CN112239257B - 一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其中，内筒内的造粒流化区内的搅拌轴上安装有搅拌叶片；搅拌轴的底端穿过布水装置以及进水管的底部与刮泥板相连；分离区内设置有悬浮层过滤固液分离装置；悬浮层过滤固液分离装置分为上下两部分，上部为静止悬浮层，下部为搅动悬浮层，静止悬浮层内充满漂浮着的轻质悬浮珠，搅动悬浮层内设置有滤层搅拌叶片，滤层搅拌叶片通过搅拌轴连接套筒套装在搅拌轴上；单个搅拌驱动电机通过搅拌轴同时带动滤层搅拌叶片、搅拌叶片和刮泥板一起转动。本发明中的悬浮层过滤固液分离装置能够有效截留流化床底部无法去除的微小颗粒，使得分离区中的水浊度和悬浮物明显降低。

Description

一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及造粒流化床，具体涉及一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备。

背景技术

随着国家经济的发展，水污染治理的任务越来越重，水中悬浮物浓度越来越高，水处理工艺中去除悬浮物的任务越来越重，因此，开发和研究高效的固液分离装置是必然的发展趋势。以悬浮层固液分离为理论基础的水处理技术与装备大量被研制开发，并广泛应用于实际工程，典型设备包括法国威立雅Actiflo澄清池、法国Degremont公司DensaDeg高密度澄清池和Philip等人研制的高效载体絮凝装置等。上述设备均成功实现了水处理技术的集成与设备化，水质净化效果明显，但同时也存在一定的技术缺陷。如Actiflo澄清池通过在斜管区下部形成高密度、大颗粒絮体悬浮层，大幅缩短了絮凝时间，表面负荷可达80m/h以上，但絮凝区占地面积较大、附属设备较多；DensaDeg高密度澄清池工艺，将混凝、澄清、斜管沉淀、污泥回流等工艺有机组合，表面负荷能达到20-50 m/h，但絮凝区占地面积较大；载体絮凝装置也能实现较高的表面负荷，但附属设备过于繁杂。国内部分水厂还采用沉淀和浓缩，上清液排放或回收，污泥经脱水后排放。这种方法效率低，投资大，占地面积大，运行费用高，管理麻烦，效果也不够理想。

现有技术中公开了一种高效固液分离器和一种高效一体化泥水分离设备，同样具备反应区、分离区和污泥浓缩区，具有处理高浓度悬浮物和一般浓度废水的能力，但是二者的分离区需要采用滤网过滤，才能达到在分离区进行固液分离的作用。这种方式的缺点是滤网容易堵塞，需要布置冲洗系统；同时，由于滤网的截留使得泥水颗粒聚集在滤网附近，冲洗不及时会影响出水。

此外，现有的滤网对造粒区的微小颗粒截留作用小，导致出水浊度偏高，出水效果不好，不利于提升固液分离效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，解决现有技术中分离区不能进一步去除流化床底部的微小颗粒，导致出水浊度高且双搅拌复杂不安全的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，包括流化床主体装置，所述的流化床主体装置的内筒中安装有搅拌装置，搅拌装置的搅拌轴的顶端伸出内筒的顶端，穿过所述的流化床主体装置的分离区和集水区，伸出所述的流化床主体装置的罐体顶端，搅拌轴通过安装在罐体顶端的搅拌驱动电机带动旋转；

所述的内筒内的造粒流化区内的搅拌轴上安装有搅拌叶片；

所述的流化床主体装置的中筒的底部位置固定安装有布水装置，布水装置作为搅拌轴的转动支撑座将搅拌轴转动式安装在布水装置中；

所述的流化床主体装置的污泥浓缩区内安装有设置在罐体底部内侧的刮泥板，所述的搅拌轴的底端穿过布水装置以及所述的流化床主体装置的进水管的底部与刮泥板相连；

所述的流化床主体装置的分离区内设置有悬浮层过滤固液分离装置；

所述的悬浮层过滤固液分离装置分为上下两部分，上部为静止悬浮层，下部为搅动悬浮层，静止悬浮层上方设置有隔离筛网，隔离筛网的边缘固定安装在分离区的罐体内壁上；

所述的静止悬浮层和搅动悬浮层内填充漂浮着的轻质悬浮珠，搅动悬浮层内设置有固定套装在搅拌轴上的搅拌轴连接套筒，搅拌轴连接套筒的底端固定安装有十字交叉支撑架，十字交叉支撑架上沿着轴向均匀固定布设有多个位于搅动悬浮层内的滤层搅拌叶片；

