CN201510784U - 一种微砂循环高效沉淀装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微砂循环高效沉淀装置，包括混凝区、絮凝区、斜管沉淀区、出水配水渠，在所述混凝区内装有第一搅拌机，絮凝区内设有特殊设计的带隔板中心稳流筒，该中心稳流筒内装有第二搅拌机，本实用新型还包括一微砂循环系统，该微砂循环系统包括污泥回流装置、水力旋风分流器、排出装置和排砂管。本实用新型的有益效果是：与传统工艺相比，本实用新型采用微砂循环回流技术，提高沉淀速度，增强进泥的絮凝能力，使絮状物更均匀密实，节约化学药剂10～30％，其沉淀效率可提高10～15倍，抗冲击能力强。本实用新型可广泛应用于工业水深度处理、给水处理、污水处理、雨水处理和应急处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理、回用水处理、给水处理、雨水处理、应急处理领域的水质净化处理设施，具体来说是涉及的一种通过设置微砂循环系统提高沉降速度、采用带隔板的中心稳流筒提高混合效率的沉淀装置。
背景技术
近几年，随着我国经济的迅速发展和人口的急剧增加，兴建了大批住宅小区、别墅区、宾馆、饭店、公寓、旅游度假区、机场、工厂、学校、营房等，这些分散性的污染源造成了饮用水、原水水质超标，水污染问题已日益严重，治理工作迫在眉睫。
目前，水处理厂的沉淀设施一般采用向原水中加入混凝剂，经过混合池快速混合，然后于反应池内投加高分子聚合物，再经过沉淀池，清水进入集水槽，沉淀下来的污泥通过排泥装置进入污泥浓缩池，污泥浓缩后再进行脱水。该设沉淀速度慢、占地面积大、土建成本高。目前，国内亦有采用斜管沉淀和污泥浓缩于一体的沉淀装置，相对地减少了占地面积，但是这种处理装置沉淀速度较慢，出水水质稳定性不高，且不能适用于水质变化大及应急处理。
实用新型内容
本实用新型目的在于解决现有沉淀装置存在的沉淀速度缓慢、投资成本高、水质稳定性差等问题，而提供一种工艺简单、便于操作、沉淀速度快、处理水质好、系统抗冲击能力强的微砂循环高效沉淀装置，尤其针对雨水处理和应急处理中的初期水质变化大的情况，该系统处理能力强。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
一种微砂循环高效沉淀装置，包括池体、池体内由隔板分隔为混凝区、絮凝区和斜管沉淀区，混凝区安装有第一搅拌机，絮凝区内安装有第二搅拌机，其特征在于：
所述絮凝区内设置有一中心稳流筒，中心稳流筒的外壁上设置有十字形的稳流隔板，该中心稳流筒可减少水流短路的机会，提高混合效率，使絮凝区内布水均匀，防止水流紊动打碎形成的大絮体。所述第二搅拌机位于该中心稳流筒内；
所述微砂循环高效沉淀装置还包括一微砂循环系统，该微砂循环系统包括污泥回流装置、水力旋风分流器、排出装置和排砂管；所述水力旋风分流器包括一进口和上、下两个出口，所述水力旋风分流器的进口通过污泥回流装置与斜管沉淀区的污泥出口端连接，水力旋风分流器的上出口连接排出装置，水力旋风分流器的下出口通过排砂管与中心稳流管底端相连通。
进一步，在本实用新型中，所述混凝区内设置有环形混凝剂加药管，该环形混凝剂加药管采用穿孔技术，并置于第一搅拌机的下方。
进一步，在本实用新型中，所述絮凝区内设置有环形絮凝剂加药管，该环形絮凝剂加药管采用穿孔技术，并置于第二搅拌机的下方。
进一步，在本实用新型中，所述污泥回流装置由回流管和泥砂回流泵组成。
进一步，在本实用新型中，所述排出装置由溢流管和用于排出污泥的水力旋风分流器排泥泵组成。
进一步，在本实用新型中，所述斜管沉淀区的下部设置有污泥浓缩装置，斜管沉淀区的污泥出口端还连接有排泥装置，该排泥装置包括一沉淀区排泥泵。部分污泥通过污泥回流装置进入水力旋风分流器进行泥砂分离，部分污泥通过排泥装置排到指定的污泥池中，流量通过阀门进行调节。斜管沉淀区的上部设置有斜管分离装置，该斜管分离装置的上方有集水槽。所述集水槽与一用于储存清水的出水配水渠连通。
