CN217838464U - 一种磁混凝沉淀池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁混凝沉淀池，其包括：混合区、沉淀区以及并联在两者之间的两条磁粉回路，本申请在磁粉回路中设置气提回流装置，能够通过向磁粉回路中自下而上吹入空气，使污泥混合液、空气形成气液混合体以降低液体密度，将混合液由低处提升到高处，从而在输送过程中通过混合液内气泡将磁粉及混合污泥提升至混合区，解决泵腔及排泥管道易堵塞、易磨损、易故障的问题，并同时降低系统能耗，节约成本。本申请通过将磁混凝沉淀池中回流污泥泵及剩余污泥泵更换为气提回流装置，完全避免了管道及泵的堵塞现象，不再需要人工清掏作业，也避免了因维修导致磁粉流失的问题。本申请能够避免系统中设备和管道等配件磨损。

Description

一种磁混凝沉淀池

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种。

背景技术

磁混凝澄清工艺原始于美国麻省理工，该工艺在常规中混凝沉淀工艺中添加了磁粉。磁粉(～10μm)微小作为沉淀析出晶核，使得水中胶体颗粒与磁粉颗粒很容易碰撞脱稳而形成絮体，晶核量多能够使每粒微小的悬浮物颗粒都形成絮体，并包裹上磁粉，从而悬浮物去除效率大为提高。同时由于磁粉密度～6.5，导致絮体密度远大于常规混凝絮体，大幅提高了沉淀速度，有效节省用地。

但是，现有常规设计的磁混凝沉淀池存在以下一些缺点：1、磁粉的加入，导致污泥回流泵和剩余污泥泵容易发生堵塞，实际运行管理工作量大；2、磁粉容易对泵叶轮产生磨损，降低使用寿命，增加设备更换的成本；3、运行中泵的能耗相对较高。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的不足，本申请的目的在于提供一种磁混凝沉淀池的改进优化方案。本申请通过在混合区与沉淀区之间磁粉回路中接入气提回流装置，通过气提方式使污泥混合液、空气形成气液混合体以降低液体密度，从而利用液体内气泡将混合液中磁粉顺利由低处提升到高处，从而完成磁粉输送回收过程。

为实现上述目的，本申请提供的一种磁混凝沉淀池，包括：混合区，其接收污水，并向污水中投入混凝剂及磁粉；沉淀区，其进水端接收混合区水体，用于沉淀水体污泥，并由池内刮泥机刮取池底沉积污泥；其中，所述混合区与沉淀区之间连接两条相互并联的磁粉回路，磁粉回路将沉淀区内磁粉回流至混合区，两条磁粉回路中还分别设置有气提回流装置，所述气提回流装置向磁粉回路中吹入空气，将磁粉回路中污泥混合液由低处提升至高处进入混合区。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，两条相互并联的磁粉回路包括：磁粉回流回路，其通过回流污泥管直接将沉淀区内含磁粉水体回流至混合区；剩余污泥回路，其在剩余污泥管管路中设置有磁粉离器，将沉淀区内含磁粉水体中磁粉分离回收重新投入混合区，将剩余污泥混合液排至污泥处理系统。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，所述气提回流装置包括：压缩空气源，用于提供空气；空气提升装置，其连接磁粉回路，将压缩空气源所提供的空气吹入磁粉回路中。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，压缩空气源包括空压机和/或鼓风机。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，空气提升装置包括：污泥提升管，其密封并套接于磁粉回路的管道外壁，其内部具有连通磁粉回路管道中污泥混合液的若干空气释放头；出水管，其由阀体密封，设置在污泥提升管下端；空气管，其连接压缩空气源，向污泥提升管中提供空气。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，所述空气管为倒U型弯管，其顶部弯曲部位高度设置为不低于磁粉回路中的回流污泥管或剩余污泥管顶端，所述空气管的底部一端通过污泥提升管连接磁粉回路中回流污泥管或剩余污泥管底部，所述空气管的底部另一端连接压缩空气源。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，所述空气释放头为由污泥提升管管内空腔顶部倾斜向上连通至回流污泥管或剩余污泥管内部的连通管道。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，所述污泥提升管安装于回流污泥管或剩余污泥管上升直段。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，所述污泥提升管沿污泥混合液流向安装于回流污泥管或剩余污泥管平直段上游且位于回流污泥管或剩余污泥管的底部。

