闭板8上方的一侧均安装有一个文丘里内构件10，且位于所述封闭板8下方的一侧安装有一对卸泥滑道19；所述文丘里内构件10能够从所述原水区接收原水，并促进水中细小颗粒物团聚长大，然后将长大后的颗粒物排入底部对应的卸泥滑道19；所述卸泥滑道19伸入所述集泥管27以将污泥引导排入其中。

参见图2，所述文丘里内构件10包括外壳和位于所述外壳内的文丘里管14；所述外壳包括位于下部的具有较大直径的下壳管11，位于上部的具有较小直径的上壳管12和连接所述下壳管11和上壳管12的圆台状连接壳13；所述文丘里管14位于下壳管11和连接壳13形成的空间内，且其顶部的扩散管末端通过一旋流环15连接于上壳管12的下端；所述文丘里管14、下壳管11、上壳管13、连接壳13和旋流环15同心设置；所述文丘里管14具有喉部16和位于底部用于原水流入的进水口18；所述文丘里管14的外壁与下壳管11的内壁之间形成环状的污泥通道17。

参见图3，所述旋流环15的侧壁开设有沿圆周均布的内切起旋口25；所述起旋口25呈长条状；其允许流动至所述文丘里管14的扩散管末端，具有较高压力和团聚长大的颗粒物的水流旋转进入因喉管16处的引射作用而减压的环状污泥通道17内。

参见图4，每一个所述安装孔9的底部均连接有两个对置的卸泥滑道19；所述卸泥滑道19具有拱瓦状结构，其包括相互平行设置且均向外侧拱起的外拱板20和内拱板21，及用于连接所述内外拱板的侧边的两条侧板22；所述内拱板20、外拱板21和两条侧板22围合成卸泥滑道19的夹层通道；所述夹层通道具有位于卸泥滑道19上端，用于与所述文丘里内构件10的污泥通道17连通的入口23，和位于所述卸泥滑道19下端，且伸入所述集泥管27中的出口24；相互对置的两个卸泥滑道19的入口23组合后形成恰好覆盖所述污泥通道17的完整的圆环状入口；对置的两个卸泥滑道19同一侧的两个侧板22自上而下逐渐远离，使得对置的两个卸泥滑道19的出口24无法组成完整圆环，且两个卸泥滑道19之间形成由侧板22限制的原水的分配通道28；自过水间隙5进入原水区的原水可以从所述分配通道28流过，从而由文丘里管14的进水口18进入文丘里管14的收缩段，同时原水还可以从该分配通道28流动至其他文丘里内构件10的底部。

参见图1、5-6，所述集泥管27可以是设置在相邻两个分隔跺6之间的具有独立侧壁的管件，例如圆管、方管等；也可以是由设在相邻两个分隔跺6的侧壁上部的盖板29及所述相邻两个分隔跺6的侧壁围合而成的管状通道，例如倒梯形或矩形（图中未示出）等形状的管状通道。其中所述集泥管27的上部表面设有对应于卸泥滑道19的出口24的弧形槽30；所述卸泥滑道19的出口24与所述弧形槽30密封配合。

参见图7，所述的过水间隙5可以是三角形、矩形、圆环形等多种形式。

参见图8，所述文丘里管14的喉部16开设有沿其圆周壁均布的阵列状的通孔26；所述通孔26与起旋口25以相同方向内切的布置；从而经起旋口25旋流进入污泥通道17中的含污泥颗粒的浊水在到达喉管16处时，大部分颗粒物因离心力被甩至污泥通道17的外侧壁，部分仍贴靠喉管16外侧壁流动的颗粒物也会因其旋流方向与所述通孔26的内切方向相同，而从所述通孔26的外侧滑过，颗粒物的该旋流惯性使得流经所述通孔26处的颗粒物的大部分与其所处的水体分离，从而水流因喉管16的抽吸作用自所述通孔26进入喉管内部，而颗粒物则在其旋转惯性作用下从所述通孔26的外侧滑过。

以上仅是对本发明的构思的较佳实施方式举例，但本发明可行的实施方式不限于此，本领域的普通技术人员在不经过创造性劳动的情况下，通过常规手段的替换等改进方式所得到的实施方案也属于本发明可行的实施方式范畴，本发明的实际保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (4)

