組合式水沉澱/澄清裝置的製作方法

2023-06-16 13:41:16 1

專利名稱：組合式水沉澱/澄清裝置的製作方法
技術領域：
實用新型是對水處理沉澱/澄清裝置的改進，尤其涉及一種可以在同一澄清裝置 中能同時實現澄清、濃縮、沉澱、過濾功能的組合式水沉澱/澄清裝置。
背景技術：
水處理澄清主要用於如地表水、高濁度原水，以及汙水處理及回用處理等的泥砂 水分離及水的澄清處理，目的是使泥砂、懸浮物與水分離，使處理水得到快速澄清。為實現 快速澄清，現有技術較多採用將混合、絮凝反應及沉澱工藝組合在一個裝置或池內的機械 攪拌澄清池，基本結構如圖1所示。基本結構及工作過程為在處理池中部區域通過一喇 叭環形隔板1分隔，喇叭口中部為機械攪拌混凝反應區3，底部為沉澱分離、刮泥區2，喇叭 口上部外周為斜管/斜板加速沉澱分離區7，上部為中心(沉澱分離區內側)為穩流配水 區5，以及上下設置有二個動力分別帶動的可提升攪拌機8及偏置驅動刮泥機6。澄清處理 進水通過中部環形布水口進入混凝反應區3，在攪拌裝置提升式葉片4攪拌下作混凝反應， 增絮並使大顆粒泥砂自然下沉至錐形池底，由刮泥機6刮向中心排泥口排出；經初步泥砂 分離水在提升式攪拌葉輪抬起，水從葉輪中部上升進入上部中心穩流配水區5穩流後，再 沿喇叭環形隔板1外側向下，而後上升流進入斜管/斜板分離區7，進行泥水二次分離，澄 清出水進入頂面集水槽排出，二次沉澱泥砂通過喇叭環形隔板1底部進入錐形池底。攪拌 葉輪(提升式葉片4)通過定時上下提升及調速確保有效沉澱的混凝反應效果，但實際操作 中，操作人員為減少工作量，往往會採用將攪拌葉輪定製於中部定速運行，導致新進入水未 充分經混凝反應，就通過半提升狀態葉輪進入上部穩流配水區5，不僅降低了絮凝反應效果 影響後續懸浮物的分離，而且使進入上部水中泥砂、懸浮物量增多，同樣影響後續分離處理 及處理出水效果。此外，採用機械攪拌加速混合絮凝，不僅電耗較大，通常機械攪拌功率要 較刮泥動力大得多，不間斷連續運行，用電量大，機械損耗也大，還增加了運行及維護成本； 並且加藥量較大，更是增加了處理成本；機械攪拌必須要有足夠的面積，而沉澱分離則又需 要水穩流相對靜止，在劇烈攪拌混凝反應後必須設置佔用較大面積的緩衝穩流區，佔用相 當池容難以充分利用澄清池容積設置其他功能區。再就是，客觀上澄清處理水停留時間短， 遇曝雨等大水量衝擊，因缺乏加速沉澱分離能力，處理出水達不到要求。此外，現有技術澄清裝置，只有分離泥砂、懸浮物的澄清作用，只能用於分離泥 砂及相對較大的懸浮物，對於出水SS要求較高的還需經後續過濾處理，例如中國專利 CN1990397鋼鐵汙水混凝沉澱及過濾處理系統，在集反應、澄清、濃縮為一體的高密度澄清 池後增設後混凝及PH調節池，之後設置有過濾池。由于澄清出水無壓力，後續單獨設置過 濾，不僅需增設中間池，而且需增加泵提升，沉澱、澄清後排出泥水需單獨設立汙泥濃縮池 及濃縮刮泥機。不僅使得處理流程變長，佔地面積增大，管線增多，一次性投資費用大，運行 動力消耗增多，運行費用高。此外，泵提升壓力也導致反衝洗過程中，水頭損失較大，造成已 經處理水浪費大。為提高沉澱/澄清裝置處理效果及能力，人們對上述機械攪拌澄清裝置進行多種改進，例如。中國專利CN1715200循環澄清池，通過在澄清池體構築物中部設置套筒結構的內 外反應室，以及連接內反應室的射流器，通過射流器吸入泥渣高速噴向內反應室實現水力 循環混凝，達到省略機械攪拌，及通過內外套筒夾層提供混凝緩衝，省略單獨設置穩流配水 區，增大了混凝反應區。但對要求高出水後續仍然需配置過濾處理。