CN113860452A - 絮凝反应装置及絮凝池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种絮凝反应装置及絮凝池，包括絮凝组件和提升搅拌机构，所述絮凝组件至少包括导流筒和导流罩；所述导流筒设置于絮凝池内且具备一反应腔，所述导流筒上还开设有连通反应腔的第一敞口和第二敞口；所述提升搅拌机构至少包括驱动源和搅拌叶，所述搅拌叶置于反应腔内并由驱动源驱动；所述第一敞口用于与絮凝池的进水端相连通；所述导流罩设置于所述导流筒具有第二敞口一端，且所述导流罩与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙，进一步提高絮凝效果，降低资源浪费。

Description

絮凝反应装置及絮凝池

技术领域

本发明涉及废水处理反应领域，具体涉及一种絮凝反应装置及絮凝池。

背景技术

絮凝反应是混凝沉淀工艺中极为重要的部分，也是污水处理流程中重要的一环，污废水中存在的细微颗粒物、胶体等因表面电荷导致的静电斥力等原因，在水体中保持相对稳定的状态，难以依靠自然沉淀从水中去除，只能通过混凝沉淀工艺打破稳定状态，完成颗粒胶体的聚集、沉降；混凝工艺包括凝聚和絮凝两部分。

凝聚反应：向水体中投加带大量正电荷的混凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等)，通过压缩双电层或电中和等机理使水体中的颗粒物及胶体脱稳，提供相互碰撞聚集的基础条件。

絮凝反应：向水体中投加高分子聚合物(如聚丙烯酰胺)，利用吸附架桥、网捕卷扫等机理，使脱稳的颗粒物、胶体团聚成较大较重的大粒径矾花，从而可以依靠重力从水中自然分离。

常规污水处理中混凝反应池以机械搅拌为主，以高密度沉淀池为例，其絮凝池常设置导流筒，导流筒内由于轴流搅拌机作用，携带脱稳颗粒的废水在筒内以较快速度向上流动，与絮凝剂、作为晶核的回流污泥快速混合，离开导流筒后经由导流筒与池壁间空间向下推流，搅拌机能量分散，完成慢速絮凝，保证絮体的增大、密实，再由池底进入导流筒内循环流动；但在实际运行中发现，常规导流筒结构，絮凝池内部颗粒、胶体、药剂等混合效果较差，絮凝效果未达到最佳，造成资源的浪费。

因此，为进一步提高絮凝效果，降低资源浪费，需要一种絮凝反应装置及絮凝池。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供絮凝反应装置及絮凝池，能够进一步提高絮凝效果，降低资源浪费。

本发明的絮凝反应装置及絮凝池，包括絮凝组件和提升搅拌机构，所述絮凝组件至少包括导流筒和导流罩；所述导流筒设置于絮凝池内且具备一反应腔，所述导流筒上还开设有连通反应腔的第一敞口和第二敞口；所述提升搅拌机构至少包括驱动源和搅拌叶，所述搅拌叶置于反应腔内并由驱动源驱动；所述第一敞口用于与絮凝池的进水端相连通；所述导流罩设置于所述导流筒具有第二敞口一端，且所述导流罩与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙。

进一步，所述第一敞口的口径不大于第二敞口的口径，所述反应腔为径向封闭的连续腔，所述第一敞口和第二敞口分别位于反应腔的两端。

进一步，所述反应腔为由第二敞口沿轴向朝向第一敞口逐渐缩口的锥形腔。

进一步，所述导流罩至少包括设置于所述第二敞口顶部的挡板，所述挡板沿径向的周缘朝向导流筒设置方向延伸形成阻挡壁，使得所述阻挡壁与挡板之间形成扣合于第二敞口的回流腔，所述第一液流间隙即形成于回流腔与第二敞口的周缘之间，所述挡板上具有液流通道。

