CN216038788U - 一种微涡混凝沉淀池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微涡混凝沉淀池，包括絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区，所述絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区依次连通；所述絮凝反应区进水管上设有混凝剂投放装置，絮凝反应区池内设有微涡反应器；所述沉淀区池底设有排泥口，沉淀区池体内设置有可开启关闭的隔板，隔板关闭时，使得池体被分为上下两部分；所述池体上安装有抽液装置；所述微涡反应器包括外部框架和涡街环，涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。本实用新型通过在污水处理的絮凝阶段，增加无需能耗的机械装置，装置通过水的流动即可运行，结构简单，成本低。

Description

一种微涡混凝沉淀池

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种微涡混凝沉淀池。

背景技术

混凝沉淀池是废水处理中沉淀池的一种。混凝过程是工业用水和生活污水处理中最基本也是极为重要的处理过程，通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝剂），使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉。在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。混凝沉淀法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。

通常絮凝的实施靠添加适当的絮凝剂，其作用是吸附微粒，在微粒间“架桥”，从而促进集聚。胶乳工业中，絮凝是胶乳凝固的第一阶段。絮凝剂通常为铵盐一类电解质或有吸附作用的胶质化学品。目前加速絮凝的方法有使用品质更加高的絮凝剂、采用机械搅拌器或者在使用微涡流絮凝器加速絮凝反应。

其中，微涡流混凝技术是在多相流动物系反应控制惯性效应理论基础上对传统反应沉淀技术进行改进而得，它涉及了给水处理中混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，微涡反应器中的填料有空心网孔球、十字形扰流构件等，这些填料能在反应器内形成微小的涡旋流动，促进水中微粒扩散，通过充分利用流体能量，增加脱稳胶粒碰撞几率，从而提高凝聚和絮凝效率。

在水处理过程中对于粒径大于1μm的颗粒絮凝主要机制是水的慢速混合。搅拌产生的速度梯度导致悬浮颗粒间的碰撞被称为宏观絮凝或同向絮凝。然而，在宏观絮凝的混合过程中，絮体颗粒会受到剪切力的作用，从而导致一些絮体聚集体的瓦解、破损或絮体的破碎。混合一段时间之后，形成稳定尺寸分布的絮体。絮体颗粒的形成和破碎几乎平衡。因此，可以通过控制溶液的水力条件及化学絮凝剂的使用来保证悬浮颗粒形成稳定分布的絮体。对于采用机械搅拌器加速絮凝反应，其机械设备昂贵、且机器搅拌器一直在水中运行会不停耗费电源，耗能高；同时随着使用时间的增加，机械搅拌器上会附着很多黏着物，影响机械搅拌器的使用，维护成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微涡混凝沉淀池。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种微涡混凝沉淀池，包括絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区，所述絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区依次连通；所述絮凝反应区进水管上设有混凝剂投放装置，絮凝反应区池内设有微涡反应器；所述沉淀区池底设有排泥口，沉淀区池体内设置有可开启关闭的隔板，隔板关闭时，使得池体被分为上下两部分；所述池体上安装有抽液装置；所述微涡反应器包括外部框架和涡街环，涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。

进一步的，所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端，圆轮的圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。

进一步的，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。

进一步的，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料。

进一步的，所述抽液装置包括延伸进沉淀区池体内的抽液管以及用于安装抽液管的可伸缩的支架；所述支架能带动抽液管上下运动。

进一步的，所述抽液管为软管，所述支架包括竖直固定在沉淀区池体侧壁上的升降筒，所述升降筒内设置有与升降筒同轴的螺杆；所述螺杆上螺纹连接有滑块，所述滑块可随螺杆转动上下运动；所述滑块上固定有连接架，所述抽液管利用连接架与滑块连接。