中國專利CN25^764公開的水旋澄清氣浮池，通過在混合反應區中心筒進水管處 設有網格，在混合反應區中心筒外設有導流板，在導流板與中心筒之間形成導流區III，以 及在分離區上部由氣浮池底板分隔出氣浮接觸區和氣浮分離區，從而將強化混凝、澄清、氣 浮工藝綜合在一個構築物內。通過氣浮雖然可以進一步分離其中懸浮物，但氣浮是不能去 除微小雜質，即達不到過濾效果，因此出水仍需進行過濾處理；此外，增加氣浮更是增加了 運行動力消耗。申請人:中國專利CN20082021M88. X機械加速澄清池，採用由相鄰機械攪拌和 折板反應串聯組成矩形混凝反應池，並與正方形澄清池相鄰串聯設置。申請人中國專利 CN200810M2781.X快速澄清池，在澄清池壁上部設置環繞的混凝反應槽，豎向相間波紋板 構成的內置混凝反應室，澄清池中下部採用相間「人」字或倒「W」結構渦流絮凝反應裝置。 同樣只是改進澄清效果，並沒有解決澄清出水的過濾問題。由此，上述現有技術大都涉及對混凝改進，省略機械攪拌改進，但基本功能仍唯一 只有沉澱分離澄清作用，只能達到沉澱去除水中泥砂及較大懸浮物，然而這在水澄清處理 中往往還是不夠的，對於要求較高出水後續仍需單獨設置過濾功能，而後置另行設置過濾 區的不足仍然存在。仍有值得改進的地方。

實用新型內容實用新型目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種運行能耗低，同時帶有過 濾功能的組合式水沉澱/澄清裝置。實用新型另一目的在於提供一種澄清效果更好的組合式水沉澱/澄清裝置。 實用新型第一目的實現，主要改進是是將機械攪拌混凝改為切向進水旋流混凝， 替代機械攪拌混凝，從而縮小了混凝反應空間，使混凝反應後的穩流面積得到增大，從而省 略上部中心穩流配水區，留出空間用於設置過濾區，從而克服現有技術的不足，實現實用新 型目的。具體說，實用新型組合式水沉澱/澄清裝置，包括澄清池體，中下部混凝反應區，底 部旋轉刮和/或吸泥裝置，上部外周加速沉降分離區，其特徵在於混凝反應區由上端封閉 筒體及切向進水管組成，旋轉刮泥裝置為中心軸驅動型，上部加速沉降分離區內側有過濾 區，過濾區豎向有供旋轉刮泥機轉軸穿過的慣通套管，過濾出水及過濾上部有徑向引接水 管。在詳細說明前，先通過對發明能夠達到的基本功能及效果作一介紹，以使本領域 技術人員對本專利技術方案有一個明確了解。澄清處理水，通過切向進入上端封閉的筒體形成高速旋流混凝反應使藥水充分接 觸，高速旋流水由開口端向下排出，高速旋流出水因排出面積突然增大而得到初步降速，轉 為紊流絮凝反應，絮凝生成的大絮體則依重力下沉，分離大絮體後水向外周進一步降速穩 流，絮凝產生絮體因降速同時得到進一步分離；水流進一步向外周逐漸呈平穩穩流，然後上升流進入外周加速沉降分離區，進一步使細小懸浮物分離，分離出水由頂上部進入中心過 濾區，通過濾料進行過濾除去更細小懸浮物(濾料選擇視出水要求確定)，過濾出水由過濾 區底部徑向水管排出，完成整個澄清過程。濾料過濾阻力升高，將過濾出水管切換為反衝進 水管，對濾料進行反衝洗，濾料清洗水由過濾區上部引接水管排出。實用新型中。澄清池體，可以是現有技術常用的上下全截面圓形錐底圓體池及旋轉刮和/或泥 裝置，也可以是申請人在先申請專利CN200520076155.X、200510094705. 5上下全截面正方 形錐底池，以及與之配套能刮除正方形四角的旋轉刮和/或泥裝置。實用新型優選採用上 下全截面正方形結構池，例如圓外切正方形池，不僅可以最大限度利用佔地池容，並且在多 池合建時可以相鄰設置，達到佔地最小化，以及通過共用壁降低池建造價，使佔地和投資都 達到最小化；而且正方形澄清池有較圓形池更好的水力特性，有利於在沉澱、澄清過程增進 微粒或微絮體的團聚增大，提高澄清效果。