CN114163018B - 一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法，包括凝聚池和絮凝池，配水区与凝聚池相连，凝聚池底部与絮凝池相连；絮凝池与斜板沉淀池相连；斜板沉淀池内设置有侧向流斜板，侧向流斜板上方设置有挡水墙，挡水墙一侧设置有上向流斜板；压缩空气系统与凝聚池和絮凝池相连。本发明适用于高硬度的循环水排污水或矿井疏干水，可有效降低重介质颗粒对澄清池的污堵，大幅度提高重介质颗粒的利用效率，维持了重介质颗粒在反应器中的悬浮浓度，进而可保证出水水质，提高设备的最大处理量，并强化系统在来水水量波动和频繁启停工况下的抗波动能力，具有良好的经济效益。

Description

一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法。

背景技术

矿井疏干水和循环水排污水是典型的高硬度废水，处理后具有较大回用价值。通常借助软化-混凝澄清工艺去除原水中的硬度和大部分悬浮物，后续进入膜处理工艺进行深度处理。通常矿井疏干水和循环水排污水总硬度较高，且镁硬度在总硬度中占比高，药剂软化后形成的氢氧化镁呈絮体或片状，其体积大，比重轻，难以沉降。使用常规的澄清或沉淀工艺难以保证出水水质稳定达标。通常通过增加池体面积、降低上升流速、加大PAM投加量的方法稳定出水水质，但上述措施增加了构筑物的建设成本，且投加过量PAM会对超滤、反渗透系统造成不可逆的污堵风险，设备建设成本和运行风险较高。通常采用上向流斜板提高沉淀效率，同时由于传统上向流斜板装置水流和沉积物因不同流向共用通道导致相互冲突，导致悬浮物穿过沉淀池斜板区进入清水区，在高负荷下对悬浮物的去除效果有限。针对氢氧化镁污泥的上述特性，可利用重介质磁絮凝工艺，向澄清池中投加比重较大的磁性颗粒或粉末，利用污泥絮体对重介质裹挟后重介质对污泥的向下拖拽作用，提高污泥的沉降速度，进而提高设备的上升流速，增加提高处理水量。

在实际应用中，通常对现有传统澄清池增加重介质颗粒投加装置，以期能够达到较优的处理效果。但在实际运行过程中发现大量重介质颗粒可随水流翻越絮凝区至沉淀区的淹没堰，一段时间后大部分重介质粉末随污泥进入沉淀池底部集泥槽随排泥流失，难以回收利用；另一部分重介质颗粒沉积在淹没堰底部及絮凝池底部角落，难以重新恢复悬浮状态，能够有效悬浮在絮凝反应区的重介质颗粒密度大幅降低，需要频繁补充重介质颗粒才能使反应区维持足够的重介质颗粒浓度。上述运行方式导致重介质颗粒消耗量过大，澄清池淹没堰底部及絮凝池底部短期内淤积大量重介质颗粒，导致设备污堵；且大量重介质颗粒进入剩余污泥系统，导致设备和管道异常磨损，系统维护成本高。另一方面，系统实际运行过程中常存在较大水量波动，当系统来水量较低或停运后重启时，澄清池内部水流的搅动作用减弱或停止，会加快重介质颗粒的沉积，悬浮在水体中的重介质密度不足，加剧了上述污堵现象，实际难以满足真实工况下的运行要求。

目前需针对重介质颗粒比重大、易沉积、具有磁性的物理特性对混凝澄清装置进行优化，开发出一种重介质损耗量低、不易污堵、高上升流速的重介质混凝澄清装置，使设备适应水量波动较大、启停频繁的运行工况。

发明内容

针对采用软化-重介质絮凝-澄清工艺的高硬度废水处理工艺，为缓解有效悬浮重介质颗粒密度低、装置污堵、难以适应水量波动等问题，本发明的目的是提供了一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统和方法，该方法可以有效稳定出水水质，并提高设备的设计处理量，加强系统在来水水量波动和频繁启停工况下的抗波动能力，防止重介质颗粒发生污堵。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统，包括凝聚池、凝聚池搅拌器、絮凝池、絮凝池搅拌器、导流筒、斜板沉淀池、斜板元件、上向流斜板、集泥槽、刮泥机以及压缩空气系统；

