CN208802966U - 一种自来水厂用水净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自来水厂用水净化装置，包括配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池；上述装置依次连接，所述配水楼和旋流式高效澄清池之间设有加药装置，所述旋流式高效澄清池与污泥池连接，所述活性炭滤罐和清水池之间设有消毒装置。所述活性炭滤罐包括包括一个密闭罐体，所述罐体下部设有出水管和反冲洗进水管，上部设有进水管，所述罐体下部连同进气管，所述罐体上部设有反冲洗出水管和回气管，所述回气管与进气管连通；所述反冲洗出水管和进水管的管口位置低于回气管管口。能有效解决活性炭滤罐存在的生物活性炭滤层容易凝结、气堵、氧气的利用率不高、生物活性炭容易损失等缺点。

Description

一种自来水厂用水净化装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种自来水厂用水净化处理的装置。特别适用于处理能力为1-10万吨每天的中小规模的城镇的水净化处理。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城乡供水需求日益增加。随着地下水资源形势日益严峻，大力发展及利用地上水的水处理技术，保证水量、水质，满足安全饮水需求成为亟待解决的问题。然而地上及地下水资源水质恶化与人们对健康饮水要求提高之间的矛盾日益扩大，在国家的农村及城镇饮水安全的政策及环境之下，新建及改造适合农村及城镇的，节能、安全、投资及运营成本较低的中心型自来水厂对于整个行业是机遇，又是挑战。

近百年来，饮用水处理主要采用混凝沉淀及过滤，然后消毒的方法，对水质好的地下水甚至仅石英砂过滤再消毒即可。混凝沉淀所需反应时间较长，设备容积大，占地面积大，造价高，而占地小的机械搅拌式的混凝沉淀结构复杂，动力消耗大，设备故障率高。经济发展、水资源恶化，单纯的石英砂过滤和消毒已经无法满足人们对水质的要求，增加高效的生物活性炭过滤非常必要。目前的活性炭滤罐还存在生物活性炭滤层容易凝结、气堵、氧气的利用率不高、能耗高、生物活性炭容易损失等缺点，有待进一步的改进。

开发出适合中小型自来水厂的，工艺先进可靠、占地小、造价低、能耗和运行成本低、自动化程度高的水处理工艺及装置显得极为迫切。

为解决上述问题，适应市场的需要，为了能更好的适应于中、小型水厂，进行模块化、组合式建设,节约占地面积,降低能耗；在现有的水净化技术基础上发展成了一种自来水厂水净化工艺及装备。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种自来水厂用水净化装置。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种自来水厂用水净化装置，包括配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池；所述配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池依次连接，所述配水楼和旋流式高效澄清池之间设有加药装置，所述旋流式高效澄清池与污泥池连接，所述活性炭滤罐和清水池之间设有消毒装置；所述活性炭滤罐包括包括一个密闭罐体，所述罐体下部设有出水管和反冲洗进水管，上部设有进水管，所述罐体下部连通进气管，所述罐体上部设有反冲洗出水管和回气管，所述回气管与进气管连通；所述反冲洗出水管和进水管的管口位置低于回气管管口。

