CN220237844U - 一种高效曝气沉砂池 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种高效曝气沉砂池，包括曝气沉淀池和多层旋流沉砂池，曝气沉淀池的输出端与多层旋流沉砂池相连通，曝气沉砂池内设置有曝气管，多层旋流沉砂池设置有多层旋流固液分离器，多层旋流固液分离器包括分离碟盘，分离碟盘间隔套设，分离碟盘包括呈环形的导流板和导流管，导流管呈螺旋状与导流板的外圆面切向相连，导流板的底部设置有锥形导板，且该锥形导板的底部设置有固体排放口。本实用新型的一种高效曝气沉砂池，通过在曝气沉砂池末端增加多层旋流沉砂池，利用多层旋流沉砂池中的多层旋流固液分离器实现精细除砂，解决曝气沉砂池除砂精度低的问题。

Description

一种高效曝气沉砂池

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，更具体地，涉及一种高效曝气沉砂池。

背景技术

生活污水经市政污水管网的收集，通过污水泵站输送或者自流至污水处理厂粗格栅集水井，污水在迁移、流动的过程中，土壤、地面、管道以及污水中携带的无机砂粒也随之进入污水处理厂。污水中的物质成分主要分为两大类：有机污染物和无机污染物。有机污染物如BOD、COD以及SS中的有机成分，在各个污水处理工段都有一定的去除率，但SS中的无机成分，特别是硬度较大的无机砂粒，只能通过沉砂池来去除，因此，沉砂池是污水处理厂不可或缺的一种构筑物。

沉砂池工作原理是以重力分离为基础，使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。实际工程中常用的两种沉砂池是旋流沉砂池和曝气沉砂池。旋流沉砂池优点是除砂效果好，占地面积小，缺点是只可以去除无机砂粒，而无法去除污水中的浮渣。曝气沉砂池的优点是停留时间长，砂粒经过曝气搓洗后比较洁净，并具有撇除浮渣的功能。

目前，污水处理厂在雨季运行过程中会遇到进水量超过水厂设计处理量的情况，导致曝气沉砂池水力负荷增加，无法保证现行规范要求粒径大于212um，比重大于2.65的砂砾进行有效去除，这些砂砾进入后续工艺不仅会影响污水处理厂的正常运行，还会导致一系列运营维护问题。

且国外污水处理厂设计手册规定：预处理除砂工艺需保证粒径大于150um，比重大于2.65的砂砾进行有效去除。通过对国内污水处理厂进水砂砾粒径分布及生化池淤积砂砾粒径分布研究对比发现(北京地区某污水厂)：生化池淤积砂砾中150um-212um占比25％，曝气沉砂池未完全去除粒径大于212um的砂砾占比23％，如果除砂精度提高至150um，可以减少生化池淤积砂砾总量的50％。

其中，曝气沉砂池设备故障率增高，影响污水厂的正常运行。初沉池排泥泵、二沉池剩余泥泵的叶轮及脱水机进泥螺杆泵的转子磨损大，堵塞频繁，严重影响污泥系统的正常运行。

生物反应池搅拌器、混合液回流泵、污泥回流泵等叶轮磨损速度相较运行初期明显加大，生物反应池内无机物含量增加，降低了有效容积。

由于曝气沉砂池除砂效果不理想，部分无机物随水流进入生物反应池，MLVSS/MLSS比值下降，影响处理效果。曝气沉砂池曝气强度会影响除砂效果，但是较大曝气量会削减原水中碳源含量，增加污水厂碳源投加药剂费用。

