CN115463460A - 一种沉砂机构及重力除砂系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于污水处理技术的领域，具体涉及一种沉砂机构及重力除砂系统，其中沉砂机构包括沉砂池，所述沉砂池包括多个单元池，每个单元池上均设置有单元入口、单元出口以及单元出砂口，相邻两个单元池之间通过其中一个单元池的单元入口与另一个单元池的单元出口依次连通，且多个单元池上的所述单元入口和单元出口的排布使得沉砂池内形成了供水流过的弯折水流通路，所述单元池的单元出砂口设置于所述单元池的底部，且所述单元出砂口处设置有阻截阀。本申请公开的方案增加了污水在沉砂池内的滞留时间，使得污水能够在沉砂池内得到更加充分地沉降，从而提高了除砂机构的除砂效果。

Description

一种沉砂机构及重力除砂系统

技术领域

本申请涉及污水处理技术的领域，尤其是涉及一种沉砂机构及重力除砂系统。

背景技术

目前，一些城市污水或者工业污水中，进行初步渗滤除去较大的固体杂物后，水中依然混杂有很多固体颗粒物，此外，污水在进行迁移、流动和汇集的过程中不可避免会混入以砂石为主要成分的固相砂石，因此一般会用重力沉降的方式对污水进行固液分离，除去污水中的固相砂石，以减少后续污水净化设备受到的影响。

相关技术中的分离器一般包括水箱和螺旋输送机，其中水箱上设置有进液管和出液口，污水通过进液管不断流入水箱中，在水箱停留一段时间后上清液从出液口流出；螺旋输送机倾斜设置且底端的进料口连通于水箱的底部，出砂口高于水箱的液面高度。固相砂石沉积在水箱底部后，螺旋输送机运转将固相砂石从水箱底部统一提升并排出水箱。

针对上述中的相关技术，发明人发现大部分的污水中的固相砂石在水箱中的停留时间短，还没来得及在水箱中充分沉积，就被水流携带从水箱的出液口中排出，所以存在除砂效果差的问题。

发明内容

本申请提供一种能够让污水中的砂石充分沉积提高除砂效果，且不扩大占地面积的沉砂机构。

第一方面，本申请提供的一种沉砂机构采用如下的技术方案：

一种沉砂机构，包括沉砂池，所述沉砂池包括多个单元池，每个单元池上均设置有单元入口、单元出口以及单元出砂口，相邻两个单元池之间通过其中一个单元池的单元入口与另一个单元池的单元出口依次连通，且多个单元池上的所述单元入口和单元出口的排布使得沉砂池内形成了供水流过的弯折水流通路，所述单元池的单元出砂口设置于所述单元池的底部，且所述单元出砂口处设置有阻截阀。

通过采用上述技术方案，将沉砂池的空间分割成多个单元池，并通过单元入口与单元出口的布设位置使得污水在沉砂池内往复弯折流动，延长了污水在沉砂池内的流动距离和滞留时间，使得污水能够拥有更加充足的时间进行沉降，提高了除砂效果。

可选的，多个所述单元池呈“一”字排开，其中位于最上游单元池和最下游单元池之间的单元池为中间单元池，每一所述中间单元池上的所述单元入口和单元出口分别位于所述中间单元池的两侧，且呈对角设置。

通过采用上述技术方案，使得夹带砂石的污水在沉砂池内沿水流通路呈方形波状流动，延长了污水在沉砂池内的流动距离和滞留时间，使得污水能够拥有更加充足的时间进行沉降，提高了除砂效果。

可选的，多个所述单元池的底部一一对应设置有缓冲管，所述缓冲管的上端与对应的单元池的所述单元出砂口连通，所述缓冲管的下端出口处设置有排砂阀，且所述缓冲管上靠近所述排砂阀的部位开设有第一滤水结构。