优选的，所述出水管和反冲洗出水管的两端均设有筛网，所述回气管的管口设有筛网。

进一步优选的，所述筛网的网孔小于活性炭的粒径，防止活性炭随水流出。

优选的，所述回气管、进气管设有单向阀；作用分别为防止气体回窜和防止液体回流。

优选的，罐体下部，进水管口上部设有支撑孔板，用于支撑活性炭。

优选的，出水管、反冲洗出水管和回气管上设有高压喷嘴，用于清洁网筛。用高压氮气或者水吹扫。

优选的，所述进气管通过氧气泵和氧气罐连接。

罐体内保持一定压力，但是压力很小，作用是为了给活性炭提供活性和适当流动，如有必要也可以在罐体上设置泄压阀，防止罐内气压过大。

优选的，所述罐体下端为弧形，进气管位于罐体底端。

优选的，所述进气管设在罐体下端侧面，进气管末端连接布气装置。

优选的，整个水净化过程采用PLC控制，取水泵和供水泵均变频可调，取水泵由清水池液位控制。

优选的，取水泵房中的泵加压后送至配水楼上的配水池中，水泵将水加压送至配水楼上的配水池中，采用扬洒式进水。

优选的，旋流式高效澄清池为圆筒形，圆筒形的澄清池包括同心布置的内筒、中间筒和外筒；外筒为钢筋混凝土结构，内筒和中间筒为塑料或不锈钢材质；内筒内部设多层孔板扰流件，内筒内部为一次絮凝区，内筒底部为预两端锥形的预混合室，预混合室底部为旋流进水装置；中间筒内部为二次絮凝区设多层孔板扰流件，中间筒底部为活性泥渣悬浮区，泥渣悬浮区与沉淀区相通，沉淀区上部设斜管，斜管上的清水区设出水渠，出水渠与外筒外侧的出水槽连通；泥渣悬浮区底部均设多个虹吸排泥管，部分污泥用污泥泵送至进水管回用；进水管内部设有螺旋混合装置；澄清池上方有构筑物。

优选的，石英砂滤池为方形滤池，方形滤池本体由钢筋混凝土浇筑而成，滤池上方有构筑物，滤池本体上部外侧设相互连通的一圈进水集水槽，V形槽与进水集水槽连通，两者形成网格形集水槽；进水集水槽上设进水管及阀门、反冲洗出水管及阀门，V形槽上沿与滤池本体上沿高度相同，滤池内设有一定高度的石英砂滤料，底部为承托层，滤池本体底部为配水空间，其上设有出水管及阀门，反冲洗进水管及阀门。

优选的，清水池由方形钢筋混凝土制成，方形钢筋混凝土清水池位于地下或半地下，清水池上方钢筋混凝土封闭，清水池留有检修门，设有液位传感器；配水楼、取水泵房、澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐、清水池等均设在构筑物内；从配水楼至取水泵房、澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐直至清水池，中间无泵。

水库等地上或地下水源经取水泵房中的泵加压后沿经过防腐处理的管道送至配水楼采用扬洒式进入配水池，除腥去臭；水流通过经过防腐处理的管道流入旋流式高效澄清池与絮凝剂及回用污泥混合絮凝沉降；絮凝后的水流入石英砂滤池过滤，然后流入活性炭滤罐深度过滤，净水经加药消毒之后自流进入清水池。

本实用新型的有益效果：本实用新型净水装置适应性广、能耗低、占地面积小，造价低，适合中小型自来水厂，能有效解决活性炭滤罐存在的生物活性炭滤层容易凝结、气堵、氧气的利用率不高、生物活性炭容易损失等缺点。

附图说明

图1是本发明装置连接示意图；

图2a旋流式高效澄清池示意图；

图2b旋流进水装置意图；

图2c孔板扰流件意图；

图3石英砂滤池主视图；

图4石英砂滤池俯视图；

图5实施例1中活性炭滤罐结构示意图。

图6实施例2中活性炭滤罐结构示意图。

附图标记：1.进水管，2.螺旋混合装置，3.虹吸排泥管，4.池底浇筑物，5.旋流进水装置，6.内筒，7.环形多层孔板扰流件，8.圆板多层孔板扰流件，9.中间筒，10.外筒， 11.斜管，12.构筑物，13.出水槽，14.出水渠，15.污泥槽，16.污泥泵；

Ⅱ.一次絮凝区、I.预混合室、Ⅲ.二次絮凝区、IV.活性泥渣悬浮区、V.泥渣悬浮区与沉淀区、Ⅵ.清水区；

21.配水空间、22.支撑孔板、23.滤池本体、24.进水集水槽、25.进水管及阀门、26.V

形槽、27.反冲洗出水管及阀门、28.石英砂滤料、29.承托层、30.出水管及阀门、31.反冲洗进水管及阀门、32.滤池上方构筑物；

40-罐体；41-支撑孔板；42-进水管；43-进水阀；44-出水管；45-出水阀；46-网筛；47- 氧气罐；48-氧气泵；49-进气管；50-回气管；51-反冲洗进水管；52-反冲洗出水管；53-高压喷嘴；54-泄压阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本实用新型，并不对其内容进行限定。

如图1～5所示，为本实用新型实施例的一种自来水厂用水净化装置，包括配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池；所述配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池依次连接，所述配水楼和旋流式高效澄清池之间设有加药装置，所述旋流式高效澄清池与污泥池连接，所述活性炭滤罐和清水池之间设有消毒装置。

所述活性炭滤罐包括包括一个密闭罐体40，罐体内装有活性炭滤料，所述罐体40下端为弧形，进气管49位于罐体40底端。所述罐体40下部设有出水管44和反冲洗进水管51，上部设有进水管42，所述罐体40下部连通进气管49，所述罐体40上部设有反冲洗出水管 52和回气管50，所述回气管50与进气管49连通；所述反冲洗出水管52和进水管42的管口位置低于回气管50管口。所述出水管44和反冲洗出水管52的两端均设有筛网46，所述回气管50的管口设有筛网，所述筛网的网孔小于活性炭的粒径，防止活性炭随水流出.

