一种用于污泥连续脱水的二次混凝系统和药品投加器的制作方法

本发明涉及一种物料的输送装置，尤其涉及一种药品的输送装置。本发明还涉及一种水处理系统，尤其涉及一种废水处理系统。

背景技术：

钢厂废水处理站主要处理乳化液、浓碱、浓锡液和酸性废水等工业污染物。在废水处理过程中所产生的污泥进入污泥悬浮池经曝气混合后形成悬浮物液，再投加絮凝剂发生混凝反应，然后进入污泥脱水设备进行泥水分离。混凝反应是废水处理中非常关键的环节，其效果将直接影响到脱水设备的脱水效率。

在废水处理混凝过程中，由于悬浮物液属于固液两相流，因此，高分子絮凝剂(PAM)因粘度高而不易分散到悬浮物液中去，从而使得后续过程难以控制，混凝效果不佳，进而削弱了絮凝剂的絮凝效果，造成药剂的大量浪费。此外，混凝效果不佳也会使得后续的脱水工序的工作效率大幅度地降低。

为了获得使得污泥的含水率较低，并有效地提高废水的固液分离效果，在现有技术中通常会采用多点投加、多重混合的投药方式。该种投药方式的主要工作原理是：第一次投药后，经过一次混合絮凝过程，水体中会产生微小絮粒，这些微小絮粒顺着水流进入到二次混合絮凝过程中后吸附、接触絮凝水中其他的颗粒，以此来大大提高二次混合絮凝的效果，进而强化整个过程的絮凝效果。

目前，根据现场实际情况，通常在一次混合絮凝过程中采用三级混合方法，该方法的混凝效果较好。受到工艺条件的限制，在现有技术中对于二次混合絮凝过程采用了动态混合法。动态混合法主要通过搅拌罐式絮凝反应器完成，该反应器由一个直径相对大的罐体和配套搅拌机构成，罐体容积相对较大，絮凝剂直接投加在搅拌罐体内，与污泥的混凝反应主要依靠搅拌机来实现。然而，在实际运行过程中，将絮凝剂直接投加到反应罐内会造成混合 不均匀的情况发生，絮凝剂的剂量难以控制。此外，在二次混合絮凝过程中，絮凝的颗粒较大，搅拌强度也难以控制。若强度过小，则易造成反应不均，若强度过大，则容易将已经絮凝的絮体打碎。

另外，单点管道投加与静态混合器的配合使用也可以完成二次混合絮凝反应。该方式的主要工作原理为：将加药管垂直插入至管道截面中心位置处以向含有絮体的悬浮液中加入絮凝剂，随着悬浮液流动至加药点后的管道静态混合器，经翻转搅动混合后，接着进入一个静态的反应器，并通过溢流进入下一步工序。这种方式的缺点在于：经单点加药后，在重力等作用下容易造成絮凝剂的扩散不均，但是管道静态混合器的混合强度有限，对于提高二次混合絮凝过程的效果作用并不明显。另外，管道静态混合器的结构复杂，并且容易发生污泥淤堵，必须经常清洗，操作过程十分繁琐。

综上所述，在污泥连续脱水工艺中，二次混凝的工艺条件较为特殊，在该过程所形成的絮体体积较大，若采用搅拌设备，其搅拌强度难以控制，从而难以获得良好的絮凝效果；若采用静态混合器，其絮凝混合强度又相对较低，不能有效地提高二次混凝的絮凝效果，同时，静态混合器的管路还容易堵塞，不便于维检。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于污泥连续脱水的药品投加器。本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器能够使得药品与混合液体能迅速、均匀的混合，以使得两者能够进行充分反应，从而提高混合絮凝过程的絮凝效果。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用于污泥连续脱水的药品投加器，其包括：

管体，其轴向方向的两端分别为进液口和出液口；

外环管，其设于管体的外围；

药品投加管，其一端伸出于外环管外，其另一端与外环管的内部空间连通；

若干个支管，其设于外环管和管体之间，若干个支管沿外环管的周向方向排布，其中每一个支管的一端均与外环管的内部空间连通，另一端均与管体的内部连通。

通常在混凝反应过程主要包括三个阶段，即投加-混合-絮凝。混合作用的目的在于将絮凝药剂迅速均匀地扩散到全部的悬浮液中以为絮凝药剂创造良好的水解和聚合条件。在混凝反应的混合阶段并不要求形成颗粒较大的絮凝体，然而，要求混合过程要在短时间内迅速完成。也就是说，絮凝药剂需要在较短时间内扩散到流体中以便于其与已经成形的微小絮粒和/或悬浮固体充分反应。