单个搅拌驱动电机通过搅拌轴同时带动滤层搅拌叶片、搅拌叶片和刮泥板一起转动。

本发明还具有如下技术特征：

所述的进水管的底部与搅拌轴之间设置有滑动密封套。

所述的轻质悬浮珠采用密度小于水密度的发泡塑料珠。

所述的流化床主体装置包括基架，基架上固定安装有罐体，所述的罐体从底部到顶部依次为污泥浓缩区、循环造粒区、分离区和集水区；

所述的循环造粒区内安装有中筒和内筒，罐体、中筒和内筒从外向内依次同轴设置，内筒内为造粒流化区，内筒和中筒之间为回流区，中筒和罐体之间为污泥沉降区；

所述的中筒和内筒的顶端开放且中筒的顶端高于内筒的顶端，形成回流入水口；

所述的内筒的底端开放，中筒的底端靠近内筒的底端的位置向内收缩，使得内筒的底端和中筒的收缩内壁之间形成回流出水狭缝，用于形成局部负压，提供回流动力；

所述的中筒的收缩内壁的底端设置有顶端开放、底端封闭的混合区，回流出水狭缝与混合区的顶端连通，混合区的底端与进水管相连通，进水管穿过罐体侧壁伸出至罐体外部。

所述的混合区内固定安装有布水装置。

所述的混合区的内径小于内筒的内径，所述的罐体的底部和所述的混合区的底部均设置为锥形斗底。

所述的进水管上设置有进水浓度计。

所述的罐体外壁上设置有连通罐体内污泥浓缩区的排泥管。

所述的集水区顶部的罐体顶盖上设置有出水管。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

（Ⅰ）本发明中的悬浮层过滤固液分离装置能够有效截留流化床底部无法去除的微小颗粒，使得分离区中的水浊度和悬浮物明显降低；本发明利用在流化床内筒里面已形成的悬浮层颗粒在内筒和中筒之间进行循环利用，使内筒内不断有悬浮物补充，保证了内筒内悬浮层的生长和更新，解决了低浊水悬浮物供应不足，悬浮层颗粒无法生长的问题。

（Ⅱ）本发明的搅拌装置由以往的双电机搅拌改为单电机搅拌，去掉了底部刮泥电机，刮泥板和搅拌装置使用同一个顶部电机，降低了设备整体高度，减少了设备安装高度。同时避免了底部电机漏水问题，减少了设备安装与后期维护工作量，运行更加简单便捷，造价降低。

（Ⅲ）本发明的悬浮层过滤固液分离装置能够有效截留流化床底部无法去除的微小颗粒，使出水浊度和悬浮物明显降低，处理效果更加显著。本发明很好地利用了由底部造粒区上升到分离区地颗粒的高密度性能。原水中的细小颗粒经过在造粒区的结团絮凝过程，逐渐形成了具有较大有效密度的球形体。较大的球体颗粒经过内筒后直接翻入污泥浓缩区，底部无法去除的微小颗粒则进入悬浮层过滤分离区，经过搅动悬浮层，微小颗粒会被密集的悬浮层截留。而若还有未被截留的颗粒，则上升通过静止悬浮层时候也会被截留，静止悬浮层保证一定安全高度。通过对小颗粒的截留，静止悬浮层密度增大会掉落至搅拌部分，由于搅拌作用，掉落的颗粒表面泥会脱落至底部，而悬浮材料由于密度变小，会继续上升至顶部悬浮层，保证悬浮层可以一直有一定的悬浮高度。通过不断过滤-密度增大-泥表面脱落-密度减小的过程，悬浮层不断的可以实现小颗粒的截留。