目前曝气沉砂池去除精度有限，占地面积较大，管道易堵、排砂泵故障率高，维修需停产、除砂精度低等问题越来越突出。

因此，亟需一种高效、高精度除砂工艺来保证预处理段砂砾有效去除，缓解后续构筑物处理压力，提高运行管理效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种高效曝气沉砂池，以解决现有曝气沉砂池去除精度有限，占地面积较大，管道易堵、排砂泵故障率高的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种高效曝气沉砂池，包括曝气沉淀池和多层旋流沉砂池，所述曝气沉淀池的输出端与所述多层旋流沉砂池相连通，所述曝气沉砂池内设置有曝气管，所述多层旋流沉砂池设置有多层旋流固液分离器，所述多层旋流固液分离器包括分离碟盘，所述分离碟盘间隔套设，所述分离碟盘包括呈环形的导流板和导流管，所述导流管呈螺旋状与所述导流板的外圆面切向相连，所述导流板的底部设置有锥形导板，且该锥形导板的底部设置有固体排放口。

在上述方案基础上优选，所述多层旋流固液分离器还包括一机架，所述机架上装设有套筒，所述套筒内置安装架，所述分离碟盘通过所述安装架架设在所述套筒内，且所述套筒的底部端面密封式与底部的所述分离碟盘相连。

在上述方案基础上优选，所述套筒上设置有与所述导流板连通的布水器，并在所述套筒的上部设置有出水口，且所述布水器与所述曝气沉淀池的输出端连通。

在上述方案基础上优选，所述出水口高于最上层的所述分离碟盘的顶端部。

在上述方案基础上优选，所述套筒的上部设置有向外延伸的缓冲体，所述出水口设置在所述缓冲体的外圆面，所述缓冲体与所述回流腔之间设置有溢流挡板，所述溢流挡板的顶端面高于最上层的所述分离碟盘的顶端部。

在上述方案基础上优选，所述分离碟盘为非金属材料，且所述锥形导板的端面设置有磨毛层。

在上述方案基础上优选，所述分离碟盘的顶部直径大于所述分离碟盘的底部直径。

在上述方案基础上优选，所述曝气管处于所述曝气沉淀池的侧壁处。

在上述方案基础上优选，所述曝气管为三段式曝气管，且每段的曝气强度占比为2：1：0。

本实用新型的一种高效曝气沉砂池，通过在曝气沉砂池末端增加多层旋流沉砂池，利用多层旋流沉砂池中的多层旋流固液分离器实现精细除砂，解决曝气沉砂池除砂精度低的问题。

本实用新型将传统曝气沉砂池与多层旋流沉砂池的结合，实现了曝气沉砂池精细除砂、高效除砂，解决目前传统曝气沉砂池精度低，效率差等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本实用新型的高效曝气沉砂池的结构示意图；

图2为本实用新型的多层旋流固液分离器的分离碟盘的结构图；

图3为本实用新型的多层旋流固液分离器的结构图；

图4为本实用新型的多层旋流固液分离器的立体图；

图5为本实用新型的多层旋流固液分离器的内部的立体图；

附图标号说明：

曝气沉淀池10、多层旋流沉砂池20、多层旋流固液分离器201、分离碟盘1、导流板11、导流管12、锥形导板13、固体排放口15、套筒2、机架3、安装架4、回流腔5、布水器6、出水口7、缓冲体8、溢流挡板9。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本实用新型的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

请参阅图1，并结合图2和图3所示，本实用新型的一种高效曝气沉淀池10，包括曝气沉淀池10和多层旋流沉砂池20，曝气沉淀池10的输出端与多层旋流沉砂池20相连通，曝气沉淀池10内设置有曝气管，多层旋流沉砂池20设置有多层旋流固液分离器201，多层旋流固液分离器201包括分离分离碟盘11，分离分离碟盘11间隔套设，分离分离碟盘11包括呈环形的导流板11和导流管12，导流管12呈螺旋状与导流板11的外圆面切向相连，导流板11的底部设置有锥形导板13，且该锥形导板13的底部设置有固体排放口15。

具体的，请参阅图2所示，本实用新型的多层旋流固液分离器201，包括分离碟盘1，分离碟盘1间隔套设，分离碟盘1包括呈环形的导流板11和导流管12，导流管12呈螺旋状与导流板11的外缘面相切式相连通，导流板11的底部设置有锥形导板13，并在锥形导板13的底部设置有固体排放口15。

