专利名称：组合式水沉淀/澄清装置的制作方法
技术领域：
实用新型是对水处理沉淀/澄清装置的改进，尤其涉及一种可以在同一澄清装置 中能同时实现澄清、浓缩、沉淀、过滤功能的组合式水沉淀/澄清装置。
背景技术：
水处理澄清主要用于如地表水、高浊度原水，以及污水处理及回用处理等的泥砂 水分离及水的澄清处理，目的是使泥砂、悬浮物与水分离，使处理水得到快速澄清。为实现 快速澄清，现有技术较多采用将混合、絮凝反应及沉淀工艺组合在一个装置或池内的机械 搅拌澄清池，基本结构如图1所示。基本结构及工作过程为在处理池中部区域通过一喇 叭环形隔板1分隔，喇叭口中部为机械搅拌混凝反应区3，底部为沉淀分离、刮泥区2，喇叭 口上部外周为斜管/斜板加速沉淀分离区7，上部为中心(沉淀分离区内侧)为稳流配水 区5，以及上下设置有二个动力分别带动的可提升搅拌机8及偏置驱动刮泥机6。澄清处理 进水通过中部环形布水口进入混凝反应区3，在搅拌装置提升式叶片4搅拌下作混凝反应， 增絮并使大颗粒泥砂自然下沉至锥形池底，由刮泥机6刮向中心排泥口排出；经初步泥砂 分离水在提升式搅拌叶轮抬起，水从叶轮中部上升进入上部中心稳流配水区5稳流后，再 沿喇叭环形隔板1外侧向下，而后上升流进入斜管/斜板分离区7，进行泥水二次分离，澄 清出水进入顶面集水槽排出，二次沉淀泥砂通过喇叭环形隔板1底部进入锥形池底。搅拌 叶轮(提升式叶片4)通过定时上下提升及调速确保有效沉淀的混凝反应效果，但实际操作 中，操作人员为减少工作量，往往会采用将搅拌叶轮定制于中部定速运行，导致新进入水未 充分经混凝反应，就通过半提升状态叶轮进入上部稳流配水区5，不仅降低了絮凝反应效果 影响后续悬浮物的分离，而且使进入上部水中泥砂、悬浮物量增多，同样影响后续分离处理 及处理出水效果。此外，采用机械搅拌加速混合絮凝，不仅电耗较大，通常机械搅拌功率要 较刮泥动力大得多，不间断连续运行，用电量大，机械损耗也大，还增加了运行及维护成本； 并且加药量较大，更是增加了处理成本；机械搅拌必须要有足够的面积，而沉淀分离则又需 要水稳流相对静止，在剧烈搅拌混凝反应后必须设置占用较大面积的缓冲稳流区，占用相 当池容难以充分利用澄清池容积设置其他功能区。再就是，客观上澄清处理水停留时间短， 遇曝雨等大水量冲击，因缺乏加速沉淀分离能力，处理出水达不到要求。此外，现有技术澄清装置，只有分离泥砂、悬浮物的澄清作用，只能用于分离泥 砂及相对较大的悬浮物，对于出水SS要求较高的还需经后续过滤处理，例如中国专利 CN1990397钢铁污水混凝沉淀及过滤处理系统，在集反应、澄清、浓缩为一体的高密度澄清 池后增设后混凝及PH调节池，之后设置有过滤池。由于澄清出水无压力，后续单独设置过 滤，不仅需增设中间池，而且需增加泵提升，沉淀、澄清后排出泥水需单独设立污泥浓缩池 及浓缩刮泥机。不仅使得处理流程变长，占地面积增大，管线增多，一次性投资费用大，运行 动力消耗增多，运行费用高。此外，泵提升压力也导致反冲洗过程中，水头损失较大，造成已 经处理水浪费大。为提高沉淀/澄清装置处理效果及能力，人们对上述机械搅拌澄清装置进行多种改进，例如。中国专利CN1715200循环澄清池，通过在澄清池体构筑物中部设置套筒结构的内 外反应室，以及连接内反应室的射流器，通过射流器吸入泥渣高速喷向内反应室实现水力 循环混凝，达到省略机械搅拌，及通过内外套筒夹层提供混凝缓冲，省略单独设置稳流配水 区，增大了混凝反应区。但对要求高出水后续仍然需配置过滤处理。