进一步，所述回流腔的轴向尺寸与反应腔的轴向尺寸的比值范围为0.5～1：1。

进一步，所述进水端与第一敞口的周缘之间存有第二液流间隙。

进一步，所述导流筒和导流罩均固定于絮凝池本体上，所述絮凝组件为若干组，若干组絮凝组件沿进水端的水流方向间隔布置。

本发明还公开了一种絮凝池，包括絮凝池本体、絮凝剂加药管、进水管、污泥回流管和所述的絮凝反应装置，所述絮凝池本体上形成有絮凝腔室，所述絮凝剂加药管和污泥回流管均连通至进水管，所述进水管的进水端连通于所述第一敞口。

进一步，所述进水管设置于絮凝池本体轴向的底部，且所述进水管的出水方向沿轴向竖直向上；所述絮凝本体轴向的底部还布置有第一隔墙，所述第一隔墙将絮凝腔室分隔成反应区和处理区，所述絮凝反应装置安装于反应区，所述第一隔墙沿轴向的高度至少为絮凝腔室内有效水深的1/2。

进一步，所述絮凝本体轴向的顶部还布置有第二隔墙，所述第二隔墙将所述处理区分成连通反应区的沉降区和连通排水口的上升区，所述排水口位于絮凝池本体轴向的顶部；沿轴向所述第二隔墙的底部和絮凝池本体的底部之间存有过水通道，所述过水通道连通沉降区和上升区。

本发明的有益效果是：本发明公开的一种絮凝反应装置及絮凝池，在絮凝池内增设具有反应腔的导流筒，并开设有通过反应腔相连通的第一敞口和第二敞口；且絮凝池的进水端进水端连通于第一敞口，导流筒具有第二敞口一端还设置有导流罩，并且导流罩与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙；使得由动力源驱动的搅拌叶在反应腔内对由进水端涌出的废水进行提升及充分混合碰撞，混合后的絮凝物通过第二敞口涌出，一部分由第二敞口处设置的导流罩进行回流，回流的废水经由存在于导流罩与第二敞口的周缘之间的第一液流间隙流至絮凝池内，并且所述进水端与第一敞口的周缘之间存有第二液流间隙，经由回流的废水将再次由第二液流间隙涌至反应腔，如此持续的反复反应，另一部分通过导流罩挡板上的液流通道进入上部絮凝组件的导流筒内，在上部导流筒及导流罩间再次进行循环，使得絮凝池内部颗粒、胶体、药剂等获得更好的混合、循环、碰撞效果，从而提升絮凝效果，利于生成更大更密实的矾花，进一步提高絮凝效果，降低资源浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明多组导流筒布置的结构示意图；

图3为本发明导流罩的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，如图所示，本方案中的轴向、径向均指反应腔的轴向、径向在此不再赘述，本实施例中的絮凝反应装置及絮凝池包括絮凝组件和提升搅拌机构，所述絮凝组件至少包括导流筒5和导流罩6；所述导流筒5设置于絮凝池内且具备一反应腔，所述导流筒5上还开设有连通反应腔的第一敞口和第二敞口；所述提升搅拌机构至少包括驱动源8和搅拌叶10，所述搅拌叶10置于反应腔内并由驱动源8驱动；所述第一敞口用于与絮凝池的进水端相连通；所述导流罩6设置于所述导流筒5具有第二敞口一端，且所述导流罩6与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙。在絮凝池内增设具有反应腔的导流筒5，并开设有通过反应腔相连通的第一敞口和第二敞口；且絮凝池的进水端进水端连通于第一敞口，导流筒5具有第二敞口一端还设置有导流罩6，并且导流罩6与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙；使得由动力源驱动的搅拌叶10在反应腔内对由进水端涌出的废水进行充分混合碰撞，混合后的絮凝物通过第二敞口涌出，一部分由第二敞口处设置的导流罩6进行回流，回流的废水经由存在于导流罩6与第二敞口的周缘之间的第一液流间隙流至絮凝池内，并且所述进水端与第一敞口的周缘之间存有第二液流间隙，经由回流的废水将再次由第二液流间隙涌至反应腔，如此持续的反复反应，另一部分通过导流罩6挡板上液流通道进入上部絮凝组件的导流筒内，在上部导流筒及导流罩间再次进行循环，使得絮凝池内部颗粒、胶体、药剂等获得更好的混合、循环、碰撞效果，从而提升絮凝效果，利于生成更大更密实的矾花，进一步提高絮凝效果，降低资源浪费。

