CN113968607B - 自循环高密度悬浮污泥滤沉装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，絮状污泥将受到如下作用力：来自水体加速装置作用的推力，絮状污泥自身的浮力，推力和浮力将带动絮状污泥向上进行运动；同时，絮状污泥还会受到自身的重力，重力将带动絮状污泥发生向下的运动。通过向上的力和向下的力的共同作用，将使得絮凝污泥形成扰动的悬浮态，随着絮状污泥的逐渐增多，絮状污泥整体进行逐步爬升，在爬升的过程中，随着絮状污泥的逐渐爬升，絮状污泥首先将形成半熟化污泥，然后进一步熟化增大，从而有助于净化反应的充分进行。

Description

自循环高密度悬浮污泥滤沉装置

技术领域

本发明涉及污水净化设备技术领域，具体涉及一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置。

背景技术

水处理是指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、生物、化学措施，其处理过程中通常会添加药剂用于调节pH、混凝、絮凝，然后进行过滤，以去除水中的杂质。

现有技术中提供一种浊水净化装置，包括进水管，通过进水管2流入净化装置内部的水在推进式搅拌器16和负压喷射器15的作用下进入到混合区7中，然后进一步流动至推进式反应区8内部，然后离开进入到澄清沉淀区14，然后通过澄清沉淀区14进一步流动至圆锥形壳体4的污泥集泥区18中，然后进一步通过排泥口19流出至外界。

对于上述结构来说，进入到净化装置内部的污水以及药物仅在其内部进行短暂的储藏和反应，反应时间相对较短，最终会导致净化效率不足的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置在净化污水过程中净化效率不足的缺陷。

为此，本发明提供一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，包括：壳体，其上设置有进水部和出水部；中心反应筒，设置在所述壳体内部，所述中心反应筒内部形成有絮凝反应区；水体加速装置，位于所述壳体内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒设置；所述中心反应筒与所述污泥罩之间形成有絮体缺口；污泥罩，设置在所述中心反应筒外侧，所述污泥罩与所述中心反应筒之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口的下游，沿远离所述絮体缺口的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区，以及悬浮污泥滤沉区。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置包括：第一加速管，与所述进水部相连通，所述第一加速管的至少一部分的内径发生减小。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管的至少一部分呈锥形设置。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置还包括：第二加速管，罩设在所述第一加速管的上方，所述第二加速管的至少一部分呈锥形设置。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括上升导管，所述上升导管与所述第二加速管相对应的一端设置有循环导流罩，所述循环导流罩罩设在所述第二加速管的外围。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括挡水板，所述挡水板包括：第一挡水板，一端与所述中心反应筒的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管延伸；第二挡水板，与所述第一挡水板的另一端相连接，所述第二挡水板的一端伸入所述循环导流罩与所述第二加速管之间的区域中，水体在所述第一挡水板和所述第二挡水板的连接处发生转向所述循环导流罩的流动。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：上升导流罩，设置在所述第二加速管的外壁上，所述第二挡水板延伸至所述上升导流罩与所述第二加速管之间的区域中，所述上升导流罩与所述絮体缺口相连通。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：布水导流筒，所述布水导流筒与所述中心反应筒相连接，所述中心反应筒与所述上升导流罩之间形成所述絮体缺口。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述布水导流筒上设置有若干透气孔。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，沿高度方向，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干三相分离板；过渡段，与所述半熟化污泥集泥区相对应；第二倾斜段，通过所述絮体缺口流出的水体进入所述第二倾斜段中。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管上设置有污泥内回流管，所述污泥内回流管的入口端进入所述熟化污泥收集区中。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第二倾斜段上连接有半熟化集泥斗排泥器。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第一仪表接管，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区中；排泥管，设置在所述熟化污泥收集区下方，所述排泥管上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：稳流分离区，设置在所述悬浮污泥滤沉区上方；斜管分离区，设置在所述稳流分离区上方；清水缓冲区，设置在所述斜管分离区的上方，通过所述清水缓冲区流出的水体适于进去所述出水部。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第二仪表接管，设置在所述壳体上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器通讯连接。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，沿高度方向，所述熟化污泥收集区上设置有若干污泥取样管。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：双环堰槽，设置在壳体内并位于所述清水缓冲区的上方，所述双环堰槽的出水口与所述出水部相连。

本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第二倾斜段和所述中心反应筒的外壁上交替设置有朝向所述进水部延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，包括：壳体，其上设置有进水部和出水部；中心反应筒，设置在所述壳体内部，所述中心反应筒内部形成有絮凝反应区；水体加速装置，位于所述壳体内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒设置；所述中心反应筒与所述污泥罩之间形成有絮体缺口；污泥罩，设置在所述中心反应筒外侧，所述污泥罩与所述中心反应筒之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口的下游，沿远离所述絮体缺口的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区，以及悬浮污泥滤沉区。