其中，配水区与凝聚池相连，凝聚池底部通过连通管与絮凝池相连；絮凝池与斜板沉淀池相连；凝聚池内设置有凝聚池搅拌器；絮凝池内设置有絮凝池搅拌器和导流筒，并且絮凝池搅拌器的下部位于导流筒内；

斜板沉淀池内设置有斜板元件，斜板元件上方设置有挡水墙，挡水墙一侧设置有上向流斜板；

压缩空气系统与凝聚池和絮凝池相连。

进一步的，上向流斜板上方设置有集水槽，集水槽与出水渠相连；斜板沉淀池底部设置有集泥槽，集泥槽上方设置有刮泥机，集泥槽出口一路经污泥解絮机与磁粉回收装置相连，另一路与絮凝池相连。

进一步的，絮凝池底端开设有接口，接口经回流水泵与配水区相连，回流水泵出口处设置有回流流量计。

进一步的，回流水泵的回流流量Q_h通过下式进行估算：

式中：Q_h——回流水泵回流流量；

Q_循——循环污泥泵回流流量；

Q——进水流量；

Q_A——仅投加重介质颗粒前提下维持重介质颗粒稳定悬浮状态的最小流量。

进一步的，配水区连接有进水管路，进水管路上设置有进水流量计；絮凝池连接有重介质液态投加装置，絮凝池内设置有线pH计。

进一步的，压缩空气系统包括压缩空气储罐和压缩空气管道；压缩空气管道入口与压缩空气储罐相连，出口分为三路，一路沿凝聚池侧壁伸入到凝聚池底部，另一路沿絮凝池侧壁伸入到絮凝池底部，第三路与连通管相连通，伸入到凝聚池和絮凝池底部的压缩空气管道上设置有若干安装有喷头。

进一步的，所述絮凝池搅拌器采用推进式桨叶搅拌器；所述斜板沉淀池出水侧设置有若干污泥取样口；絮凝池与斜板沉淀池通过过水洞相连。

进一步的，斜板元件为若干个，相邻两个斜板元件之间间距为50mm，每个斜板元件包括若干从上向下依次布置的侧向流斜板，侧向流斜板包括两块相连的斜板，两块斜板之间的夹角为40°-80°，相邻侧向流斜板间距为30-50mm。

进一步的，斜板的宽度通过下式估算：

式中：a——单块斜板宽度；

b——斜板间距；

α——2块斜板间的夹角；

Re——雷诺数；

ν——混合液的动力粘度；

c——过水洞的长；

f——过水洞的宽；

Q——通过过水洞的水流流量；

β——修正系数；

斜板元件总长度L通过下式估算：

式中：L——斜板元件总长度；

b——斜板间距；

n——预期沉淀时间系数；

q——悬浮物再侧向流斜板中的平均沉降速度；

e——欧拉常数；

δ——修正系数。

一种基于所述的系统的适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化方法，包括以下步骤：

1)疏干水或循环水排污水经经配水区后进入凝聚池中，向凝聚池加入凝聚剂及氢氧化钠，在凝聚池搅拌器搅拌下，经反应后去除镁硬后，通过水流作用混合均匀，形成凝聚池混合液；

2)凝聚池混合液经连通管进入絮凝池中，向絮凝池中投加碳酸钠溶液，去除凝聚池混合液中的钙硬度，并投加助凝剂溶液，经絮凝池搅拌器搅拌，形成絮凝池混合液；

3)絮凝池混合液首先进入斜板沉淀池内部，经斜板元件去除部分悬浮物后进入斜板沉淀池底部，再进入上向流斜板下部，经固液分离后去除悬浮物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中重介质颗粒能够在设备内部高效循环，固液分离效果好；通过设置回流水泵、压缩空气系统，日常运行时可通过回流水泵加大凝聚池与絮凝池的过水流量，防止含重介质颗粒的污泥过多淤积。絮凝池底部含重介质颗粒的污泥淤积过多或设备启机时，通过改变絮凝池搅拌器旋转方向并加大转速，将导流筒内水流向下推进，向下的水流与U型连通管向上的水流在絮凝池底部汇合后向导流筒周边侧壁流动，对导流筒侧壁产生冲刷作用，将淤积的重介质颗粒重新吹扫回絮凝池中；同时辅以压缩空气对重点部位的吹扫，使含重介质颗粒的污泥恢复悬浮状态。絮凝池内重介质颗粒分布均匀，不易发生堵塞。通过设置侧向流斜板，实现水流沿水平方向流动，包裹重介质颗粒的污泥沿斜板边沿垂直下落，二者路径分离，避免了水流和排泥因不同流向共用通道导致相互冲突，提高了污泥的沉降效率；侧向流斜板与上向流斜板交错布置，完整利用斜板沉淀池池体内部表面面积，沉淀效率高，提高了设备处理水量。