进一步，在本实用新型中，所述排泥装置和污泥回流装置之间通过阀门进行相互切换控制。即污泥回流装置正常运行时，关闭排泥装置处阀门，而原水水质较好及检修情况时，可关闭污泥回流装置处阀门，打开排泥装置处阀门。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型采用微砂循环回流技术，提高沉淀速度，增强进泥的絮凝能力，使絮状物更均匀密实，节约化学药剂10～30％(和常规沉淀池相比)。通过微砂循环回流技术，可使系统提高抗负荷变化的能力，适用于系统刚启动时水质变化大的情况。
2.本实用新型运行灵活，当系统运行较稳定，原水水质情况较好或检修等情况时，可停止微砂循环系统，或根据需要通过阀门适当调节泥砂回流量，从而减少细砂的投加量。
3.本实用新型絮凝区段采用独特设计的带隔板的中心稳流筒，筒外壁布置一套稳流隔板，可提高絮凝区内流体的搅拌程度，减少水流短路的机会，提高混合效率，使絮凝区内布水均匀，防止水流紊动打碎形成的大絮体。
4.本实用新型微砂的加入提高了絮体的沉淀速度，絮凝时间缩短，斜管的水平上升流速提高，总停留时间HRT非常小，约为常规沉淀池的十分之一到十五分之一，从而大大减少了系统占地面积，降低了土建工程投资，对于水厂的经济效益有着重要意义。
5.由于本实用新型微砂循环高效沉淀装置为一体式结构，集加药、混凝、絮凝、沉淀澄清、污泥浓缩等多种处理设施于一体，与传统工艺相比，其沉淀效率可提高10～15倍，抗冲击能力强。另外，本实用新型具有结构简单、处理水质优良等特点，既可以作为单一水处理工艺使用，使出水达标，亦可以作为联合水处理工艺中的一个重要部分用来净化水质，可广泛应用于工业水深度处理、给水处理、污水处理、雨水处理和应急处理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的中心稳流筒的结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图中：1-混凝区；2-絮凝区；3-斜管沉淀区；4-出水配水渠；5-隔墙；6-第一搅拌机；7-第二搅拌机；8-中心稳流筒；9-集水槽；10-斜管分离装置；11-污泥浓缩装置；12-原水进水管；13-进水管道；14-环形混凝剂加药管；15-环形絮凝剂加药管；16-溢流管；17-水力旋风分流器排泥泵；18-排砂管；19-水力旋风分流器；20-回流管；21-泥砂回流泵；22-沉淀区排泥泵；23-稳流隔板；24-稳流筒进口；25-过渡区；100-池体。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
参见图1，一种通过设置微砂循环系统提高沉降速度、采用带隔板的中心稳流筒8提高混合效率的微砂循环高效沉淀装置，包括池体100、池体100内由隔板5分隔为混凝区1、絮凝区2、斜管沉淀区3以及设置斜管沉淀区3外侧的出水配水渠4。
在混凝区1内安装有第一搅拌机6和环形混凝剂加药管14，环形混凝剂加药管14采用穿孔技术，并置于第一搅拌机6的下方，以便于从环形混凝剂加药管14内出来的混凝剂能够随着第一搅拌机6的搅动而迅速均匀的扩散，并与原水进行充分混合。在混凝区1的底部安装有与外部连接的原水进水管12。原水通过原水进水管12进入混凝区1，经混凝区1内的搅拌机6和环形混凝剂加药管14过快速混合后，混合后的水通过隔墙5上端自流进入一小段过渡区25，再由该过渡区25底部的进水管道13进入絮凝区2。