本发明中，外部需要净化的污水和药物等通过进水部进入到水体加速装置中，经过水体加速装置进入到中心反应筒，然后在中心反应筒的絮凝反应区中进行絮凝操作，随着上升动作，絮凝反应逐渐进行。待完成初步絮凝后，通过絮体缺口从中心反应筒中流出，然后进入到污泥罩和中心反应筒之间形成的污泥区。

在污泥区内部，絮状污泥将受到如下作用力：来自水体加速装置作用的推力，絮状污泥自身的浮力，推力和浮力将带动絮状污泥向上进行运动；同时，絮状污泥还会受到自身的重力，重力将带动絮状污泥发生向下的运动。通过向上的力和向下的力的共同作用，将使得絮凝污泥形成扰动的悬浮态，随着絮状污泥的逐渐增多，絮状污泥整体进行逐步爬升，在爬升的过程中，随着絮状污泥的逐渐爬升，絮状污泥首先将形成半熟化污泥，然后进一步熟化增大，从而有助于净化反应的充分进行。

通过形成悬浮态，使得后续从中心反应筒中流出的絮状污泥被逐步拦截在半熟化污泥中，然后逐步在污泥区进行反应。与现有技术中相比，由于形成了悬浮态，使得对污水自身的净化效果变好。

2.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置包括：第一加速管，与所述进水部相连通，所述第一加速管的至少一部分的内径发生减小。

现有技术中，为了实现进入到自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的水体的加速动作，通常需要在内部设置单独的叶轮等结构，通过电机等进行辅助，来实现水体的加速。

在本申请中，通过限制第一加速管内部的至少一部分内径发生减小，当污水进入到第一加速管后，由于内径变小，将导致水流加速，此时可以实现无动力加压，无需机械搅拌，使得整体的能耗降低，同时方便后期进行维护。

3.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置还包括：第二加速管，罩设在所述第一加速管的上方，所述第二加速管的至少一部分呈锥形设置。

所述设置第二加速管，首先水体可以在第二加速管内部发生加速动作。同时由于第二加速管设置在第一加速管上方，使得二者之间在高度方向上具有一定的缝隙。同时，由于在第一加速管内部的流体流速较大，按照伯努利原理，此时第一加速管中的水压相对较低。此时，进入到污泥区内部的絮体污泥将在压力作用下自发的进入到第一加速管与第二加速管之间的缝隙中，然后在压力带动下重新流动至中心反应筒中，再次参与反应，使药剂与水接触机率大大提升，药剂得到充分利用。同时，絮状污泥自身可以多次参与原水混合反应，通过污泥吸附、网捕作用去除原水的悬浮物和胶体，节约药剂投加量。

更为重要的是，由于第二加速管设置在第一加速管上方，且二者之间在高度方向上具有一定的缝隙，此时由于第二加速管内部存在负压，因此从絮体缺口中流出的絮状污泥将在负压的作用下受到一个向下的吸附力，此时絮状污泥自身所受到的向下的力将包括自身的重力以及第二加速管所形成的吸附力。

4.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括挡水板，所述挡水板包括：第一挡水板，一端与所述中心反应筒的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管延伸；第二挡水板，与所述第一挡水板的另一端相连接，所述第二挡水板的一端伸入所述循环导流罩与所述第二加速管之间的区域中，水体在所述第一挡水板和所述第二挡水板的连接处发生转向所述循环导流罩的流动。

通过设置第一挡水板，可以对从上升导管顶部流出的水体进行阻挡，当水体流动到第一挡水板后，会将水体导向到第二挡水板位置。通过设置第二挡水板，当水体流动至第一挡水板和第二挡水板的连接处时，水体的一部分将转向到循环导流罩内部，同时由于第二挡水板伸入到循环导流罩与第二加速管之间的区域中，使得水体的另一部分将继续向下流动，并通过絮体缺口进入到污泥区内部。

5.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：上升导流罩，设置在所述第二加速管的外壁上，所述第二挡水板延伸至所述上升导流罩与所述第二加速管之间的区域中，所述上升导流罩与所述絮体缺口相连通。

由于第二挡水板设置在上升导流罩与第二加速管之间的区域中，使得从第二加速管顶部流入到水体流动至上升导流罩下方后再次上升，通过上述的设置方式，使得水体的流动路径显著增加，从而有助于反应的充分进行。

更为重要的是，通过增加流动路径，可以降低水体的流速，确保进入到污泥区内部的水体的流速不会过大，进而可以确保污泥区内部絮体的稳定。

6.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：布水导流筒，所述布水导流筒与所述中心反应筒相连接，所述中心反应筒与所述上升导流罩之间形成所述絮体缺口。

通过设置布水导流筒，使得从上升导管留下的絮体污泥等不会直接进入到污泥区内部，而是需要在布水导流筒的引导下向下运动一段距离后再发生上升动作。

经过布水导流筒后，过水断面将增加，此时水体的流速将发生降低，然后缓速进入到半熟化污泥集泥区内部。通过布水导流筒，可以避免水体流速过大对半熟化污泥集泥区的絮体造成冲击，进而影响到悬浮区的正常反应。