疏干水或循环水排污水经经配水区后进入凝聚池中，向凝聚池加入凝聚剂及氢氧化钠，在凝聚池搅拌器搅拌下，经反应后去除镁硬后，通过水流作用混合均匀，形成凝聚池混合液；凝聚池混合液经U型连通管进入絮凝池中，向絮凝池中投加碳酸钠溶液，去除凝聚池混合液中的钙硬度，并投加助凝剂溶液，经絮凝池搅拌器搅拌，形成絮凝池混合液；絮凝池混合液首先进入斜板沉淀池内部，经侧向流斜板去除部分悬浮物后进入斜板沉淀池底部，再进入上向流斜板下部，经固液分离后去除悬浮物。本发明的方法适用于高硬度的循环水排污水或矿井疏干水，可有效降低重介质颗粒对澄清池的污堵，大幅度提高重介质颗粒的利用效率，维持了重介质颗粒在反应器中的悬浮浓度，进而可保证出水水质，提高设备的最大处理量，并强化系统在来水水量波动和频繁启停工况下的抗波动能力，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统的结构示意图；

图2为上向流斜板元件轴测图。

图3为上向流斜板元件侧视图。

图中，1-凝聚池、2-凝聚池搅拌器、3-絮凝池、4-絮凝池搅拌器、5-导流筒、6-斜板沉淀池、7-侧向流斜板、8-上向流斜板、9-集泥槽、10-刮泥机、11-剩余污泥泵、12-污泥解絮机、13-磁粉回收装置、14-循环污泥泵、15-集水槽、16-出水渠、17-回流水泵、18-压缩空气系统、19-压缩空气管道、20-进水流量计、21-回流流量计、22-污泥密度计、23-重介质液态投加装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

参考图1，一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统，主要包含凝聚池1、凝聚池搅拌器2、絮凝池3、絮凝池搅拌器4、导流筒5、斜板沉淀池6、斜板元件、上向流斜板8、集泥槽9、刮泥机10、剩余污泥泵11、污泥解絮机12、磁粉回收装置13、循环污泥泵14、集水槽15、出水渠16、回流水泵17、压缩空气系统18、压缩空气管道19、进水流量计20、回流流量计21、污泥密度计22以及重介质液态投加装置23。

其中，凝聚池1一侧设置有配水区，凝聚池1侧壁与配水区相连，凝聚池1底部通过连通管与絮凝池3相连，连通管为U型连通管；絮凝池3侧壁上设置有过水洞，絮凝池3一侧设置有斜板沉淀池6，絮凝池3通过池底侧壁上的过水洞与斜板沉淀池6相连；凝聚池搅拌器2安装在凝聚池1内部；导流筒5安装在絮凝池3内部中心位置；絮凝池搅拌器4安装在絮凝池3内部，并且絮凝池搅拌器4的下部位于导流筒5内；斜板元件安装在斜板沉淀池6内部，并且靠近斜板沉淀池6进水侧，斜板元件进水面四周侧壁与过水洞出口相平齐；斜板沉淀池6内部设置有挡水墙，上向流斜板8安装在斜板沉淀池6内部的挡水墙与斜板沉淀池6池体侧壁所围成的矩形范围内；集泥槽9位于斜板沉淀池6底部中心区域；刮泥机10安装在斜板沉淀池6的中央，刮泥机10包括传动轴，刮泥机10的传动轴安装在斜板沉淀池6中心位置，竖直方向上刮泥机10位于集泥槽9正上方。

剩余污泥泵11进口通过管道与集泥槽9相连，出口通过管道分别与污泥解絮机12和磁粉回收装置13相连；磁粉回收装置13安装在絮凝池3顶部；循环污泥泵14进口通过管道与集泥槽9相连，出口通过管道与絮凝池3相连；集水槽15固定在上向流斜板8上方；出水渠16与集水槽15末端相连接；絮凝池3底端开设有接口，回流水泵17入口通过管道与絮凝池3底端接口相连，回流水泵17出口与凝聚池1前端配水区相连；压缩空气系统18包括压缩空气储罐和压缩空气管道19；压缩空气管道19与压缩空气储罐相连，压缩空气管道19沿凝聚池1、絮凝池3底部与侧壁边沿布置，并与U型连通管相连；伸入到凝聚池1和絮凝池3底部的压缩空气管道19上设置有若干安装有喷头，若干安装有喷头间隔设置；配水区连接有进水管路，进水管路上设置有进水流量计20；回流水泵17出口处设置有回流流量计21；污泥密度计22安装在循环污泥泵14出口处；重介质液态投加装置23与絮凝池3相连，重介质液态投加装置23通过管道将重介质输送至絮凝池3内部。