本实施例中，所述第一敞口的口径不大于第二敞口的口径，所述反应腔为径向封闭的连续腔，所述第一敞口和第二敞口分别位于反应腔的两端。也就是说本方案中所述反应腔有且仅有位于反应腔两端的第一敞口和第二敞口，当然还可根据实际的需求在反应腔的侧壁上开设相对应的敞口，以引导在反应腔内混合的废水，在此不再赘述，本方案使得由第一敞口涌入的废水充分的经由搅拌叶10搅拌混合碰撞，并且通过第二敞口涌出，所述反应腔的结构可以是锥形腔、柱形腔或者是螺旋腔，以达到提高废水的混合碰撞系数即可，在此不再赘述。

本实施例中，所述反应腔为由第二敞口沿轴向朝向第一敞口逐渐缩口的锥形腔。如图所示的，本方案中反应腔为沿轴向布置的锥形腔，且出水端位于锥形腔的小口径一端，出水端的出水方向也为轴向，并且出水端的中心轴线重合于锥形腔的中心轴线，使得反应腔一方面具备提高内部碰撞壁的作用，一方面起到对水流的导向作用，同时有着紊流的优点，提高絮凝效率，反应腔整体下部直径小，利于颗粒与药剂、回流污泥的混合碰撞，上部直径大，利于慢速絮凝，符合絮凝过程紊动程度由大至小的规律；当然出水端的布置方向还可根据不同絮凝池内的结构做出相应的调整，如水平布置或是与轴向呈角度的布置均可，反应腔的中心轴线也可偏离出水端的出水方向，保证出水端的出水方向落入反应腔内即可，在此不再赘述；本方案中自下而上直径逐渐增大的反应腔，由于搅拌叶10的提升流量一定，因此导流筒5轴向下部(也就是第一敞口处)上升流速较大，携带脱稳颗粒、胶体的废水在下部导流筒5内可与进入的回流污泥、絮凝剂充分混合碰撞，随着水的上流，进入上部直径较大部分后，上升流速下降，便于慢速絮凝；所述反应腔母线与高的夹角介于15°～35°，优选为30°。

本实施例中，所述导流罩6至少包括设置于所述第二敞口顶部的具有圆形液流通道的挡板，所述挡板沿径向的周缘朝向导流筒5设置方向延伸形成阻挡壁，使得所述阻挡壁与挡板之间形成扣合于第二敞口的回流腔，所述第一液流间隙即形成于回流腔与第二敞口的周缘之间。本方案中所述挡板沿轴向位于第二敞口顶部，，所述挡板上具有液流通道，并且挡板与挡板周缘延伸形成的阻挡壁共同形成扣合于第二敞口的回流腔，并且述第一液流间隙形成于回流腔与第二敞口的周缘之间，所述的扣合表示的即为回流腔即可扣合于反应腔内，使得第一液流间隙沿径向存在于阻挡壁和反应腔内壁之间，也可是回流腔扣合于反应腔的外壁，使得第一液流间隙沿径向存在于阻挡壁和反应腔外壁之间，均有着对存在于反应腔内的废水导出的作用，在此不再赘述，本方案中，所述阻挡壁沿径向位于反应腔外壁的外侧，也就是第一液流间隙沿径向存在于阻挡壁和反应腔外壁之间；同时所述挡板的径向尺寸不小于第二敞口的径向尺寸，优选的，所述挡板的径向尺寸与第二敞口的径向尺寸的比值范围为1.2～1.5：1，更进一步的挡板的径向尺寸与第二敞口的径向尺寸的比值为1.2:1(不考虑壁厚的情况下)，使得反应腔内的废水上升流速逐渐降低，并通过回流腔回流至絮凝池内，继续通过第一敞口进行循环，废水流速在不断发生变化，紊动程度大，利于颗粒碰撞，提高絮凝效率，当然所述挡板的径向尺寸也可以小于与第二敞口的径向尺寸，同样能使得第一液流间隙沿径向存在于阻挡壁和反应腔外壁之间，起到对存在于反应腔内的废水导出的作用，在此不再赘述，所述液流通道用于对混凝物导流并具有加快反应效率的作用。