基于此，在上述技术方案中，管体用于输送需要被投加药品的混合液体，液体从进液口进入管体，并从出液口离开管体。在管体外围设置有外环管，药品投加管的一端伸出外环管外以便于工作人员投加药品，其另一端则与外环管的内部空间连通，沿着外环管的周向方向，在外环管上还设置有若干支管，每一个支管的一端都与外环管内部空间连通，其另一端则都与管体内部连通，药品通过药品投加管先经由外环管，再经过各支管分别进入到输送液体的管体中。每一个支管均可以看作是一个药品的投加点，由若干个支管形成的多个药品投加点将药品投加至混合液体中。

较之于现有技术中采用单点直接投加的方法，本发明所述的药品投加器通过多个点投加药品，可以加快药品的扩散速度，有效地缩短药品均匀扩散到整个液体中的时间，即在较短时间内完成药品的迅速、均匀地扩散，以为混凝反应过程提供了良好的反应条件。

此外，采用了本发明所述的药品投加器后，无需再设置静态混合器，就能够达到药品的充分扩散、混合的目的，为此，避免额外引入了结构复杂、操作繁琐且维检不便的静态混合器，混合液体和药品混合后可以直接进入后续的絮凝反应阶段。

需要说明的是，上述用于污泥连续脱水的药品投加器中的支管的数量是可以根据实际情况进行设计调整的。

进一步地，在本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器中，上述若干个支管在外环管的周向方向上均布，以使得药品能够更为均匀地扩散到悬浮液中，避免所投加的药品过于集中于管体的某一位置处，从而为絮凝反应过程创造良好的水解和聚合条件。

进一步地，在本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器中，上述进液口和出液口分别设有法兰，这样，本发明的药品投加器可以通过法兰与输 送混合液体的系统实现连接。

进一步地，在本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器中，上述药品投加管上设有单向阀。

通常，在实际使用过程中，药品投加管内的压力要高于管体内的压力，这样才能确保药品的正常投加。一旦药品投加管内的压力过低，所设置的单向阀则可以阻止悬浮液倒灌入药品投加管内。

本发明的另一目的在于提供一种用于污泥连续脱水的二次混凝系统，该二次混凝系统的混凝效果好且所需时间短。采用本发明所述的二次混凝系统后，不仅在短时间内能够形成大量的絮凝核，大幅度地提高了混凝的效率，还在后续处理步骤中无需采用高速、高强度的搅拌，避免打破已经成形的絮体。另外，通过本发明所述的二次混凝系统混凝后的固体物质的含水率低，可以满足后续压榨脱水步骤对于固体物质的要求。此外，对于固体物质经过压榨脱水步骤后的出水水质也得到了大幅度的提高。

基于上述发明目的，本发明提出了一种用于污泥连续脱水的二次混凝系统，其包括沿液体的流向依次连接的进液管、如上文所提及的任意一种药品投加器、混合管和混凝筒，在混凝筒上设有清液出口。

在上述技术方案中，含有固体物质的悬浮液依次经过进液管、混合管和混凝筒，最终从混合液体中分离出来的清液从混凝筒上的清液出口被输送至下一工序，从混合液体中分离出来的固体物质经收集后在进行后续处理。药品通过上述药品投加器被投加至二次混凝系统中。由于药品是由药品投加管通过多个点被投加至混合液体中的，因此，药品在混合液体中的扩散速度快，有效地缩短药品均匀扩散到整个液体中的时间，以为混凝反应过程提供了良好的反应条件。

另外，在混合管中进一步实现了药品和混合液体的充分混合，而在混凝筒中则实现了混合液体中的固体物质的絮凝分离。在此，絮凝反应的作用是使得与药品充分混合的液体与固体物质通过絮凝作用形成体积大且具有良好沉淀性能的絮凝体，以利于混合液体中的液体和固体物质的分离，从而提高后续处理步骤的脱水效率。

此外，基于上述技术方案，本发明的二次混凝系统无需设置搅拌设备或静态混合器。

进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述进液管上设有单向阀，用以在二次混凝系统停止工作后，防止混凝筒内的液体倒流。

进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，沿液体的流向，上述混合管包括依次连接的：进口弯管、进口变径接头、U型管、出口变径接头和出口弯管；其中，沿液体的流向，上述进口变径接头的口径由小变大，上述出口变径接头的口径由小变大。