本发明中使用20-50μm四氧化三铁颗粒作为重介质(具体规格由试运行确定)，其粒径较小，比表面积大，除浊效果较优。且在水流作用下易于漂浮在水面上，不易沉积。在静置作用下易于沉降，且沉降后的颗粒经过水流扰动作用易于重新回到水体中，满足在系统各运行区间内对于重介质颗粒作用位置的要求。

通过设置污泥解絮机以及磁粉回收装置，解决了重介质颗粒与排泥无法分离，重介质颗粒通过排泥大量流失的问题，重介质颗粒得到了有效利用，补充量极低。

所述絮凝池搅拌器4采用推进式桨叶搅拌器，搅拌器采用变频设计，搅拌器旋转方向可调节，当设备启动或发生轻微重介质颗粒淤积时，搅拌器反转，将导流筒5内水流向下推进，向下的水流与U型连通管向上的水流在絮凝池3底部汇合后向导流筒周边侧壁流动，对导流筒5侧壁产生冲刷作用，将淤积的重介质颗粒重新吹扫回絮凝池中，避免含重介质颗粒的污泥在局部发生淤积。上述措施有利于防止重介质颗粒在设备内部发生淤积现象。

压缩空气管道19沿絮凝池底部与侧壁边沿及过水洞与淹没堰组成的立方体区域底部边沿布置，并与U型连通管相连，必要时对易沉积部位进行吹扫防止沉积物淤积。

通过回流水泵17将絮凝池3中的混合液回流输送到前端凝聚池1中，当进水流量低于设计流量或指定流量值时，通过回流水泵加大凝聚池-絮凝池间的循环水量，辅以搅拌器的配合，提高水流的冲刷作用，增强重介质和药剂的混合效果，防止重介质颗粒的沉积，回流水泵17运行期间的回流流量Q_h可按照可通过下式进行估算：

式中：Q_h——回流水泵回流流量(m³/h)；

Q_循——循环污泥泵回流流量(m³/h)

Q——进水流量(m³/h)

Q_A——仅投加重介质颗粒前提下维持重介质颗粒稳定悬浮状态的最小流量(m³/h)

所述絮凝池3配备在线pH计，pH计与软化药剂加药量相连锁，在加药量给定值基础上自动调节加药量，以维持絮凝池混合液pH值与给定pH值相吻合。

所述斜板沉淀池6出水侧池壁每隔固定垂直距离设置一个污泥取样口，运行时根据取样口污泥沉降比、密度及絮体状态判断污泥性质，为运行参数调整提供依据；

所述斜板沉淀池6产水通过集水槽15汇集后进入出水渠16通过自流排出，出水渠16中设置有取样口以及在线浊度计和在线pH计，用于实时监测出水浊度和pH。

所述进水流量计21具有进水流量累计功能，累计进水流量可与排泥设备及重介质投加设备相连锁，当累计处理量达到一定值时自动启动排泥顺控和重介质自动投加顺控。

所述剩余污泥泵14进出口配备自动阀门，可远程控制剩余污泥系统的启停。

所述剩余污泥泵14和磁粉回收装置13采用变频控制，二者处理量相匹配，运行时通过变频控制匹配二者处理量。

所述循环污泥泵11采用变频控制，污泥循环量与进水流量实时连锁，实现加药量的自动控制，设置污泥循环流量＝进水流量×(10-25)％。

所述絮凝池3和斜板沉淀池6间的过水洞尺寸与斜板元件进水侧向匹配，过水洞流速取0.04-0.06m/s，长:宽约3:1-5:1，由上述参数确定过水洞的平面尺寸。

参见图2和图3，斜板元件为若干，其中，一个斜板元件包括若干从上向下依次布置的侧向流斜板7，若干侧向流斜板7之间通过固定件连接，侧向流斜板7形状成A型，侧向流斜板7包括两块粘接在一起的斜板，两块斜板之间的夹角为40°-80°。相邻侧向流斜板7间距为30-50mm。根据过水洞深度及侧向流斜板7间距确定需要的侧向流斜板7数量，若干侧向流斜板7从上向下布置构成一个斜板元件，相邻两个斜板元件间保留约50mm的侧向距离(即斜板元件间距)，作为包裹重介质颗粒的污泥滑落至池底的通道。根据斜板元件布置空间的不同，可灵活配置单组侧向流斜板7的尺寸、单套斜板元件的侧向流斜板7的数量和斜板元件间的相对位置。

