CN1712094A

CN1712094A - 一种分离水中悬浮物的装置

Info

Publication number: CN1712094A
Application number: CN 200510011749
Authority: CN
Inventors: 李振瑜; 刘沫
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2005-12-28
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: CN100363080C

Abstract

本发明涉及一种利用重力作用分离水中悬浮物的装置。采用双侧斜螺旋板组件作为分离单元，双侧斜螺旋板组件由三个或三个以上人字型螺旋板组成，人字型螺旋板与板之间构成过水断面呈折线型或折曲线型的螺旋流道，水流沿螺旋方向流动，延长了水流流动路径，提高了悬浮物的沉降分离效率，已沉降的泥渣沿人字型螺旋板的斜面向双侧斜螺旋板组件的中心泥道和外缘环形泥道滑落，缩短了滑泥路径，提高了滑泥过程的分离效率，从而使得水中悬浮物分离的总效率得以提高。本发明的方法和装置可用于给水净化、城镇污水处理和工业废水处理。

Description

一种分离水中悬浮物的装置

技术领域

本发明涉及一种利用重力作用从水中分离悬浮物的分离装置，被分离的悬浮物可以是水中各种固体物质，也可以是与水不混溶的油滴。本发明可用于给水净化、城镇污水处理和工业废水处理，属水处理技术领域。

背景技术

利用重力场分离水中悬浮物的最常用方法是沉淀方法。在沉淀池中倾斜放置相互平行的平板阵列而构成的斜板沉淀池是公知的高效率沉淀方法。

采用斜板沉淀的方法，水中悬浮物的分离包括两个过程：第一个是悬浮物由水流主体沉降到斜板表面的过程，称为沉泥过程；第二个是已沉降到斜板表面上的沉泥沿斜板表面滑落的过程，称为滑泥过程。提高斜板沉淀法分离效率的途径有两个，其一是增加水流在板间流道中流动的距离，以便提高沉泥过程的分离效率；其二是缩短沉泥滑落的距离，以便提高滑泥过程的分离效率。第一个途径要求增加斜板长度，第二个途径要求缩短斜板长度，以往的采用平板阵列的斜板沉淀法不能同时实现这两个要求。

对以往技术的改进采用了螺旋板结构，以延长水流流动的距离，提高沉泥过程的分离效率。

中国发明ZL94190445.8公开了一种由锥形螺旋板构成的沉淀装置，待处理流体流过由锥形螺旋板之间构成的过水断面呈直线型的螺旋流道，由于水流沿螺旋板之间的螺旋流道流动，因此该沉淀装置使水流的流动路径得以延长，因而提高了沉泥过程的效率，同时，由于沉泥沿螺旋板的半径方向滑落，故滑泥方向与水流方向呈交叉流动，从而提高了滑泥过程的效率。该方法的主要缺点有两个：第一，滑泥方向沿螺旋板的半径单方向滑落，滑泥的路径长，因而滑泥过程的分离效率低；第二，锥形螺旋板的构造使得该螺旋装置的高度较高，沉淀池空间不能得到有效利用，从而使得沉淀池的池深增加，运行时需消耗较大的水位提升动力，设备运转费用增加。

发明目的

本发明的目的是提供一种结构紧凑的分离水中悬浮物的装置，它可以有效地降低沉淀池的高度，减少设备的运行费用；同时，既延长水流流动路径，又缩短滑泥路径，从而提高水中悬浮物分离的总效率。

本发明的技术方案如下：

一种分离水中悬浮物的装置，该装置包括圆形水池，与该水池同轴布置的悬浮物分离单元，设置在水池底部向水池内加入待处理水的进水装置以及泥渣排除装置，设置在水池顶部将处理后的清水引出水池的出水装置，其特征在于：所述的悬浮物分离单元采用双侧斜螺旋板组件，该组件由三个或三个以上的同轴布置的人字型螺旋板和安装在螺旋脊上的带有出水口的冲洗水管以及支撑杆组成；每个人字型螺旋板由两块倾斜方向相反的斜螺旋板相交于螺旋脊而构成，相邻的人字型螺旋板之间构成过水断面为人字型的螺旋流道；并在所述的双侧斜螺旋板组件的内缘形成的中心泥道中设置可旋转的排泥螺旋桨。

本发明的技术特征还在于；在所述的双侧斜螺旋板组件的内缘和外缘分别设置泥渣导流内筒和泥渣导流外筒，所述的泥渣导流内筒和泥渣导流外筒布置在双侧斜螺旋板组件的下部，其高度为双侧斜螺旋板组件高度的1/10～1/2；泥渣导流内筒和泥渣导流外筒的高度相同或不同。

