一种曝气平流沉砂池的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种曝气平流沉砂池，涉及水处理【技术领域】，针对现有的平流沉砂池无法保证除砂效果，且碳源损耗大；而曝气沉砂池易造成过度曝气，均影响后续生物处理工艺的问题，它包括至少一组并列设置的单池；每组单池包括依次相通的进水区、曝气沉砂池、平流沉砂池和出水区，曝气沉砂池包括相通的曝气段和撇渣区，以及位于曝气段底部的集砂斗，曝气段第一挡墙的顶端设有进水淹没堰，曝气段与撇渣区之间第二挡墙的顶端设有出水淹没堰，撇渣区通过底部开敞的进水导流墙与平流沉砂池分隔，平流沉砂池的第三挡墙的顶端设有出水堰；曝气段内设有曝气装置，撇渣区内设有除油撇渣装置，平流沉砂池内设有排砂装置。
【专利说明】一种曝气平流沉砂池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水处理【技术领域】，特别涉及一种曝气平流沉砂池。
【背景技术】
[0002]城市污水中存在一定数量的泥、砂、煤渣等无机颗粒杂质，为防止无机颗粒杂质对生物处理系统和污泥处理系统运行的干扰，需在污水二级处理之前设置沉砂池。
[0003]目前，常见的沉砂池包括平流沉砂池和曝气沉砂池等，用于去除相对密度2.65，粒径0.2mm以上的砂粒。其中，平流沉砂池采用平流的型式，砂粒处于自由沉淀状态，只需控制合适的水平流速和流行时间，就可使大于某一相对密度和粒径的砂粒下沉而去除。但在实际运行过程中，当水质水量波动较大时，平流沉砂池对砂粒的去除效果无法得到保证，同时，由于平流沉砂池不具备分离有机物的能力，污水中有近15%的有机物会附着在砂粒上随其一起沉降，从而增加了进水碳源的损耗，不利于后续生物处理工艺，而且，附着有机物的砂粒还需进行专门的洗砂工艺，以避免环境污染，导致除砂工艺较为繁琐。
[0004]曝气沉砂池通过曝气产生密度差，使污水在横向形成旋流并呈螺旋流向前推进，曝气使无机颗粒杂质相互碰撞与摩擦，从而去除无机颗粒表面附着的部分有机物。同时，由于旋流产生的离心力，相对密度较大的无机颗粒会被甩向池壁并沉入池底，相对密度较小的有机物则至水流的中心部位并被水带出曝气沉砂池，因此，沉砂与洗砂过程可同时在曝气沉砂池内完成，最终得到较纯的砂粒，便于后续处理。此外，由于曝气的气浮作用，污水中的油脂类物质会浮出水面，达到水油分离的目的。然而，曝气沉砂池在实际运行中很难控制曝气量，往往导致过度曝气，对后续工艺为厌氧或缺氧状态的生物处理工艺极为不利。
[0005]因此，如何开发一种能够在去除无机颗粒的同时减少进水碳源损耗的沉砂池，成为本领域技术人员不断探索的课题。
【发明内容】
[0006]针对现有的平流沉砂池在水质水量波动较大时，无法保证除砂效果，且碳源损耗大，不利于后续生物处理工艺；而曝气沉砂池易造成过度曝气，影响后续厌氧或缺氧的生物处理工艺的问题，本实用新型的目的是提供一种曝气平流沉砂池，其沉砂效果好，除砂的同时能够减少进水碳源损耗。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的曝气平流沉砂池，包括至少一组平行且并列设置的单池；每组所述单池包括依次相通的进水区、曝气沉砂池、平流沉砂池和出水区；所述曝气沉砂池包括相通的曝气段和撇渣区，以及位于所述曝气段底部的集砂斗，所述撇渣区位于所述曝气段和所述平流沉砂池之间，所述曝气段的远离所述撇渣区一侧的第一挡墙的顶端设有进水淹没堰，所述曝气段与所述撇渣区之间设置第二挡墙，且所述第二挡墙的顶端设有出水淹没堰，且所述出水淹没堰的高度低于所述进水淹没堰的高度，所述撇渣区通过底部开敞的进水导流墙与所述平流沉砂池分隔，所述平流沉砂池内与所述进水导流墙相对的第三挡墙的顶端设有出水堰；所述曝气段内设有曝气装置，所述撇渣区内设有除油撇渣装置，所述平流沉砂池内设有排砂装置。
[0008]优选的，所述曝气段包括相通的曝气沉砂区和油水分离区，所述曝气沉砂区和所述油水分离区之间设置下部开敞的隔墙进行分隔，且所述油水分离区靠近所述撇渣区。
[0009]所述单池为多组时，所述单池的进水区相通，且所述单池的出水区也相通。
[0010]更佳的，所述曝气段横截面呈正方形，所述集砂斗呈正棱锥形，且其侧壁与水平面的夹角为55°?60°。
[0011]优选的，所述集砂斗的侧壁还设有吸砂管，且所述吸砂管伸入所述集砂斗的底部，所述吸砂管与设置于所述曝气段外的外置砂泵连通。
[0012]优选的，所述排砂装置包括设置于所述平流沉砂池内的吸砂桁车和安装于吸砂桁车上的砂泵，所述吸砂桁车与悬挑于所述平流沉砂池外侧的集砂槽连通。