加速沉降分離，包括現有技術的斜板/斜管加速沉降分離，以及豎向波板加速沉 降分離，此屬現有技術。上部中心過濾區，一種較好為採用現有技術重力過濾方式，例如雙層煤一砂濾料 濾池，單層粗砂深濾床濾池，此也現有技術。與現有技術過濾相同，上下設置有徑向連接水 管，供過濾排水及反衝洗用。過濾區豎向慣通套管，主要供中心旋轉驅動刮泥機轉軸通過，固定套管可以很好 實現濾池穿過轉軸的防滲，使旋轉軸與過濾池形成水密封。此外，為提高絮凝分離澄清效果，一種較好還可以在緩慢旋轉刮和/或泥機刮臂 上設置相間垂直柵條，通過旋轉柵條攪拌起到促進細小絮體增大的濃縮沉澱作用，加速絮 體增大濃縮有利於實現泥水快速分離，不僅可以提高澄清分離效果，而且可以適應瞬時大 水量衝擊，同時還可以省略另行設置濃縮池及濃縮刮泥機。實用新型組合式水沉澱/澄清裝置，相對於現有技術，由於採用切向進水旋流混 凝，相對小區間可以獲得優良混凝效果，不僅代替了機械攪拌混凝，降低了運行能耗，而且 使混凝反應體積大大減小，留出上部空間用於增設過濾單元，同時擴大了下部絮凝、分離空 間，不僅一次自流處理即可滿足出水高要求，使得澄清池功能得到擴充，減少了另設過濾佔 地、連接管線和分置處理構築物，運行依靠澄清水自流完成，也無需增加泵提升，更是有效 減小了一次投資和運行費用。此外，旋轉刮和/或泥機上設置垂直柵條，刮和/或泥機慢速 轉動柵條起到了攪拌濃縮作用，從而不僅省略了另設濃縮池，而且可以實現加速沉降分離， 能夠承受瞬時大水量衝擊，確保處理出水達標。從而使得在一個澄清池內，可以依次完成混 凝、分離沉澱、濃縮、過濾四個功能。處理流程相鄰及上下組合設置，不僅可完成4個處理功 能，而且使得處理裝置更為緊湊，大大節省了佔地面積，並且可以充分利用進水動能完成處 理流程全過程處理，整個處理運行不需另外增加動力，節能經濟。實用新型裝置，較現有技 術澄清、過濾分置處理，佔地可以節約20 %以上，如果再配以正方形池結構，更是節省了佔 地，動力消耗可以降低50%以上。實用新型在一個裝置內通過巧妙設計布局，依靠水自流完 成原需由多個裝置通過管線連接才能完成的澄清處理混凝、分離沉澱、濃縮、過濾全過程， 不用另設過濾單元及提升泵，不用中間水池，為實用新型澄清裝置區別於現有技術澄清裝 置最大區別特徵。[0021]以下結合一個優化具體實施例，示例性說明及幫助進一步理解實用新型實質，但 實施例具體細節僅是為了說明實用新型，並不代表實用新型構思下全部技術方案，因此不 應理解為對實用新型總的技術方案限定，一些在技術人員看來，不偏離實用新型構思的非 實質性增加和/或改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特徵簡單改變或替換，均 屬實用新型保護範圍。

圖1為現有技術水處理機械沉澱/澄清裝置基本原理及結構示意圖。圖2為實用新型組合式水沉澱/澄清裝置結構示意圖。
具體實施方式
實施例參見圖2，實用新型組合式水沉澱/澄清裝置，包括圓形錐底的澄清池，軸 向上部中心區分隔有內置重力式濾料的過濾區18，周面上部有相間進水口 20，形成向下過 濾，上方有徑向反衝洗出水管17，濾料下方徑向有過濾出水管兼反洗進水管16，以及過濾 反洗空氣助衝管15，過濾區18中心有軸向穿過過濾區的中空套管19，供中心轉軸驅動旋轉 刮泥機轉軸穿過。過濾區18外周為上下慣通(無底封閉)環形加速沉澱區，內置加速沉降 斜板或斜管7。澄清池中部向下依次為混凝反應區A，沉澱區C，濃縮區B，外周斜板或斜管 分離區下方為穩流區D，錐底集泥坑9內有設置在中心轉動刮泥機軸上的濃縮刮泥板10，用 於將沉澱汙泥排出。