CN207998498U - 一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，包括：沉淀过滤组：其高度低于集水屋面，包括一体连通的位于下方的旋流沉砂池和位于上方的斜板沉淀池，其中，旋流沉砂池上方还设有连接集水屋面并用于形成旋流式进水的倾斜进水口，斜板沉淀池内安装有若干块倾斜的过滤斜板，两过滤斜板之间间隔布置并形成有上下连通斜板沉淀池的过滤间隙；不高于沉淀过滤组的膜过滤池：其顶部连接斜板沉淀池上部的滤水出口，在膜过滤池底部安装有膜过滤件，所述膜过滤组件的清水出口连接清水池。与现有技术相比，本实用新型结合沉砂和膜过滤技术，利用屋面雨水的重力作用，不需要外加能量，可以将屋面雨水快而高效的进行收集、处理及储存等。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种沉淀膜过滤反应器，尤其是涉及一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器。
背景技术
淡水资源短缺是全人类正在面临的问题，雨水已经成为越来越重要的淡水资源之一。雨水属于轻污染水，雨水中COD、N、P含量低，硬度不高，金属含量低，易于处理，处理后可以作为饮用水、生活杂用水及工业用水回用。雨水相比于生活污水的处理与回用及海水淡化利用，雨水处理工艺简单，可靠性高，细菌、病毒污染程度小，而且更加经济。通过对雨水的收集及处理后进行回用，能够有效的缓解我国水资源短缺的现状。
在众多雨水的集水方式中，屋面雨水的收集是最常见的。可以利用原有的房屋屋顶，无需建造各种雨水收集设施，因此不会产生额外的费用。另外，相比于地面雨水径流的收集，屋面雨水水质更为干净，浊度、COD、总氮、总磷比较低，致病菌和病毒污染小，因此屋面是雨水最为理想的集水面。
雨水的处理处置工艺比较简单，一般不用经过复杂的处理方式就能达到生活杂用水的水质要求。雨水处理工艺要求去除雨水中的常见污染物如COD、P、N、悬浮固体、有害金属离子等，一般通过一些物理化学的处理工艺就能达到对目标污染物的良好去除效果。常见的雨水物化处理方法有混凝沉淀、砂滤工艺、超滤工艺等，实验表明，混凝沉淀、砂滤等工艺对SS的去除率普遍达到90％以上，对COD的去除率在40％-60％之间，对NH4 +-N、NO3 --N去除率在40％左右，对金属离子的去除率达到80％以上。目前很多新型工艺或组合工艺也用到了雨水处理上，比如微絮凝工艺、双重沉淀工艺、轻质滤料+颗粒活性炭联用工艺等。但是上述联用工艺以及设备通常都比较复杂，且需要额外动力补充。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，包括：
沉淀过滤组：其高度低于集水屋面，包括一体连通的位于下方的旋流沉砂池和位于上方的斜板沉淀池，其中，旋流沉砂池上方还设有连接集水屋面并用于形成旋流式进水的倾斜进水口，斜板沉淀池内安装有若干块倾斜的过滤斜板，两过滤斜板之间间隔布置并形成有上下连通斜板沉淀池的过滤间隙；
不高于沉淀过滤组的膜过滤池：其顶部连接斜板沉淀池上部的滤水出口，在膜过滤池底部安装有膜过滤件，所述膜过滤组件的清水出口连接清水池。
倾斜进水口与旋流沉砂池的进水点切面形成一定倾斜角度，主要用于与旋流沉砂池的壁面配合形成旋流式的进水。优选的，所述倾斜进水口的倾斜角度满足其与旋流沉砂池进水点切面呈45°角。
由于集水屋面与沉淀过滤组存在高度差，在重力作用下，雨水以一定的流速经倾斜进水口进入沉淀过滤组的旋流沉砂池上方，经倾斜进水口的导向作用，雨水在旋流沉砂池上形成旋流，旋流式的雨水会增加雨水在旋流沉砂池的水力停留时间，同时，在雨水旋流过程中，大部分密度比水大的无机颗粒及部分有机悬浮颗粒会沉降到池底，经排渣管排出。经旋流沉砂池处理后的雨水上流进入斜板沉淀池，在上流过程中，部分在旋流沉砂池未沉降的无机颗粒及大部分有机悬浮颗粒沉降或在过滤斜板上被截留下来，另外部分无机盐类污染物也能够被去除。
优选的，所述的旋流沉砂池呈漏斗状，在旋流沉砂池的底部还通过带控制阀门的沉砂取排渣管连接外界。
斜板沉淀池设置在旋流沉砂池上方，雨水自下而上流入斜板沉淀池，并通过过滤斜板之间的过滤间隙从顶部流出，所述的过滤斜板优选采用平行布置，根据浅池理论，每块过滤斜板与水平线优选呈60°角设置。