本发明的另一技术特征是在所述的双侧斜螺旋板组件上部的外缘与圆形水池的内壁构成的环形泥道中设置翅片环，该翅片环由翅片板和固定环构成。所述翅片板的水平倾斜角为45～75°，翅片板与板的间距为20～200毫米，翅片板的长度为0.3～1.5米。

在本发明中，所述的人字型螺旋板由两块倾斜方向相反的斜螺旋板相交于螺旋脊而构成，相邻的人字型螺旋板之间构成过水断面呈人字型的螺旋流道，人字型螺旋板的断面为折线或折曲线；螺旋脊两侧斜螺旋板的宽度相同或不同，两侧斜螺旋板的倾斜角相同或不同。所述的人字型螺旋板上的两块斜螺旋板与水平面呈30°～70°的倾斜角，但倾斜方向相反。所述的人字型螺旋板在双侧斜螺旋板组件中的布置方式采用螺旋脊方向朝上或螺旋脊方向朝下；所述的人字型螺旋板与板的间距为20～100毫米。

本发明所述的排泥螺旋桨的直径为中心泥道的0.8～0.95倍，其长度为双侧斜螺旋板组件高度的1～1.5倍。

本发明中，为使待处理水均匀地进入分离单元，设置了由进水管、筒状配水器和锥形稳流器组成的进水配水系统。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①本发明采用双侧斜螺旋板组件作为悬浮物分离单元，并在中心泥道设置排泥螺旋桨，由于水流沿螺旋流道流动，延长了水流流动的路径，提高了沉积过程的分离效率；同时，已沉降的泥渣沿人字型螺旋板的斜面向双侧斜螺旋板组件的中心泥道和环形泥道滑落，缩短了滑泥路径，提高了滑泥过程的分离效率，从而使得水中悬浮物分离的总效率得以提高，双侧斜螺旋板组件的这种独特构造使得本发明的悬浮物分离装置极为紧凑，水池的深度得以降低，进而显著地减少了装置运行中所需的水位提升动力，运行费用大幅降低。②排泥螺旋桨的转动将沉泥通过中心泥道输送到水池的底部，翅片环的设置使得环形泥道中的泥渣不与螺旋流道中的水流掺混，其结果是，已沉降的泥渣由中心泥道和环形泥道下沉到水池底部，经分离后的出水清澈。③在双侧斜螺旋板组件下部的内缘和外缘分别设置泥渣导流内筒和泥渣导流外筒，其结果是，在双侧斜螺旋板组件的下部形成的泥渣悬浮区，增加了进水中的悬浮物与滞留在泥渣悬浮区中的沉泥的碰撞几率，使得进水中的悬浮物进一步长大，悬浮物的可沉性得以提高。④在人字型螺旋板的螺旋脊上安装带出水口的冲洗水管可方便地实现双侧斜螺旋板组件的清洗，提高了装置的维护性能。

附图说明

图1是本发明的水中悬浮物分离装置的总体结构示意图。

图2是本发明中双侧斜螺旋板组件构造外形图。

图3是本发明中双侧斜螺旋板组件构造的剖切示意图。

图4a、4b、4c、4d是本发明中不同形式的人字型螺旋板构成的过水断面简图。

图5是本发明中的翅片环构造图。

图中：1-圆形水池；2-泥渣导流外筒；3-泥渣导流内筒；4-双侧斜螺旋板组件；5-冲洗进水管；6-电机；7-桁架；8-环形浮渣挡板；9-环形出水堰；10-环形出水槽；11-出水管；12-排泥螺旋桨；13-中心泥道；14-翅片环；15-环形泥道；16-锥形稳流器；17-筒状配水器；18-进水管；19-排泥管；20-支撑杆；21-冲洗水管；22-人字型螺旋板；23-螺旋脊；24-固定环；25-翅片板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的说明。