絮凝区2内有一中心稳流筒8，中心稳流筒8悬置于絮凝区2内，中心稳流筒8内设有第二搅拌机7，絮凝区2内安装有环形絮凝剂加药管15，环形絮凝剂加药管15采用穿孔技术，并置于第二搅拌机7的下方。参见图2和3，中心稳流筒8为一套特殊设计的带隔板中心稳流筒，中心稳流筒8的上部包括一筒体，该筒体的外壁上设置一套十字形的稳流隔板23，其作用是减小水流紊乱，形成全区均匀混合。中心稳流筒8的下部有一喇叭口，作为稳流筒进口24。进水管道13的一端伸入中心稳流筒8的下部。从进水管道13进入中心稳流筒8内的流体与高分子聚合物充分混合后，形成大絮体，在第二搅拌机的作用下，经中心稳流筒8的下部、中心稳流筒8的外部进入斜管沉淀区3。
斜管沉淀区3内安装污泥浓缩装置11以及斜管分离装置10，该污泥浓缩装置11于斜管沉淀区3下部，便于污泥的浓缩。斜管分离装置10安装在斜管沉淀区3的上部，在斜管分离装置10的上方开设有集水槽9，该集水槽9与出水配水渠4连通，用于将斜管沉淀区3上端的清水输送至出水配水渠4内。在斜管沉淀区3底端的污泥出口端安装有与污泥浓缩装置11相连通的排泥装置，该排泥装置由与污泥浓缩装置11的出口端相连接排泥管、以及与该排泥管连接的沉淀区排泥泵22组成。
本实用新型还包括一微砂循环系统，微砂循环系统连通絮凝区2和斜管沉淀区3，该微砂循环系统包括泥砂回流泵21、回流管20、水力旋风分流器19、排砂管18、溢流管16以及水力旋风分流器排泥泵17。
泥砂回流泵21的进口端通过管道与斜管沉淀区3底端的污泥出口端连接，水力旋风分流器19的进口通过回流管20与泥砂回流泵21的出口端连接，泥砂回流泵21与回流管20组成一污泥回流装置。水力旋风分流器19安装在絮凝区的上方，水力旋风分流器19的上出口通过溢流管16与水力旋风分流器排泥泵17相连通，溢流管16与用于排出污泥的水力旋风分流器排泥泵17组成一排出装置。水力旋风分流器19的下出口通过排砂管18与絮凝区2内的中心稳流管8底端相连通。
污泥通过排泥装置排到指定的污泥池中，部分含砂泥水从污泥出口端经过回流管20以及泥砂回流泵21流入水力旋风分流器19(可设阀进行流量大小的调节)，在水力旋风分流器19的分离作用下，分离出的泥水通过回流管20和回流泵21排到指定的污泥池中，分离出来的微砂通过排砂管18重新排到中心稳流筒8内，与絮体结合加快整体沉淀速度。
另外，在排泥装置和污泥回流装置之间通过阀门进行相互切换控制。即污泥回流装置正常运行时，关闭排泥装置处阀门，而原水水质较好及检修情况时，可关闭污泥回流装置处阀门，打开排泥装置处阀门。
工作原理：
原水通过原水进水管12进入快速搅拌混合的混凝区1，原水与加入的混凝剂(如三氧化二铝、聚合氯化铝等)在此处进行混合，原水中悬浮的胶体与混凝剂作用，通过压缩双电层和电中和等机理，胶体失去或降低稳定性，生成微粒或微絮粒。
进入絮凝区2后，与现有技术中的絮凝区内的水流沿各个方向流向第二搅拌机，流体的行程长短不一，容易造成短流的情况不同，絮凝区2内的中心稳流筒8可以控制水流回流的速度和方向，不仅提高絮凝区内流体的搅拌程度，加强第二搅拌机对水流的直接剪切作用，又造成一定的循环流，减少水流短路的机会，提高混合效率，从而可增加凝聚粒、微砂和高分子聚合物的相互碰撞次数，提高有效碰撞率。
在絮凝区2加入高分子聚合物作为助凝剂如聚丙烯酰胺等，同时加入微砂，中心稳流筒内第二搅拌机7慢速转动，使混凝区内生成的微粒或微絮粒在架桥物质和水流扰动下，与微砂结合，高分子聚合物将二者胶结在一起，通过吸附架桥和沉淀物网捕等机理形成更多的大絮体，以便在斜管沉淀区3快速沉淀，微砂作为沉淀载体，大大提高沉淀速度，同时可减少高分子聚合物的投加量，且在系统中微砂可循环使用。在第二搅拌机7的作用下，水流在中心稳流筒内、外形成上下循环流，产生高频涡流，增加了循环流量并能控制流型，使带微砂的絮体和高分子聚合物得到充分混合。中心稳流筒外壁上的稳流隔板可使水流均匀布置，防止水流紊动打碎形成的大絮体。