在混合管中包括依次连接的进口弯管、进口变径接头、U型管、出口变径接头和出口弯管。由于随着在悬浮液和药品的混合会在混合液体中逐渐产生絮凝体，因此，为了避免已成形的絮凝体破碎而影响后续的脱水步骤，在混合管内的水流速度和混合液体扰动程度应该要随着絮凝体的长大而逐渐降低或减缓的。为此，进口弯管和出口弯管的设置可以起到管阻作用，也就是说，当混合液体经过弯管时，在弯管的弯头处会改变混合液体的运动方向，在离心惯性力的作用下，在混合液体中会产生同向或逆向的高强度旋流，造成强湍流扰动，加速药品和混合液体的涡旋扩散混合，使得药品在混合液体中迅速、均匀的混合，从而有利于达到两者进一步强化混合的目的。

此外，沿着液体的流动方向，进口变径接头的口径由小变大，并且出口变径接头的口径也由小变大，由此，沿着混合液体的流动方向，输送混合液体的管径是逐渐放大的，这样，就可以逐渐降低混合液体的水流速度，减缓水流的扰动，增加水流的絮流作用，以有利于药品和混合液体的充分混合，从而确保两者具有充分混合的反应时间。

更进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述进口变径接头的小端直径和大端直径的比值为1/5～1/2。

更进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述出口变径接头的小端直径和大端直径的比值为1/5～1/2。

进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述混凝筒包括位于下部为锥形部和位于上部的直筒部，锥形部的小端作为混凝筒的入口与出口弯管连接，直筒部的上边沿呈锯齿结构，直筒部的上端外围设有集液槽，清液出口设于集液槽上。

混凝筒具有位于下部为锥形部和位于上部的直筒部，锥形部的小端作为混凝筒的入口与出口弯管连接，锥形部的大端则与直筒部连接，这样，含有 大量絮凝体的混合液体在管道压力的作用下从下部的锥形部上升地进入上部的直筒部，在直筒部中已经长大的絮凝体在自身重力的作用下缓慢下沉沿着直筒部的内壁缓慢下沉，从而在直筒部内形成一个中间上升且周边下降得循环流，以使得混合液体得到充分、均匀的絮凝。另外，难以下沉的絮凝体上升溢出后被设置于直筒部的上边沿的锯齿结构挡住，与絮凝体分离后的清液经由集液槽收集后，并通过清液出口被输送至下一道工序。

更进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述锥形部的小端口径与直筒部的口径的比值为1/8～1/4。

进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述药品投加器的中轴与混凝筒的中轴之间的水平距离为2～5m。

进一步地，在本发明所述的二次混凝系统，上述U型管的中心长度g与药品投加器和混凝筒之间的水平距离f的比值g/f为1/4～1/2，该U型管的中心长度g是指U型管的两个竖直部分的中轴线之间的水平距离，药品投加器和混凝筒之间的水平距离f是指药品投加器的中轴线和混凝土的中轴线之间的水平距离。

本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器能够使得药品快速、均匀地扩散至混合液体中，以为药品创造良好的水解和聚合条件。

另外，采用本发明所述的药品投加器后，药品的扩散速度快、扩散程度均匀。

此外，本发明所述的药品投加器的结构简单，便于污水处理系统的改造。

本发明所述用于污泥连续脱水的二次混凝系统的混凝效果好且混凝时间短。

另外，采用本发明所述的二次混凝系统后，不仅在短时间内能够形成大量的絮凝核，大幅度地提高了混凝的效率。通过二次混凝系统混凝后的固体物质的含水率低。

此外，本发明所述的二次混凝系统的适用范围广，其能够用于进行工业废水、生活废水及农业废水等多种废水处理系统。

附图说明

图1为本发明所述的用于污泥连续脱水的二次混凝系统在一种实施方式 下的结构示意图。

图2为本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器在一种实施方式下的结构示意图。

图3为图2所示的用于污泥连续脱水的药品投加器沿A-A方向的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图说明和具体的实施方式来对本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器及二次混凝系统做进一步的解释说明，但是该解释说明并不构成对本发明的技术方案的不当限定。

图1显示了本发明所述的用于污泥连续脱水的二次混凝系统在一种实施方式下的结构。

如图1所示，在上述实施例中，沿着用于污泥连续脱水的二次混凝系统依次包括进液管1、药品投加器2、混合管3和混凝筒4，其中，混合管3则依次包括：进口弯管31、进口变径接头32、U型管33、出口变径接头34和出口弯管35。为此，沿着液体的流向X，二次混凝系统依次连接有：进液管1、药品投加器2、进口弯管31、进口变径接头32、U型管33、出口变径接头34、出口弯管35及混凝筒4。此外，沿着液体的流向X，进口变径接头32的口径由小变大，并且出口变径接头34的口径也由小变大。