混凝反應區A中心上部中置有頂面封口、底面敞口的混凝反應筒13，混 凝反應筒切向連接有進水管12，兩者共同形成旋流混凝反應，混凝反應筒下敞口端有擴大 的喇叭口 14形成導流作用。中心轉動旋轉刮泥機6，刮臂上設置有相間垂直柵條11構成攪 拌濃縮裝置。處理過程處理水經加藥後由進水管12高速切向進入混凝反應筒13，高速水流在 混凝反應筒內產生旋流混凝完成初步混合反應，經喇叭口 14擴散降速，進入混凝反應區A 呈紊流繼續碰撞形成絮體；大絮體及泥砂下沉進入沉澱區C，通過柵條11攪拌濃縮，加速大 絮體下沉進入濃縮區B，最後進入底部集泥坑9被排出。經分離大絮體後水，繼續向外周擴 散緩流進入穩流區D，由於水流速度進一步降低形成穩流，其中未分離絮體再次得到分離下 沉，繼而以穩流上升進入外周的斜板或斜管沉澱區繼續泥水分離去除細小懸浮物，分離汙 泥下沉，由刮泥機6刮至中心進入集泥坑9排出；分離出水經分隔過濾池上周相間進水窗口 20進入過濾區18進行過濾處理，過濾出水經過濾池底部通過排水管16出水。濾池反洗，反 洗水由水管16進入，經濾料底部向上反衝洗，同時開啟空氣助衝管15通入壓力空氣進行氣 水混合反洗，反洗出水由上部反洗出水管17排出。對於本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公 開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，本領域普通技術人員將意識到也可採用其他 方法，或現有技術中常用公知技術的替代，以及特徵間的相互不同組合，例如澄清池體可以 設置為正方形，採用申請人在先申請專利旋轉軌跡為正方形的旋轉刮泥機，加速沉降分離 還可以採用豎向波板代替，以及濾料的改變，刮泥改為吸泥，等等的非實質性改動，同樣可 以被應用，都能實現本專利描述功能和效果，不再一一舉例展開細說，均屬於本專利保護範 圍。
權利要求1.組合式水沉澱/澄清裝置，包括澄清池體，中下部混凝反應區，底部旋轉刮和/或吸 泥裝置，上部外周加速沉降分離區，其特徵在於混凝反應區由上端封閉筒體及切向進水管 組成，旋轉刮泥裝置為中心軸驅動型，上部加速沉降分離區內側有過濾區，過濾區豎向有供 旋轉刮泥機轉軸穿過的慣通套管，過濾出水及過濾上部有徑向引接水管。
2.根據權利要求1所述組合式水沉澱/澄清裝置，其特徵在於刮和/或吸泥機刮臂上 有相間垂直柵條。
3.根據權利要求1所述組合式水沉澱/澄清裝置，其特徵在於上端封閉筒體下方有導 流喇叭口。
4.根據權利要求1所述組合式水沉澱/澄清裝置，其特徵在於過濾區底部有反衝洗助 衝氣管。
專利摘要本實用新型是對水處理沉澱/澄清裝置的改進，其特徵是混凝反應區由上端封閉筒體及切向進水管組成，旋轉刮泥裝置為中心軸驅動型，上部加速沉降分離區內側有過濾區，過濾區豎向有供旋轉刮泥機轉軸穿過的慣通套管，過濾出水及過濾上部有徑向引接水管。不僅一次自流處理即可完成澄清、過濾，滿足高出水要求，使得澄清池功能得到擴充；旋轉刮機上設置垂直柵條，起到了攪拌濃縮作用，使得在一個澄清池內，可以依次完成混凝、分離沉澱、濃縮、過濾四個功能。處理流程相鄰及上下組合設置，不僅可完成4個處理功能，而且使得處理裝置更為緊湊，可以節約佔地20%以上，動力消耗可以降低50%以上。
文檔編號C02F1/52GK201857297SQ20102058512
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者丁南華, 丁青, 吳鵬飛, 姜華, 石璐, 蔣磊, 虞國量 申請人:江蘇新紀元環保有限公司