优选的，所述的膜过滤件为上下面密封、侧面分布有贯通的透水孔的圆柱状膜桶，该膜桶的顶部设有连接清水池的所述清水出口，在膜桶的侧面包裹有盖住所述透水孔的滤布。这样，通过滤布表面两侧形成的压差，即可靠水头压力将雨水压进膜过滤件内部，多数无机颗粒、有机颗粒、致病菌类等污染物被截留下来，从膜过滤件内流出的水为清水。
滤布孔径有多种选择，优选情况下，选择孔径为10μm的滤布。
优选的，所述的膜过滤池、斜板沉淀池以及滤水出口的高度满足：膜过滤件上方水头压力可使得水从膜过滤件外向膜过滤件内过滤，并使过滤所得清水流进清水池。
优选的，所述的清水池的底部高于膜过滤件，且其高于膜过滤件的高度满足：清水池中的清水可反向进入膜过滤件内，并从膜过滤件内向外渗出实现对膜过滤件的反冲洗。此外，清水池的上部还可以设置溢流口，底部还可以设置泄流管，处理后的清水直接转移回用或者储存。通过上述设计，因为清水池设计高度高于膜过滤池一定距离，这样，在膜过滤件的反冲洗环节，可直接依靠清水池的水流压力，对膜过滤件中过滤元件(如滤布等)进行反冲洗，反冲洗水还可以进一步的流入斜板沉淀池和旋流沉砂池进行反冲洗，这种利用重力实现反冲洗的方式也充分体现了无动力运行的特点。
优选的，所述的膜过滤池底部还通过带有控制阀门的膜过滤池排渣管连通外界。
优选的，所述的集水屋面上设有集水槽，该集水槽的底部排水口依次设置建筑雨水落水管和反应器进水管，在反应器进水管的底部安装三通阀，所述三通阀的一个出水口连接所述倾斜进水口，另一个出水口指向地面。
本实用新型的一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器集雨水收集、处理及储存为一体。结合沉砂和膜过滤技术，利用屋面雨水的重力作用，不需要外加能量，可以将屋面雨水快而高效的进行收集、处理及储存，同时反应器简洁了雨水收集处理工艺，经反应器处理过后雨水水质达到了中水回用的标准。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)利用雨水系统水利高差，无外加动力需求，节约能源。
(2)将雨水的收集、处理及储存集合成整体，减少了雨水收集处理的工序。
(3)操作简单，成本低廉。
(4)雨水经本实用新型处理后水质达到中水回用的标准。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的具体结构示意图；
图3为本实用新型的平面示意图；
图4为本实用新型的斜板沉淀池的俯视示意图；
图5为本实用新型的旋流沉砂池的俯视示意图；
图6为本实用新型的膜过滤件的结构示意图；
图7为本实用新型的膜过滤件的俯视示意图；
图8为本实用新型的膜过滤件的仰视示意图；
图9为本实用新型的设备与集水屋面的安装示意图；
图中，1-反应器进水管，2-旋流沉砂池，3-斜板沉淀池，4-膜过滤池，5-清水池，6-沉砂取排渣管，7-三通阀，8-倾斜进水口，9-膜桶，10-滤布，11-连接管，12-膜过滤池排渣管，13-溢流口，14-泄流管，15-过滤斜板，16-透水孔，17-膜桶顶面，18-膜桶底面，19-膜桶出水口，20-集水屋面，21-集水槽，22-建筑雨水落水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
在本实用新型的一种实施方式中的一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其结构参见图1-图3所示，主要包括：
沉淀过滤组：其高度低于集水屋面20，包括一体连通的位于下方的旋流沉砂池2和位于上方的斜板沉淀池3，其中，旋流沉砂池2上方还设有连接集水屋面20并用于形成旋流式进水的倾斜进水口8，斜板沉淀池3内安装有若干块倾斜的过滤斜板15，两过滤斜板15之间间隔布置并形成有上下连通斜板沉淀池3的过滤间隙，参见图4所示；
不高于沉淀过滤组的膜过滤池4：其顶部连接斜板沉淀池3上部的滤水出口，在膜过滤池4底部安装有膜过滤件，所述膜过滤组件的清水出口连接清水池5。
上述实施方式中的倾斜进水口8与旋流沉砂池2的进水点切面形成一定倾斜角度，主要用于与旋流沉砂池2的壁面配合形成旋流式的进水，优选的，所述倾斜进水口8的倾斜角度满足其与旋流沉砂池2进水点切面呈45°角。