本实施例中，所述回流腔的轴向尺寸与反应腔的轴向尺寸的比值范围为0.5～1：1。也就是沿轴向所述回流腔的最大深度与反应腔的最大深度的比值范围为0.5～1：1，优选的所述回流腔的轴向尺寸与反应腔的轴向尺寸的比值为0.9：1，如图所示的所述第一液流间隙的出水口朝向反应腔的进水口设置，并且由于回流腔的轴向尺寸与反应腔的轴向尺寸的比值范围为0.5～1：1，使得由第一液流间隙涌出的废水部分涌入至第二液流间隙，部分存留于絮凝腔室内，提高絮凝强室内絮凝物的浓度，所述回流腔为由回流腔出水口沿轴向朝向挡板逐渐缩口的锥形腔，所述回流腔的中心轴线重合于所述反应腔的中心轴线，使得回流腔一方面具备提高内部碰撞壁的作用，一方面起到对水流的导向作用，同时有着紊流的优点，提高絮凝效率；当然回流腔的中心轴线也可偏离反应腔的中心轴线，保证回流腔扣合于第二敞口并与第二敞口的周缘存有第一液流间隙即可，在此不再赘述；本方案中自上而下直径逐渐增大的回流腔，与自下而上直径逐渐增大的反应腔相互配合，使得上流至导流筒5顶部的废水经过导流罩6与导流筒5间的第一液流间隙向下流动，由于反应腔下细上粗而回流腔上细下粗，导流罩6与导流筒5间通道内的废水流速会历经先快后慢，而后自导流筒5底部再次进入导流筒5形成循环，在导流筒5内流速再次发生先快后慢的变化，因此在循环过程中，废水流速在不断发生变化，紊动程度大，利于颗粒碰撞，便于慢速絮凝；所述回流腔母线与高的夹角介于15°～35°，优选为30°，也就是说本方案中回流腔母线与高的夹角与反应腔母线与高的夹角相等，进一步提高紊流效果。

本实施例中，所述导流筒5为径向闭合的锥形筒，所述导流筒5沿径向的外壁尺寸由上至下逐渐降低；所述导流罩6的阻挡壁为径向闭合的锥形筒，所述阻挡壁沿径向的外壁尺寸由上至下逐渐升高，所述挡板形成在所述阻挡壁沿轴向的顶部，所述搅拌叶10通过驱动轴9连接动力源，所述挡板上开设有液流通道，所述液流通道可供在反应腔内的部分废水排至絮凝腔室的顶部，同时也可供驱动轴9伸入，将搅拌叶10悬置在反应腔内，提高絮凝效率，本方案的动力源为驱动电机，驱动电机安装于絮凝池本体1的顶部，并通过伸入至絮凝腔室内的驱动轴9驱动搅拌叶10，所述搅拌叶10还可通过其他动力源驱动，并且动力源的布制位置不唯一，保证搅拌叶10置于反应腔内具备搅拌能力，提高絮凝效果即可，在此不再赘述，所述液流通道的径向尺寸与所述第一敞口的径向尺寸比值范围介于0.5～0.9：1，优选为0.9:1。