7.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述布水导流筒上设置有若干排气孔。

由于从上升导流罩中流出的水会与第一挡水板发生撞击，此时位于第一挡水板下方的区域会有气体存留。影响水体的正常通过，通过设置排气孔，使得布水导流筒的顶部不会有过多的气体发生聚集，从而有助于降低进入到污泥区内部的水体的阻力，最终有助于悬浮区的稳定性。

8.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干三相分离板。

通过设置三相分离板，由于三相分离板与壳体内壁相连接，当絮体通过三相分离板上升后，由于过水断面突然增加，使得絮体等流体的流速发生减小，进而有助于降低絮体等的流速，有助于净化反应的进行。

9.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管上设置有污泥内回流管，所述污泥内回流管的入口端进入所述熟化污泥收集区中。

由于第一加速管内部的水流流速较高，将导致第一加速管内部的压力降低，通过设置污泥内回流管，可以将位于熟化污泥收集区中的熟化污泥进行吸附，然后在吸力作用下重新进入到第一加速管中，并在此参与循环反应，由于熟化污泥的吸附能力较强，可以去除原水中部分悬浮物及部分胶体，节约了药剂投加量。

10.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第一仪表接管，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区中；排泥管，设置在所述熟化污泥收集区下方，所述排泥管上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。

通过第一仪表接管内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，使得可以在设定的浓度范围内进行自动排泥，从而有效地减少或杜绝跑浑现象。

11.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第二仪表接管，设置在所述壳体上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器通讯连接。

通过第二仪表接管内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，可以将污泥罩下方的污泥进行自动抽取，有效地提高抽取效率。

12.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干筛分板；过渡段，与所述半熟化污泥集泥区相对应；第二倾斜段，通过所述絮体缺口流出的水体进入所述第二倾斜段中。

沿第二倾斜段向第一倾斜段的方向，絮体的体积不断增长，絮体密度越来越大，使得污泥的沉降性更加良好。较重的沉入锥体结构底部浓缩；锥体上部较松散的污泥将进入到熟化污泥收集区中，并可以再次参与反应，使底部锥体的浓缩效率更高。污泥浓度越高，后段浓缩工艺体积就小，节约空间，也提高脱水机的工作效率。

13.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，通过第一加速管、第二加速管、上升导管之间的协同作用，可以实现对进入到其内部的水体进行多次加速操作，进而可以带动数倍进水量的混合水协同参与反应，使药剂与水接触机率大大提升，药剂得到充分利用。

14.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，通过设置污泥内回流管，使得通过熟化污泥收集区中流过的污泥优先进入到第一加速管内部，同时通过限定上升导流罩与第一回流管之间存在一定的缝隙，可以将从絮体缺口中流出并向下流动的污泥再次带动进入至第二加速管中，使其多次参与原水混合反应，通过污泥吸附、网捕作用去除原水的悬浮物和胶体，节约药剂投加量。

15.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，在第二倾斜段和所述中心反应筒的外壁上交替设置有朝向所述进水部延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。

通过上述的设置方式，使得从第一倾斜段上升进入到第二倾斜段中的流体可以在斜板的引导作用下，在第二倾斜段与中心反应筒之间形成涡旋结构，从而有助于实现提高药剂自身的使用效率。

同时，通过在斜板上设置过流孔，在絮体等物质通过过流孔后，由于絮体自身的速度变化，会在斜板的一侧形成小涡流，从而进一步提升混合效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的结构示意图；

图2为本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的俯视图；

图3为背景技术中提到的浊水净化装置的结构示意图；

图4为实施例2提供的另一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的结构示意图；

图5为图4中A-A方向的俯视图；

图6为实施例2中提供的另一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的结构示意图。

背景技术中附图标记说明：

2-进水口；4-圆锥形壳体；7-混合区；8-推进式反应区；14-圆锥形壳体；15-负压喷射器；16-推进式搅拌器；18-污泥集泥区；19-排气口。

实施例中附图标记说明：

1、进水部；2、出水部；3、第一加速管；4、污泥罩；41、絮体缺口；42、第一倾斜段；43、第二倾斜段；44、过渡段；5、第二加速管；6-涡流区；7、上升导管；8、水力扩散器；9、絮凝主反应区；10、循环导流罩；11、中心反应筒；12、挡水板；121、第一挡水板；122、第二挡水板；13、上升导流罩；14、布水导流筒；16-三相分离板；17、半熟化污泥集泥区；19、悬浮污泥滤沉区；20、稳流分离区；21、斜管分离区；22、清水缓冲区；23、双环堰槽；25-封板；26-排气阀；27、污泥取样管；28、熟化污泥收集区；29-1、第二仪表接管；29-2、第一仪表接管；30、污泥内回流管；31-排泥管；32、半熟化集泥斗排泥器；33、熟化集泥斗排空管；34、支撑筒体；35、壳体；36、加药管；37、排水支管；38、斜板；39、喷淋管；40、排水管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，主要应用领域为给水混凝净化、污水处理厂提标改造、河道、湖泊、初期雨水等水体快速处理；钢铁电子行业的混凝沉淀及重金属混凝捕捉反应等，用于水处理中混凝沉淀段，去除水中悬浮物、浊度，部分金属离子，如锰、砷、氧化铁等，总磷、藻类、及部分有机物等。本实施例中，自循环高密度悬浮污泥滤沉装置自身可以采用混凝土材质，也可以采用钢材、或者高分子材料制成，本实施例中，高密度指的是水体中的悬浮污泥超过4g/L。如图1-图6所示，包括：