可选的，如上任一所述的磁混凝沉淀池，其中，两组磁混凝沉淀池之间公用一组压缩空气源，其中，每一组磁混凝沉淀池的回流污泥管上压缩空气源一用一备；两组磁混凝沉淀池的剩余污泥管上共连接3台压缩空气源，每组磁混凝沉淀池各用一台压缩空气源，剩余一台压缩空气源为两组磁混凝沉淀池共同备用。

本申请和现有方案相比具有如下技术效果:

本申请提供一种磁混凝沉淀池，其包括：混合区、沉淀区以及并联在两者之间的两条磁粉回路，本申请在磁粉回路中设置气提回流装置，能够通过向磁粉回路中自下而上吹入空气，使污泥混合液、空气形成气液混合体以降低液体密度，将混合液由低处提升到高处，从而在输送过程中通过混合液内气泡将磁粉及混合污泥提升至混合区，解决泵腔及排泥管道易堵塞、易磨损、易故障的问题，并同时降低系统能耗，节约成本。本申请通过将磁混凝沉淀池中回流污泥泵及剩余污泥泵更换为气提回流装置，完全避免了管道及泵体的堵塞现象，不再需要人工清掏作业，也避免了因维修导致磁粉流失的问题。本申请能够避免系统中设备和管道等配件磨损。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为现有的磁混凝沉淀池系统结构示意图；

图2为本申请磁混凝沉淀池中磁粉回路连接方式的示意图；

图3为本申请磁混凝沉淀池俯视结构示意图；

图4为本申请的磁混凝沉淀池中空气提升装置的第一种安装方式示意图；

图5为本申请的磁混凝沉淀池中空气提升装置的第二种安装方式示意图。

图中，1表示沉淀区；11表示回流污泥管；2表示混合区；21表示剩余污泥管；3表示磁粉离器；4表示压缩空气源；41表示空气管；42表示阀体。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于管道本身而言，由其外壁指向管道内部流通物料的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对磁混凝沉淀池时，由气体回流装置机房指向沉淀区池壁顶端的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请所提供的磁混凝沉淀池，包括参照图1所示的：

混合区2，其接收污水，并向污水中投入混凝剂及磁粉；

沉淀区1，其进水端接收混合区水体，用于沉淀水体污泥，并由池内刮泥机刮取池底沉积污泥；

区别于现有技术，本申请将现有技术中在混合区2与沉淀区1之间并联连接的现有回流、剩余污泥输送系统中的渣浆泵，替换为分别设置在两条磁粉回路中的气提回流装置，通过气提的方式进行回流，实现剩余污泥及磁粉的输送。由此，本申请通过所述气提回流装置向磁粉回路中自下而上吹入空气，使污泥混合液、空气形成气液混合体以降低液体密度，从而利用空气提升装置以较小能耗将混合液由低处提升到高处，完成磁粉回路中将沉淀区内磁粉及混合污泥回流至混合区的输送过程。本申请在将磁粉回路中污泥混合液由低处提升至高处进入混合区2的过程中，能够克服磁粉对原有回流污泥管、剩余污泥管中回流污泥泵和剩余污泥泵的磨损，彻底解决了泵腔易堵塞的问题。本申请的气体回流装置不仅降低了系统能耗，而且能够通过简单易行的气提回流装置解决泵易堵塞影响安全生产的问题，避免阻塞维修所带来的磁粉流失，能够在节约能耗同时降低药耗，节约维修和人员运行管养成本。