[0013]优选的，所述曝气平流沉砂池还包括砂水分离器，所述砂水分离器分别与所述集砂槽和所述吸砂管连通。
[0014]优选的，所述曝气装置包括曝气管和曝气泵，所述曝气管安装于所述曝气沉砂区内第一挡墙的侧壁，且所述曝气管与风机连接，所述油水分离区内设置所述曝气泵。
[0015]所述进水导流墙的下部具有一靠近所述第二挡墙的弯折部，所述弯折部的轴线与所述进水导流墙的轴线具有一夹角α，且20° < α <40°。
[0016]更佳的，所述夹角α为30°。
[0017]本实用新型的效果在于:本实用新型的曝气平流沉砂池，通过曝气沉砂池曝气段内的曝气预处理，使污水中的有机颗粒杂质处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，使得砂粒上附着的有机污染物得以去除，有利于分离出较为纯净的无机砂粒，在旋流的离心力作用下，密度较大的无机砂粒被甩向曝气段外部沉入集砂斗以排出池外，而密度较小的有机物则随水流向前流动进入撇渣区。曝气段通过气浮作用实现油水分离，与曝气段连通的撇渣区再将油水分离后的浮油和浮渣排出池外，解决了废水中有机颗粒杂质的除油除渣的问题，经撇渣区除油除渣后的污水进入平流沉砂池，未能在曝气段沉降的砂粒继续在平流沉砂池得以沉积，使得平流沉砂池的沉砂质量得到保证，因此，本实用新型的曝气平流沉砂池克服了传统平流沉砂池无法去除无机砂粒上的有机物，以及无法适应水量波动大的缺陷，增强了对粒径< 200 μ m的无机颗粒杂质的去除能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一实施例曝气平流沉砂池上层的平面布置图；
[0019]图2为本实用新型一实施例曝气平流沉砂池下层的平面布置图；
[0020]图3为本实用新型一实施例曝气平流沉砂池的剖面图；
[0021]图4为本实用新型一实施例曝气平流沉砂池的另一剖面图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种曝气平流沉砂池作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本实用新型的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”、“左”、“右”与附图的上、下、左、右的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。
[0023]结合图1至图4说明本实用新型的曝气平流沉砂池，它包括两组平行且并列设置的单池100，且每组规模相同。每组单池100包括依次相通的进水区10、曝气沉砂池、平流沉砂池40和出水区50，曝气沉砂池包括相通的曝气段20和撇渣区30，以及位于曝气段20底部的集砂斗28，撇渣区30位于曝气段20和平流沉砂池40之间，曝气段20远离撇渣区30 一侧(图中为右侧)的第一挡墙23的顶端设有进水淹没堰23’，曝气段20与撇渣区30之间设置第二挡墙24，且第二挡墙24的顶端设有出水淹没堰24’，且出水淹没堰24’的高度低于进水淹没堰23’的高度，撇渣区30通过底部开敞的进水导流墙31与平流沉砂池40分隔，平流沉砂池40内与进水导流墙31相对的第三挡墙41的顶端设有出水堰41’ ；而且，曝气段20内设有曝气装置，撇渣区30内设有除油撇渣装置，平流沉砂池40内设有排砂装置。
[0024]本实用新型的曝气平流沉砂池，通过曝气沉砂池曝气段20内的曝气预处理，使污水中的有机颗粒杂质处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，使得砂粒上附着的有机污染物得以去除，有利于分离出较为纯净的无机砂粒，在旋流的离心力作用下，密度较大的无机砂粒被甩向曝气段20外部沉入集砂斗28以排出池外，而密度较小的有机物则随水流向前流动进入撇渣区30。曝气段20通过气浮作用实现油水分离，与曝气段20连通的撇渣区30再将油水分离后的浮油和浮渣排出池外，解决了废水中有机颗粒杂质的除油除渣的问题，经撇渣区30除油除渣后的污水进入平流沉砂池40，未能在曝气段20沉降的砂粒继续在平流沉砂池40得以沉积，使得平流沉砂池40的沉砂质量得到保证，因此，本实用新型的曝气平流沉砂池克服了传统平流沉砂池无法去除无机砂粒上的有机物，以及无法适应水量波动大的缺陷，增强了对粒径< 200 μ m的无机颗粒杂质的去除能力。