中国专利CN25^764公开的水旋澄清气浮池，通过在混合反应区中心筒进水管处 设有网格，在混合反应区中心筒外设有导流板，在导流板与中心筒之间形成导流区III，以 及在分离区上部由气浮池底板分隔出气浮接触区和气浮分离区，从而将强化混凝、澄清、气 浮工艺综合在一个构筑物内。通过气浮虽然可以进一步分离其中悬浮物，但气浮是不能去 除微小杂质，即达不到过滤效果，因此出水仍需进行过滤处理；此外，增加气浮更是增加了 运行动力消耗。申请人:中国专利CN20082021M88. X机械加速澄清池，采用由相邻机械搅拌和 折板反应串联组成矩形混凝反应池，并与正方形澄清池相邻串联设置。申请人中国专利 CN200810M2781.X快速澄清池，在澄清池壁上部设置环绕的混凝反应槽，竖向相间波纹板 构成的内置混凝反应室，澄清池中下部采用相间“人”字或倒“W”结构涡流絮凝反应装置。 同样只是改进澄清效果，并没有解决澄清出水的过滤问题。由此，上述现有技术大都涉及对混凝改进，省略机械搅拌改进，但基本功能仍唯一 只有沉淀分离澄清作用，只能达到沉淀去除水中泥砂及较大悬浮物，然而这在水澄清处理 中往往还是不够的，对于要求较高出水后续仍需单独设置过滤功能，而后置另行设置过滤 区的不足仍然存在。仍有值得改进的地方。
实用新型内容实用新型目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种运行能耗低，同时带有过 滤功能的组合式水沉淀/澄清装置。实用新型另一目的在于提供一种澄清效果更好的组合式水沉淀/澄清装置。 实用新型第一目的实现，主要改进是是将机械搅拌混凝改为切向进水旋流混凝， 替代机械搅拌混凝，从而缩小了混凝反应空间，使混凝反应后的稳流面积得到增大，从而省 略上部中心稳流配水区，留出空间用于设置过滤区，从而克服现有技术的不足，实现实用新 型目的。具体说，实用新型组合式水沉淀/澄清装置，包括澄清池体，中下部混凝反应区，底 部旋转刮和/或吸泥装置，上部外周加速沉降分离区，其特征在于混凝反应区由上端封闭 筒体及切向进水管组成，旋转刮泥装置为中心轴驱动型，上部加速沉降分离区内侧有过滤 区，过滤区竖向有供旋转刮泥机转轴穿过的惯通套管，过滤出水及过滤上部有径向引接水 管。在详细说明前，先通过对发明能够达到的基本功能及效果作一介绍，以使本领域 技术人员对本专利技术方案有一个明确了解。澄清处理水，通过切向进入上端封闭的筒体形成高速旋流混凝反应使药水充分接 触，高速旋流水由开口端向下排出，高速旋流出水因排出面积突然增大而得到初步降速，转 为紊流絮凝反应，絮凝生成的大絮体则依重力下沉，分离大絮体后水向外周进一步降速稳 流，絮凝产生絮体因降速同时得到进一步分离；水流进一步向外周逐渐呈平稳稳流，然后上升流进入外周加速沉降分离区，进一步使细小悬浮物分离，分离出水由顶上部进入中心过 滤区，通过滤料进行过滤除去更细小悬浮物(滤料选择视出水要求确定)，过滤出水由过滤 区底部径向水管排出，完成整个澄清过程。滤料过滤阻力升高，将过滤出水管切换为反冲进 水管，对滤料进行反冲洗，滤料清洗水由过滤区上部引接水管排出。实用新型中。澄清池体，可以是现有技术常用的上下全截面圆形锥底圆体池及旋转刮和/或泥 装置，也可以是申请人在先申请专利CN200520076155.X、200510094705. 5上下全截面正方 形锥底池，以及与之配套能刮除正方形四角的旋转刮和/或泥装置。实用新型优选采用上 下全截面正方形结构池，例如圆外切正方形池，不仅可以最大限度利用占地池容，并且在多 池合建时可以相邻设置，达到占地最小化，以及通过共用壁降低池建造价，使占地和投资都 达到最小化；而且正方形澄清池有较圆形池更好的水力特性，有利于在沉淀、澄清过程增进 微粒或微絮体的团聚增大，提高澄清效果。