壳体35，其上设置有进水部1和出水部2；

本实施例中壳体35采用立式不规则圆柱体结构，如图1所示的方向，自循环高密度悬浮污泥滤沉装置在完成安装后将呈竖直状进行设置，在壳体35的下方设置有支撑筒体34，支撑筒体34的直径小于壳体35的直径。上述的设置方式有利于提供操作空间，进而有助于安装阀门等结构。

具体地，所述进水部1与外界污水相连，其自身可以是设置在壳体35上的进水口，也可以是设置在壳体35上的管道。同样的，出水部2可以直接设置在壳体35上的出水口，也可以是设置在壳体35上的管道。

优选的，如图1所示，本实施中进水部设置有进水管，出水部设置为出水管。进水管垂直贯穿支撑筒体34的侧壁以及熟化污泥集泥区28一侧的侧壁，然后与第一加速管相连接，进水管的轴线与第一加速管的轴线相互垂直设置。

同时，为了实现加药操作，在进水部1上设置有加药管36，加药管自身与进水部1相连接。

中心反应筒11，设置在所述壳体35内部，所述中心反应筒11内部形成有絮凝反应区；

本申请中，主要通过絮凝沉淀反应实现对污水的处理。絮凝沉淀反应是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在污水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加，污水中投加混凝剂后会形成矾花，进而出现絮凝沉淀的现象。

本实施例中，对药物的类型不进行限定，其可以是硫酸亚铁、聚合氯化铝、碱式氯化铝等。通过上述药物，可以对污水进行脱色、脱油、除菌、除藻、去除重金属离子等操作。

具体地，中心反应筒11设置在所述主体的内部，与所述主体同轴设置，中心反应筒11自身的形状不进行限定，其可以呈圆柱状，也可以呈矩形。外部进入的污泥以及药物等反应物会在引入絮凝反应区过程中，以及在絮凝反应区内部进行反应动作。

水体加速装置，位于所述壳体35内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒11设置；本实施例中，对水体加速装置的结构不进行限定，其可以采用搅拌器等结构，只要能够实现水流的加速即可。

污泥罩4，设置在所述中心反应筒11外侧，所述污泥罩4与所述中心反应筒11之间形成有污泥区，所述中心反应筒11与所述污泥罩4之间形成有絮体缺口41，所述污泥区设置在所述絮体缺口41的下游，沿远离所述絮体缺口41的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区17，以及悬浮污泥滤沉区19；

具体地，如图1所示，污泥罩4自身设置在中心反应筒11的外侧位置，由于中心反应筒11与污泥区之间设置有絮体缺口41，从絮凝反应区流出的絮状污泥将通过絮体缺口41流入污泥区，沿高度方向自下而上，絮状污泥首先变成半熟化污泥，然后在上升过程中，通过与药剂和污水之间的不断反应，形成熟化污泥。

本实施例中，外部需要净化的污水和药物等通过进水部1进入到水体加速装置中，经过水体加速装置进入到中心反应筒11，然后在中心反应筒11的絮凝反应区中进行絮凝操作，随着上升动作，絮凝反应逐渐进行。待完成初步絮凝后，通过絮体缺口41从中心反应筒11中流出，然后进入到污泥罩4和中心反应筒11之间形成的污泥区。

在污泥区内部，絮状污泥将受到如下作用力：来自水体加速装置作用的推力，絮状污泥自身由于质量较轻，会产生浮力，推力和浮力将带动絮状污泥向上进行运动；同时，絮状污泥还会受到自身的重力，重力将带动絮状污泥发生向下的运动。通过向上的力和向下的力的共同作用，将使得絮凝污泥形成扰动的悬浮态，随着絮状污泥的逐渐增多，絮状污泥整体进行逐步爬升，在爬升的过程中，随着絮状污泥的逐渐爬升，絮状污泥首先将形成半熟化污泥，然后进一步熟化增大，从而有助于净化反应的充分进行。

通过形成悬浮态，使得后续从中心反应筒11中流出的絮状污泥被逐步拦截在半熟化污泥中，然后逐步在污泥区进行反应，同时呈悬浮态的絮体能够拦截并吸附较小的矾花、胶体等，从而进行后续的净化反应。

与现有技术中相比，由于形成了悬浮态，使得对污水自身的净化效果变好，且出水悬浮物及浊度较低。

本实施例中，由于形成一个动态悬浮污泥层，对上升的絮体和胶体有拦截、过滤的作用，使得最终的出水感官指标优异。同时，由于设置了水体减速装置，使得单位体积内部的水力负荷也明显增加，最终使得占地是传统混凝沉淀的1/15—1/20，省空间，节约占地。