通过采用上述技术方案，通过在单元池的底部设置缓冲管来承接单元池中沉积的砂石，并通过第一滤水结构对缓冲管内的砂石进行滤水，尽可能减少了缓冲管内砂石的含水率。

可选的，所述缓冲管为上端缩口，下端扩口的倒漏斗形状；

和/或

所述单元池呈上端扩口、下端缩口的漏斗状。

通过采用上述技术方案，单元池内的砂石更容易排出单元池或沉砂机构。

可选的，还包括控制器，以及多个料位计，多个所述料位计一一对应设置在多个所述单元池内，所述控制器与所述料位计、阻截阀以及排砂阀信号连接，所述料位计用于检测到所述单元池内沉积的砂石达到预设高度时，向所述控制器发送第一信号；

所述控制器用于在接收所述料位计发送的第一信号时，控制所述阻截阀开启、排砂阀关闭，直至所述缓冲管内堆积预设量的砂石时，控制所述阻截阀关闭，所述排砂阀开启或者延迟预设时间后开启。

通过采用上述技术方案，实现了控制器对沉砂机构的自动控制。

可选的，所述缓冲管内设置有检测件，所述检测件与所述控制器信号连接，所述检测件用于当检测到所述缓冲管内的砂石堆积量达到堆积预设量时，向所述控制器发送第二信号，所述控制器用于在接收到所述检测件发送的第二信号时，控制所述阻截阀关闭，所述排砂阀开启或者延迟预设时间后开启；

和/或

所述料位计到对应单元池底部的容积为缓冲管容积的1.2倍以上。

通过采用上述技术方案，实现了将缓冲管内砂石排出的自动化控制。通过控制单元池内的砂石沉淀量尽可能减少了进入缓冲管内的污水量。

可选的，相互直接连通的所述单元入口与单元出口之间设置有流量调节阀。

通过采用上述技术方案，可以根据实际污水的输入速度调整流量调节阀，从而控制相邻两个单元池之间的流通面积，以适应不同的污水处理效率。

另一方面，本申请公开了一种防重力除砂系统，包括沉砂机构，以及用于将所述沉砂机构排出的砂石运走的输送机构。

通过采用上述技术方案，螺旋输送机构能够对沉砂机构产生的砂石进行提升并集拢堆放。

可选的，所述输送机构与所述沉砂机构的控制器相连，所述控制器在所述沉砂机构向所述输送机构排出砂石期间，控制所述输送机构运转；在非排出砂石期间，控制所述输送机构停止运转。

通过采用上述技术方案，减少了输送机构出现空转的情况。

可选的，所述输送机构为螺旋输送机，所述螺旋输送机的外壳上设置有用于将所述螺旋输送机内的污水向外排出的第二滤水结构。

通过采用上述技术方案，减少了螺旋输送机外排砂石的含水量。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过将沉砂池分割成多个单元池，并使污水在沉砂池内以弯折流动的路径依次流经各个单元池，增加了污水在沉砂池内的滞留时间，从而提高了沉砂池的沉砂效果；

2.通过在沉砂池和螺旋输送机之间设置缓冲管，在缓冲管与单元池之间设置阻截阀，在缓冲管与螺旋输送机之间设置排砂阀，增加了除砂机构对砂石的容纳量，同时也能够减少了沉砂机构排出的砂石含水量；

3.通过设置控制器对缓冲管上下位置的通断进行调节，使得除砂装置的固液分离和砂石输送功能均能够自动且持续稳定地运行。

附图说明

图1是本申请实施例中沉砂机构的整体结构示意图；

图2是图1中A-A位置处的剖视图；

图3是本申请其他实施例中沉砂池的水流通路布设示意图；

图4是本申请实施例中除砂装置的内部结构剖视图。

附图标记说明：

1、沉砂池；11、池体框架；111、搅拌组件；12、单元池；121、单元入口；1210、进液管；122、单元出口；1220、出液管；123、出砂口；124、阻截阀；125、料位计；13、缓冲管；131、排砂阀；132、第一滤水结构；133、检测件；2、输送机构；21、进砂管；22、第二滤水结构；3、汇流管道；31、分支管。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种沉砂机构主要针对大量污水的处理，以流水线的方式实现污水中固相砂石和水相物质的分离。相关技术中的除砂装置对大量污水进行集中处理时，由于水箱式的沉砂机构，受占地面积的限制，水箱式的沉砂机构的尺寸不能设置过大，而固相砂石从水箱的进液口进入后，在水箱中的停留时间非常短，还没来得及在水箱中充分沉积，并被水流携带从水箱的出液口中排出，溢流到后续设备中，降低了除砂装置除砂效果，使后续污水处理设备产生磨损。