由于集水屋面20与沉淀过滤组存在高度差，在重力作用下，雨水以一定的流速经倾斜进水口8进入沉淀过滤组的旋流沉砂池2上方，经倾斜进水口8的导向作用，雨水在旋流沉砂池2上形成旋流，旋流式的雨水会增加雨水在旋流沉砂池2的水力停留时间，同时，在雨水旋流过程中，大部分密度比水大的无机颗粒及部分有机悬浮颗粒会沉降到池底排出。经旋流沉砂池2处理后的雨水上流进入斜板沉淀池3，在上流过程中，部分在旋流沉砂池2未沉降的无机颗粒及大部分有机悬浮颗粒沉降或在过滤斜板15上被截留下来，另外部分无机盐类污染物也能够被去除。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，为了减少水头损失，增加混合效果，旋流沉砂池2、斜板沉淀池3、膜过滤池4等优选采用横截面呈圆形的柱状体，如旋流沉砂池2可以采用漏斗状，参见图5所示，在旋流沉砂池2的底部还通过带控制阀门的沉砂取排渣管6连接外界。
斜板沉淀池3设置在旋流沉砂池2上方，雨水自下而上流入斜板沉淀池3，并通过过滤斜板15之间的过滤间隙从顶部流出，在本实用新型的一种优选的实施方式中，所述的过滤斜板15优选采用平行布置，根据浅池理论，每块过滤斜板15与水平线优选呈60°角设置。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，参见图6所示，所述的膜过滤件为上下面密封、侧面分布有贯通的透水孔16的圆柱状膜桶9，膜桶顶面17和膜桶底面18的结构可参见图7和图8所示，该膜桶9的顶部设有膜桶出水口19(即清水出口)，并进一步通过连接管11连接清水池5，在膜桶9的侧面包裹有盖住所述透水孔16的滤布10。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，所述的膜过滤池4、斜板沉淀池3以及滤水出口的高度满足：膜过滤件上方水头压力可使得水从膜过滤件外向膜过滤件内过滤，并使过滤所得清水流进清水池5。
这样，通过滤布10表面两侧形成的压差，即可靠水头压力将雨水压进膜过滤件内部，多数无机颗粒、有机颗粒、致病菌类等污染物被截留下来，从膜过滤件内流出的水为清水。
滤布10孔径有多种选择，优选情况下，选择孔径为10μm的滤布10。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，所述的清水池5的底部高于膜过滤件，且其高于膜过滤件的高度满足：清水池5中的清水可反向进入膜过滤件内，并从膜过滤件内向外渗出实现对膜过滤件的反冲洗。此外，清水池5的上部还可以设置溢流口13，底部还可以设置泄流管14，处理后的清水直接转移回用或者储存。通过上述设计，因为清水池5设计高度高于膜过滤池4一定距离，这样，在膜过滤件的反冲洗环节，可直接依靠清水池5的水流压力，对膜过滤件中过滤元件(如滤布10等)进行反冲洗，此外，清水池5的底部与旋流沉砂池2的底部还可以通过管道接通，通过进一步设计清水池5的高度高于斜板过滤池(此时需要同时保证清水池5的高度低于滤水出口的高度)，即可以使得反冲洗水进一步的流入斜板沉淀池3和旋流沉砂池2进行反冲洗，这种利用重力实现反冲洗的方式也充分体现了无动力运行的特点。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，所述的膜过滤池4底部还通过带有控制阀门的膜过滤池排渣管12连通外界。
在本实用新型的一种优选的实施方式中，所述的集水屋面20上设有集水槽21，该集水槽21的底部排水口依次设置建筑雨水落水管22和反应器进水管1，在反应器进水管1的底部安装三通阀7，所述三通阀7的一个出水口连接所述倾斜进水口8，另一个出水口指向地面，参见图1所示。
这样，在上述的实施方式中，通过合理的水力学计算，利用屋面雨水的水头压力与清水箱的水头压力，可全过程实现反应器的无动力运行，并对屋面雨水中污物有良好的去除效果。
上述各实施例中的一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器利用雨水系统的水力高差，首先在反应器内形成旋流进行泥沙等分离，然后上流进入斜管沉淀区，沉淀区的清水进入后续的膜过滤件，过滤后清水进入回用水池。膜过滤系统可利用雨水回用压力进行定期反冲洗，反应器底部淤泥室收集的沉淀，可通过旁路管进行定期排空。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，包括：