进一步的，所述沉淀区池体由上方的圆筒段和下方的锥段组成；所述隔板设置在圆筒段和锥段的交界处，所述隔板上还设置了一根中心轴，通过中心轴可翻转隔板。

本实用新型的有益效果：

1、对水质、水量变化适应能力强

因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度，而是依赖亚微观涡流的形成；

2、混凝效率高

微涡反应器创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件，其混凝效率大大优于传统混凝工艺，也优于网格混凝工艺，反应时间可以缩短到5~8分钟，与传统工艺相比，产水量可以提高1~2倍，占地少，投资省；

3、实施简便

微涡反应器既适于新建水厂，也适于老水厂传统工艺的改造，它对池型及前后序工艺（混合、沉淀）的衔接均无特殊要求。对老水厂改造的施工简便；

4、运行稳定、药耗低

微涡流使混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，使微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。且在水力条件的作用下可自行旋转，有利于防止淤泥，抑制藻类的滋生。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是微涡反应器的正视图。

图3是微涡反应器的俯视图。

图4是微涡反应器的侧视图。

附图说明：1-絮凝反应区；2-推流过渡区；3-沉淀区；4-进水口；5-混凝剂投放装置；6-微涡反应器。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例中，如图1所示，一种微涡混凝沉淀池，包括絮凝反应区1、推流过渡区2和沉淀区3，所述絮凝反应区1、推流过渡区2和沉淀区3依次连通；所述絮凝反应区1进水管4上设有混凝剂投放装置5，絮凝反应区池1内设有微涡反应器6。

在本实施例中，沉淀区3的排泥设备并不仅限于本实施例，所述沉淀区池底设有排泥口，沉淀区池体内设置有可开启关闭的隔板，隔板关闭时，使得池体被分为上下两部分；所述池体上安装有抽液装置；抽液装置包括延伸进沉淀区池体内的抽液管以及用于安装抽液管的可伸缩的支架；所述支架能带动抽液管上下运动。

进一步的，所述抽液管为软管，所述支架包括竖直固定在沉淀区池体侧壁上的升降筒，所述升降筒内设置有与升降筒同轴的螺杆；所述螺杆上螺纹连接有滑块，所述滑块可随螺杆转动上下运动；所述滑块上固定有连接架，所述抽液管利用连接架与滑块连接。

进一步的，所述沉淀区3池体由上方的圆筒段和下方的锥段组成；所述隔板设置在圆筒段和锥段的交界处，所述隔板上还设置了一根中心轴，通过中心轴可翻转隔板。

在本实施例中，如图2、图3和图4所示，所述微涡反应器6包括外部框架和涡街环，涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。

其中，所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端，圆轮的圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。

进一步的，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。

进一步的，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料；在本实施例中可以采用抗臭氧紫外线氟碳涂料。

该涂料是由氟碳树脂、抗臭氧颜填料、助剂、防锈颜料、溶剂等于固化剂配套组成的特种涂料；其防腐性能优异，具有良好的力学性能，漆膜坚韧、耐冲击；具有良好的附着力、柔韧性、耐磨性和封闭性能，该涂料无毒，无环境污染，涂层耐水、耐油、耐化学药品。

在本实施例中，外部框架用于将涡街环固定在池体中，可以选用不同材质，便于设备的模块化安装，在本实施例中，选用不锈钢为材料架设外部框架。

在本实施例中，涡街环由带有三个叶片的中空组件，内穿通杆组成，通杆两端固定于外部框架。通过一定的层数、间距搭配，可以将反应段分为三级（在本例中从上向下，一层和二层为一级，三层、四层为二级，五层、六层为三级，注：此划分方式并不固定）。一级反应最剧烈，保证药剂与水中的颗粒接触充分，为形成密实的矾花创造有利条件，二级、三级反应流速逐渐减小，在这期间密实的矾花逐渐形成，再经过推流过渡区2平缓推流，密实的矾花进入沉淀区3，为后续的沉淀工作打好基础。