具体的，所述回气管50、进气管49设有单向阀；作用分别为防止气体回窜和防止液体回流，罐体40下部，进水管42口上部设有支撑孔板41，用于支撑活性炭；出水管44、反冲洗出水管52和回气管50上设有高压喷嘴53，用于清洁网筛。用高压氮气或者水吹扫，所述进气管49通过氧气泵48和氧气罐47连接；罐体40内保持一定压力，但是压力很小，作用是为了给活性炭提供活性和适当流动，罐体40上设置泄压阀54，防止罐内气压过大。氧气压力可调节，反冲洗时，增大压力，使冲洗效果更佳。

具体的，所述配水楼与取水泵房连接，取水泵房连通水库等水源；清水池连通供水泵房，供水泵房连通用户。

具体的，水库等地上或地下水源经取水泵房中的加压泵沿经过防腐处理的管道送至配水楼，分配水之后经添加絮凝剂等药物之后进入旋流式高效澄清池中完成预沉淀、絮凝沉降、斜管沉淀等净化过程，再自流进入石英砂滤池过滤，之后自流进入活性炭滤罐深度过滤，净水经加药消毒之后自流进入清水池，供水泵将洁净水送至用户。

具体的，整个水净化过程采用PLC控制，取水泵和供水泵均为变频可调，取水泵由清水池液位控制，保证清水池液位在一定范围内；供水泵由输往用户的管网压力控制，实现恒压供水，特别是保证用水高峰期的水压。

具体的，取水泵房中的泵加压后送至配水楼上的配水池中，特别适用于一座配水楼为多座澄清池等后续水处理设备供水，可均匀分配水量，又不会产生冲击负荷。水泵将水加压送至配水楼上的配水池中，扬洒式进水起到瀑气的作用，为水充氧而去除一定的腥臭味，又利用水力条件由进水时形成的夹气，在配水池内形成“小气浮”，将水中小体积的藻类、杂质、油污等托起，通过浮渣槽收集先期分离。同时配水池暂存一定量的水，对系统有一定缓冲作用。

具体的，旋流式高效澄清池为圆筒形，圆筒形的澄清池包括同心布置的内筒6、中间筒 9和外筒10。外筒为钢筋混凝土结构，内筒和中间筒为塑料或不锈钢材质。内筒内部设多层孔板扰流件7，内筒内部为一次絮凝区Ⅱ，内筒底部为预两端锥形的预混合室I，预混合室底部为旋流进水装置4。中间筒内部为二次絮凝区Ⅲ设多层孔板扰流件8，中间筒底部为活性泥渣悬浮区IV，泥渣悬浮区与沉淀区V相通，沉淀区上部设斜管，斜管上的清水区Ⅵ设出水渠14，出水渠与外筒外侧的出水槽13连通。泥渣悬浮区底部均设多个虹吸排泥管3，部分污泥用污泥泵16送至进水管1回用。进水管内部设有螺旋混合装置2。澄清池上方有构筑物12。

取水泵将水送入进水管1，与自动投加的絮凝剂及回用污泥一起在进水管1内部的螺旋混合装置2作用下预混合，然后从澄清池底部进入旋流进水装置4，水流形成旋流，向上进入内筒6，内筒的水流在多层孔板扰流件7的扰动作用下，粒子间的碰撞几率大大增加，强化了外界扰动，利于絮凝团的形成。水流从内体内上方溢流进入中间筒9上端，势能转化为动能，在中间筒内的多层孔板扰流件8扰动下深度絮凝，之后进入底部的活性泥渣悬浮区IV，筒截面积显著增加，水流速度快速降低，形成的絮凝团得以较完全的沉降，完成固液分离。之后水流改变方向向上进入沉淀区V，在上部的斜管11中，起到稳定悬浮泥渣层的上升膨胀以及促进和加强悬浮泥渣层的接触絮凝作用斜管原理进行进一步的沉淀，清水溢流进入辐射状分布的多个集水渠14中，并汇集进入出水槽13，排出澄清池。泥渣悬浮区 IV底部为锥形，污泥在水静压力下沿周向辐射状分布的多根虹吸排泥管3排出澄清池，汇集进入泥槽。部分污泥被污泥泵16送入进水管1回用。其余污泥排入污泥槽内收集做后续处理。

