专利名称：泵吸式泥渣外回流高效澄清池的制作方法
技术领域：
本发明涉及给水技术领域，具体涉及一种水处理澄清设备，尤其是用于小流量给水的处理。
背景技术：
澄清池工艺是将絮凝与沉淀两个工艺综合于一个构筑物中完成，主要依靠活性泥渣达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与活性泥渣层接触时，便被泥渣层拦截下来，使水获得澄清。长期以来，给水排水工作者们一直致力于对于澄清池的优化改造，然而这些传统的澄清池仍存在着某些缺憾，特别是小型的澄清池，主要体现在以下几个方面
1、回流的活性泥渣浓度较低，在固定需泥量的情况下，势必要增大回流泥渣量，最终导致絮凝区的面积与整个澄清池的面积加大，造成土地的浪费；
2、活性泥渣回流量难以精确控制与调节；
3、絮凝时间短，絮体并没有完全长大就进入沉淀区分离，导致絮体上浮，出水水质差；
4、某些澄清池空间利用率不足，进水在絮凝区内不能充分的与回流的活性污泥进行接触絮凝或在池内走的路线过短，导致原水在池中的水力停留时间比设计停留时间短，絮凝不完善；
因此，实际中运行着的传统澄清池，存在着回流泥渣量大、回流量不易调节、占地面积大、空间利用率低等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对传统澄清池的上述不足提出的一种新型的澄清设备。泵吸式泥渣外回流高效澄清池，所述设备是将絮凝工艺、沉淀工艺、浓缩工艺集中布置在一个圆筒形池体内。所述澄清池采用圆筒池体结构，在圆筒池体内由内筒分隔成中间的絮凝区和外层的沉淀区，所述絮凝区、沉淀区的顶部均敞开；所述絮凝区和沉淀区之下为污泥浓缩室。所述絮凝区径向分隔成四个相同的扇形絮凝区，每个扇形絮凝区中都都沿深度方向设置小孔网格；所述第一、第二和第三扇形絮凝区的底部封闭，第四扇形絮凝区的底部敞开，与沉淀区和污泥浓缩室连通；所述第一扇形絮凝区上端与第二扇形絮凝区上端连通，第二扇形絮凝区下端与第三扇形絮凝区下端连通，第三扇形絮凝区上端与第四扇形絮凝区上端连通。进水从第一扇形絮凝区下端进入，向上流动至第一扇形絮凝区上端，由第一扇形絮凝区上端流入第二扇形絮凝区上端，水流在第二扇形絮凝区内由上至下流动至下端，再从第二扇形絮凝区下端进入第三扇形絮凝区下端，水流在第三扇形絮凝区内由下向上流动至上端，再由第三扇形絮凝区上端进入到第四扇形絮凝区上端，水流在第四扇形絮凝区内从上向下流动，最后进入沉淀区和污泥浓缩室。所述沉淀区上部的外围设置有集水渠，在沉淀区中部设置有斜板/管，具体在规模较大时采用普通斜板/管，在规模较小采用单叶单曲回转斜板，强化沉淀，提高容积利用率，减少占地面积。所述第一扇形絮凝区的底部与进水管连通，进水管上装有离心泵、管道静态混合器、流量计，管道静态混合器上留有加药管；所述集水渠与出水管连通；所述污泥浓缩室的底部接有活性泥渣回流管，活性泥渣回流管上设置有控制阀门及污泥泵，活性泥渣回流管的另一端接入第一扇形絮凝区底部，高浓度活性泥渣的回流量通过活性泥渣回流管上的控制阀门及污泥泵进行调节，活性泥渣外回流，便于控制浓度和流量。所述污泥浓缩室底部还设置有污泥斗，污泥斗底部接泥斗排泥管，每条管上均设有控制阀；第一、三扇形絮凝区底部也设有排泥管。所述设备中水流依次流过四个扇形絮凝区，最后进入沉淀区进行泥水分离，分离后的清水上升进入集水渠收集排出，泥渣则依靠自身重力进入底部污泥浓缩室进行浓缩， 经过浓缩后的活性泥渣具有较高的浓度，其中一部分活性泥渣依靠外部的泵活性泥渣回流系统，回流到第一扇形絮凝区中与原水混合絮凝，充分发挥其活性，对水进行澄清，且活性泥渣回流量的大小可方便的通过活性泥渣回流管上的阀门进行调节。另一部分泥渣由污泥浓缩室底部的放空管或污泥斗排出。本澄清设备由于采用了小孔网格絮凝以及外部泵活性泥渣回流系统，与传统的澄清池相比，具有以下几个方面的优点