1.一种高效沉淀池，包括池体（1），所述池体（1）内部被隔板（4）分隔为位于所述隔板（4）左右两侧的进水腔（3）和沉淀腔（7）；其特征在于：所述隔板（4）的底部间隔设有若干引水口；所述沉淀腔（7）底部设有与所述引水口的数量相同的分隔跺（6）；所述分隔跺（6）的一端卡设在所述引水口的下部，所述分隔跺（6）的顶部与所述引水口的上部之间留有供水通过的过水间隙（5）；相邻的所述分隔跺（6）之间设有集泥管（27）；所述沉淀腔（7）内位于所述引水口的顶端之上设有封闭板（8），其将所述沉淀腔（7）分隔为位于封闭板（8）上部的清水区和位于封闭板（8）下部的原水区；所述封闭板（8）上设有若干阵列布置的安装孔（9）；每一个所述安装孔（9）均位于所述分隔跺（6）的顶部上方；所述安装孔（9）位于封闭板（8）上方的一侧安装有文丘里内构件（10），且位于所述封闭板（8）下方的一侧安装有一对卸泥滑道（19）；所述文丘里内构件（10）接收原水，并促进水中细小颗粒物团聚长大，然后将长大后的颗粒物排入底部对应的卸泥滑道（19）；所述卸泥滑道（19）伸入所述集泥管（27）中；所述文丘里内构件（10）包括外壳和位于所述外壳内的文丘里管（14）；所述文丘里管（14）与外壳之间形成环形污泥通道（17），且所述文丘里管（14）的扩散管末端与所述污泥通道（17）的顶部连通；所述外壳包括位于下部的具有较大直径的下壳管（11），位于上部的具有较小直径的上壳管（12）和连接所述下壳管（11）和上壳管（12）的圆台状连接壳（13）；所述文丘里管（14）位于下壳管（11）和连接壳（13）形成的空间内；所述文丘里管（14）具有喉管（16）和位于底部用于原水流入的进水口（18）；所述文丘里管顶部的扩散管末端通过一旋流环（15）连接于上壳管（12）的下端；所述文丘里管（14）、下壳管（11）、上壳管（12）、连接壳（13）和旋流环（15）同心设置，所述旋流环（15）连通所述污泥通道（17）和文丘里管（14）的扩散管末端；所述旋流环（15）的侧壁开设有沿圆周均布的内切起旋口（25）；所述起旋口（25）允许流动至所述文丘里管（14）的扩散管末端，具有较高压力和团聚长大的颗粒物的水流旋转进入因喉管（16）处的引射作用而减压的环状污泥通道（17）内；所述安装孔（9）的底部连接有两个对置的卸泥滑道（19）；所述卸泥滑道（19）具有拱瓦状结构，所述卸泥滑道（19）的入口（23）连接于污泥通道（17）的底部，出口（24）流体连接于所述集泥管（27）；对置的两个卸泥滑道（19）的入口（23）组合后形成恰好覆盖所述污泥通道（17）的出口的完整圆环状入口；且两个卸泥滑道（19）自上而下逐渐远离，而在两个卸泥滑道（19）之间形成由侧板（22）限制的原水的分配通道（28）。

2.如权利要求1所述的高效沉淀池，其特征在于：所述集泥管（27）的一端封闭，另一端穿出所述池体（1），并连接排泥总管（31）。

3.如权利要求1所述的高效沉淀池，其特征在于：所述集泥管（27）可以是设在相邻两个分隔跺（6）之间的具有独立侧壁的管件；也可以是由设在相邻两个分隔跺（6）的侧壁上部的盖板（29）及所述相邻两个分隔跺（6）的侧壁围合而成的管状通道；所述集泥管（27）的上部表面设有对应于卸泥滑道（19）的出口（24）的弧形槽（30）；所述卸泥滑道（19）的出口（24）与所述弧形槽（30）密封配合。

4.如权利要求1所述的高效沉淀池，其特征在于：所述文丘里管（14）的喉管（16）开设有沿其圆周壁均布的阵列状的通孔（26）；所述通孔（26）与起旋口（25）以相同方向内切的布置；使经起旋口（25）旋流进入污泥通道（17）中的浊水在到达喉管（16）处时，除被甩至污泥通道（17）外侧的大颗粒物外，至少部分仍贴靠喉管（16）外侧壁流动的颗粒物因其旋流惯性而从所述通孔（26）的外侧滑过，而不经过所述通孔（26）进入喉管（16）内。

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