多层孔板扰流件7为5-10层，开孔直径为25-35mm,开孔率为10-20％，多层孔板扰流件8为5-10层，开孔直径为35-50mm，开孔率为15-25％，即水流在孔板处瞬间加速 4-10倍。各层孔板沿水流方向开孔率逐渐增大，开孔尺寸逐渐增大，孔板流速逐渐降低，而且各层开孔交错布置。水流处于不断的加速减速过程中，粒子间的碰撞频次显著提高，相互吸附形成絮凝团，且絮凝团不断增大，完成絮凝过程。

经澄清池过滤后的较洁净水(浊度约为5NTU)沿管道自流经进水管及阀门25进水集水槽，当水没过滤池本体23上沿和V形槽26上沿时，水流溢流进入滤池内部，流速低于单面或双侧进水的结构，均匀性得以提高，水流以8m/h的流速穿过石英砂滤料28，承托层29及孔板22，进入配水空间21，洁净水流沿出水管及阀门30流出滤池进入下一工序。反冲洗时，进水阀25关闭，出水阀30关闭，反冲洗进水阀门31打开，反冲洗出水阀 27打开，反冲洗水进入配水空间21，从滤池底部依次穿过支撑孔板22、承托29、并以设定流速均匀穿过石英砂滤料28，当没过滤池本体上沿及V形槽26上沿时，反冲洗水进入 V形槽26和进水集水槽24内，从反冲洗出水阀27排出。进水阀25和出水阀30之间连锁控制，根据液位调整进水阀25和出水阀30的开度，保证液位在理想高度。

石英砂滤料粒径为0.8-1.2mm,不均匀系数K80为1.0-1.3，滤料孔隙率为50％，滤料高度为1.2-2m，承托层选用鹅卵石，承托层高度为0.25m。

活性炭滤罐：生物活性炭工艺对于原水中的天然有机物和氨氮有较佳的去除率而成为各类城市自来水厂缓解有机物去除压力的优选深度处理工艺，但目前国内外自来水厂多采用下向流生物活性炭滤罐，在运行过程中会形成丰富的微生物群落，出水中细菌增加，并多与细小的活性炭颗粒一起流出，特别是在南方河网水体的高温季节，出水细菌数上升明显，微生物滋生严重，生物安全性低，迫使后续的氯消毒用药量加大，同时影响出厂水的嗅味。此外，由于下向流生物活性炭滤罐的水头损失在1.5m左右，一般在水厂内需设置中间提升泵房后方可实施，增大了水厂的运行能耗，而且增大了反冲洗的频次。下进水下曝气上出水的生物活性炭滤罐能较好解决常规下向流滤池的各种弊端。

活性炭滤料层是将普通的颗粒活性炭作为一种填料，利用活性炭巨大的比表面积，为水中微生物提供赖以生存的载体，使微生物在活性炭表面生长、繁殖，组成的一种活性炭与微生物的组合体。活性炭滤罐对分子量小于1000的小分子有机物予以吸附降解，同时生物作用去除氨氮。

打开进水阀43，经石英砂滤池过滤后的较洁净水沿进水管进入活性炭滤池，水流自上而下依次穿过支活性炭滤料，撑孔板41，同时进气管49通入氧气，使滤料处于膨胀状态，此时滤料与水及空气充分混合，提高滤料的挂膜效果。当水位到达L2液位时(活性炭填充到L1液位)，打开出水阀45水通过出水管44流出，出水管44两端设有网筛46，能够防止活性炭流出造成的损失；氧气经过回气管50进入进气管49循环利用；反冲洗时，进水阀 43和出水阀45关闭，打开反冲洗进水阀和反冲洗出水阀，水由反冲洗进水管51进入，打开反冲洗出水阀门，水流经支撑孔板41、活性炭，由罐体上部侧面的反冲洗出52水管流出。

一定时间后，若发现网筛有堵塞的情况，可用高压喷嘴53冲氮气或者高压水冲洗。罐体上方设有观察口，罐体侧壁设有液位测量装置。

具体的，方形钢筋混凝土清水池位于地下或半地下，清水池上方钢筋混凝土封闭，清水池留有检修门，设有液位传感器等，清水池上方可建草坪或做其他用途，节省占地面积。主要功能：