本实施例中，所述导流筒5和导流罩6均固定于絮凝池本体1上，所述絮凝组件为若干组，若干组絮凝组件沿进水端的水流方向间隔布置。所述导流筒5和导流罩6通过撑杆7固定于絮凝腔室的内壁上，并且所述撑杆7沿径向布置有多个(图中未示出)，以保证导流筒5和导流罩6的稳定结构，当然所述导流筒5和导流罩6还可以绕轴向相对转动的方式布置，以提高液体的混合效率，在此不再赘述；如图所示的所述絮凝组件为若干组，若干组絮凝组件沿轴向间隔的等间距布置，且相邻两组絮凝组件中，位于顶部絮凝组件中反应腔的第二敞口与位于底部絮凝组件中反应腔的第一敞口的直径比值范围介于1～1.2：1，优选的为1:1，便于对多组絮凝组件的制造，并且使得若干组絮凝组件形成多次反复循环具备关联特性的絮凝反应装置，并且位于顶部絮凝组件中反应腔的第二敞口不小于位于底部絮凝组件中反应腔的第一敞口还有着不与回流的废水进行碰撞消能的因素，提高回流效率，从而提高混合效率，若干组的反应腔自下而上直径越来越大，由于提升式搅拌叶10的提升流量一定，因此导流筒5下部上升流速较大，携带脱稳颗粒、胶体的废水在下部导流筒5内可与进入的回流污泥、絮凝剂充分混合碰撞，随着水的上流，进入上部直径较大部分后，上升流速下降，便于慢速絮凝；从每一段导流筒5来看，每一段导流筒5自下而上也是直径由小变大，上升流速自快变慢，上流至各段导流筒5顶部的废水一部分经由导流罩6上的液流通道进入更上一层的导流筒5，另一部分经过导流罩6与导流筒5间第一液流间隙向下流动，由于导流筒5下细上粗而导流罩6上细下粗，导流罩6与导流筒5间通道内的废水流速会历经先快后慢，而后自导流筒5底部再次通过沿轴向相邻絮凝组件之间的间隙进入导流筒5形成循环，在导流筒5内流速再次发生先快后慢的变化，因此在每一段导流筒5的循环过程中，废水流速在不断发生变化，紊动程度大，利于颗粒碰撞；各段导流筒5与导流罩6相反的直径变化趋势使得废水及颗粒在各段导流筒5、导流罩6间循环时，流速不断发生变化，提高紊动程度，利于颗粒的碰撞聚集；如图所示的搅拌叶10为一个且置于若干组絮凝组件其中一个的反应腔内，所述搅拌叶10还可对应的布置于每组絮凝组件之间，或是根据实际情况任一配比搅拌叶10的数量，在此不再赘述，本方案仅设置一个搅拌叶10的作用在于对出水端的水流进行控制，并使得整体的絮凝反应装置内水流流速流速由下至上逐渐降低，便于位于絮凝腔室顶部的絮凝物沉降，利于慢速絮凝，符合絮凝过程紊动程度由大至小的规律。

本发明还公开了一种絮凝池，包括絮凝池本体1、絮凝剂加药管2、进水管3、污泥回流管4和所述的絮凝反应装置，所述絮凝池本体1上形成有絮凝腔室，所述絮凝剂加药管2和污泥回流管4均连通至进水管3，所述进水管3的进水端连通于所述第一敞口。如图所示，所述絮凝腔室上形成有絮凝腔室，进水管3的进水端布置在絮凝腔室的底部，絮凝腔室的排水口位于絮凝腔室的顶部，进水管3上连通有絮凝剂加药管2和污泥回流管4，驱动源8位于絮凝池本体1的顶部，并通过驱动轴9将搅拌叶10伸入至反应腔。

本实施例中，所述进水管3设置于絮凝池本体1轴向的底部，且所述进水管3的出水方向沿轴向竖直向上；所述絮凝本体轴向的底部还布置有第一隔墙11，所述第一隔墙11将絮凝腔室分隔成反应区和处理区，所述絮凝反应装置安装于反应区，所述第一隔墙11沿轴向的高度至少为絮凝腔室内有效水深的1/2。如图所示的，第一隔墙11位于絮凝本体轴向的底部并将絮凝腔室分隔成顶部相互连通的反应区和处理区，第一隔墙11沿轴向的高度至少为絮凝腔室内有效水深的1/2，优选的为1/2，使得位于反应区顶部的絮凝物可充分沉降至处理区，进行后续处理。