因此，本申请实施例提供了一种沉砂机构，可以在保持原有沉砂池1占地面积的前提下，延长污水在沉砂池1内的停留时间，供砂石充分沉降。下面结合附图对本申请实施例提供的沉砂机构进行说明。

参照图1，沉砂机构包括沉砂池1。其中，沉砂池1包括池体框架11，以及多个在池体框架11中沿池体框架11长度方向布设的单元池12。池体框架11包括水平设置的顶板和底板，以及竖直固接在顶板和底板之间边角位置处的多根支撑柱，单元池12竖直固接在顶板和底板之间。

参照图1和图2，单元池12的上端固接在池体框架11的顶板上，单元池12的单元出砂口123设置于单元池12的底部，单元池12的底部穿透底板且单元出砂口123的位置处设置有一个阻截阀124，阻截阀124用于开启或关闭单元出砂口123。

单元池12内腔的顶部截面为长方形，且相邻两个单元池12顶部区域的对角侧分别设置有单元入口121和单元出口122，相邻两个单元池12中，其中一个单元池12的单元出口122与另一个单元池12的单元入口121连通，在沉砂池1内形成了一条弯折水流通路，弯折水流通路的设置在不扩大沉砂池1占用空间的前提下，延长了污水在沉砂池1内流动的距离，即延长了沉砂池1内的沉砂时间，从而能够提高沉砂池1的除砂效果。

具体来说，本实施例中的多个单元池12呈“一”字排开，在水流通路上位于最上游的单元池12为最上游单元池，位于水流通路最下游的单元池12为最下游单元池。最上游单元池的单元入口121设置为将污水输入沉砂池1的进液管1210，进液管1210竖直穿透并固接在最上游单元池正上方的池体框架11上；最下游单元池中单元出口122为出液管1220，出液管1220水平穿透并伸出最下游单元池12的侧壁与外界连通。

其中最上游单元池和最下游单元池之间的单元池12为中间单元池，每一个中间单元池上的单元入口121和单元出口122分别位于中间单元池的两侧，且呈对角设置。如图2所示，弯折水流通路呈方形波状。污水从进液管1210流入到沉砂池1内后，在沉砂池1内各个单元池12之间沿弯折的水流通路流动，在重力作用下经过充分的沉淀后从出液管1220排出。

参照图1和图2，污水流经沉砂池1中各个单元池12的过程中，污水中的砂石会沉积在各个单元池12的底部。当经过一段时间的沉积后，打开阻截阀124可以将沉积在单元池12内的砂石排出。

通过将沉砂池1的空间分割成多个单元池12，并通过单元入口121与单元出口122的布设位置使得污水在沉砂池1内往复弯折流动，延长了污水在沉砂池1内的流动距离和滞留时间，使得污水能够拥有更加充足的时间进行沉降，提高了除砂效果，尽可能减少了污水从出液管1220排出时所夹杂的砂石量。

参照图3，沉砂机构的单元池12的排布方式并不仅限于“一”字形。作为另一种实施例，最上游单元池与最下游单元池的长度方向沿池体框架的宽度方向平行设置，三个中间单元池沿池体框架的长度方向平行布设在最上游单元池与最下游单元池之间，且每一个中间单元池上的单元入口121和单元出口122分别位于中间单元池的两端，且呈对角设置，从而产生一种与本实施例不同的弯折水流通路。

参照图4，池体框架11上设置有多组与单元池12一一对应的搅拌组件111，每组搅拌组件111均包括搅拌电机和多片搅拌叶片，搅拌电机螺栓连接在池体框架11的上表面，搅拌电机的输出轴向下穿过池体框架11的顶板后伸入到对应的单元池12内的顶部位置处，多片搅拌叶片围绕输出轴的轴线均匀固接在输出轴伸入单元池12的外周壁上。在污水流经各个单元池12时，在搅拌组件111的搅动下可以有效减少污水中轻质有机物颗粒的凝聚沉积，以便于后端设备对有机物颗粒进行单独的提取和回收。