其中，本实用新型的锥形导板13整体呈上大下小的锥形筒状结构，锥形导板13与导流板11可以是一体式折弯成型，也可以是通过焊接的方式形成一体结构。当然，本实用新型的导流板11可以是等直径的环状体，也可以是呈锥形的环状体。本实用新型通过设计的导流管12螺旋状将水流切向至导流板11的外缘面，使水流在导流板11的表面形成大圆周的旋流，旋转过程中，利用水流与固体的离心力不同，充分在锥形导板13上进行分离，实现固液分离。同时，利用分离碟盘1多层套设且呈倒锥形的设计，降低整个池体的表面负荷，提高固液分离效率。

请继续参阅图3和图4所示，本实用新型还包括一机架3，机架3上装设有套筒2，套筒2内置安装架4，分离碟盘1通过安装架4架设在套筒2内，且套筒2的底部端面密封式与底部的分离碟盘1通过安装架4相连，套筒2与分离碟盘1之间形成回流腔5，套筒2上设置有与导流管12连通的布水器6，并在套筒2的上部设置有出水口7。

工作时，待处理的水流自布水器6进入导流管12中，即将大量的水流分割为多股水流分别进入不同的分离碟盘1，结合导流管12与锥形导板13相切的结构设计，优化碟盘表面的旋流流态，并增大碟盘表面的有效沉降空间，由于水流中的固体与水的密度不同，因此固体和液体在锥形导板13上分离，水流沿着锥形导板13的外侧旋流向下，在碰到锥形导板13底部时流向发生变化，在锥形导板13中心周围向上流动，最终通过溢流挡板9和出水口7排出，在此过程中沉降的固体由锥形导板13底部的排放口14排出，从而实现了固液分离。

其中，曝气沉淀池10为矩形，曝气管与鼓风机相连通，在鼓风机曝气作用下，污水在池内呈螺旋状前进，纵向水流为平流形式，横向水流为旋流形式，进水方向与旋流方向一致。

在曝气沉淀池10纵向水流方向的一侧设置曝气管，通过曝气可在沉砂池横断面形成旋流，使旋流流速不随流量变化而变化，只受控于曝气量，使沉砂池不短流。

由于曝气以及水流的旋流作用，污水中的悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到气泡上升时的冲刷作用，使黏附在砂粒上的有机物得以去除，使沉于池底的砂砾较为纯净。曝气沉淀池10对＞212um的砂砾去除率较高，且对污水中的油类和浮渣也有一定的去除作用。

经过曝气沉淀池10内作用的污水，进入多层旋流沉砂池20中，利用通过布水器6将污水均匀地分布到每个分离碟盘1中，并形成涡流。砂砾通过浅层沉淀效应强化的重力沉降作用，沉降到分离碟盘1表面，通过涡流扫捕作用将沉淀在分离碟盘1表面得砂砾扫捕至固体排放口15中，实现除砂效率与精度同步提升；固体排放口15可设置流化系统，防止板结，使沉积的砂粒形成均匀的砂水混合液，通过砂泵连续或间歇性的将其抽吸至池体外，经过处理后，出水从池体上部的溢流堰进入出水廊道，从而接入后续单元进行下一步处理。

与现有技术相比较，本实用新型的多层旋流沉砂池20，高精度除砂，针对比重大于2.65，粒径大于75um砂砾可以实现去除率大于95％。

其次，其采用的是纯水力设计，通过内部水力倒流部件实现内部涡流状态，多层分离碟盘1导流形式利用浅层沉淀原理强化重力沉降效果，通过涡流扫捕将砂砾汇集至砂斗中，池体内无活动部件，能耗约为曝气沉淀池101/8。