更为重要的是，由于存在污泥悬浮层，其自身对于污水的净化能力较强，因此对来水的水质，水量冲击负荷承受能力强，且污泥滤层不需反洗，运行方便。

优选的，本实施例提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置中，所述水体加速装置包括：第一加速管3，与所述进水部1相连通，所述第一加速管3的至少一部分的内径发生减小。

现有技术中，为了实现进入到自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的水体的加速动作，通常需要在内部设置单独的叶轮等结构，如图3所示，其通过推进式搅拌器和负压喷射器对水体进行带动，来实现水体的加速，上述的结构需要额外消耗电能。本实施例中，通过限制第一加速管3内部的至少一部分内径发生减小，当污水进入到第一加速管3后，由于内径变小，将导致水流加速，此时可以实现无动力加压，无需机械搅拌，使得整体的能耗降低，同时方便后期进行维护。

对第一加速管3自身的具体形状不进行限定，其内部只要设置有收缩段即可，例如可以在第一加速管3内部设置收缩段，作为优选的实施方式，如图1所示，所述第一加速管3的至少一部分呈锥形设置。

进一步的，为了有效地提高水体的加速效果，所述水体加速装置还包括：第二加速管5，罩设在所述第一加速管3的上方，所述第二加速管5的至少一部分呈锥形设置。

具体地，所述设置第二加速管5，首先水体可以在第二加速管5内部发生加速动作。同时由于第二加速管5设置在第一加速管3上方，使得二者之间在高度方向上具有一定的缝隙。同时，由于在第一加速管3内部的流体流速较大，按照伯努利原理，此时第一加速管3中的水压相对较低。此时，进入到污泥区内部的絮体污泥将在压力作用下自发的进入到第一加速管3与第二加速管5之间的缝隙中，然后在压力带动下重新流动至中心反应筒11中，再次参与反应，使药剂与水接触机率大大提升，药剂得到充分利用。同时，絮状污泥自身可以多次参与原水混合反应，通过污泥吸附、网捕作用去除原水的悬浮物和胶体，节约药剂投加量。

更为重要的是，由于第二加速管设置在第一加速管上方，且二者之间在高度方向上具有一定的缝隙，此时由于第二加速管内部存在负压，第二加速管将对絮状污泥进行向下的引流操作，因此从絮体缺口中流出的絮状污泥将在负压的作用下受到一个向下的吸附力，此时絮状污泥自身所受到的向下的力将包括自身的重力以及第二加速管所形成的吸附力。

通过上述的设置方式，使得最终形成的悬浮态絮状污泥更加稳定，进而使得后续从中心反应筒中流出的絮状污泥被逐步拦截在半熟化污泥中，然后逐步在污泥区进行反应，从而进一步提高悬浮态絮状污泥自身对于污水的处理能力。

本实施例提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，如图1所示，还包括上升导管7，所述上升导管7与所述第二加速管5相对应的一端设置有循环导流罩10，所述循环导流罩10罩设在所述第二加速管5的外围。

具体地，上升导管7设置在第二加速管5的上方位置，上升导管7的顶部设置有水力扩散器8，水力扩散器8呈敞开状设置，其顶部的内径大于底部的内径，通过上述的设置方式，使得絮体污泥可以通过水力扩散器8稳定流出至上水导管与中心反应筒11之间的区域中。

进一步的，如图1所示，在上升导管7与中心反应筒11之间，形成絮凝主反应区9，在絮凝主反应区9中实现絮凝操作。

本实施例中，上升导管7自身的直径为中心反应筒11的直径的四分之一到三分之一，通过上述的尺寸设置方式，使得通过上升导管7流出的水体进入到絮凝主反应区9之后，由于空间瞬间变大，因此有效地降低水力搅拌程度，使絮凝反应均匀而不剧烈，保证了絮体矾花的结构稳定，减少矾花破碎，进而可以有效地提高在絮凝反应区9中的絮凝效果，最终提高对污水的净化能力。

本实施例提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括挡水板，所述挡水板包括：

第一挡水板121，一端与所述中心反应筒11的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管5延伸；

具体地，第一挡水板121与中心反应筒11的内壁之间呈钝角设置，其夹角的范围是100°-145°；

第二挡水板122，与所述第一挡水板121的另一端相连接，所述第二挡水板122的一端伸入所述循环导流罩10与所述第二加速管5之间的区域中，水体在所述第一挡水板121和所述第二挡水板122的连接处发生转向所述循环导流罩10的流动。

具体地，第二挡水板122与第一挡水板121之间呈锐角设置，如图1所示，当第二挡水板122上流出的水体与第一挡水板121发生撞击后，会发生朝向上方的转向动作，并进一步进入到循环导流罩10内部。