本实施例中，所述絮凝本体轴向的顶部还布置有第二隔墙12，所述第二隔墙12将所述处理区分成连通反应区的沉降区和连通排水口的上升区，所述排水口位于絮凝池本体1轴向的顶部；沿轴向所述第二隔墙12的底部和絮凝池本体1的底部之间存有过水通道，所述过水通道连通沉降区和上升区。所述絮凝本体轴向的顶部还布置有第二隔墙12，第二隔墙12将所述处理区分成相互连通的沉降区和上升区，所述沉降区连通反应区所述上升区连通排水口，以进一步提高沉降后排除的絮凝物质量，并且第一隔墙11和第二隔墙12的存在避免了导流筒5底部絮凝不完全时发生短流而造成出水水质差的问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种絮凝反应装置，其特征在于：包括絮凝组件和提升搅拌机构，所述絮凝组件至少包括导流筒和导流罩；所述导流筒设置于絮凝池内且具备一反应腔，所述导流筒上还开设有连通反应腔的第一敞口和第二敞口；所述提升搅拌机构至少包括驱动源和搅拌叶，所述搅拌叶置于反应腔内并由驱动源驱动；所述第一敞口用于与絮凝池的进水端相连通；所述导流罩设置于所述导流筒具有第二敞口一端，且所述导流罩与第二敞口的周缘之间存有第一液流间隙。

2.根据权利要求1所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述第一敞口的口径不大于第二敞口的口径，所述反应腔为径向封闭的连续腔，所述第一敞口和第二敞口分别位于反应腔的两端。

3.根据权利要求2所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述反应腔为由第二敞口沿轴向朝向第一敞口逐渐缩口的锥形腔。

4.根据权利要求1所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述导流罩至少包括设置于所述第二敞口顶部的挡板，所述挡板沿径向的周缘朝向导流筒设置方向延伸形成阻挡壁，使得所述阻挡壁与挡板之间形成扣合于第二敞口的回流腔，所述第一液流间隙即形成于回流腔与第二敞口的周缘之间，所述挡板上具有液流通道。

5.根据权利要求4所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述回流腔的轴向尺寸与反应腔的轴向尺寸的比值范围为0.5～1：1。

6.根据权利要求1所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述进水端与第一敞口的周缘之间存有第二液流间隙。

7.根据权利要求1所述的絮凝反应装置，其特征在于：所述导流筒和导流罩均固定于絮凝池本体上，所述絮凝组件为若干组，若干组絮凝组件沿进水端的水流方向间隔布置。

8.一种絮凝池，其特征在于：包括絮凝池本体、絮凝剂加药管、进水管、污泥回流管和如权利要求1-7任意权利要求所述的絮凝反应装置，所述絮凝池本体上形成有絮凝腔室，所述絮凝剂加药管和污泥回流管均连通至进水管，所述进水管的进水端连通于所述第一敞口。

9.根据权利要求8所述的絮凝池，其特征在于：所述进水管设置于絮凝池本体轴向的底部，且所述进水管的出水方向沿轴向竖直向上；所述絮凝本体轴向的底部还布置有第一隔墙，所述第一隔墙将絮凝腔室分隔成反应区和处理区，所述絮凝反应装置安装于反应区，所述第一隔墙沿轴向的高度至少为絮凝腔室内有效水深的1/2。

10.根据权利要求9所述的絮凝池，其特征在于：所述絮凝本体轴向的顶部还布置有第二隔墙，所述第二隔墙将所述处理区分成连通反应区的沉降区和连通排水口的上升区，所述排水口位于絮凝池本体轴向的顶部；沿轴向所述第二隔墙的底部和絮凝池本体的底部之间存有过水通道，所述过水通道连通沉降区和上升区。

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