为了便于砂石从单元池12的单元出砂口123流出，单元池12内腔呈上大下小的漏斗状结构。具体来说，单元池12可以为棱台状或者圆台状，本实施例中，单元池12为棱台状壳体结构，而阻截阀124安装在单元池12底部穿过池体框架11的底端位置处。

具体的，阻截阀124可以采用球阀、刀闸阀或插板阀等控制阀，本实施例中，阻截阀124采用液压缸为动力的插板阀，来控制单元出砂口123的开闭。

对应的单元池12的下端一一对应设置有缓冲管13，缓冲管13的上端缩口且与单元出砂口123对接连通，底端扩口且与进砂管21对接连通。缓冲管13整体上端缩口，下端扩口的倒置漏斗结构。在本实施例中，缓冲管13设置为四棱台状漏斗结构。

倒置漏斗状的结构不仅有利于砂石从缓冲管13内下落，减少砂石挂壁的情况，提高了缓冲管13内砂石从缓冲管13内排出的效率。

缓冲管13的底端水平设置有排砂阀131。与阻截阀124相同，排砂阀131可以采用刀闸阀、球阀、插板阀等，本实施例中，排砂阀131采用液压缸为动力的插板阀。

为了对单元池12内的沉砂量进行监控，每个单元池12内均设置于料位计125，料位计125的高度低于单元池12内单元入口121或单元出口122的高度。料位计125的种类可以根据实际需求进行选取，本实施例中，料位计125采用阻旋式料位计125。

当单元池12内的沉砂达到一定的量时，阻截阀124打开，排砂阀131关闭。沉砂池1中沉积的固相砂石会先进入到缓冲管13内，当缓冲管13被固相砂石填充到一定高度后，关闭阻截阀124，使固相砂石继续在单元池12内重新沉积。

参照图4，缓冲管13底部的外壁上开设有第一滤水结构132，第一滤水结构132可以为密集开设在缓冲管13底壁的小孔，小孔的尺寸在设置时，要求能够允许污水通过，但阻止砂石通过；第一滤水结构132也可以是内部固接有过滤网的较大滤水孔，本实施例中的第一滤水结构132包括滤水孔，滤水孔内固接将缓冲管13内外空间隔开的过滤网。

缓冲管13的设置能够使砂石在缓冲管13内暂存，在暂存的过程中，砂石内残留的污水由于重力作用会向下渗透经第一滤水结构132排出缓冲管13外，从而尽可能减少了缓冲管13外排砂石中所包含的污水成分。

进一步的，为了实现自动化控制，沉砂机构还包括控制器，控制器与料位计125、阻截阀124以及排砂阀131信号连接，料位计125用于检测到单元池12内沉积的砂石达到预设高度时，向控制器发送第一信号。

控制器用于接收到料位计125发送的第一信号时，控制阻截阀124开启、排砂阀131关闭，直至缓冲管13内堆积预设量的砂石时，控制阻截阀124关闭，排砂阀131开启或者延迟预设时间后开启。

优选的，排砂阀131会延迟预设时间后开启，这样能够使砂石内残留的污水在重力作用下充分向下渗透并经过第一滤水结构132排出缓冲管13外，预设时间可以根据污水在缓冲管13内的渗透时间进行设置。

优选的，单元池12的料位计125所在位置处到对应单元池12底部的容积为缓冲管13容积的1.2倍以上，这样能够确保阻截阀124从打开向缓冲管13内排入砂石到又一次关闭的过程中，单元池12的底部持续保有部分沉积的砂石，从而避免出现单元池12的底部砂石排尽后，单元池12内的污水直接落入缓冲管13内在缓冲管13内滞留的情况。

进一步的，缓冲管13内设置有用于对缓冲管13内的砂石量进行检测的检测件133，检测件133与控制器信号连接，检测件133用于当检测到缓冲管13内的砂石堆积量达到堆积预设量时，向控制器发送第二信号。

控制器用于在接收到检测件133发送的第二信号时，控制阻截阀124关闭，排砂阀131开启或者延迟预设时间后开启。检测件133可以是设置在缓冲管13内顶部位置处的料位计，也可以是安装在缓冲管13底部内侧壁上的压力传感器，本实施例中的检测件133选用设置在缓冲管13底部的压力传感器。

