CN209619052U - 一种低温低浊水处理模拟装置 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种低温低浊水处理模拟装置，包括进水单元、预处理单元、过滤单元和测量单元，所述进水单元、预处理单元、过滤单元通过管路依次连接；所述进水单元为一体化水箱；所述预处理单元包括沉淀池和加药装置，所述沉淀池内设置与进水方向成设定角度倾斜设置的多个斜板；所述加药装置包括计量泵和储液桶，计量泵通过橡胶管将储液桶中的混凝剂输入沉淀池；所述过滤单元包括并联的多根滤柱，所述滤柱内部固定设置多孔滤板，所述滤板上方自下向上依次为卵石层，石英砂层和无烟煤层，所述测量单元检测滤柱出水中浊度和颗粒数。本实用新型通过设置滤柱内滤料的参数配置，能够有效针对不同参数进行设置，从而获得不同条件下滤柱的处理特性。

Description

一种低温低浊水处理模拟装置

技术领域

本实用新型涉及一种低温低浊水处理模拟装置，可实现冬季低温条件下对水处理的实验模拟。

背景技术

冬季北方地区气温低，水厂原水多有温度低，流动性差，浊度低的特点，传统的水处理工艺设备冬季运行效果不好，常规的处理方法增加预处理等方式以获得较好的处理效果，如强化混凝，膜分离等技术，但强化混凝往往会增加混凝剂的投入量，混凝剂多采用铝盐或铁盐的聚合物，如聚合氯化铝铁(PAFC)，聚合硫酸铝铁(PAFS)，而反应不完全的铝盐或铁盐会影响出水水质，对人体健康也有不良影响；膜分离需要增加膜分离设备，提高了处理成本，同时需要定期更换膜组件，实际操作中也存在一定的困难。

低温低浊水由于温度低，浊度低，水动力性能差，在传统混凝过程中混凝剂不易于与浊质分子结合形成“矾花”，然后通过沉淀进行固液分离，原水中含有的浊质颗粒悬浮在水中进入下一处理单元，增加了后续处理单元的负荷，而过滤单元通常采用单层滤料进行过滤，由于水厂单层滤料多采用石英砂，石英砂按粒径大小沿垂直方向由小到大分布，过滤时污染物多被截留在滤料表层，而滤料深层的空间无法发挥其截留效果，从而缩短了过滤周期，增加了反冲洗频率，出水水质无法得到保证，而反冲洗频率过高则会影响处理水量，因此，现有水处理设施对低温低浊水的处理效果并不理想。

现有对水厂原水处理工艺进行研究的中试试验装置(Pilot-Scale)主要针对预处理工艺进行研究，而对于后处理阶段的研究较少，传统的预处理方式在针对原水常温条件下有较好的效果，但在特殊环境中其效果不佳，因此，需要一套更加优化的装置，以获得更好的处理效果。

实用新型内容

为了解决传统水处理设施应对低温低浊水处理效果不佳的问题，保证冬季水处理的出水效果，提高水处理设施的处理效率，本实用新型提供一种低温低浊水处理模拟装置，能够有效针对冬季水厂水处理效果不良的情况进行研究和工艺优化。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低温低浊水处理模拟装置，包括进水单元、预处理单元、过滤单元和测量单元，所述进水单元、预处理单元、过滤单元通过管路依次连接，所述测量单元与过滤单元连接；

进一步的，所述进水单元为一体化水箱；所述预处理单元包括沉淀池和加药装置，所述沉淀池内设置与进水方向成设定角度倾斜设置的多个斜板；所述加药装置包括计量泵和储液桶，计量泵通过橡胶管将储液桶中的混凝剂输入沉淀池；所述过滤单元包括并联的多根滤柱，所述滤柱内部固定设置多孔滤板，滤板上方自下向上依次为卵石层，石英砂层和无烟煤层，所述测量单元检测滤柱出水中浊度和颗粒数。

进一步的，所述进水单元包括进水管I，水箱，出水管I和水泵，所述进水管I，水箱，出水管I和水泵依次连接。

进一步的，所述预处理单元包括沉淀池和加药装置，所述沉淀池上部为反应区，沉淀池下部为沉淀区，所述反应区设置与进水方向成设定角度倾斜设置的多个斜板。

进一步的，所述沉淀池包括混合区，絮凝区，澄清区，沉淀区和出水区，所述进水口与水泵出水管连接，所述混合区与加药装置通过加药管连接，所述混合区和絮凝区设有机械搅拌装置，所述沉淀区下部设有排泥管。

进一步的，所述加药装置为计量泵和储液桶，计量泵通过橡胶管将储液桶中的混凝剂输入沉淀池混合区。

进一步的，所述滤柱上端设有进水管和反冲洗水排放管，所述滤板下方空腔为出水端部，所述进水管通过管路连接沉淀池出水区，所述出水端部通过出水管排出部分滤后水；所述滤柱外侧沿滤板向上沿设定间距依次设置多个出水口，所述出水口通过橡胶管连接测压板上的测压管；