[0025]进一步地，如图3所示，曝气段20包括相通的曝气沉砂区21和油水分离区22，曝气沉砂区21和油水分离区22之间设置下部开敞的隔墙25，即油水分离区22通过伸入水中的隔墙25与曝气沉砂区21分隔，且油水分离区22靠近撇渣区30。隔墙25的设置使曝气回流，便于污水与曝气进行充分混合，更利于对污水中的有机物进行氧化分解。
[0026]为提高工作效率，本实施例中，两组单池100的进水区10相通，且两组单池100的出水区50也相通，使得进水区10内的污水能够分别流入各个单池100进行油水分离及除砂工艺，处理完成后的污水再由各个单池100汇入出水区50。
[0027]如图1和图2所示，曝气段20为横截面呈正方形或者近似正方形的池型，即其长宽比宜为1:1，曝气高峰流量时，曝气段20内曝气停留时间应大于2min，尤以3min左右为佳，有效水深宜为3m?4m，处理每立方米污水的曝气量宜为0.1m3?0.2m3空气，由于曝气停留时间短，从而减少了曝气段20的占地面积。相应地，集砂斗28呈正棱锥形，其侧壁与水平面的夹角为55°?60°，以利于砂粒滑入集砂斗28并汇集。更进一步地，如图3所示，集砂斗28的内壁设有吸砂管29，且吸砂管29伸入集砂斗28底部，吸砂管29与设置于曝气段20外部的外置砂泵80连通，通过吸砂管29和外置砂泵80排出集砂斗28内的沉砂。本实施例中，将传统曝气段20狭长的池型横截面改造为正方形或者近似正方形，集砂斗28也由长方形改为正棱锥形，因此，无需在池边设置集砂槽和吸砂桁车，只需将吸砂管29伸入集砂斗28底部，通过曝气段20外的外置砂泵80直接排砂即可，不但更利于砂粒的沉积与排出，而且简化了除砂设备，提高了经济效益。
[0028]如图2至图4所示，上述排砂装置为吸砂桁车43和安装于吸砂桁车43上的砂泵(图中未示出)，吸砂桁车43与悬挑于平流沉砂池40外侧的集砂槽60连通，通过吸砂桁车43的来回移动将平流沉砂池40下部沉砂槽42内的沉砂排入集砂槽60，平流沉砂池40内污水高峰流量时，其停留时间应不小于lmin，断面流速宜为0.15m/s?0.2m/s，有效水深宜为0.Sm?lm。更佳的，曝气平流沉砂池还包括砂水分离器70，砂水分离器70分别与集砂槽60和吸砂管29连通，集砂槽60内的砂粒和集砂斗28排出的砂粒均进入砂水分离器70进行砂水分离，这种设置方式，对砂粒的汇集及处理更为集中，降低了能耗。
[0029]上述曝气段20内的曝气装置采用机械曝气和鼓风曝气，请继续参考图3，本实施例中，曝气装置包括曝气管26和曝气泵27，曝气管26垂直安装于曝气沉砂区21第一挡墙23的侧壁，曝气管26通过与其连接的外部罗茨风机81向曝气沉砂区21内供气。油水分离区22内设置曝气泵27，曝气泵27由潜水泵和射流器组成，其组成及连接关系为现有技术内容，此处不再赘述。曝气泵27的设置，能使大量的氧气随水流进入油水分离区22，有利于油水分离区22内污水通过气浮作用实现油水分离。更优的，曝气管26和曝气泵27的底端均靠近曝气段20的底部,且距曝气段20的底部60cm?90cm。
[0030]如图3所示，为便于将油水分离处理后产生的浮油和浮渣排出曝气平流沉砂池，在撇渣区30的顶端还设有除油撇渣装置，本实施例中优选电动除油撇渣器32，以清除飘浮于撇渣区30表层的浮油和浮渣，以保证后续平流沉砂池40的沉砂质量，当然，上述电动除油撇渣器32仅是一示例，也可以采用其他类似功能的设备。
[0031]继续参考图3，进水导流墙31下部具有一靠近第二挡墙24的弯折部31’，相比垂直的导流墙，弯折部31’能够避免撇渣区30内的浮油和浮渣流入平流沉砂池40，弯折部31’的轴线与进水导流墙31的轴线具有一夹角α，且20° < α < 40°，本实施例中，夹角α优选30°，既能够阻挡浮油和浮渣流入平流沉砂池40，又不会影响撇渣区30内的水流进入平流沉砂池40内继续沉砂。
[0032]上述平流沉砂池40是横截面为长方形的沉砂池，设计流速为0.15m/s?0.3m/s,水力停留时间应大于30秒，沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3，由于曝气段20设计停留时间的缩短，未能在曝气段20沉降的砂粒将继续在平流沉砂池40得以沉积，平流沉砂池40设计停留时间约为Imin?2min，由于吸附在砂粒上的有机物已在曝气段20去除，使得平流沉砂池40的沉砂质量得以保证。