为保证良好的沉淀效果，需保证侧向流斜板中水流保持层流流态，单块斜板宽度a可通过下式估算：

式中：a——单块斜板宽度(mm)，范围为500-1300mm；

b——斜板间距(mm)，根据悬浮物浓度确定，取30-50mm；

α——2块斜板间的夹角(°)，根据悬浮物污染程度确定，取40°-80°；

Re——雷诺数，取100-200；

ν——混合液的动力粘度(mm²/s)，经测量获得，无测量条件可取2-4

mm²/s；

c——过水洞的长(mm)，根据过水洞流速和长宽比确定；

f——过水洞的宽(mm)，根据过水洞流速和长宽比确定；

Q——通过过水洞的水流流量(mm³/s)；

β——修正系数，取0.4-4。

为保证良好的沉淀效果，需保证一定的斜板元件总长度L，斜板元件总长度L可通过下式估算：

式中：L——斜板元件总长度(mm)，范围取700-2000mm；

b——斜板间距(mm)，根据悬浮物浓度确定，取30-50mm；

n——预期沉淀时间系数，取6-15；

q——悬浮物再侧向流斜板中的平均沉降速度(mm/s)，根据悬浮物类型和投加重介质颗粒的参数确定；取5-8mm/s；

e——欧拉常数。

δ——修正系数，取0.2-2。

本发明的一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化方法，包括以下步骤：

1)系统正式投运前向系统中注满待处理原水并调节凝聚池搅拌器、絮凝池搅拌器、循环污泥泵至最大出力，逐步加大进水量至设计出力的30％，向絮凝池中投加足量重介质颗粒并使其在设备中进行充分循环。

2)疏干水或循环水排污水经过水泵提升进入配水区后进入凝聚池中，向凝聚池加入凝聚剂及氢氧化钠药剂，加药量与实时进水流量连锁确定，经搅拌器混合反应后去除大部分镁硬后，通过水流作用均匀混合，絮体颗粒连接吸附，形成一定粒径的絮团。凝聚池中的停留时间为0.5-1.5min。

3)凝聚池混合液经U型连通管进入絮凝池中，在絮凝池中投加碳酸钠溶液，去除混合液中的钙硬度，同时投加助凝剂溶液，加药量与实时进水流量连锁确定。絮团与絮体间、絮体与重介质颗粒通过高分子助凝剂的连接作用形成较大的絮体，此部分絮体包裹了大量的重介质颗粒，沉降性能优良。通过导流筒内部搅拌器的提升作用，混合液在导流筒内外部快速循环。混合液在导流筒内外循环后通过絮凝池与斜板沉淀池间的过水洞进入斜板沉淀池进行固液分离。絮凝池中的停留时间为3-10min。

4)进入斜板沉淀池的混合液首先进入侧向流斜板装置内部，经侧向流斜板去除部分悬浮物后进入斜板沉淀池底部向上进入上向流斜板下部，经再次固液分离后去除大部分悬浮物，上向流斜板上方的清水经集水槽汇集后经出水渠流出。斜板沉淀池中的停留时间为20-60min。出水水质满足出水浊度＜5NTU，SS＜2mg/L。

5)斜板沉淀池底部配置刮泥机，刮泥机刮板将上向流斜板和侧向流斜板分离的污泥汇集至集泥槽浓缩后外排。

6)系统运行期间通过循环污泥泵将部分集泥槽污泥回流至絮凝池导流筒内部，回流絮体作为晶核提高絮凝池内的颗粒浓度，加强絮凝池的絮凝效果。污泥回流量与实时进水流量连锁确定。设备排泥经剩余污泥泵提升进入高剪机和磁粉分离机将污泥和重介质颗粒进行分离后，污泥外排，重介质颗粒重新进入絮凝池循环利用。