进一步的，所述滤柱外侧沿滤板向上沿设定间距依次设置多个出水口，自下而上依次为第一出水口，第二出水口…第N出水口，所述出水口通过橡胶管连接测压板上的测压管，所述第一出水口和测压管底部与测压板0刻度相平；

进一步的，所述卵石层与石英砂层交界处为第一界面，石英砂层与无烟煤层交界处为第二界面，所述第一界面高度设置为滤板至第一出水口的高度，所述第二界面高度可设置为滤板至第二出水口的高度，滤板至第三出水口的高度…滤板至第N-1出水口的高度。

进一步的，所述测量单元连接到出水端部，所述测量单元检测出水中浊度和颗粒数。

有益效果：本实用新型通过各个单元的协同工作，模拟了实际净水厂处理中各工艺结构单元的运行流程，通过采用改变滤料层结构参数，实现了对混凝效果不佳的沉淀池出水的过滤除浊模拟试验，通过并联的多根滤柱，能够对同一沉淀池出水不同滤层参数配置的试验。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

图2为本实用新型进水单元示意图；

图3为本实用新型沉淀池示意图；

图4为本实用新型加药装置示意图；

图5为本实用新型过滤单元示意图；

图6(a)为本实用新型在石英砂/无烟煤厚度为20cm/70cm配置下出水浊度变化；

图6(b)为本实用新型在石英砂/无烟煤厚度为30cm/60cm配置下出水浊度变化；

图6(c)为本实用新型在石英砂/无烟煤厚度为40cm/50cm配置下出水浊度变化；

图中1进水管，2沉淀池，3储药桶，4计量泵，5中间水箱，6提升泵，7回流段，8流量计，9反冲洗排水，10溢流管，11浊度仪，12颗粒计数仪，13过滤单元，14空压机，15反冲洗进水管，16污泥，17溢流管；

图中1-1进水管I，1-2出水管I，1-3透气管，1-4溢流管，1-5泄水管，1-6外人梯，1-7人孔，1-8水位计，1-9型钢底架，1-10基础，2-1进水管II，2-2配水区，2-3电机I，2-4搅拌轴I，2-5搅拌桨I，2-6电机II，2-7搅拌轴II，2-8导流筒，2-9导流罩，2-10中心进水管，2-11搅拌桨II，2-12电机III，2-13斜板，2-14旋转轴，2-15刮泥板，2-16分离罩，2-17污泥斗，2-18电机IV，2-19搅拌轴III，2-20搅拌桨III，2-21出水堰，2-22出水管，2-23污泥泵，2-24污泥回流泵，3-1电机V，3-2搅拌轴IV，3-3搅拌桨IV，3-4连接管，3-5泄压阀，3-6脉动阻尼器，3-7阀门I，3-8压力表，3-9背压阀，3-10阀门II，3-11阀门III，3-12计量泵，3-13过滤器，3-14阀门III，13-1进水管，13-2溢流管，13-3反冲洗排水管，13-4滤柱，13-5液面，13-6取样口，13-7无烟煤层，13-8石英砂层，13-9承托层，13-10滤板，13-11出水口，13-12反冲洗进水管，13-13出水管，13-14反冲洗进气管，13-15支座，13-16支撑板，13-17滤孔，13-18测压口，13-19橡胶管，13-20测压板，13-21测压管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

原水经进水管进入水箱I，水箱I出水经提升泵I提升进入沉淀池，沉淀池进水端设置布水堰，实现均匀布水。水流依次经过沉淀池的混合区，絮凝区，澄清区，沉淀区，加药泵将加药桶中的混凝剂按设定的加药频率投加到沉淀池的混合区，原水在混合区内发生凝聚反应，水中含有的胶体，悬浮性物质及其他不同尺寸的物质在机械搅拌装置I的水力搅拌下与混凝剂发生碰撞，形成较为松散的絮体，然后进入絮凝区，在絮凝区内，松散的絮体在机械搅拌装置II的水力搅拌下发生同向絮凝，随后进入澄清区，澄清区中的比重较大的絮体发生沉降，比重较小的絮体在斜板的作用下沉积在斜板上，进而逐步沉降至沉淀区底部，沉淀区底部设有污泥斗和刮泥装置，斜板上部的出水进入出水区，出水区分为两段，第一段通过机械搅拌装置III实现微絮体在水中均匀分布，第二段设置出水堰，出水堰中的水进入水箱II；水泵II将水箱II中的水提升至过滤单元，过滤单元根据实验要求设置多组相同条件的装置，过滤单元为并联的多根滤柱，所述滤柱上端设有进水端部和反冲洗水排放端部，所述滤柱内部固定设置多孔滤板，所述滤板下方空腔为出水端部，所述进水端部通过管路连接沉淀池出水区，所述出水端部通过管路排出部分滤后水。所述滤柱外侧沿滤板向上沿设定间距依次设置多个出水口，自下而上依次为第一出水口，第二出水口…第N出水口，所述出水口通过橡胶管连接测压板上的测压管，所述第一出水口和测压管底部与测压板0刻度相平。所述滤板上部填放滤料形成滤料层，所述滤料层自下向上依次为卵石层，石英砂层和无烟煤层，卵石层与石英砂层交界处为第一界面，石英砂层与无烟煤层交界处为第二界面，所述第一界面高度设置为滤板至第一出水口的高度，所述第二界面高度可设置为滤板至第二出水口的高度，滤板至第三出水口的高度…滤板至第N-1出水口的高度。所述测量单元连接到出水端部，所述测量单元检测出水中浊度和颗粒数。通过设置多组相同条件的实验装置，能够针对不同的滤料级配，厚度及材料进行实验，以获得在低温低浊原水条件下对水中悬浮性物质去除的实验数据。