当缓冲管13内的固相砂石逐渐增加，直到压力传感器受到的压力达到设定值后，缓冲管13内的砂石堆积量达到堆积预设量。控制器控制阻截阀124关闭，重新将单元池12与缓冲管13隔断。

当然，作为可替换的实施方式，沉砂机构也可以不设置用于检测缓冲管13内的砂石堆积量达到堆积预设量的检测件133，而是通过预先计算好阻截阀124开启后，缓冲管13内堆积预设量的砂石所需要的时间。由控制器按照计算好的时间来控制阻截阀124的开启时间、排砂阀131的关闭时间后，再控制阻截阀124关闭，排砂阀131开启或者延迟预设时间后开启。

作为一个可选的技术方案，相互连通的单元入口121和单元出口122之间可以设置流量调节阀，以便于工作人员根据实际需求通过调整流量调节阀的开口面积对流量进行调节。

参照图1和图4，本申请还公开了一种重力除砂系统，包括：控制器、沉砂机构以及用于将沉砂机构排出的砂石运走的输送机构2，输送机构2与沉砂机构的控制器相连，控制器在沉砂机构向输送机构2排出砂石期间，控制输送机构2运转；在非排出砂石期间，控制输送机构2停止运转。

本申请中输送机构2为螺旋输送机。输送机构2倾斜设置于沉砂池1的正下方，且螺旋输送机较低的一端位于最上游单元池12正下方。螺旋输送机壳体的上侧一体连通设置有多个进砂管21，多个进砂管21一一对应连通于多个缓冲管13的底部。

当污水流经除砂装置的沉砂池1时，会依次经过各个单元池12在重力作用下进行沉砂，使得污水中以砂石为主要成分的固相物质逐步在各个单元池12内沉积。

初始状态下，所有阻截阀124与排砂阀131均为关闭状态。当单元池12内的沉砂量逐渐增加，并且达到单元池12内的料位计125所在高度后，料位计125向控制器传递第一信号，控制器收到第一信号后控制对应的阻截阀124打开，使得单元池12内的固相砂石沉入到缓冲管13内。

随着缓冲管13内的物质增多，直到压力传感器的压力达到最大设定值。此时压力传感器向控制器传递第二信号，控制器控制阻截阀124重新关闭，排砂阀131延迟预设时间开启，在缓冲管13内的固相砂石落入到螺旋输送机内后，对应的排砂阀131恢复关闭状态。

当污水中的砂石量较多，多个缓冲管13内的压力传感器均达到最大设定值时，控制器会按照压力传感器达到最大设定值的次序对缓冲管13对应的排砂阀131依次进行排序，并控制对应的排砂阀131按该次序进行开闭。以保证螺旋输送机的持续稳定工作。

当控制器接收到相互对应的压力传感器发出的第二信号和料位计125发出的第一信号后，会优先处理压力传感器的第二信号。而逐渐在单元池12内沉积的固相砂石会在没过料位计125后逐渐靠近搅拌组件111，在搅拌组件111的带动下重新浮动在单元池12的上部，并随污水进入到下游单元池12内。

上游的单元池12内由于其缓冲管13容积较大，排砂时间较长，而下游的缓冲管13容积较小，排砂时间较短。在控制器的控制下，各个沉砂池1能够持续稳定地向螺旋输送机内输送固相砂石，以保证螺旋输送机持续稳定的运行。

当缓冲管13未排砂石期间，为了防止螺旋输送机空转，浪费能源。控制器在沉砂机构向螺旋输送机排出砂石期间，会控制螺旋输送机对砂石进行运转；在非排出砂石期间，会控制螺旋输送机停止运转。

参照图1和图4，螺旋输送机上部外壳的下侧开设有第二滤水结构22，第二滤水结构22可以为密集开设在螺旋输送机的壳体上的细小孔洞，或者第二滤水结构22还可以设置为包括连通设置于螺旋输送机壳体下侧的排液管，排液管内设置有阻止固相砂石从排液口溢出螺旋输送机的过滤网。本实施例中的第二滤水结构22选用内设过滤网的排液管。