另一方面，除砂系统有效降低污泥中无机物含量，还可从初级泥砂中回收碳源，具有持久经济效益。

为了保障分离效果，避免未完全分离的固体从出水口7导出，本实用新型的出水口7高于最上层的分离分离碟盘1的顶端部，且套筒2的上部设置有向外延伸的缓冲体8，出水口7设置在缓冲体8的外圆面，溢流挡板9设置在缓冲体8与回流腔5之间，溢流挡板9的顶端面高于最上层的分离分离碟盘1的顶端部。

即通过溢流挡板9的作用，可以进一步对从出水口7导出的水流进行过滤，以确保骐过滤效果。

其中，本实用新型的分离分离碟盘1为非金属材料，且锥形导板13的侧面设置有磨毛层，以提高对待处理水流中固体的过滤效果，优化水力性能，降低制造成本。优选的，分离分离碟盘1的顶部直径大于分离分离碟盘1的底部直径。

值得说明的是，本实用新型的整体进出水形式可采用池体中部进水顶部出水，或顶部进水顶部出水的形式，灵活布置，并且各个管道之间采用密封式连接。

本实用新型的多层旋流固液分离器201，通过采用多个间隔套设的分离分离碟盘1，利用分离分离碟盘1的上的导流板11将水流导入，经过导入后的水流沿着由锥形导板13进入，呈螺旋状分选，经过分选后的，水流由底部向上溢出，最后从顶部导出，而固体砂料则通过底部导出。

本实用新型通过在曝气沉淀池10末端增加多层旋流沉砂设备，实现传统曝气沉淀池10与多层旋流沉砂池20的结合，实现了曝气沉淀池10精细除砂、高效除砂。具体控制如下：

a.曝气量控制：随水流方向曝气量逐级降低，三段式曝气，曝气强度每段占比为2：1：0，减少由于曝气量过大造成进水碳源的过度消耗，降低污水厂碳源不足所需投加药剂费用。

b.多层旋流沉砂池20进口设置异形导流口，通过布水器6均匀布水，控制水流流速1m/s。

c.底部反冲洗流化装置以厂区中水作为水源，反冲洗压力为0.3Mpa，搭配特制导流喷头可以实现砂斗内部形成旋流，防止砂砾淤积板结，非正常工况重启系统。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效曝气沉砂池，其特征在于，包括曝气沉淀池和多层旋流沉砂池，所述曝气沉淀池的输出端与所述多层旋流沉砂池相连通，所述曝气沉砂池内设置有曝气管，所述多层旋流沉砂池设置有多层旋流固液分离器，所述多层旋流固液分离器包括分离碟盘，所述分离碟盘间隔套设，所述分离碟盘包括呈环形的导流板和导流管，所述导流管呈螺旋状与所述导流板的外圆面切向相连，所述导流板的底部设置有锥形导板，且该锥形导板的底部设置有固体排放口。

2.如权利要求1所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述多层旋流固液分离器还包括一机架，所述机架上装设有套筒，所述套筒内置安装架，所述分离碟盘通过所述安装架架设在所述套筒内，且所述套筒的底部端面密封式与底部的所述分离碟盘相连，所述套筒与所述分离碟盘之间形成回流腔。

3.如权利要求2所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述套筒上设置有与所述导流板连通的布水器，并在所述套筒的上部设置有出水口，且所述布水器与所述曝气沉淀池的输出端连通。

4.如权利要求3所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述出水口高于最上层的所述分离碟盘的顶端部。

5.如权利要求4所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述套筒的上部设置有向外延伸的缓冲体，所述出水口设置在所述缓冲体的外圆面，所述缓冲体与所述回流腔之间设置有溢流挡板，所述溢流挡板的顶端面高于最上层的所述分离碟盘的顶端部。

6.如权利要求1所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述分离碟盘为非金属材料，且所述锥形导板的端面设置有磨毛层。

7.如权利要求1所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述分离碟盘的顶部直径大于所述分离碟盘的底部直径。

8.如权利要求1所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述曝气管处于所述曝气沉淀池的侧壁处。

9.如权利要求8所述的一种高效曝气沉砂池，其特征在于，所述曝气管为三段式曝气管，且每段的曝气强度占比为2：1：0。