通过设置第一挡水板121，可以对从上升导管7顶部流出的水体进行阻挡，当水体流动到第一挡水板121后，会将水体导向到第二挡水板122位置。通过设置第二挡水板122，当水体流动至第一挡水板121和第二挡水板122的连接处时，水体的一部分将转向到循环导流罩10内部，同时由于第二挡水板122伸入到循环导流罩10与第二加速管5之间的区域中，使得水体的另一部分将继续向下流动，并通过絮体缺口41进入到污泥区内部。

更为重要的是，途径第二挡水板122流出的水一路向上流动，另一路向下流动，对于向上流动的一路，当水体准备进入二级上升导管7时，由循环导流罩10与上升导管7的衔接处发生变径，然后在变径处形成一个空间，变径处自身的流速较高，引入压力相对较低。因此在变径处将与上升导管7之间形成压力差，此时位于上升导管7外侧的水体将在压力作用在进入到变径处，此时，由于水流速度较大，水流会在变径处形成涡流区6，涡流区6内部流体的速度梯度(G值)较大，因此可以实现絮体的快速混合，进而有助于减速反应进度，并提高净化效果。

本实施例中，如图1所示，还包括：上升导流罩13，设置在所述第二加速管5的外壁上，所述第二挡水板122延伸至所述上升导流罩13与所述第二加速管5之间的区域中，所述上升导流罩13与所述絮体缺口41相连通。

具体地，上升导流罩13自身为顶部和底部均开口的结构，上升导流罩13的底部设置在第二加速管5上，上升导流罩13与第二加速管5之间可以一体成型，也可以通过焊接等方式进行连接。

由于第二挡水板122设置在上升导流罩13与第二加速管5之间的区域中，使得从第二加速管5顶部流入到水体流动至上升导流罩13下方后再次上升，通过上述的设置方式，使得水体的流动路径显著增加，从而有助于反应的充分进行。

更为重要的是，通过增加流动路径，可以降低水体的流速，确保进入到污泥区内部的水体的流速不会过大，进而可以确保污泥区内部絮体的稳定。同时，由于絮状污泥等在上升导流罩13中发生上升动作，因此从上升导流罩13中流出的絮状污泥自身将具有一定向上的速率，进而有助于后期在污泥区内进行上升。

本实施例提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：布水导流筒14，所述布水导流筒14与所述中心反应筒11相连接，所述中心反应筒11与所述上升导流罩13之间形成所述絮体缺口41。

通过设置布水导流筒14，使得从上升导管7留下的絮体污泥等不会直接进入到污泥区内部，而是需要在布水导流筒14的引导下向下运动一段距离后再发生上升动作。经过布水导流筒14后，过水断面将增加，此时水体的流速将发生降低，然后缓速进入到半熟化污泥集泥区17内部。通过布水导流筒14，可以避免水体流速过大对半熟化污泥集泥区17的絮体造成冲击，进而影响到悬浮区的正常反应。如图1所示，具体地，布水导流筒14自身发生朝向下方的延伸动作。

本实施例提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述布水导流筒14上设置有若干透气孔。由于从上升导流罩13中流出的水会与第一挡水板121发生撞击，此时位于第一挡水板121下方的区域会有气体存留。影响水体的正常通过，通过设置排气孔，使得布水导流筒14的顶部不会有过多的气体发生聚集，从而有助于降低进入到污泥区内部的水体的阻力，最终有助于悬浮区的稳定性。

具体地，对透气孔自身的形状不进行限定，其可以采用圆孔形、椭圆形或者不规则形状，只要可以实现气流的排出即可。

本实施例中，沿高度方向，所述污泥罩4包括：

第一倾斜段42，与悬浮污泥滤沉区19相对应，所述第一倾斜段42与所述壳体35之间形成熟化污泥收集区28，所述第一倾斜段42上设置有若干三相分离板16；

具体地，第一倾斜段42的顶端与壳体35的内壁相连接，下端与过渡段44的顶部相连接。

通过设置三相分离板16，由于三相分离板16与壳体35内壁相连接，当絮体通过三相分离板16上升后，由于过水断面突然增加，使得絮体等流体的流速发生减小，进而有助于降低絮体等的流速，有助于净化反应的进行。

过渡段44，与所述半熟化污泥集泥区17相对应；具体地，所述过渡段44自身沿竖直方向进行延伸。

第二倾斜段43，通过所述絮体缺口41流出的水体进入所述第二倾斜段43中。

如图1所示，所述第二倾斜段43的顶部开口大于底部开口，絮体缺口41设置在第二倾斜段43的中间位置，从絮体缺口41中流出的絮体一部分朝向第二倾斜段43的上方位置流动，另一部分朝向第二倾斜段43的下方位置流动。

本实施例中，所述第一加速管3上设置有污泥内回流管30，所述污泥内回流管30的入口端进入所述熟化污泥收集区28中。

具体地，如图1所示，污泥内回流管30的下端伸入到熟化污泥收集区28当中，由于第一加速管3内部的水流流速较高，将导致第一加速管3内部的压力降低，通过设置污泥内回流管30，可以将位于熟化污泥收集区28中的熟化污泥进行吸附，然后在吸力作用下重新进入到第一加速管3中，通过设置污泥内回流管，使得通过熟化污泥收集区中流过的污泥优先进入到第一加速管内部，同时通过限定上升导流罩与第一回流管之间存在一定的缝隙，可以将从絮体缺口中流出并向下流动的污泥再次带动进入至第二加速管中，并再次参与循环反应，由于熟化污泥的吸附能力较强，可以去除原水中部分悬浮物及部分胶体，节约了药剂投加量。