（Ⅳ）本发明对各种水质都有很好的处理效果。在处理有机颗粒含量较高的水质，悬浮物密度较低时，本装置运行以加砂循环造粒为主，通过投加微砂为悬浮层颗粒提供高密度核，生成高密度颗粒；并通过颗粒循环狭缝和泥水分离器的边壁强化搅拌分离作用，使微砂循环利用；在处理溶解性有机物含量较高水质时，本装置运行以粉碳循环造粒为主，通过投加密度相对较高的粉末碳提高悬浮层颗粒密度；并通过颗粒循环狭缝和泥水分离器的边壁强化搅拌分离作用，使粉碳循环利用。

附图说明

图1是单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备的结构示意图。

图2是图1中的A-A截面结构示意图。

图3是悬浮层过滤固液分离装置的俯视剖面图。

图中各个标号的含义为：1-基架，2-罐体，3-污泥浓缩区，4-循环造粒区，5-分离区，6-集水区，7-中筒，8-内筒，9-造粒流化区，10-回流区，11-污泥沉降区，12-回流入水口，13-收缩内壁，14-回流出水狭缝，15-混合区，16-进水管，17-出水管，18-搅拌装置，19-搅拌轴，20-搅拌驱动电机，21-刮泥板，22-悬浮层过滤固液分离装置；23-搅拌叶片，24-布水装置，25-滑动密封套，26-进水浓度计，27-排泥管；

2201-静止悬浮层，2202-搅动悬浮层，2203-隔离筛网，2204-轻质悬浮珠，2205-搅拌轴连接套筒，2206-十字交叉支撑架，2207-滤层搅拌叶片。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中的所有部件及装置，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的部件。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，如图1至图3所示，包括流化床主体装置，流化床主体装置的内筒8中安装有搅拌装置18，搅拌装置18的搅拌轴19的顶端伸出内筒8的顶端，穿过流化床主体装置的分离区5和集水区6，伸出流化床主体装置的罐体2顶端，搅拌轴19通过安装在罐体2顶端的搅拌驱动电机20带动旋转；

内筒8内的造粒流化区9内的搅拌轴19上安装有搅拌叶片23；

流化床主体装置的中筒7的底部位置固定安装有布水装置24，布水装置24作为搅拌轴19的转动支撑座将搅拌轴19转动式安装在布水装置24中；

流化床主体装置的污泥浓缩区3内安装有设置在罐体2底部内侧的刮泥板21，搅拌轴19的底端穿过布水装置24以及流化床主体装置的进水管16的底部与刮泥板21相连；

流化床主体装置的分离区5内设置有悬浮层过滤固液分离装置22；

悬浮层过滤固液分离装置22分为上下两部分，上部为静止悬浮层2201，下部为搅动悬浮层2202，静止悬浮层2201上方设置有隔离筛网2203，隔离筛网2203的边缘固定安装在分离区5的罐体2内壁上；

静止悬浮层2201和搅动悬浮层2202内填充漂浮着的轻质悬浮珠2204，搅动悬浮层2202内设置有固定套装在搅拌轴19上的搅拌轴连接套筒2205，搅拌轴连接套筒2205的底端固定安装有十字交叉支撑架2206，十字交叉支撑架2206上沿着轴向均匀固定布设有多个位于搅动悬浮层2202内的滤层搅拌叶片2207；

单个搅拌驱动电机20通过搅拌轴19同时带动滤层搅拌叶片2207、搅拌叶片23和刮泥板21一起转动。

作为本实施例的一种优选方案，罐体2的高度6m左右，直径不超过4m。

本实施例中，搅拌叶片23相互隔一定间距安装，最上面的搅拌叶片23不超出内筒8的顶端，最下面的搅拌叶片23刚好布置在颗粒循环狭缝14位置，起到增强边壁作用，泥水分离的效果。

本实施例中，布水装置24采用现有技术中已知的常用布水装置即可。

作为本实施例的一种优选方案，进水管16的底部与搅拌轴19之间设置有滑动密封套25。避免进水管16漏水。

作为本实施例的一种优选方案，轻质悬浮珠2204采用密度小于水密度的发泡塑料珠。

具体的，流化床主体装置包括基架1，基架1上固定安装有罐体2，罐体2从底部到顶部依次为污泥浓缩区3、循环造粒区4、分离区5和集水区6；

循环造粒区4内安装有中筒7和内筒8，罐体2、中筒7和内筒8从外向内依次同轴设置，内筒8内为造粒流化区9，内筒8和中筒7之间为回流区10，中筒7和罐体2之间为污泥沉降区11；