另外，在进液管1和药品投加器2的连通管路上设置有单向阀11，以在二次混凝系统停止工作后防止混凝筒4中的液体倒流。

此外，在出口弯管35的末端可以设置检修人孔36，便于二次混凝系统中的管道的清理和维护。

继续参阅图1，混凝筒4包括位于下部为锥形部41和位于上部的直筒部42，锥形部41的小端43与出口弯管35连通，其作为混凝筒4的入口，锥形部41的大端44与直筒部42连通，在直筒部42的上边沿设置有锯齿结构45，在直筒部42的上端外围还设有高于锯齿结构45的集液槽46，在集液槽46上设置有供清液流出的清液出口47。

为了能够获得更加良好的混凝效果，可以对于上述二次混凝系统中的以下部件的尺寸参数进行设计。

进口变径接头32的小端直径a和大端直径b的比值可以设置为1/5～1/2。将比值设置在上述范围内，可以进一步提高本案的实施效果。

此外，出口变径接头34的小端直径c和大端直径d的比值可以设置为1/5～1/2。将比值设置在上述范围内，可以进一步提高本案的实施效果。

另外，锥形部41的小端43的口径i与直筒部42的口径e的比值可以设置为1/8～1/4。将比值设置在上述范围内，可以进一步提高本案的实施效果。

药品投加器2的中轴线与混凝筒4的中轴线之间的水平距离f最好设置为2～5m，以确保药品和混合液体的混合时间。

U型管33的中心长度g与药品投加器2和混凝筒4之间的水平距离f的比值g/f可以设置为1/4～1/2(U型管33的中心长度g是指U型管的两个竖直部分的中轴线之间的水平距离)，这也是为了进一步提高本案的实施效果。

图2和图3分别显示了本发明所述的用于污泥连续脱水的药品投加器在一种实施方式下的结构。

如图2和图3所示，该药品投加器2包括：管体21、外环管22、药品投加管23及若干根支管24。其中，管体21沿其轴向方向Y的两端分别为进液口25和出液口26，外环管22设置于管体21的外围，药品投加管23的一端伸出于外环管22外，其另一端与外环管22的内部空间连通，若干个支管24设置于管体21和外环管22之间，这些支管24沿外环管22的周向方向均匀地分布于外环管22上，每一个支管24的一端均与外环管22的内部空间连通，其另一端则均与管体21的内部连通。

如图1、图2和图3所示，在管体21的进液口25和出液口26分别设有法兰51，用以将管体21两端的进液口25和出液口26分别与进液管1和进口弯管31实现连接。

继续参阅图1，在药品投加管23上还设有单向阀52，用以阻止混合液体倒流入药品投加器中。

需要说明的是，在药品投加器中的支管的数量是可以根据实际情况进行设计的，并不局限于在上述实施方式中支管所设置的数量。

参阅图1、图2和图3，以采用上述实施例中的二次混凝系统处理含有固体物质的悬浮液为例。在实际运行过程中，悬浮液从进液管1进入二次混凝 系统，絮凝剂通过药品投加器2的药品投加管23被投加至二次混凝系统中，絮凝剂先经由外环管22，再分别通过若干支管24后进入管体21中，由于管体的两端通过法兰51分别与进液管1和进口弯管31实现连接，因此当絮凝剂进入管体21后，即被投加至悬浮液中。絮凝剂与悬浮液混合后依次经过混合管3的进口弯管31、进口变径接头32、U型管33、出口变径接头34和出口弯管35。由于在混合管3内的管道直径是逐渐放大的，并且设有多个弯管31，35，因此，絮凝剂和悬浮液进一步地充分混合，同时，絮凝剂和悬浮液经过进口弯管31和出口弯管35时，在弯管的弯道处改变了运动方向，并在离心惯性力的作用下，水流产生同向或逆向的高强度旋流，以造成强湍流扰动，从而加速了悬浮液和絮凝剂的涡旋扩散混合，进而使得絮凝剂与悬浮液迅速混合均匀。经充分混合后进入混凝筒4，含有大量絮凝体的悬浮液在出口弯管35的管道压力的作用下从混凝筒4的锥形部的中心上升地进入直筒部42内应，此时，在直筒部42内的已经长大的絮体在重力的作用下沿着直筒部的内壁缓慢下沉，以形成一个中间上升周边下降的循环流，从而使得悬浮液得到均匀充分的絮凝，难以下沉的絮体上升溢出后被设置于直筒部42的上边沿的锯齿结构45挡住，与絮体分离后的清液经由集液槽46收集后，并通过清液出口47被输送至下一道工序。

需要注意的是，所公开实施例的上述说明使得本领域专业技术人员能够显而易见地对于本实施例进行多种类似变化和修改，这种类似变化是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。因此本发明不会受到该实施例的限制。