具体参照图2所示，采用本申请方案的每一组磁混凝沉淀池中，均分别设置两条相互并联的磁粉回路，即：

磁粉回流回路，其通过回流污泥管11直接将沉淀区1内含磁粉水体回流至混合区2；

剩余污泥回路，其设置有磁粉离器3，通过剩余污泥管21将沉淀区1内含磁粉水体中磁粉分离回收重新投入混合区2，将剩余污泥混合液排至污泥处理系统。

本申请所提供的气提回流装置分别连接回流污泥管11和剩余污泥管21，包括分别设置在两路磁粉回路中的：

压缩空气源4，其可由空压机或鼓风机提供，用于提供空气；

空气提升装置，其连接相应磁粉回路，用于通过管道，将压缩空气源所提供的空气吹入磁粉回路中。本申请中，气体回流装置可利用管内外液体的密度差来提升污泥混合液。其将升液管放入淹没深度为Hs的水中，从空气管连续向升液管注入符合要求的压缩空气，由于升液管内形成的夹气混合液比管外混合液的容重小，因此夹气混合液便可连续上升，由此在夹气混合液上升形成的抽力和管外混合液压力的共同作用下，使得混合液连续不断地涌进吸入口，经升液管输送到指定地点，完成输送过程。

具体设置时，本申请中的空气提升装置可设置为包括图4或图5所示的：

污泥提升管，其密封并套接于磁粉回路的管道外壁，其内部具有连通磁粉回路管道中污泥混合液的若干空气释放头；

出水管，其由阀体42密封，设置在污泥提升管下端；

空气管41，其连接压缩空气源4，向污泥提升管中提供空气。

为保护压缩空气源4停止后，管内水体不会倒灌淹没设备，又同时确保气体能够从管体底部提升水体磁粉，本申请一般将所述空气管41设置为倒U型弯管结构，并将其顶部弯曲部位高度设置为不低于磁粉回路中的回流污泥管11或剩余污泥管21顶端，所述空气管41的底部一端通过污泥提升管连接磁粉回路中回流污泥管11或剩余污泥管21底部，所述空气管41的底部另一端连接压缩空气源4。由此，供气停止后，空气管中倒灌液面至于回流污泥管11或剩余污泥管21顶部高度，而不会溢过倒U型弯管结构顶部弯曲部位。

上述管路结构中，污泥提升管可选择以图5方式安装于回流污泥管11或剩余污泥管21上升直段也可选择以图4方式安装于回流污泥管11或剩余污泥管21中平直段的上游位置。

图5将污泥提升管安装于回流污泥管11或剩余污泥管21上升直段的方式更为优选，其原因在于：气提管路不受阻，气体不会积聚于管内特定位置，因而气泡分布更为均匀，对磁体的推动效果更佳；

若机房场地不允许如此布置，本申请还可以图4方式将污泥提升管沿污泥混合液流向安装于回流污泥管11或剩余污泥管21中平直段的上游，并将污泥提升管设置于回流污泥管11或剩余污泥管21的底部，以使得气提气泡依旧能够从下往上流通以推动磁粉回收。但是，此方式下，由于平直段中水气分离，会降低提升效率，并让风机憋压。

表1为图4、图5两种安装位置对气提性能的影响对比表

因此，在后期改造过程中，一般优选更改原试验风机的安装位置，配合直管布置方式以对气提性能、能耗进行优化。本申请中，风机运行频率预计范围：35～40hz。

具体应用中，本申请所述空气释放头可具体设置为：由污泥提升管管内空腔顶部倾斜向上贯通至回流污泥管11或剩余污泥管21管壁内部的连通管道。其可均匀分布于回流污泥管11或剩余污泥管21外一周以均匀实现管内提气。

具体应用中，以图3所示回流要求160-170m³/h、剩余污泥流量3640m³/h的磁混凝沉淀池为例，本申请的气提回流装置可在两组磁混凝沉淀池之间公用一组压缩空气源4。具体设置时，空压机设置在沉淀池底侧设备房中。每一组磁混凝沉淀池的回流污泥管11上分别通过三通接口连接2台压缩空气源4，一用一备；两组磁混凝沉淀池的剩余污泥管21上共并联3台压缩空气源4，常规运转中，3台压缩空气源4仅运转1～2台，以每组磁混凝沉淀池各用一台压缩空气源4为例，剩余的一台压缩空气源4可设置为两组磁混凝沉淀池共同备用。