调节一、二级泵之间的水量不平衡值；保证杀菌病毒药剂与水接触时间；保证特发事件如消防时的用水。

具体的，取水泵房和供水泵房：一级泵房的水泵一般设在地面以下，低于取口，水自流进入取水泵。二级泵房供水泵设地下，上方为控制室，节省占地。水泵均采用变频控制，至少备用一台水泵。每台水泵出水口设压力传感器以检测泵供水状况。

各设备之间的管道均埋地下，采用经内外防腐处理之后的钢管。

实施例2

本实施例中的结构同实施例1所示，所不同的为罐体40为常规圆柱体，所述进气管49 设在罐体40下端侧面，进气管40末端连接布气装置。如图6所示。

本实用新型各装置具有以下优点：

旋流式高效澄清池：(1)在进水管中水与絮凝剂和回用污泥预混合，缩短了混合时间； (2)旋流进水装置将水流在预混合室中形成旋流，强化扰动；(3)中间筒中的多层孔板扰流件和内筒多层孔板扰流件的各层孔板开孔率及开孔直径不同，对水流的扰动状态不同，使得絮凝更彻底；(4)斜管沉淀进一步完成残余絮凝团的分离。

石英砂滤池：(1)V形槽将滤池分为网格式，化整为零并有机结合，进水及反冲洗更均匀，保证滤料料面平整；(2)结构简单，造价低、运行稳定可靠；(3)滤池上方设构筑物，防止二次污染。

活性炭滤罐：(1)在空气向上流的辅助作用下，滤料处于膨胀状态，滤料与水及空气充分混合，提高滤料的挂膜效果，且滤料不易板结，降低了滤池的冲洗频率。(2)能有效解决活性炭滤罐存在的生物活性炭滤层容易凝结、气堵、氧气的利用率不高、生物活性炭容易损失等缺点。

配水楼：(1)有一定的瀑气的作用，为水充氧而去除一定的腥臭味，在配水池内形成“小气浮”，将水中小体积的藻类、杂质、油污等有害物体托起，通过浮渣槽收集先期分离。(2)配水池暂存一定量的水，对系统有一定缓冲作用。(3)特别适用于一座配水楼为多座澄清池等后续水处理设备供水，均匀分配水量，又绝不会产生冲击负荷。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种自来水厂用水净化装置，包括配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池；所述配水楼、旋流式高效澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐和清水池依次连接，所述配水楼和旋流式高效澄清池之间设有加药装置，所述旋流式高效澄清池与污泥池连接，所述活性炭滤罐和清水池之间设有消毒装置；其特征在于，所述活性炭滤罐包括一个密闭罐体，所述罐体下部设有出水管和反冲洗进水管，上部设有进水管，所述罐体下部连同进气管，所述罐体上部设有反冲洗出水管和回气管，所述回气管与进气管连通；所述反冲洗出水管和进水管的管口位置低于回气管管口。

2.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述出水管和反冲洗出水管的两端均有筛网，所述回气管的管口设有筛网。

3.根据权利要求2所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述筛网的网孔小于活性炭滤料的粒径。

4.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述回气管、进气管设有单向阀。

5.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述罐体下部，进水管口上部设有支撑孔板。

6.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，出水管、反冲洗出水管和回气管上设有高压喷嘴。

7.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述罐体下端为弧形，进气管位于罐体底端。

8.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，所述进气管设在罐体下端侧面，进气管末端连接布气装置。

9.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，石英砂滤池为方形滤池，方形滤池本体由钢筋混凝土浇筑而成，滤池上方有构筑物，滤池本体上部外侧设相互连通的一圈进水集水槽，V形槽与进水集水槽连通，两者形成网格形集水槽；进水集水槽上设进水管及阀门、反冲洗出水管及阀门，V形槽上沿与滤池本体上沿高度相同，滤池内设有一定高度的石英砂滤料，底部为承托层，滤池本体底部为配水空间，其上设有出水管及阀门，反冲洗进水管及阀门。

10.根据权利要求1所述的一种自来水厂用水净化装置，其特征在于，清水池由方形钢筋混凝土制成，方形钢筋混凝土清水池位于地下或半地下，清水池上方钢筋混凝土封闭，清水池留有检修门，设有液位传感器；配水楼、取水泵房、澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐、清水池等均设在构筑物内；从配水楼至取水泵房、澄清池、石英砂滤池、活性炭滤罐直至清水池，中间无泵。