[0033]结合图1至图4说明本实用新型的曝气平流沉砂池的工作过程:污水经进水区10内的细格栅初步除污后，经进水淹没堰23’进入曝气段20进行预曝气，通过曝气作用，将附着在无机颗粒杂质表面的有机物剥除，具体而言，污水在曝气沉砂区21去除无机颗粒杂质中粒径相对较小的部分，通过旋流产生的离心力抛向池壁并沉入底部的集砂斗28，随后，污水进入油水分离区22，通过水下曝气泵27的运行，使浮油浮渣经气浮作用漂浮至污水表面，经油水分离区22后的污水以淹没出流形式过出水淹没堰24’进入撇渣区30，油水分离产生的浮油和浮渣被进水导流墙31阻挡在撇渣区30内，并通过撇渣区30内的电动除油撇渣器32排出池外，有机物则悬浮在污水中随水流一起进入后续的平流沉砂池40，污水中的砂粒沉入平流沉砂池40底部的沉砂槽42汇集，通过吸砂桁车43将沉砂槽42底部的沉砂排入集砂槽60，集砂槽60内的砂粒和集砂斗28排出的砂粒均进入砂水分离器70进行砂水分离，经平流沉砂池40沉砂后的污水则经出水堰41’进入出水区50，最后经出水口 51排出，完成污水的油水分离及沉砂处理。
[0034] 上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.一种曝气平流沉砂池，其特征在于，包括: 至少一组平行且并列设置的单池； 每组所述单池包括依次相通的进水区、曝气沉砂池、平流沉砂池和出水区； 所述曝气沉砂池包括相通的曝气段和撇渣区，以及位于所述曝气段底部的集砂斗，所述撇渣区位于所述曝气段和所述平流沉砂池之间，所述曝气段的远离所述撇渣区一侧的第一挡墙的顶端设有进水淹没堰，所述曝气段与所述撇渣区之间设置第二挡墙，且所述第二挡墙的顶端设有出水淹没堰，且所述出水淹没堰的高度低于所述进水淹没堰的高度，所述撇渣区通过底部开敞的进水导流墙与所述平流沉砂池分隔，所述平流沉砂池内与所述进水导流墙相对的第三挡墙的顶端设有出水堰；所述曝气段内设有曝气装置，所述撇渣区内设有除油撇渣装置，所述平流沉砂池内设有排砂装置。
2.根据权利要求1所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述曝气段包括相通的曝气沉砂区和油水分离区，所述曝气沉砂区和所述油水分离区之间设置下部开敞的隔墙进行分隔，且所述油水分离区靠近所述撇渣区。
3.根据权利要求1或2所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述单池为多组时，所述单池的进水区相通，且所述单池的出水区也相通。
4.根据权利要求1或2所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述曝气段横截面呈正方形，所述集砂斗呈正棱锥形，且其侧壁与水平面的夹角为55°?60°。
5.根据权利要求4所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述集砂斗的侧壁还设有吸砂管，且所述吸砂管伸入所述集砂斗的底部，所述吸砂管与设置于所述曝气段外的外置砂泵连通。
6.根据权利要求5所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述排砂装置包括设置于所述平流沉砂池内的吸砂桁车和安装于吸砂桁车上的砂泵，所述吸砂桁车与悬挑于所述平流沉砂池外侧的集砂槽连通。
7.根据权利要求6所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述曝气平流沉砂池还包括砂水分离器，所述砂水分离器分别与所述集砂槽和所述吸砂管连通。
8.根据权利要求1或2所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述曝气装置包括曝气管和曝气泵，所述曝气管安装于所述曝气沉砂区内第一挡墙的侧壁，且所述曝气管与风机连接，所述油水分离区内设置所述曝气泵。
9.根据权利要求1或2所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述进水导流墙的下部具有一靠近所述第二挡墙的弯折部，所述弯折部的轴线与所述进水导流墙的轴线具有一夹角α，且20°彡α彡40°。
10.根据权利要求9所述的曝气平流沉砂池，其特征在于:所述夹角α为30°。
【文档编号】C02F9/02GK204138447SQ201420597538
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】熊建英, 赵国志, 杨姝君, 戴小冬, 沈昌明 申请人:上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司