中筒7和内筒8的顶端开放且中筒7的顶端高于内筒8的顶端，形成回流入水口12；

内筒8的底端开放，中筒7的底端靠近内筒8的底端的位置向内收缩，使得内筒8的底端和中筒7的收缩内壁13之间形成回流出水狭缝14，用于形成局部负压，提供回流动力；

中筒7的收缩内壁13的底端设置有顶端开放、底端封闭的混合区15，回流出水狭缝14与混合区15的顶端连通，混合区15的底端与进水管16相连通，进水管16穿过罐体2侧壁伸出至罐体2外部。

本实施例中，中筒7和内筒8可以通过连接环或肋板固定在罐体2的内壁上。中筒7的顶端距离内筒8的顶端具有一定的可调节高度，中筒7距离分离区5底端具有一定可调节高度。

本实施例中，内筒8中造粒流化区9内的污泥颗粒在进水水流动力和自身重力的作用下达到动态平衡，形成的部分污泥颗粒随水流上升至内筒8筒顶，并在到达中筒7筒顶之前循环回流至循环造粒区4。

优选的，混合区15内固定安装有布水装置24，

优选的，混合区15的内径小于内筒8的内径，罐体2的底部和混合区15的底部均设置为锥形斗底。

优选的，进水管16上设置有进水浓度计26。

优选的，罐体2外壁上设置有连通罐体2内污泥浓缩区3的排泥管27。本实施例中，内筒8、中筒7内的污泥颗粒在达到动态平衡后，部分污泥颗粒翻落至污泥沉降区11，污泥沉降区11中的污泥累积到一定高度时，由排泥管27排出。

优选的，集水区6顶部的罐体2顶盖上设置有出水管17。

本发明的设备在使用时，原水中可根据需要加入微砂和/或粉碳等药剂，原水通过进水管16进至罐体2，并在循环造粒区4的造粒流化区9中，在搅拌叶片23的搅拌下不断上升，颗粒逐渐变大，到达内筒8顶端时颗粒翻下去，进入内筒8和中筒7之间的夹层回流区10中。

泥水循环回流至回流出水狭缝14时，局部形成负压，通过边壁强化搅拌作用，微砂和/或粉碳与污泥核体分离，微砂和/或粉碳得以循环利用。微砂及污泥颗粒则再次回流至内筒8内的造粒流化区9中，如此循环直至悬浮层高度达到中筒7顶端时大颗粒翻落下去，从污泥沉降区11中进入污泥浓缩区3直至沉降至罐体2底端。

少量微小颗粒继续随着水流上升至分离区5。进入分离区5的悬浮层过滤固液分离装置22中，随水依次经过搅动悬浮层2204和静止悬浮层2203，经过搅动悬浮层2204中的滤层搅拌叶片的搅拌，小颗粒会被密集的搅动悬浮层2204里的轻质悬浮珠2204截留。而若还有未被截留的颗粒，则上升通过静止悬浮层2203时候也会被静止悬浮层2203里的轻质悬浮珠2204截留，静止悬浮层2203保证一定安全高度。通过对小颗粒的截留，静止悬浮层2203中的轻质悬浮珠2204的密度增大会掉落至搅动悬浮层2204，由于搅拌作用，掉落的轻质悬浮珠2204表面的泥会脱落至底部，由于重力作用自动掉落至污泥浓缩区3。

清水在集水区6经过出水管17排出。

在整个过程中，单个搅拌驱动电机20通过搅拌轴19同时带动滤层搅拌叶片2207、搅拌叶片23和刮泥板21一起转动。

Claims (6)

1.一种单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，包括流化床主体装置，所述的流化床主体装置的内筒（8）中安装有搅拌装置（18），搅拌装置（18）的搅拌轴（19）的顶端伸出内筒（8）的顶端，穿过所述的流化床主体装置的分离区（5）和集水区（6），伸出所述的流化床主体装置的罐体（2）顶端，搅拌轴（19）通过安装在罐体（2）顶端的搅拌驱动电机（20）带动旋转；