1、采用外部泵系统进行活性泥渣回流，活性泥渣回流量仅需要处理水量的10%-20%，且活性泥渣含固率高，其5min沉降比可高达70%，耗能较传统的机械加速澄清池少，而且本澄清设备处理水量为10m3/h时，占地面积仅为2. 22m2。传统的澄清池大都采用内部活性泥渣回流，由于回流的活性泥渣浓度较低，一般其5min沉降比仅为10%-20%，在原水为低浊水时更是低至4-5%，在固定需泥量的情况下，势必增大活性泥渣回流量，这样不仅增大了絮凝区与整个澄清池的面积，而且还增加了能耗。而此新型设备采用外部泵回流系统对污泥浓缩室底部的活性泥渣进行回流，回流的活性泥渣浓度较大，冬季其泥渣5min沉降比可达到 70%，故回流量较小，仅需要处理水量的10%-20%，减小了絮凝区与整个沉淀区面积，降低了澄清池运行能耗。2、便于活性泥渣回流量的调节。由于采用了活性泥渣回流管与活性泥渣回流泵组成的外部泵活性泥渣回流系统，通过调节安装在活性泥渣回流管上面的控制阀门，可以方面、准确的调整活性泥渣的回流量。3、改进絮凝形式，提高絮凝效果。由于采用四段小孔网格絮凝，水流依次流过四个扇形絮凝区，延长了流程，增加了絮凝时间，同时，每个扇形絮凝区内采用的网格孔眼尺寸各不相同，按水流流向从第一絮凝区至第四絮凝区依次采用的网格孔眼尺寸依次增大，即各段絮凝区能量分配合理，有利于絮体成长；
4、空间利用率高，接近100%。从进水到出水，水流完全按照所设计的路线运行，依次流过絮凝区、沉淀区，空间利用率较高。
图1——泵吸式泥渣外回流高效澄清池结构示意2——泵吸式泥渣外回流高效澄清池平面原理图
图3——小孔孔板的示意图1——进水管，2——絮凝区，3——内筒，4——圆筒形池体，5——配水区，6——斜板/ 管，7——清水区，8——集水渠，9——出水管，10——污泥浓缩室，11——污泥斗，12——絮凝区排泥管，13——泥斗排泥管，14——放空管，15——活性泥渣回流管，16——活性泥渣回流泵，17——第一扇形絮凝区，18——第二扇形絮凝区，19——第三扇形絮凝区，20—— 第四扇形絮凝区，21——沉淀区，22——离心泵，23——管道静态混合器，24——加药管， 25——流量计，26-小孔网格板。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1、图2、图3，从图上可以看出，设备采用圆筒形不锈钢池体，上部分为圆柱形，下部分为圆台形。圆形池子各向同性，受力条件和水力条件均非常良好。本设备内部主要由絮凝区2、沉淀区21、污泥浓缩室10、小孔网格板(图3)组成，外部主要由进水管1、离心泵22、管道静态混合器23、流量计25、出水管9、排泥管12、泥斗排泥管13、放空管14、活性泥渣回流管15、活性泥渣回流泵16及池体组成。其中絮凝区2、沉淀区21是由内筒3在圆筒形池体4内进行分隔形成的，它们同心且由内向外依次设置。絮凝区又径向分隔成四个扇形絮凝区17、18、19、20，第一、第二和第三扇形絮凝区17、18、19的底部封闭，第四扇形絮凝区20的底部敞开，与沉淀区21和污泥浓缩室10连通；所述第一扇形絮凝区17上端与第二扇形絮凝区18上端连通，第二扇形絮凝区18下端与第三扇形絮凝区19下端连通，第三扇形絮凝区19上端与第四扇形絮凝区20上端连通。每个扇形区内加设小孔网格板沈，，如图3，且每个扇形絮凝区内采用的网格孔眼尺寸各不相同，按水流流向从前至后依次增大，即各段絮凝区内的G值依次减小，从第一絮凝区至第四絮凝区依次采用的G值为观.1S-\12.6 S_\7.2 S—1、3. 4 S、平均G值为15. 9 S、各段能量分配合理，絮凝时间为15min，絮凝效果好。