加速沉降分离，包括现有技术的斜板/斜管加速沉降分离，以及竖向波板加速沉 降分离，此属现有技术。上部中心过滤区，一种较好为采用现有技术重力过滤方式，例如双层煤一砂滤料 滤池，单层粗砂深滤床滤池，此也现有技术。与现有技术过滤相同，上下设置有径向连接水 管，供过滤排水及反冲洗用。过滤区竖向惯通套管，主要供中心旋转驱动刮泥机转轴通过，固定套管可以很好 实现滤池穿过转轴的防渗，使旋转轴与过滤池形成水密封。此外，为提高絮凝分离澄清效果，一种较好还可以在缓慢旋转刮和/或泥机刮臂 上设置相间垂直栅条，通过旋转栅条搅拌起到促进细小絮体增大的浓缩沉淀作用，加速絮 体增大浓缩有利于实现泥水快速分离，不仅可以提高澄清分离效果，而且可以适应瞬时大 水量冲击，同时还可以省略另行设置浓缩池及浓缩刮泥机。实用新型组合式水沉淀/澄清装置，相对于现有技术，由于采用切向进水旋流混 凝，相对小区间可以获得优良混凝效果，不仅代替了机械搅拌混凝，降低了运行能耗，而且 使混凝反应体积大大减小，留出上部空间用于增设过滤单元，同时扩大了下部絮凝、分离空 间，不仅一次自流处理即可满足出水高要求，使得澄清池功能得到扩充，减少了另设过滤占 地、连接管线和分置处理构筑物，运行依靠澄清水自流完成，也无需增加泵提升，更是有效 减小了一次投资和运行费用。此外，旋转刮和/或泥机上设置垂直栅条，刮和/或泥机慢速 转动栅条起到了搅拌浓缩作用，从而不仅省略了另设浓缩池，而且可以实现加速沉降分离， 能够承受瞬时大水量冲击，确保处理出水达标。从而使得在一个澄清池内，可以依次完成混 凝、分离沉淀、浓缩、过滤四个功能。处理流程相邻及上下组合设置，不仅可完成4个处理功 能，而且使得处理装置更为紧凑，大大节省了占地面积，并且可以充分利用进水动能完成处 理流程全过程处理，整个处理运行不需另外增加动力，节能经济。实用新型装置，较现有技 术澄清、过滤分置处理，占地可以节约20 %以上，如果再配以正方形池结构，更是节省了占 地，动力消耗可以降低50%以上。实用新型在一个装置内通过巧妙设计布局，依靠水自流完 成原需由多个装置通过管线连接才能完成的澄清处理混凝、分离沉淀、浓缩、过滤全过程， 不用另设过滤单元及提升泵，不用中间水池，为实用新型澄清装置区别于现有技术澄清装 置最大区别特征。[0021]以下结合一个优化具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解实用新型实质，但 实施例具体细节仅是为了说明实用新型，并不代表实用新型构思下全部技术方案，因此不 应理解为对实用新型总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离实用新型构思的非 实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均 属实用新型保护范围。
图1为现有技术水处理机械沉淀/澄清装置基本原理及结构示意图。图2为实用新型组合式水沉淀/澄清装置结构示意图。
具体实施方式
实施例参见图2，实用新型组合式水沉淀/澄清装置，包括圆形锥底的澄清池，轴 向上部中心区分隔有内置重力式滤料的过滤区18，周面上部有相间进水口 20，形成向下过 滤，上方有径向反冲洗出水管17，滤料下方径向有过滤出水管兼反洗进水管16，以及过滤 反洗空气助冲管15，过滤区18中心有轴向穿过过滤区的中空套管19，供中心转轴驱动旋转 刮泥机转轴穿过。过滤区18外周为上下惯通(无底封闭)环形加速沉淀区，内置加速沉降 斜板或斜管7。