图1是本发明的水中悬浮物分离装置的总体结构示意图。该装置主要包括：圆形水池1，该水池为钢板或混凝土制成，可采用平底或锥底，采用锥底时，锥角一般为30～60°；进水配水系统，该配水系统设置在水池下部，由进水管18、筒状配水器17和锥形稳流器16组成，用于向水池内加入待处理的水；出水系统，设置在水池顶部，用于将处理后的清水引出水池，该出水系统是由环形浮渣挡板8、环形出水堰9、环形出水槽10和出水管11组成；悬浮物分离单元，该分离单元采用双侧斜螺旋板组件4，双侧斜螺旋板组件4由三个或三个以上的人字型螺旋板22和安装在螺旋脊23上的冲洗水管21以及支撑杆20组成，由支撑杆20将人字型螺旋板按一定间隔牢固地固定成一个整体，分离单元与水池同轴布置；排泥螺旋桨12，该排泥螺旋桨12设置在双侧斜螺旋板组件的内缘形成的中心泥道13中；由设置在桁架7上的电机6驱动，依靠排泥螺旋桨12的转动将泥渣输送到水池1的底部，同时，排泥螺旋桨的转动提供了水流在双侧斜螺旋板组件4内由板与板之间形成的人字型螺旋流道内流动的动力，使得已沉降泥渣易于从板面上滑落到中心泥道13和环形泥道15中。排泥螺旋桨12由钢板或塑料板环绕中心轴呈螺旋状上升而制成。排泥螺旋桨12的直径为中心泥道13的0.8～0.95倍，长度为双侧斜螺旋板组件4高度的1～1.5倍，排泥螺旋桨叶12的旋转速度为0.5～50转/分钟。

在所述的双侧斜螺旋板组件下部的内缘和外缘分别设置泥渣导流内筒3和泥渣导流外筒2，所述的泥渣导流内筒和泥渣导流外筒的高度为双侧斜螺旋板组件高度的1/10～1/2；泥渣导流内筒和泥渣导流外筒的高度可以相同或不同。泥渣导流内筒3和泥渣导流外筒2的作用是在双侧斜螺旋板组件4的下部构成泥渣悬浮区，使部分沉积泥渣滞留在双侧斜螺旋板组件4的下部，通过与进水中的悬浮物进一步接触混合后，促使悬浮物进一步长大，可沉降性能得以提高；未滞留的泥渣经泥渣导流内筒3和泥渣导流外筒2的上沿溢出，由中心泥道13和环形泥道15沉落到圆形水池1的底部。不同高度的泥渣导流内筒和泥渣导流外筒，泥渣的滞留量也不相同，因此，调节泥渣导流内筒3和泥渣导流外筒2的高度，可以适应不同待处理水中悬浮物的特点。

图5是本发明中的翅片环构造图。在所述的双侧斜螺旋板组件4上部的外缘与圆形水池1的内壁间构成的环形泥道15中设置翅片环14，该翅片环由翅片板25和固定环24构成，以防止上升水流经双侧斜螺旋板组件4与水池1间的环形泥道15中短路流出。翅片板25的水平倾斜角为45～75°，翅片板的间距为20～200毫米，翅片板的长度为0.3～1.5米。

沿冲洗水管21的一定间距布置出水口，用于清洗双侧斜螺旋板组件4。

本发明中，每个人字型螺旋板由两块倾斜方向相反的斜螺旋板相交而成，两块斜螺旋板相交的螺旋线称为螺旋脊23。螺旋脊23两侧的斜螺旋板与水平面呈30°至70°的倾斜角，两侧的螺旋板倾斜方向相反。螺旋脊23两侧的斜螺旋板的相交方式可以是折线型相交(图4a，4c，4d)，也可以是光滑过渡的曲线型相交(图4b)，从而板与板之间构成的过水断面呈折线或折曲线。螺旋脊23两侧的螺旋板的宽度可相同也可不同，两侧螺旋板的倾斜角可相同也可不同，相应地，人字型螺旋板22的板与板之间构成等边或不等边的折线型过水断面(图4a，4d)，也可以是等边或不等边的折曲线型过水断面(图4b、4c)。相邻的人字型螺旋板的间距为20～100毫米。人字型螺旋板22由塑料板或钢板制成。

人字型螺旋板22的布置方式可以是螺旋脊23方向朝上(图4a、4b、4c)，也可以螺旋脊方向朝下(图4d)。螺旋脊23朝上的布置方式对分离比重大于水的悬浮物效果较好，螺旋脊23朝下布置方式对分离比重轻于水的悬浮物效果较好。

本发明的装置用于沉淀分离工艺时，双侧斜螺旋板组件4上的螺旋脊23的方向朝上布置。水中比重较大的悬浮物借重力作用沉积在双侧斜螺旋板组件4中人字型螺旋板22的表面上后，滑落到双侧斜螺旋板组件4的中心泥道13和双侧斜螺旋板组件4外缘与水池1内壁间的环形泥道15中，滑落的沉泥集中在水池1的底部，经排泥管19排出水池1外。沉淀后的澄清水经环形出水堰9和环形出水槽10收集后，由出水管11排出水池。水中比重较小的悬浮物浮升到双侧斜螺旋板组件4中螺旋脊23的下面，沿螺旋脊23浮升至水面，并由浮渣挡板8收集。冲洗水由清洗水进水管5进入，用于双侧斜螺旋板组件4的清洗。