沉淀区21中部加设了斜板/管6，斜板/管之下为沉淀区的配水区5，斜板/管之上为沉淀区的清水区7，沉淀区21上部的外围设置有集水渠8。絮凝区2和沉淀区21之下为污泥浓缩室10。设备的进水管1与第一扇形絮凝区17连通，进水管1上装有离心泵22、管道静态混合器23、流量计25，管道静态混合器上留有加药管24。出水管9与集水渠8连通。污泥浓缩室10底部接有活性泥渣回流管15，活性泥渣回流管15上设置有活性泥渣回流泵16， 活性泥渣回流管15的另一端接回第一扇形絮凝区17底部。第一、三扇形絮凝区17、19的底部设排泥管12，污泥浓缩室10底部还设置有污泥斗11，污泥斗11底端设泥斗排泥管13， 每条管上均设有控制阀。本设备的工作方式如下
原水经过加药、混合后，由进水管1进入到第一扇形絮凝区17，同时，设备底部的污泥浓缩室10中的一部分活性泥渣通过活性泥渣回流管15与活性泥渣回流泵16组成的活性泥渣回流系统也回流到第一扇形絮凝区17中，与原水进行接触絮凝，并依次流经第一、二、 三、四扇形絮凝区17-20，通过内置的小孔网格板沈(图3)，完成更充分的絮凝，絮凝后的水由第四扇形絮凝区20的下端进入沉淀区21进行泥水分离，清水向上依次经过沉淀区21的配水区5、斜板/管区6、清水区7，进入集水渠8收集后，由出水管9排出，而泥渣由于自身的重力，分离后从沉淀区21下滑至污泥浓缩室10进行浓缩，浓缩后的活性泥渣一部分由放空管14排出，另一部分则由外部泵活性泥渣回流系统将其回流，依次循环。因此，从功能上来说，本设置主要包括进出水系统、絮凝区域、沉淀区域、污泥浓缩区域、活性泥渣回流系统、排泥放空系统，下面分别介绍各部分的原理与作用。1、进出水系统
进水采用直接进水方式，进水管与第一扇形絮凝区连通，在吸水泵与第一扇形絮凝区之间的进水管上依次安装控制阀、管道静态混合器(上面设有加药口)、流量计，通过控制阀来调节原水的进水流量，原水与药剂在管道静态混合器内进行强烈迅速的混合，然后进入絮凝区。出水采用孔口淹没式出流。2、絮凝区域
原水经进水管进入第一个扇形絮凝区的底部之后，与回流的活性泥渣一起由下向上流动，并依次流过第一、二、三、四扇形絮凝区，同时进行接触絮凝，由于加药的原水已脱稳，当脱稳杂质随水流与活性泥渣接触时，便被泥渣拦截下来，使水获得澄清，同时，每段扇形区的小孔网格由于采取从小到大的不同孔径，故絮凝过程中的G值越来越小，从第一絮凝区至第四絮凝区依次采用的G值为观.IS^U. 6 S-\7.2 S-\3.4 S—1，平均G值为15.9 各段能量分配合理，有利于絮体的成长； 3、沉淀区域
经过絮凝后的水从絮凝区的底部流入沉淀区，进行泥水分离，分离后的清水由下往上依次穿过沉淀区的配水区、斜板(管)区、清水区，进入集水渠收集后排出，泥渣则依靠自身的重力向下，进入污泥浓缩室进行浓缩，部分没有分离的小颗粒絮体随水流向上流经斜板 (管)区时，根据浅池理论，在斜板(管)区将得到进一步的分离，优化了出水水质。4、污泥浓缩区域
进行泥水分离后的泥渣依靠自身的重力进入污泥浓缩区域，在此区域内进行浓缩，使泥渣含水率降低，增大含固率，由于泥渣中有药剂的残余，仍然具有相当的活性，充分利用这些有活性的泥渣可以降低设备的投药量，故使一部分活性泥渣进行回流，并在污泥浓缩区底部设放空管，定期排放多余泥渣； 5、活性泥渣回流系统
污泥浓缩区域内的泥渣一部分由放空管排出，另外一部分则通过活性泥渣回流管、活性泥渣回流泵组成的活性泥渣回流系统将其回流到第一扇形絮凝区中，依靠自身的活性与原水进行接触絮凝，对原水进行净化，并能降低设备投药量，提高出水水质，且活性泥渣回流量的大小可方便、精确的通过活性泥渣回流管上的阀门进行调节。6、排泥、放空系统