在对砂石进行输送的过程中，混在砂石中的部分污水会从排液管处排出，从而减少了螺旋输送机向外排出砂石的含水率。

进一步的，螺旋输送机的一侧设置有汇流管道3，汇流管道3上连通有多根分支管31，多根分支管31一一对应与所有第一滤水结构132和第二滤水结构22连通。从滤水孔和排液管溢出的污水会通过汇流管道3汇流后进行统一处理。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉砂机构，其特征在于：包括沉砂池(1)，所述沉砂池(1)包括多个单元池(12)，每个单元池(12)上均设置有单元入口(121)、单元出口(122)以及单元出砂口(123)，相邻两个单元池(12)之间通过其中一个单元池(12)的单元入口(121)与另一个单元池(12)的单元出口(122)依次连通，且多个单元池(12)上的所述单元入口(121)和单元出口(122)的排布使得沉砂池(1)内形成了供水流过的弯折水流通路，所述单元池(12)的单元出砂口(123)设置于所述单元池(12)的底部，且所述单元出砂口(123)处设置有阻截阀(124)。

2.根据权利要求1所述的一种沉砂机构，其特征在于：多个所述单元池(12)呈“一”字排开，其中位于最上游单元池和最下游单元池之间的单元池（12）为中间单元池，每一所述中间单元池上的所述单元入口(121)和单元出口(122)分别位于所述中间单元池的两侧，且呈对角设置。

3.根据权利要求1所述的一种沉砂机构，其特征在于：多个所述单元池(12)的底部一一对应设置有缓冲管(13)，所述缓冲管(13)的上端与对应的单元池(12)的所述单元出砂口(123)连通，所述缓冲管(13)的下端出口处设置有排砂阀(131)，且所述缓冲管(13)上靠近所述排砂阀(131)的部位开设有第一滤水结构(132)。

4.根据权利要求3所述的一种沉砂机构，其特征在于：所述缓冲管(13)为上端缩口，下端扩口的倒漏斗形状；

和/或

所述单元池(12)呈上端扩口、下端缩口的漏斗状。

5.根据权利要求3所述的一种沉砂机构，其特征在于：还包括控制器，以及多个料位计(125)，多个所述料位计(125)一一对应设置在多个所述单元池(12)内，所述控制器与所述料位计(125)、阻截阀(124)以及排砂阀(131)信号连接，所述料位计(125)用于检测到所述单元池（12）内沉积的砂石达到预设高度时，向所述控制器发送第一信号；

所述控制器用于在接收所述料位计(125)发送的第一信号时，控制所述阻截阀(124)开启、排砂阀(131)关闭，直至所述缓冲管(13)内堆积预设量的砂石时，控制所述阻截阀(124)关闭，所述排砂阀(131)开启或者延迟预设时间后开启。

6.根据权利要求5所述的一种沉砂机构，其特征在于：所述缓冲管(13)内设置有检测件(133)，所述检测件(133)与所述控制器信号连接，所述检测件(133)用于当检测到所述缓冲管(13)内的砂石堆积量达到堆积预设量时，向所述控制器发送第二信号，所述控制器用于在接收到所述检测件(133)发送的第二信号时，控制所述阻截阀(124)关闭，所述排砂阀(131)开启或者延迟预设时间后开启；

和/或

所述料位计(125)到对应单元池(12)底部的容积为缓冲管(13)容积的1.2倍以上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种沉砂机构，其特征在于：相互直接连通的所述单元入口(121)与单元出口(122)处设置有流量调节阀。

8.一种重力除砂系统，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的沉砂机构，以及用于将所述沉砂机构排出的砂石运走的输送机构(2)。

9.根据权利要求8所述的一种重力除砂系统，其特征在于：所述输送机构(2)与所述沉砂机构的控制器相连，所述控制器在所述沉砂机构向所述输送机构(2)排出砂石期间，控制所述输送机构(2)运转；在非排出砂石期间，控制所述输送机构(2)停止运转。

10.根据权利要求8所述的一种重力除砂系统，其特征在于：所述输送机构(2)为螺旋输送机，所述螺旋输送机的外壳上设置有用于将所述螺旋输送机内的水向外排出的第二滤水结构(22)。

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