CN113856254A - 一种可在线清洗的斜管沉淀池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可在线清洗的斜管沉淀池，通过在斜管沉淀池的斜管表面两侧分别设置阴极电极板和阳极电极板，当絮体在斜管表面或顶部沉积时，向阴极电极板和阳极电极板通电，通过电解水生成氧气和氢气，在斜管表面形成微气泡，微气泡粘附斜管内沉积的絮体，使沉积絮体浮于水面，进入顶部集水槽排出系统。本发明通过电解水或电解水中的电解质，在斜管表面形成微气泡，微气泡粘附斜管内沉积的絮体，使沉积絮体浮于水面，进入顶部集水槽排出系统。适用于同向流斜管、侧向流斜管等其他固液流向的情景；适用于机械排泥、穿孔管排泥等其他排泥形式。斜管沉淀池适用于市政、工业、农业等领域的净水、污水、再生水、海水的预处理和深度处理等场景。

Description

一种可在线清洗的斜管沉淀池

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体来说，是一种通过在斜管表面原位电解生成微气泡实现在线清洗的斜管沉淀池。

背景技术

沉淀池是水质净化过程中进行固液分离的重要设施，为保证净水工艺对于悬浮物、絮体及胶体类物质的有效去除，斜管沉淀池及其改进池型得到了广泛应用。

斜管沉淀池以浅池沉淀原理为基础，通过增加沉淀面积缩短了沉降距离；通过斜管内的再凝聚促进了絮体增长；通过整流创造了层流条件，因此具有处理效率高、表面负荷大等优点。斜管一般设置在沉淀池的中上部，多采用固液逆向流形式，即水从斜管底部进入后自下而上运动，斜管内的絮体自上而下运动，通过重力作用沉淀到沉淀池底部，并被排出沉淀池。沉淀池运行过程中产生的少量密度小、沉降性能差的絮体会粘附于斜管内侧，并逐渐堆积至斜管出水端外侧，导致过流断面减小，影响出水效果。

为减少絮体沉积对系统的影响，目前主要采用人工高压水枪清洗，即停止沉淀池运行并降低池内水位后，用高压水枪对准斜管组件进行冲洗。此方法虽然无需专门设备，但是不足之处十分明显，如清洗需要长时间准备而无法应对突发情况、清洗效率低导致停产时间长、复产后一定时间内流态不稳定导致系统产能下降、斜管下半部分清洗效果较差且存在清洗死角、水枪冲洗易导致附属设备损坏、存在人身安全隐患、清洗效果受人为因素影响较大等问题。

除人工清洗外，也有多种自动清洗装置用于斜管沉淀池的斜管清理。

如申请号为202020593716.8的中国专利涉及一种斜管冲洗装置及磁混凝沉淀池，清洗时清洗空气进入斜管底部布置的多条弹性清洗带中，气体将弹性清洗带表面的通气孔撑开后，对斜管进行气冲洗，并利用气泡与附着在蜂窝式斜管中的絮体碰撞结合，将絮体脱离蜂窝式斜管上浮到表面上，最终絮体污泥通过气洗掉落和冲洗水一起返回到系统前端进行处理。对于上述专利，清理时需要机械设备移动清洗带，气泡的强烈扰动将导致沉淀池需要较长时间恢复正常运行状态。

如申请号为201820347868.2中国专利涉及一种复合流自清洗斜管或斜板沉淀池，斜管或斜板填料层下方并排设有多根反洗风管，反洗风管上间隔设置出气孔。清洗斜管或斜板时，系统停止运行并排泥，待水位下降至斜管或斜板填料层上缘0.3m时，通过曝气形成带气泡沸腾状水流，对斜管或斜板填料层进行初步气-水联合洗；此后通过间隔关闭和开启相邻反洗风管的方式形成循环水流，交替进行正向和反向水洗，最终通过排水和静置排泥将污泥排出系统，然后恢复运行。对于上述专利，池体内安装的固定气洗管路会影响池内水力条件，清洗操作持续时间较长导致系统总产水量下降明显。