所述的内筒（8）内的造粒流化区（9）内的搅拌轴（19）上安装有搅拌叶片（23）；

其特征在于：

所述的流化床主体装置的中筒（7）的底部位置固定安装有布水装置（24），布水装置（24）作为搅拌轴（19）的转动支撑座将搅拌轴（19）转动式安装在布水装置（24）中；

所述的流化床主体装置的污泥浓缩区（3）内安装有设置在罐体（2）底部内侧的刮泥板（21），所述的搅拌轴（19）的底端穿过布水装置（24）以及所述的流化床主体装置的进水管（16）的底部与刮泥板（21）相连；

所述的流化床主体装置的分离区（5）内设置有悬浮层过滤固液分离装置（22）；

所述的悬浮层过滤固液分离装置（22）分为上下两部分，上部为静止悬浮层（2201），下部为搅动悬浮层（2202），静止悬浮层（2201）上方设置有隔离筛网（2203），隔离筛网（2203）的边缘固定安装在分离区（5）的罐体（2）内壁上；

所述的静止悬浮层（2201）和搅动悬浮层（2202）内填充漂浮着的轻质悬浮珠（2204），搅动悬浮层（2202）内设置有固定套装在搅拌轴（19）上的搅拌轴连接套筒（2205），搅拌轴连接套筒（2205）的底端固定安装有十字交叉支撑架（2206），十字交叉支撑架（2206）上沿着轴向均匀固定布设有多个位于搅动悬浮层（2202）内的滤层搅拌叶片（2207）；

单个搅拌驱动电机（20）通过搅拌轴（19）同时带动滤层搅拌叶片（2207）、搅拌叶片（23）和刮泥板（21）一起转动；

所述的进水管（16）的底部与搅拌轴（19）之间设置有滑动密封套（25）；

所述的轻质悬浮珠（2204）采用密度小于水密度的发泡塑料珠；

所述的流化床主体装置包括基架（1），基架（1）上固定安装有罐体（2），所述的罐体（2）从底部到顶部依次为污泥浓缩区（3）、循环造粒区（4）、分离区（5）和集水区（6）；

所述的循环造粒区（4）内安装有中筒（7）和内筒（8），罐体（2）、中筒（7）和内筒（8）从外向内依次同轴设置，内筒（8）内为造粒流化区（9），内筒（8）和中筒（7）之间为回流区（10），中筒（7）和罐体（2）之间为污泥沉降区（11）；

所述的中筒（7）和内筒（8）的顶端开放且中筒（7）的顶端高于内筒（8）的顶端，形成回流入水口（12）；

所述的内筒（8）的底端开放，中筒（7）的底端靠近内筒（8）的底端的位置向内收缩，使得内筒（8）的底端和中筒（7）的收缩内壁（13）之间形成回流出水狭缝（14），用于形成局部负压，提供回流动力；

所述的中筒（7）的收缩内壁（13）的底端设置有顶端开放、底端封闭的混合区（15），回流出水狭缝（14）与混合区（15）的顶端连通，混合区（15）的底端与进水管（16）相连通，进水管（16）穿过罐体（2）侧壁伸出至罐体（2）外部。

2.如权利要求1所述的单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其特征在于，所述的混合区（15）内固定安装有布水装置（24）。

3.如权利要求1所述的单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其特征在于，所述的混合区（15）的内径小于内筒（8）的内径，所述的罐体（2）的底部和所述的混合区（15）的底部均设置为锥形斗底。

4.如权利要求1所述的单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其特征在于，所述的进水管（16）上设置有进水浓度计（26）。

5.如权利要求1所述的单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其特征在于，所述的罐体（2）外壁上设置有连通罐体（2）内污泥浓缩区（3）的排泥管（27）。

6.如权利要求1所述的单电机循环造粒流化床耦合过滤固液分离设备，其特征在于，所述的集水区（6）顶部的罐体（2）顶盖上设置有出水管（17）。