根据本澄清设备的结构，结合水流的具体路径，在第一、第三扇形絮凝区的底部设置排泥管，在设备的最底部设置放空管，在污泥浓缩斗的两侧设置了两个小的污泥斗，并安装了泥斗排泥管，便于灵活性排泥。本澄清设备中，当泥渣回流量为进水量的20%，投药量％ig/L的时候，出水浊度就可下降到3NTU以下，此时回流的活性泥渣5min沉降比可高达70%以上，所以本澄清设备具有回流污泥浓度高，节省药量，回流量小且易调节，絮凝效果好，出水水质好等优点，极具推广价值。
权利要求
1.泵吸式泥渣外回流高效澄清池，其特征在于，所述澄清池采用圆筒池体结构，在圆筒池体(4)内由内筒(3)分隔成中间的絮凝区 (2)和外层的沉淀区(21)，所述絮凝区(2)、沉淀区(21)的顶部均敞开，之下为污泥浓缩室 (10)；所述絮凝区(2)被径向分隔成四个相同的扇形絮凝区，每个扇形絮凝区中都沿深度方向设置多层小孔孔板(26);所述第一、第二和第三扇形絮凝区(17、18、19)的底部封闭，第四扇形絮凝区(20)的底部敞开，与沉淀区(21)和污泥浓缩室(10)连通；所述第一扇形絮凝区 (17)上端与第二扇形絮凝区(18)上端连通，第二扇形絮凝区(18)下端与第三扇形絮凝区 (19)下端连通，第三扇形絮凝区(19)上端与第四扇形絮凝区(20)上端连通；所述沉淀区(21)上部的外围设置有集水渠(8)，在沉淀区(21)中部设置有斜板/管；所述第一扇形絮凝区(17)的底部与进水管(1)连通，进水管(1)上装有离心泵(22)、管道静态混合器(23)、流量计(25)，管道静态混合器(23)上留有加药管(24);所述集水渠(8) 与出水管(9)连通；所述污泥浓缩室(10)的底部接有活性泥渣回流管(15)，活性泥渣回流管上设置有控制阀门及污泥泵(16)，活性泥渣回流管(15)的另一端接入第一扇形絮凝区 (17)底部；所述污泥浓缩室(10)底部还设置有污泥斗(11 )，污泥斗(11)底部接泥斗排泥管 (13)，每条管上均设有控制阀；第一、三扇形絮凝区(17、19)底部也设有排泥管(12)。
2.根据权利要求1所述的泵吸式泥渣外回流高效澄清池，其特征在于所述澄清池的活性泥渣回流量在10%-20%之间，浓度在25%左右；投药量在3-8mg/L范围内，出水浊度低于 3NTU。
3.根据权利要求1或2所述的泵吸式泥渣外回流高效澄清池，其特征在于，所述四个扇形絮凝区中设置的小孔网格板(26)的孔眼尺寸按水流流向从前至后依次增大，各段絮凝区内的G值依次减小，从第一扇形絮凝区至第四扇形絮凝区依次采用的G值为28. 1S-\12.6 S_\7.2 S_\3.4 S—1，平均G值为15.9 各段能量分配合理，絮凝时间为15min，絮凝效果好。
4.根据权利要求3所述的泵吸式泥渣外回流高效澄清池，其特征在于，所述沉淀区 (21)中部设置的斜板/管在规模较大时采用普通斜板/管，在规模较小时采用单叶单曲回转斜板。
全文摘要
本发明涉及一种泵吸式泥渣外回流高效澄清池，包括絮凝区、沉淀区、污泥浓缩区、活性泥渣回流系统、进出水系统以及排泥系统等。其主体结构以两层同心圆筒为主，内筒以内为絮凝区，内筒与外筒之间为沉淀区，底部为污泥浓缩区。絮凝区分为四段扇形絮凝区，进水管与第一扇形絮凝区连接，水流依次流经四段扇形絮凝区，最后进入沉淀区进行泥水分离，分离后的清水上升进入集水渠收集排出，泥渣则依靠自身重力进入底部污泥浓缩室进行浓缩，经过浓缩后的活性泥渣具有较高的浓度，利用外部污泥泵输送泥渣回流到第一扇形絮凝区中与原水混合絮凝，充分发挥其活性，对水进行澄清，同时，其回流量可方便、精确的通过污泥泵配置及活性泥渣回流管上的阀门进行调节。
文档编号B01D21/24GK102179073SQ20111008043
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者向平, 梁建军, 王滔, 田胜海, 臧守华, 蒋绍阶 申请人:重庆大学