沉淀过滤组：其高度低于集水屋面(20)，包括一体连通的位于下方的旋流沉砂池(2)和位于上方的斜板沉淀池(3)，其中，旋流沉砂池(2)上方还设有连接集水屋面(20)并用于形成旋流式进水的倾斜进水口(8)，斜板沉淀池(3)内安装有若干块倾斜的过滤斜板(15)，两过滤斜板(15)之间间隔布置并形成有上下连通斜板沉淀池(3)的过滤间隙；
不高于沉淀过滤组的膜过滤池(4)：其顶部连接斜板沉淀池(3)上部的滤水出口，在膜过滤池(4)底部安装有膜过滤件，所述膜过滤组件的清水出口连接清水池(5)。
2.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述倾斜进水口(8)的倾斜角度满足其与旋流沉砂池(2)进水点切面呈45°角。
3.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的旋流沉砂池(2)呈漏斗状，在旋流沉砂池(2)的底部还通过带控制阀门的沉砂取排渣管(6)连接外界。
4.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的过滤斜板(15)呈平行布置，每块过滤斜板(15)与水平线呈60°角。
5.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的膜过滤件为上下面密封、侧面分布有贯通的透水孔(16)的圆柱状膜桶(9)，该膜桶(9)的顶部设有连接清水池(5)的所述清水出口，在膜桶(9)的侧面包裹有盖住所述透水孔(16)的滤布(10)。
6.根据权利要求5所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的滤布(10)的孔径为10μm。
7.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的膜过滤池(4)、斜板沉淀池(3)以及滤水出口的高度满足：膜过滤件上方水头压力可使得水从膜过滤件外向膜过滤件内过滤，并使过滤所得清水流进清水池(5)。
8.根据权利要求1或7所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的清水池(5)的底部高于膜过滤件，且其高于膜过滤件的高度满足：清水池(5)中的清水可反向进入膜过滤件内，并从膜过滤件内向外渗出实现对膜过滤件的反冲洗。
9.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的膜过滤池(4)底部还通过带有控制阀门的膜过滤池排渣管(12)连通外界。
10.根据权利要求1所述的一种一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器，其特征在于，所述的集水屋面(20)上设有集水槽(21)，该集水槽(21)的底部排水口依次设置建筑雨水落水管(22)和反应器进水管(1)，在反应器进水管(1)的底部安装三通阀(7)，所述三通阀(7)的一个出水口连接所述倾斜进水口(8)，另一个出水口指向地面。
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| CN201820186413.7U CN207998498U (zh) | 2018-02-02 | 2018-02-02 | 一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108285210A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-17 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一体式无动力旋流沉淀膜过滤反应器 |
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