如申请号为201922089220.7中国专利涉及一种斜管填料在线清洗装置，通过滑块、螺旋和毛刷等装置的配合使用，使毛刷组对不同平面位置的斜管和斜管内不同深度的部位进行清洗。上述专利存在机械设备较多、系统停机时间较长、清洗效率较低等问题。

为解决上述问题，特提出一种可在线清洗的斜管沉淀池。

发明内容

斜管沉淀池的斜管表面絮体堆积是运行中亟需解决的问题，手动清洗准备时间长、清洗效率低、存在清洗死角；一些机械清理方法设备较多、系统停机时间较长、水力条件不佳。

本发明提出了一种可在线清洗的斜管沉淀池，可在不停止进水的情况下将斜管沉淀池斜管表面沉积的絮体彻底清除，有利于提高水质净化效果和保证系统运行稳定。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

通过在斜管沉淀池的斜管表面两侧分别设置阴极电极板和阳极电极板，当絮体在斜管表面或顶部沉积时，向阴极电极板和阳极电极板通电，通过电解水生成氧气和氢气，在斜管表面形成微气泡，微气泡粘附斜管内沉积的絮体，使沉积絮体浮于水面，进入顶部集水槽排出系统。本发明通过电解水或电解水中的电解质，在斜管表面形成微气泡，微气泡粘附斜管内沉积的絮体，使沉积絮体浮于水面，进入顶部集水槽排出系统。

一种可在线清洗的斜管沉淀池，包括进水口1、配水池2、配水花墙3、集泥斗4、斜管5、阴极电极板15和阳极电极板17；配水池2的顶部设有进水口1，底部设有配水花墙3；配水池2与沉淀区通过配水花墙3连通，沉淀区的底部设有集泥斗4，顶部设有斜管5；斜管5的斜管壁16两侧分别设置阴极电极板15和阳极电极板17；阳极电缆13和阴极电缆14分别与供电单元6的阳极和阴极连接，阳极电缆13与阳极电极板17连接，阴极电缆14与阴极电极板15连接；

进一步地，斜管5与经集水槽7连接，集水槽7分别与出水阀8和上排泥阀9连接，集水槽7经过出水阀8与出水口10连接；集水槽7通过上排泥阀9与下排泥废水口12连接；集泥斗4的底部通过下排泥阀11与下排泥废水口12连接。

进一步地，斜管5由导电高分子聚合物、金属、掺杂物或者上述材质的混合物制成等。

进一步地，阳极电极板17和阴极电极板15的材质为石墨等碳材料、金属氧化物涂层或其他新型不溶性电极材料，阴极电极板也可采用铁等中超电势金属；阳极电极板和阴极电极板的表面光滑，不易产生絮体沉积。

清洗时不必停止进水，仅需启闭出水阀和排泥阀即可将絮体排出系统，同时保持沉淀池内流态稳定。

优选地，在产生气泡之前，先通以较小电流并使正负电极交替作用，可令阴极电极板表面、阳极电极板表面带正电或负电的絮体脱离表面，依靠重力下沉去除，经多轮正负电极倒换后，再增加电流使阴阳电极板表面形成气泡，与絮体结合后上浮。

优选地，通过调整絮凝剂的类型及其组合，可在阴极电极板表面形成氯气微气泡并由此产生次氯酸等消毒剂，对斜管顶部或其他部位附着的藻类进行灭活和脱附，使其随在线清洗水流排出系统。

优选地，可令阴极电极板表面或阳极电极板表面吸附污染物，通过随后的通电电解，利用氧化或还原机理降解和分离部分富集在电极材料表面的污染物，实现吸附污染物的去除。

优选地，在线清洗期间，可通过震动斜管等方式促进絮体和气泡结合体上浮。

与现有技术相比较，本发明通过转换阴阳极并控制电流强度为0.1mA/cm²～100mA/cm²。电流强度较小时可实现带电絮体间交替吸引或排斥，利于絮体的脱离；当电流强度较大时可实现水或电解质的电解，电解水时斜管阴极电极板产生氢气，氢气气泡尺寸为1nm～100μm，生成后可带动沉积在斜管表面的絮体上浮。