本实施例中，所述第二倾斜段43上连接有半熟化集泥斗排泥器32。半熟化集泥都排泥器的一端连接在第二倾斜段43的下方位置，另一端延伸至壳体35的外侧。

本实施例中，在所述第二倾斜段43和所述中心反应筒11的外壁上交替设置有朝向所述进水部1延伸的斜板38，所述斜板上设置有若干过流孔。

如图1所示，从第一倾斜段上升进入到第二倾斜段中的流体，其与斜板发生碰撞后，会发生朝向下方的转向动作，然后与另一侧的斜板再次碰撞，从而形成顺时针或者逆时针方向的涡流。通过设置涡流，可以减小絮体等物质的上升时间，从而提高反应时间，进而有助于实现提高药剂自身的使用效率。

同时，通过在斜板38上设置过流孔，在絮体等物质通过过流孔后，由于絮体自身的速度变化，会在斜板的一侧形成小涡流，从而进一步提升混合效果。本实施例中，对过流孔自身的形状不进行限定，其可以是规则的圆孔等形状，也可以是不规则形状，只要可以实现絮体的通过即可。同时，过流孔可以仅设置一个，可以沿着斜板设置多个。

进一步的，还包括：第一仪表接管29-2，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区28中；排泥管31，设置在所述熟化污泥收集区28下方，所述排泥管31上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。

通过第一仪表接管29-2内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，使得可以在设定的浓度范围内进行自动排泥，从而有效地减少或杜绝跑浑现象。

具体地，如图1所示，所述的排泥管31壳体下部，贯穿支撑筒体34和熟化污泥集泥区28锥斗一侧侧壁，排泥管31的下端设置为弯头状，弯头朝下并有喇叭口,上述的设置方式可以保证同层污泥同步排出，避免死角积泥厌氧。

本实施例中，还包括：稳流分离区20，设置在所述悬浮污泥滤沉区19上方；斜管分离区21，设置在所述稳流分离区20上方；清水缓冲区22，设置在所述斜管分离区21的上方，通过所述清水缓冲区22流出的水体适于进去所述出水部2。

通过稳流分离区20进入斜管分离区21进行泥水分离。所述斜管分离区21只是接纳少数残小絮体进行斜管分离，大大降低其分离负荷，也避免了斜管通道中污泥堵塞的缺陷。微絮体在斜管底层通道内聚集又使其密度增大，下滑，重新进入悬浮污泥滤沉区19内重新参与反应。

如图1所示，斜管分离区21自身设置有多根彼此平行且呈一定角度倾斜的管路。稳流分离区20内部呈空白状设置，在其中不设置多余的结构。通过设置稳流分离区20，可以实现高质量的絮体回流至悬浮污泥滤沉区19，然后将低质量的絮体以及清水继续上浮。

本实施例中，还包括：双环堰槽23，设置在壳体35内并位于所述清水缓冲区22的上方，所述双环堰槽23的出水口与所述出水部2相连。水流经过斜管分离区21后，通过清水缓冲区22的过渡作用，进入双环堰槽23。减少了不必要的微悬浮物进入。同时，双环形的设计，减小的堰口负荷，使出水更均匀，不会发生短流。如图2所示，双环堰槽23由个堰槽连通，进一步保证出水的均匀。

本实施例中，还包括：第二仪表接管29-1，设置在所述壳体35上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区21的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器32通讯连接。

通过第二仪表接管29-1内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，可以将污泥罩4下方的污泥进行自动抽取，有效地提高抽取效率。

本实施例中，在熟化污泥收集区28的下方设置有熟化集泥斗排空管33，熟化集泥斗排空管33与熟化污泥集泥区28连通，且管底接近熟化污泥集泥锥体底部，利于排空作业初期将内部污泥彻底带出。

进一步的，如图1所示，本实施例中，沿高度方向，所述熟化污泥收集区28上设置有若干污泥取样管27。

如图1所示，污泥取样管27自身沿高度方向设置有三组，所述的污泥取样管27位于设备壳体35下部缩径处，垂直高度间隔距离布置，贯穿熟化污泥集泥区锥斗一侧侧壁，并相通。具体地，三组污泥取样管27可以取不同高度的污泥样，从而判断内部絮体滤层成型程度，从而有助于进行后续的排泥操作。

本实施例中，如图1所示，还包括有排气阀26及封板25结构，排气阀26和封板25均在设备壳体35顶部，排气阀26与中心反应筒11顶部相通，中心反应筒11内为压力流，及时排出内部空气，避免气阻，也使反应空间得到充分利用。