本发明斜板沉淀池底部边缘保留一定坡度，中心设置集泥槽，内部设置刮泥机，沉积在斜板沉淀池底部包裹重介质颗粒的污泥因边坡作用滑落到刮泥机刮板的旋转范围内，再利用刮泥机刮板的富集作用将池体底部沉积物集中至集泥槽内部；可防止重介质颗粒在池体内部的沉积，同时增加了排泥含固率，有利于对排泥进行污泥脱水。

本发明优化了斜板沉淀池进水流态，并且取消了推流区，在斜板沉淀池进水侧前端增加侧向流斜板。混合液通过过水洞直接从絮凝池进入侧向流斜板，在侧向流斜板中进行预沉淀，去除部分悬浮物后进入上向流斜板装置底部，再经由上向流斜板去除其余大部分悬浮物。此设计可完全利用斜板沉淀池的表面面积布置斜板组件，增加了沉淀效率，取消了推流区，节约了构筑物占地。

重介质初始投加和补充采用液态投加方式，减轻了重介质投加过程的繁重工作量，设备采用自动化计量控制，可自动计量投加量，投加更加精确；重介质颗粒分散均匀，絮凝效果更优。

具体实施例如下：

某厂来水为高含盐量矿井疏干水，经一体化装置进行软化混凝澄清软化处理，装置设计最大处理量600m³/h，上升流速15-20m/s，进水水质指标见下表1：

表1进水水质指标

1.侧向流斜板7宽度和总长度经式(1-2)和(1-3)估算得到，经计算计算单块斜板宽度

取650mm。斜板元件总长度

取2200mm；

2.系统启用前事先向絮凝池3投加足量的含300目四氧化三铁颗粒悬浊液，并通过搅拌、循环设备使重介质颗粒在反应器中处于均质状态；在适当时刻辅以上述防淤积措施防止重介质颗粒的沉积现象。

3.疏干水经计量后进入凝聚池1、絮凝池3中，凝聚剂、助凝剂、氢氧化钠、碳酸钠加药量与进水流量连锁，通过控制机械隔膜泵频率进行控制；

4.疏干水在凝聚池1中与凝聚剂和氢氧化钠药剂经过凝聚池搅拌器2的混合作用后发生软化和絮凝作用，去除镁硬度和部分钙硬度；混合液通过U型连通管进入絮凝池4的导流筒5底部；

5.混合液经导流筒5内絮凝池搅拌器4的提升作用在导流筒5内外进行循环，并且与加入到絮凝池3中的助凝剂和碳酸钠药剂进行软化絮凝反应，形成较大的絮体，絮体经过与重介质颗粒的接触进一步生长，同时包裹大量重介质颗粒；随后经过水洞进入斜板沉淀池6；

6.混合液进入斜板沉淀池6后首先进入侧向流斜板7中，在斜板中一部分悬浮物发生沉降作用，沿斜板表面滑落到池底；去除了一部分悬浮物的混合液进入上向流斜板8底部，向上流经上向流斜板8，去除剩余的悬浮物，经上向流斜板8上方集水槽15汇集后流出，出水清澈，稳定运行出水水质见下表2：

表2稳定运行出水水质

7.池底污泥经刮泥机10集中至集泥槽9中，集泥槽9中污泥一部分经剩余污泥泵输送至磁粉回收装置13后，磁粉重新投加至絮凝池3，污泥外排，另一部分通过循环污泥泵14循环至絮凝池3中。

8.运行期间经式(1-4)计算，重介质颗粒补充量约3-7mg/L处理水量，重介质消耗量在合适范围内，系统运行良好。

本发明通过筛选适合的重介质颗粒材质和粒径、增加污泥解絮机和磁粉回收装置、针对易于堵塞的部位增加吹扫装置、采用旋转方向可变的搅拌设备，同时增加反应区内部的水流循环等措施维持重介质颗粒在反应器中的悬浮浓度。另一方面，进一步优化斜板装置在斜板沉淀池的布置，增加一组侧向流斜板装置，强化悬浮物在斜板区的沉淀效率。重介质投加采用液态投加装置，设备采用自动化计量控制，重介质颗粒分散均匀，投加量更加精确。本发明可以有效稳定出水水质，并在此前提下提高设备的设计处理量，加强系统在来水水量波动和频繁启停工况下的抗波动能力，防止重介质颗粒发生污堵。

Claims (1)