参照图3所示，本项目：合计4组池体，每2组池体共用一个泵房作为风机设备间，设置回流风机。每个风机设备间中分别设置：4台风机(轮换运行)作为剩余污泥风机；3台风机(互为备用)作为回流气提装置。各组风机分别连接2台剩余污泥气提装置以通过倾斜向上连通至回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)内部的连通管道实现管内均匀供气。上述各设备由成套PLC风机控制系统实现供气到提升点对点控制，整个系统简单，易于操控和故障时切换。

管路中气提回流设备参数可通过如下方式计算确定：

①空气量的计算：

所需空气量Qu＝K·Qs·H/(23·η·lg(h+10)/10))

式中：Qu—所需空气量，m³/h

Qs—设计提升量，m³/h

H—水面以上的提升高度，m

h—水面以下空气注入深度，既浸没深度，m

K—安全系数，1.2

η—效率系数，一般为0.35～0.45

②风压的计算：

P＝h+H+0.3

式中：P—风机风压，mH₂O；

h—浸没深度，m；

H—提升高度，m；

③提升高度计算：

h_min＝1.5H

式中：H—提升高度，m；

h_min—最小浸没深度，m。

④气提回流设计要点：

(4-1)浸没深度的确定

由公式可知其它条件不变时浸没深度增加空气用量减小，与此同时浸没深度增加风机风压随之增加，可据此合理确定浸没深度。

(4-2)管径的确定

升液管内混合液流速建议取0.7～1.5m/s为宜，空气管最小管径应为DN25，升液管最小管径应为DN80。以回流要求160-170m3/h、剩余污泥流量3640m3/h的磁混凝沉淀池为例，回流管径可选择为D219*3，剩余管径可选择为：D159*3，都符合升液管的要求。

(4-3)压缩空气的释放头

采用空气释放器或弯头(简单实用)压缩空气出口总截面建议采用升液管截面的1/14～1/7为宜。以磁混凝沉淀池的回流管弯头压缩空气出口总截面D15.5～D30.8为例，则可以选择为DN20或DN25的弯头。同理，剩余污泥管弯头压缩空气出口总截面积为：D11.2～D20.2，则其可相应选择DN15或DN20的弯头。

(4-4)吸入口距池底的距离

升液管下端距池底的距离一般设置在150-500mm范围内为宜：本项目实施过程中，澄清池排泥管道(从澄清池到渣浆泵前端回流污泥和剩余污泥为共用排泥管)下端距池底距离为320mm，属于理论值范围内。在这个理论范围内的目的是既能够顺畅气提排送泥水混合液，其吸入口又不被积泥埋住，可连续工作为准。即便吸入口被积泥等埋住，不能气提排送泥水混合液时，可先关闭升液管出水阀门，通过连续几次开、关注气阀，向升液管吸入口鼓气疏通。当然，本项目实施过程中排泥管道的吸入口就在澄清池刮泥机的面前，吸入口被积泥埋住的可能性不大。

(4-5)防堵及排气措施

为防止升液管堵塞，在设计中应预留冲洗孔或清通孔。此外，由于排泥管未分流的主管(D325*3)有12.7m左右，因此，当出现停产或其他原因造成的泥沙大量堆积在该水平管道中时，可相应在合适位置设置冲洗孔或清通孔进行清理。

本申请的优势在于：

(1)以回流要求160-170m³/h、剩余污泥流量3640m³/h的磁混凝沉淀池为例，本申请根据水处理作业量，将回流泵更换为规格型号：功率11KW电压380V电流22A频率50Hz流量300m³/h的风机，可满足70-160m³/h生产流量需要，完全避免了管道堵塞现象，该岗位员工不用清掏该台设备。

(2)未采用本申请的设计方案前，原来清掏需要将管道与泵连接的直接卸开，会直接导致磁粉的流失和法兰盘的磨损。采用本申请的设计方案改造后，磁粉由管内气泡实现均匀提升，因此能够基本杜绝磁粉的流失和法兰盘的磨损。