反应式如下所示：

阳极：H₂O→2H⁺+1/2O₂(g)+2e^-

阴极：2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂(g)

在水中加入特定盐类，可形成含有特定成分的微气泡，其中含氯微气泡及其反应产物具有杀灭斜管表面附着藻类的效能；电极材料表面吸附污染物，通过电解可通过氧化或还原机理降解部分吸附在电极材料表面的污染物；为优化在线清洗效果，可以采取震动斜管等方式促进絮体和气泡结合体上浮；以上关于斜管沉淀池的描述，也适用于斜板沉淀池或基于此类强化沉淀原理的池型，其中斜管内切圆间距为10～100mm；斜板或水平板两板间距为10～100mm；适用于同向流斜管、侧向流斜管等其他固液流向的情景；适用于机械排泥、穿孔管排泥等其他排泥形式。斜管沉淀池适用于市政、工业、农业等领域的净水、污水、再生水、海水的预处理和深度处理等场景。

附图说明

图1为一种可在线清洗的斜管沉淀池正常运行状态示意图(正常运行状态)。

图2为一种可在线清洗的斜管沉淀池在线清洗状态示意图(在线清洗状态)。

图中，1.进水口；2.配水池；3.配水花墙；4.集泥斗；5.斜管；6.供电单元；7.集水槽；8.出水阀；9.上排泥阀；10.出水口；11.下排泥阀；12.下排泥废水口；13.阳极电缆；14.阴极电缆；15.阴极电极板；16.斜管壁；17.阳极电极板；18.上排泥废水。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述装置的应用及实施方法做进一步说明，但是本发明的保护范围不限于此。

如图1所示，正常运行模式时，原水投加絮凝剂、助凝剂进行混凝后，从进水口1进入配水池2，经配水花墙3进入沉淀区，水中部分胶体和颗粒物形成的絮体在沉淀区直接沉入集泥斗4，或在斜管5内沉淀后滑落至沉淀区底部的集泥斗4。净化后的水向上流经斜管5，经集水槽7收集后，出水口10进入下一单元，此时出水阀8全开，上排泥阀9全关；定期开启下排泥阀11，将集泥斗4中收集下排泥废水口12排放至系统外。当絮体在斜管5内部的斜管壁16上的阴极电极板15表面、阳极电极板17表面或斜管5顶部积聚到一定程度时，启动在线清洗模式，在启动供电单元6的同时，关闭出水阀8，开启上排泥阀9。由于阳极电缆13和阴极电缆14分别与供电单元6的阳极和阴极连接，且阳极电缆13与阳极电极板17连接、阴极电缆14与阴极电极板15连接，因此在阳极电极板17和阴极电极板15间将形成电流回路，水在阳极电极板17表面和阴极电极板15表面分别被电解生成氧气和氢气，通过控制电流的强度，使得氧气和氢气气泡与积聚在阴极电极板15表面、阳极电极板17表面或斜管5顶部的絮体结合。当与絮体结合的气泡数量逐渐增加时，絮体受到的浮力大于絮体的重力和吸附力，絮体开始向上运动，在持续的进水和浮力作用下，絮体持续进入集水槽7经上排泥阀9及其附属管路排出系统；当斜管壁16上的阴极电极板15表面、阳极电极板17表面或斜管5顶部积聚的絮体被清除后，关闭供电单元6的开关，并开启出水阀8，关闭上排泥阀9，启动正常运行模式，依此循环。

如图2所示，在另一实施例中，在启动斜管沉淀池在线清洗模式前，先令供电单元输出较小电流，并使正负电极交替作用，从而使阴极电极板15表面、阳极电极板17表面带正电或负电的絮体交替脱离表面，依靠重力沉入集泥斗4，待多轮正负电倒换后，再加大电流使阴阳电极板表面形成气泡，进入在线清洗模式。