水流进入斜管沉淀区3后，利用深层阻碍沉淀理论和浅层沉淀理论，其中大而重的带微砂絮体立即沉降下来，而一些较轻的絮体再随水流上升，随着横断面积逐渐扩大，上升水流速度渐渐降低，经过斜管分离装置10，较轻的絮体被斜管截留住，沿着斜管慢慢下滑落入污泥浓缩装置11内，而斜管沉淀区3上部的清水则由集水槽9收集后进入出水配水渠4中。由污泥浓缩装置11出来的部分泥渣，通过污泥回流装置回流到水力旋风分流器19中进行泥砂分离。
水力旋风分流器19利用离心力作用对细科物料进行分级，砂水混合液经回流泵以一定压力和流速进入水力旋风分流器的进口后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动，由于重相和轻相之间存在着密度差，受离心力、向心浮力、流体曳力的大小不同，受离心沉降作用，较粗较重的微砂被抛向水力旋风分流器的内壁，并沿螺旋线的轨迹向下运动，最后由水力旋风分流器的下出口经排砂管18排入中心稳流筒8，而较细的泥浆则在锥体中心和水形成内螺旋状的上升流，由水力旋风分流器的上出口经溢流管16、水力旋风分流器排泥泵17排出，微砂循环系统能有效保证快速沉淀、砂水分离的连续性及系统的自动化控制。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种微砂循环高效沉淀装置，包括池体、池体内由隔板分隔为混凝区、絮凝区和斜管沉淀区，混凝区安装有第一搅拌机，絮凝区内安装有第二搅拌机，其特征在于：
所述絮凝区内设置有一中心稳流筒，中心稳流筒的外壁上设置有十字形的稳流隔板，所述第二搅拌机位于该中心稳流筒内；
所述微砂循环高效沉淀装置还包括一微砂循环系统，该微砂循环系统包括污泥回流装置、水力旋风分流器、排出装置和排砂管；所述水力旋风分流器包括一进口和上、下两个出口，所述水力旋风分流器的进口通过污泥回流装置与斜管沉淀区的污泥出口端连接，水力旋风分流器的上出口连接排出装置，水力旋风分流器的下出口通过排砂管与中心稳流管底端相连通。
2.根据权利要求1所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述混凝区内设置有环形混凝剂加药管，该环形混凝剂加药管置于第一搅拌机的下方。
3.根据权利要求1所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述絮凝区内设置有环形絮凝剂加药管，该环形絮凝剂加药管置于第二搅拌机的下方。
4.根据权利要求1所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述污泥回流装置由回流管和泥砂回流泵组成。
5.根据权利要求1所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述排出装置由溢流管和用于排出污泥的水力旋风分流器排泥泵组成。
6.根据权利要求1所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述斜管沉淀区的下部设置有污泥浓缩装置，斜管沉淀区的污泥出口端还连接有排泥装置，该排泥装置包括一沉淀区排泥泵；斜管沉淀区的上部设置有斜管分离装置，该斜管分离装置的上方有集水槽。
7.根据权利要求6所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述集水槽与一用于储存清水的出水配水渠连通。
8.根据权利要求6所述的微砂循环高效沉淀装置，其特征在于：所述排泥装置和污泥回流装置之间通过阀门进行相互切换控制。
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