澄清池中部向下依次为混凝反应区A，沉淀区C，浓缩区B，外周斜板或斜管 分离区下方为稳流区D，锥底集泥坑9内有设置在中心转动刮泥机轴上的浓缩刮泥板10，用 于将沉淀污泥排出。混凝反应区A中心上部中置有顶面封口、底面敞口的混凝反应筒13，混 凝反应筒切向连接有进水管12，两者共同形成旋流混凝反应，混凝反应筒下敞口端有扩大 的喇叭口 14形成导流作用。中心转动旋转刮泥机6，刮臂上设置有相间垂直栅条11构成搅 拌浓缩装置。处理过程处理水经加药后由进水管12高速切向进入混凝反应筒13，高速水流在 混凝反应筒内产生旋流混凝完成初步混合反应，经喇叭口 14扩散降速，进入混凝反应区A 呈紊流继续碰撞形成絮体；大絮体及泥砂下沉进入沉淀区C，通过栅条11搅拌浓缩，加速大 絮体下沉进入浓缩区B，最后进入底部集泥坑9被排出。经分离大絮体后水，继续向外周扩 散缓流进入稳流区D，由于水流速度进一步降低形成稳流，其中未分离絮体再次得到分离下 沉，继而以稳流上升进入外周的斜板或斜管沉淀区继续泥水分离去除细小悬浮物，分离污 泥下沉，由刮泥机6刮至中心进入集泥坑9排出；分离出水经分隔过滤池上周相间进水窗口 20进入过滤区18进行过滤处理，过滤出水经过滤池底部通过排水管16出水。滤池反洗，反 洗水由水管16进入，经滤料底部向上反冲洗，同时开启空气助冲管15通入压力空气进行气 水混合反洗，反洗出水由上部反洗出水管17排出。对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他 方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如澄清池体可以 设置为正方形，采用申请人在先申请专利旋转轨迹为正方形的旋转刮泥机，加速沉降分离 还可以采用竖向波板代替，以及滤料的改变，刮泥改为吸泥，等等的非实质性改动，同样可 以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范 围。
权利要求1.组合式水沉淀/澄清装置，包括澄清池体，中下部混凝反应区，底部旋转刮和/或吸 泥装置，上部外周加速沉降分离区，其特征在于混凝反应区由上端封闭筒体及切向进水管 组成，旋转刮泥装置为中心轴驱动型，上部加速沉降分离区内侧有过滤区，过滤区竖向有供 旋转刮泥机转轴穿过的惯通套管，过滤出水及过滤上部有径向引接水管。
2.根据权利要求1所述组合式水沉淀/澄清装置，其特征在于刮和/或吸泥机刮臂上 有相间垂直栅条。
3.根据权利要求1所述组合式水沉淀/澄清装置，其特征在于上端封闭筒体下方有导 流喇叭口。
4.根据权利要求1所述组合式水沉淀/澄清装置，其特征在于过滤区底部有反冲洗助 冲气管。
专利摘要本实用新型是对水处理沉淀/澄清装置的改进，其特征是混凝反应区由上端封闭筒体及切向进水管组成，旋转刮泥装置为中心轴驱动型，上部加速沉降分离区内侧有过滤区，过滤区竖向有供旋转刮泥机转轴穿过的惯通套管，过滤出水及过滤上部有径向引接水管。不仅一次自流处理即可完成澄清、过滤，满足高出水要求，使得澄清池功能得到扩充；旋转刮机上设置垂直栅条，起到了搅拌浓缩作用，使得在一个澄清池内，可以依次完成混凝、分离沉淀、浓缩、过滤四个功能。处理流程相邻及上下组合设置，不仅可完成4个处理功能，而且使得处理装置更为紧凑，可以节约占地20%以上，动力消耗可以降低50%以上。
文档编号C02F1/52GK201857297SQ20102058512
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者丁南华, 丁青, 吴鹏飞, 姜华, 石璐, 蒋磊, 虞国量 申请人:江苏新纪元环保有限公司