在另一实施例中，通过投加聚合氯化铁等絮凝剂，使得电解过程中阴极电极板15表面形成氯气微气泡并由此产生次氯酸，对斜管5顶部或其他部位附着的藻类进行灭活和脱附，灭活藻类随在线清洗水流排出系统。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：包括进水口(1)、配水池(2)、配水花墙(3)、集泥斗(4)、斜管(5)、阴极电极板(15)和阳极电极板(17)；配水池(2)的顶部设有进水口(1)，底部设有配水花墙(3)；配水池(2)与沉淀区通过配水花墙(3)连通，沉淀区的底部设有集泥斗(4)，顶部设有斜管(5)；斜管(5)的斜管壁(16)两侧分别设置阴极电极板(15)和阳极电极板(17)；阳极电缆(13)和阴极电缆(14)分别与供电单元(6)的阳极和阴极连接，阳极电缆(13)与阳极电极板(17)连接，阴极电缆(14)与阴极电极板(15)连接；

反应式如下所示：

阳极：H₂O→2H⁺+1/2O₂(g)+2e^-

阴极：2H₂O+2e^-→2OH^-+H₂(g)。

2.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：斜管(5)与经集水槽(7)连接，集水槽(7)分别与出水阀(8)和上排泥阀(9)连接，集水槽(7)经过出水阀(8)与出水口(10)连接；集水槽(7)通过上排泥阀(9)与下排泥废水口(12)连接；集泥斗(4)的底部通过下排泥阀(11)与下排泥废水口(12)连接。

3.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：斜管(5)由导电高分子聚合物、金属、掺杂物或者上述材质的混合物制成。

4.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：阳极电极板(17)和阴极电极板(15)的材质为石墨等碳材料、金属氧化物涂层，阴极电极板采用铁；阳极电极板和阴极电极板的表面光滑，不产生絮体沉积。

5.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：清洗时不停止进水，启闭出水阀和排泥阀即将絮体排出系统，保持沉淀池内流态稳定。

6.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：在产生气泡之前，先通以较小电流并使正负电极交替作用，令阴极电极板表面、阳极电极板表面带正电或负电的絮体脱离表面，依靠重力下沉去除，经多轮正负电极倒换后，再增加电流使阴阳电极板表面形成气泡，与絮体结合后上浮。

7.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：通过调整絮凝剂的类型及其组合，在阴极电极板表面形成氯气微气泡并由此产生次氯酸消毒剂，对斜管顶部或其他部位附着的藻类进行灭活和脱附，随在线清洗水流排出系统；令阴极电极板表面或阳极电极板表面吸附污染物，通过随后的通电电解，利用氧化或还原机理降解和分离部分富集在电极材料表面的污染物，实现吸附污染物的去除。

8.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：在线清洗期间，通过震动斜管等方式促进絮体和气泡结合体上浮。

9.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：通过转换阴阳极并控制电流强度为0.1mA/cm²～100mA/cm²；电流强度较小实现带电絮体间交替吸引或排斥，利于絮体的脱离；当电流强度较大实现水或电解质的电解，电解水时斜管阴极电极板产生氢气，氢气气泡尺寸为1nm～100μm，生成后可带动沉积在斜管表面的絮体上浮。

10.根据权利要求1所述的一种可在线清洗的斜管沉淀池，其特征在于：在水中加入特定盐类，形成含有特定成分的微气泡，其中含氯微气泡及其反应产物；电极材料表面吸附污染物，通过电解通过氧化或还原机理降解部分吸附在电极材料表面的污染物；为优化在线清洗效果，采取震动斜管方式促进絮体和气泡结合体上浮；斜管内切圆间距为10～100mm；斜板或水平板两板间距为10～100mm；适用于同向流斜管、侧向流斜管。

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