冲洗水管21安装在人字型螺旋板22的螺旋脊23上，沿冲洗水管的一定距离布置多个冲洗水的出水口，用于双侧斜螺旋板组件的清洗，冲洗水由清洗进水管5进入。

现以水池1的内径为2米的分离装置为例，具体描述本发明的实施例。

双侧斜螺旋板组件4的外缘直径为1800毫米，中心泥道13的直径为400毫米。人字型螺旋板22为塑料材质，由两块斜螺旋板沿螺旋脊23对称焊接制成。螺旋脊23两侧的斜螺旋板的水平倾角均为50°，但倾斜方向相反，两侧的板宽均为540毫米，螺旋脊23的投影直径为1100毫米。在螺旋脊23上安装直径为15毫米的塑料管作为冲洗水管21，冲洗水的出水口在冲洗水管21上的间距为0.5米。26个人字型螺旋板22由钢制支撑环20牢固地固定，组成板与板的间距为24毫米的双侧斜螺旋板组件4。双侧斜螺旋板组件4的高度为2.5米。

泥渣导流内筒3和泥渣导流外筒2采用厚2毫米的钢板焊制。泥渣导流内筒3的直径为396毫米，高度为1米。泥渣导流外筒2的直径为1805毫米，高度为1.2米。排泥螺旋桨12的直径为380毫米，长度为3米。排泥螺旋桨12的转速为15转/分钟。

翅片环14由60块长600毫米，宽10毫米的翅片板25组成。翅片板25为塑料材质，间距100毫米，水平倾角60°，用钢制固定环24连接成整体。

本发明的具体实施例用于城镇污水的初级沉淀处理可实现运转负荷为15～20米³/(米²·小时)，悬浮物分离效率是以往常规斜板沉淀池的2倍以上。

Claims

1.一种分离水中悬浮物的装置，该装置包括圆形水池(1)，与该水池同轴布置的悬浮物分离单元，设置在水池底部向水池内加入待处理水的进水配水系统(18、17、16)以及泥渣排除装置(19)，设置在水池顶部将处理后的清水引出水池的出水系统(8、9、10、11)，其特征在于：所述的悬浮物分离单元采用双侧斜螺旋板组件(4)，该组件由三个或三个以上同轴布置的人字型螺旋板(22)和安装在螺旋脊(23)上的带有出水孔的冲洗水管(21)以及支撑杆(20)组成；每个人字型螺旋板由两块倾斜方向相反的斜螺旋板相交于螺旋脊而构成，相邻的人字型螺旋板之间构成过水断面呈人字型的螺旋流道；并在所述的双侧斜螺旋板组件的内缘形成的中心泥道(13)中设置可旋转的排泥螺旋桨(12)。

2.按照权利要求1所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：在所述的双侧斜螺旋板组件(4)的内缘和外缘分别设置泥渣导流内筒(3)和泥渣导流外筒(2)，所述的泥渣导流内筒和泥渣导流外筒布置在双侧斜螺旋板组件的下部，其高度为双侧斜螺旋板组件高度的1/10～1/2；泥渣导流内筒和泥渣导流外筒的高度相同或不同。

3.按照权利要求1或2所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：在所述的双侧斜螺旋板组件(4)上部的外缘与圆形水池(1)的内壁构成的环形泥道(15)中设置翅片环(14)，该翅片环由翅片板(25)和固定环(24)构成。

4.按照权利要求3所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：所述翅片板的水平倾斜角为45～75°，翅片板与板之间的间距为20～200毫米，翅片板的长度为0.3～1.5米。

5.按照权利要求1所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：所述的双侧斜螺旋板组件中的相邻人字型螺旋板之间的间距为20～100毫米。

6.按照权利要求1所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：所述的人字型螺旋板的断面为折线或折曲线；螺旋脊两侧的斜螺旋板的宽度相同或不同，两侧斜螺旋板与水平面呈30°～70°的倾斜角，两侧螺旋板的倾斜角相同或不同。

7.按照权利要求1或6所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：所述的人字型螺旋板在双侧斜螺旋板组件中的布置方式采用螺旋脊方向朝上或螺旋脊方向朝下。

8.按照权利要求1所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于：所述的排泥螺旋桨的直径为中心泥道的0.8～0.95倍，其长度为双侧斜螺旋板组件高度的1～1.5倍。

9.按照权利要求1所述的分离水中悬浮物的装置，其特征在于，所述的进水配水系统由进水管(18)、筒状配水器(17)和锥形稳流器(16)组成。