(3)以掏泵按每天撤卸6次算，采用本申请的磁粉气流回提方案后，减少磁粉流失8kg。磁粉按2100元/吨，一天一台泵损失16.8元，4台损失67.2元，一月损失2016元，一年24192元。如果4台都更换，一年磁粉可节约2.4万元左右。

(4)本申请气提回流方式相比于在回流、剩余污泥管从澄清池底部出来后到渣浆泵的前端加装旁通管，在旁通管内加装高速粉碎机的方式，具有如下优势：高速粉碎机需要在剩余、回流污泥管道上共装8个，其原理就是在污水进入渣浆泵前，通过高速粉碎机将污水中的杂质进行粉碎。从而提高渣浆泵自身的通过率。但是由于污水中絮状物较多，因此粉碎机的粉碎效果不是很理想，本申请可直接规避粉碎机刀片被絮状物缠绕导致频率降低或卡死的问题。

本领域普通技术人员可以理解：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，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (10)

1.一种磁混凝沉淀池，包括：

混合区(2)，其接收污水，并向污水中投入混凝剂及磁粉；

沉淀区(1)，其进水端接收混合区水体，用于沉淀水体污泥，并由池内刮泥机刮取池底沉积污泥；

其特征在于，

所述混合区(2)与沉淀区(1)之间连接两条相互并联的磁粉回路，磁粉回路将沉淀区内磁粉回流至混合区，两条磁粉回路中还分别设置有气提回流装置，所述气提回流装置向磁粉回路中吹入空气，将磁粉回路中污泥混合液由低处提升至高处进入混合区(2)。

2.如权利要求1所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，两条相互并联的磁粉回路包括：

磁粉回流回路，其通过回流污泥管(11)直接将沉淀区(1)内含磁粉水体回流至混合区(2)；

剩余污泥回路，其在剩余污泥管(21)管路中设置有磁粉离器(3)，将沉淀区(1)内含磁粉水体中磁粉分离回收重新投入混合区(2)，将剩余污泥混合液排至污泥处理系统。

3.如权利要求2所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，所述气提回流装置包括：

压缩空气源(4)，用于提供空气；

空气提升装置，其连接磁粉回路，将压缩空气源所提供的空气吹入磁粉回路中。

4.如权利要求3所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，压缩空气源(4)包括空压机和/或鼓风机。

5.如权利要求3所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，空气提升装置包括：

污泥提升管，其密封并套接于磁粉回路的管道外壁，其内部具有连通磁粉回路管道中污泥混合液的若干空气释放头；

出水管，其由阀体(42)密封，设置在污泥提升管下端；

空气管(41)，其连接压缩空气源(4)，向污泥提升管中提供空气。

6.如权利要求5所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，所述空气管(41)为倒U型弯管，其顶部弯曲部位高度设置为不低于磁粉回路中的回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)顶端，所述空气管(41)的底部一端通过污泥提升管连接磁粉回路中回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)底部，所述空气管(41)的底部另一端连接压缩空气源(4)。

7.如权利要求6所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，所述空气释放头为由污泥提升管管内空腔顶部倾斜向上连通至回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)内部的连通管道。

8.如权利要求6所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，所述污泥提升管安装于回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)上升直段。

9.如权利要求6所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，所述污泥提升管沿污泥混合液流向安装于回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)平直段上游且位于回流污泥管(11)或剩余污泥管(21)的底部。

10.如权利要求1-6任一所述的磁混凝沉淀池，其特征在于，两组磁混凝沉淀池之间公用一组压缩空气源(4)，其中，每一组磁混凝沉淀池的回流污泥管(11)上压缩空气源(4)一用一备，两组磁混凝沉淀池的剩余污泥管(21)上共连接3台压缩空气源(4)，每组磁混凝沉淀池各用一台压缩空气源(4)，剩余一台压缩空气源(4)为两组磁混凝沉淀池共同备用。

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