实施例1

滤柱采用的滤速分别为9m/h、10m/h、12m/h、14m/h，滤后水浊度极限值0.3NTU，过滤极限水头损失选取1.5m，一般过滤周期不超过48h，由此形成三个触发条件并行的运行模式。当三个条件有一个触发，停止运行进行反冲洗.三组实验依次独立进行，彼此互不干扰。

表1试验滤柱主要参数

由图6(a)～图6(c)可以看出，在进水水质相同的条件下，当滤速增大时，过滤周期减小，除滤柱B在滤速9m/h时出水浊度达到0.3NTU触发过滤终点，其他条件下滤柱到达过滤终点时出水浊度均未到达0.3NTU，说明采用双层滤料能够对水中的浊度物质进行良好的去除。从出水浊度的稳定性来看，C柱>A柱>B柱，即在相同的进水条件下，增加砂层的厚度能够减小水质变化对出水浊度波动性的影响。从出水浊度来看，滤柱C在v＝9、10、12m/h时出水浊度平均值最低，滤柱A在v＝14m/h时出水浊度平均值最低，均小于0.1NTU，滤柱B仅在v＝9m/h时出水浊度优于滤柱A的出水浊度，在低滤速条件下增加石英砂层的厚度能够加强滤柱对水中浊度物质的截留效果，降低出水浊度；在高滤速条件下增加无煤层的厚度能够加强滤池的除浊效果。

通过设置滤柱内滤料的参数配置，能够有效针对不同参数进行设置，从而获得不同条件下滤柱的处理特性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开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公开的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种低温低浊水处理模拟装置，包括进水单元、预处理单元、过滤单元和测量单元，所述进水单元、预处理单元、过滤单元通过管路依次连接，所述测量单元与过滤单元连接，其特征在于，

所述进水单元为一体化水箱；所述预处理单元包括沉淀池和加药装置，所述沉淀池内设置与进水方向成设定角度倾斜设置的多个斜板；所述加药装置包括计量泵和储液桶，计量泵通过橡胶管将储液桶中的混凝剂输入沉淀池；所述过滤单元包括并联的多根滤柱，所述滤柱内部固定设置多孔滤板，所述滤板上方自下向上依次为卵石层，石英砂层和无烟煤层，所述测量单元检测滤柱出水中浊度和颗粒数。

2.如权利要求1所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述进水单元包括进水管I，水箱本体，出水管I和水泵，所述进水管I，水箱，出水管I和水泵依次连接。

3.如权利要求1所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述沉淀池上部为反应区，沉淀池下部为沉淀区，所述反应区设置与进水方向成设定角度倾斜设置的多个斜板。

4.如权利要求2所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述沉淀池包括混合区，絮凝区，澄清区，沉淀区和出水区，所述进水管I与水泵出水管连接，所述混合区与加药装置通过加药管连接，所述混合区和絮凝区设有机械搅拌装置，所述沉淀区下部设有排泥管。

5.如权利要求3所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述加药装置为计量泵和储液桶，计量泵通过橡胶管将储液桶中的混凝剂输入沉淀池混合区。

6.如权利要求1所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述滤柱上端设有进水端部和反冲洗水排放端部，所述滤板下方空腔为出水端部，所述进水端部通过管路连接沉淀池出水区，所述出水端部通过管路排出部分滤后水。

7.如权利要求6所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述滤柱外侧沿滤板向上沿设定间距依次设置多个出水口，自下而上依次为第一出水口，第二出水口…第N出水口，所述出水口通过橡胶管连接测压板上的测压管，所述第一出水口和测压管底部与测压板0刻度相平。

8.如权利要求7所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述卵石层与石英砂层交界处为第一界面，石英砂层与无烟煤层交界处为第二界面，所述第一界面高度设置为滤板至第一出水口的高度，所述第二界面高度可设置为滤板至第二出水口的高度，滤板至第三出水口的高度…滤板至第N-1出水口的高度。

9.如权利要求8所述的一种低温低浊水处理模拟装置，其特征在于，所述测量单元连接到出水端部，所述测量单元在线检测出水中浊度和颗粒数。