本实施例中，所述壳体35的顶部呈敞开状设置。

实施例2

本实施例中是在实施例1的基础上做出的，本实施例中，壳体35的顶部呈封闭状设置，如图4和图5所示，为了实现将净化得到的水进行导出，在中心反应筒上设置有排水支管37，排水支管37经过汇集后形成排水管40，然后排出至外界。

封闭状设置的壳体35自身具有较大的水压，可以提高过滤速度，增大处理量。同时，对于壳体35的顶部结构不进行限定，壳体的顶部呈收缩状设置，其可以采用台阶状结构，也可以采用圆弧状结构。只要可能实现封闭动作即可。

进一步的，如图6所示，本实施例中，还可以设置喷淋管39，喷淋管39上连通有外界水管，在喷淋管39上设置有喷头，位于喷淋管39下方设置有斜管分离区21，在使用一段时间后，斜管分离区21自身均产生一定的淤堵，此时通过喷淋管39可以实现对斜管分离区21的清洁操作。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (16)

1.一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，包括：

壳体(35)，其上设置有进水部(1)和出水部(2)；

中心反应筒(11)，设置在所述壳体(35)内部，所述中心反应筒(11)内部形成有絮凝反应区；

水体加速装置，位于所述壳体(35)内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒(11)设置；

污泥罩(4)，设置在所述中心反应筒(11)外侧，所述中心反应筒(11)与所述污泥罩(4)之间形成有絮体缺口(41)，所述污泥罩(4)与所述中心反应筒(11)之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口(41)的下游，沿远离所述絮体缺口(41)的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区(17)，以及悬浮污泥滤沉区(19)；

所述水体加速装置包括：

第一加速管(3)，与所述进水部(1)相连通，所述第一加速管(3)的至少一部分的内径发生减小；

沿高度方向，所述污泥罩(4)包括：

第一倾斜段(42)，与悬浮污泥滤沉区(19)相对应，所述第一倾斜段(42)与所述壳体(35)之间形成熟化污泥收集区(28)，所述第一倾斜段(42)上设置有若干三相分离板(16)；

过渡段(44)，与所述半熟化污泥集泥区(17)相对应；

第二倾斜段(43)，通过所述絮体缺口(41)流出的水体进入所述第二倾斜段(43)中。

2.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第一加速管(3)的至少一部分呈锥形设置。

3.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述水体加速装置还包括：

第二加速管(5)，罩设在所述第一加速管(3)的上方，所述第二加速管(5)的至少一部分呈锥形设置。

4.根据权利要求3所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括上升导管(7)，所述上升导管(7)与所述第二加速管(5)相对应的一端设置有循环导流罩(10)，所述循环导流罩(10)罩设在所述第二加速管(5)的外围。

5.根据权利要求4所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括挡水板，所述挡水板包括：

第一挡水板(121)，一端与所述中心反应筒(11)的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管(5)延伸；

第二挡水板(122)，与所述第一挡水板(121)的另一端相连接，所述第二挡水板(122)的一端伸入所述循环导流罩(10)与所述第二加速管(5)之间的区域中，水体在所述第一挡水板(121)和所述第二挡水板(122)的连接处发生转向所述循环导流罩(10)的流动。

6.根据权利要求5所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：上升导流罩(13)，设置在所述第二加速管(5)的外壁上，所述第二挡水板(122)延伸至所述上升导流罩(13)与所述第二加速管(5)之间的区域中，所述上升导流罩(13)与所述絮体缺口(41)相连通。

7.根据权利要求6所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：布水导流筒(14)，所述布水导流筒(14)与所述中心反应筒(11)相连接，所述中心反应筒(11)与所述上升导流罩(13)之间形成所述絮体缺口(41)。

8.根据权利要求7所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述布水导流筒(14)上设置有若干透气孔。

9.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第一加速管(3)上设置有污泥内回流管(30)，所述污泥内回流管(30)的入口端进入所述熟化污泥收集区(28)中。

10.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第二倾斜段(43)上连接有半熟化集泥斗排泥器(32)。

11.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：

第一仪表接管(29-2)，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区(28)中；

排泥管(31)，设置在所述熟化污泥收集区(28)下方，所述排泥管(31)上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。

12.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：

稳流分离区(20)，设置在所述悬浮污泥滤沉区(19)上方；

斜管分离区(21)，设置在所述稳流分离区(20)上方；

清水缓冲区(22)，设置在所述斜管分离区(21)的上方，通过所述清水缓冲区(22)流出的水体适于进去所述出水部(2)。

13.根据权利要求12所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：

第二仪表接管(29-1)，设置在所述壳体(35)上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区(21)的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器(32)通讯连接。

14.根据权利要求12所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：双环堰槽(23)，设置在壳体(35)内并位于所述清水缓冲区(22)的上方，所述双环堰槽(23)的出水口与所述出水部(2)相连。

15.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，沿高度方向，所述熟化污泥收集区(28)上设置有若干污泥取样管(27)。

16.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第二倾斜段(43)和所述中心反应筒(11)的外壁上交替设置有朝向所述进水部(1)延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。