絮凝长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程，其动力学致因是惯性效应。惯性效应理论认为，当水流速度变化时水的惯性与水流中固体颗粒的惯性不同，其加速度也不同，使得水与其中固体颗粒产生了相对运动，水流就会对颗粒运动产生水力阻力。由于不同尺度颗粒所受水力阻力不同，所以不同尺度颗粒之间就产生了速度差，这一速度差为相邻不同尺度颗粒的碰撞提供了条件。

对于脉动涡流水体而言，其中充满着大大小小的随机涡旋，水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流做涡旋运动时相邻不同尺度颗粒在脉动涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的，在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动，这种相对运动将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小，其惯性力越强，惯性效应越强絮凝作用就越好。因此，涡流中的微小涡旋的离心惯性效应是絮凝的重要的动力学致因。

根据以上理论，发明了集成式微涡反应器，放置在絮凝池水流通道上，水流通过时被设备切割、碰撞、反弹，速度发生激烈变化，大涡旋变成小涡旋，小涡旋最后变成高强度高频率的微涡旋，并呈阵列式分布形成涡街，离心惯性效应成倍放大，大幅度地增加了颗粒碰撞次数。

同时由于水流在通过反应设备时的惯性和边界效应，矾花产生强烈变形，在水流的揉动作用下变得更密实。并通过采用絮凝体分形控制技术对不同动力学条件下的颗粒数量、颗粒尺度、均匀度、密实度、形态进行分析，提出絮凝过程动力学控制参数，在设备上科学合理地布设多层涡街装置，控制着絮凝池中矾花颗粒的合理长大，形成粒度均匀合适的更易于沉淀的密实矾花，有效地改善和提高了絮凝效果。

通过本实用新型可以实现：

1、对水质、水量变化适应能力强

因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度，而是依赖亚微观涡流的形成；

2、混凝效率高

微涡反应器创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件，其混凝效率大大优于传统混凝工艺，也优于网格混凝工艺，反应时间可以缩短到5~8分钟，与传统工艺相比，产水量可以提高1~2倍，占地少，投资省；

3、实施简便

微涡反应器既适于新建水厂，也适于老水厂传统工艺的改造，它对池型及前后序工艺（混合、沉淀）的衔接均无特殊要求。对老水厂改造的施工简便；

4、运行稳定、药耗低

微涡流使混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，使微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。且在水力条件的作用下可自行旋转，有利于防止淤泥，抑制藻类的滋生。

本实用新型通过在污水处理的絮凝阶段，增加无需能耗的机械装置，装置通过水的流动即可运行，结构简单，成本低。

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的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，包括絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区，所述絮凝反应区、推流过渡区和沉淀区依次连通；所述絮凝反应区进水管上设有混凝剂投放装置，絮凝反应区池内设有微涡反应器；所述沉淀区池底设有排泥口，沉淀区池体内设置有可开启关闭的隔板，隔板关闭时，使得池体被分为上下两部分；所述池体上安装有抽液装置；所述微涡反应器包括外部框架和涡街环，涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。

2.根据权利要求1所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端，圆轮的圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。

3.根据权利要求2所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。

4.根据权利要求1所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料。

5.根据权利要求1所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述抽液装置包括延伸进沉淀区池内的抽液管以及用于安装抽液管的可伸缩的支架；所述支架能带动抽液管上下运动。

6.根据权利要求5所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述抽液管为软管，所述支架包括竖直固定在沉淀区池体侧壁上的升降筒，所述升降筒内设置有与升降筒同轴的螺杆；所述螺杆上螺纹连接有滑块，所述滑块可随螺杆转动上下运动；所述滑块上固定有连接架，所述抽液管利用连接架与滑块连接。

7.根据权利要求1所述的一种微涡混凝沉淀池，其特征在于，所述沉淀区池体由上方的圆筒段和下方的锥段组成；所述隔板设置在圆筒段和锥段的交界处，所述隔板上还设置了一根中心轴，通过中心轴可翻转隔板。

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