1.一种适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）疏干水或循环水排污水经配水区后进入凝聚池（1）中，向凝聚池（1）加入凝聚剂及氢氧化钠，在凝聚池搅拌器（2）搅拌下，经反应后去除镁硬后，通过水流作用混合均匀，形成凝聚池混合液；

2）凝聚池混合液经连通管进入絮凝池（3）中，向絮凝池（3）中投加碳酸钠溶液，去除凝聚池混合液中的钙硬度，并投加助凝剂溶液，经絮凝池搅拌器（4）搅拌，形成絮凝池混合液；

3）絮凝池混合液首先进入斜板沉淀池（6）内部，经斜板元件去除部分悬浮物后进入斜板沉淀池（6）底部，再进入上向流斜板（8）下部，经固液分离后去除悬浮物；

所述方法所采用的适用于重介质絮凝的混凝澄清一体化系统，所述系统包括凝聚池（1）、凝聚池搅拌器（2）、絮凝池（3）、絮凝池搅拌器（4）、导流筒（5）、斜板沉淀池（6）、斜板元件、上向流斜板（8）、集泥槽（9）、刮泥机（10）以及压缩空气系统（18）；

其中，配水区与凝聚池（1）相连，凝聚池（1）底部通过U型连通管与絮凝池（3）相连；絮凝池（3）与斜板沉淀池（6）相连；凝聚池（1）内设置有凝聚池搅拌器（2）；絮凝池（3）内设置有絮凝池搅拌器（4）和导流筒（5），并且絮凝池搅拌器（4）的下部位于导流筒（5）内；

斜板沉淀池（6）内设置有斜板元件，斜板元件上方设置有挡水墙，挡水墙一侧设置有上向流斜板（8）；

压缩空气系统（18）与凝聚池（1）和絮凝池（3）相连；

上向流斜板（8）上方设置有集水槽（15），集水槽（15）与出水渠（16）相连；斜板沉淀池（6）底部设置有集泥槽（9），集泥槽（9）上方设置有刮泥机（10），集泥槽（9）出口一路经污泥解絮机（12）与磁粉回收装置（13）相连，另一路与絮凝池（3）相连；

絮凝池（3）底端开设有接口，接口经回流水泵（17）与配水区相连，回流水泵（17）出口处设置有回流流量计（21）；

回流水泵（17）的回流流量Q_h通过下式进行估算：

（1-1）

式中：Q_h——回流水泵回流流量；

Q_循——循环污泥泵回流流量；

Q——进水流量；

Q_A——仅投加重介质颗粒前提下维持重介质颗粒稳定悬浮状态的最小流量；

配水区连接有进水管路，进水管路上设置有进水流量计（20）；絮凝池（3）连接有重介质液态投加装置（23），絮凝池（3）内设置在线pH计；

压缩空气系统（18）包括压缩空气储罐和压缩空气管道（19）；压缩空气管道（19）入口与压缩空气储罐相连，出口分为三路，一路沿凝聚池（1）侧壁伸入到凝聚池（1）底部，另一路沿絮凝池（3）侧壁伸入到絮凝池（3）底部，第三路与连通管相连通，伸入到凝聚池（1）和絮凝池（3）底部的压缩空气管道（19）上设置有若干喷头；

所述絮凝池搅拌器（4）采用推进式桨叶搅拌器，搅拌器采用变频设计，搅拌器旋转方向可调节；所述斜板沉淀池（6）出水侧设置有若干污泥取样口；絮凝池（3）与斜板沉淀池（6）通过过水洞相连；

斜板元件为若干个，相邻两个斜板元件之间间距为50mm，每个斜板元件包括若干从上向下依次布置的侧向流斜板（7），侧向流斜板（7）包括两块相连的斜板，两块斜板之间的夹角为40°-80°，相邻侧向流斜板（7）间距为30-50mm；

斜板的宽度通过下式估算：

（1-2）

式中：a——单块斜板宽度；

b——斜板间距；

α——2块斜板间的夹角；

Re——雷诺数；

——混合液的动力粘度；

c——过水洞的长；

f——过水洞的宽；

Q——通过过水洞的水流流量；

β——修正系数；

斜板元件总长度L通过下式估算：

（1-3）

式中：L——斜板元件总长度；

b——斜板间距；

n——预期沉淀时间系数；

——悬浮物再侧向流斜板中的平均沉降速度；

e——欧拉常数；

——修正系数。

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