一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置的安装及使用方法与流程

本发明专利涉及污水处理环保技术领域，具体为一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置的安装及使用方法。

背景技术

传统平流式沉砂池沉砂效果受进水水量及进水含砂量波动的影响较大，同时沉砂有机物含量较高，需要进行专门的洗砂处理；曝气沉砂池通过曝气形成水的旋流，加大砂粒间碰撞摩擦机会，除砂效率和砂粒有机物分离效果较好，同时具有良好的耐冲击性，但因污水预曝气作用，对后续生物反应段脱氮除磷厌缺氧环境的建立有着不利的影响，此外还增加了曝气装置，设备费用高，加大了运行维护难度。

平流式水力旋流沉砂池利用水流射流作用形成垂直于池长方向的竖向旋流，并与沉砂池内沿池长方向的水平流叠加形成螺旋流。即具有曝气沉砂池的耐冲击负荷、沉砂效率高及砂粒有机物含量低的优点，同时克服了曝气沉砂池的预曝气作用对后续生物段脱氮除磷的不利影响。从除砂机理可以看出，平流式水力旋流沉砂池除砂效果的好坏主要依赖于水力旋流作用，因而简易、高效水力旋流扩散装置的设计是关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置的安装及使用方法，在沉砂池内安装水力旋流扩散装置，所述水力旋流扩散装置能够形成较好的水力旋流作用，且简易高效，设备少，操作维护简单。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置的安装及使用方法，其特征在于所述安装及使用方法包括以下步骤：

a、选取若干段不同管径的扩散管，扩散管上安装射流喷嘴，扩散管管径越大，则喷嘴间距越大，喷嘴口径越大；

b、将不同管径的扩散管按大小顺序排列，通过管架支座固定于沉砂池池底一侧，射流喷嘴开口竖直向上，相邻扩散管之间通过渐缩管连接，形成连续变径结构的水力扩散管，管径最大的扩散管应靠近沉砂池出水端；

c、在水力扩散管管径最大的一端安装水力旋流泵，水力扩散管管径最小的一端则通过穿墙套管伸出沉砂池外，并安装手动蝶阀；

d、手动蝶阀处于常闭状态，启动水力旋流泵，将污水压入水力扩散管，从水力扩散管各射流喷嘴喷出形成竖向旋流，并与沿池长方向的水平流叠加形成螺旋流，从而达到分离砂粒的目的。

进一步地，所述水力旋流泵采用变频潜水泵，可根据进水水质水量调节运行工况，从而调节喷嘴流速及流量，达到稳定除砂效果。

进一步地，所述不同管径的扩散管的喷嘴间距和喷嘴直径也相应不同，所述喷嘴间距按1～3m考虑；喷嘴射流流量按每立方米污水0.1～0.2m³水定；喷嘴射流流速按5.0～7.0m/s考虑，其中沉砂池水深大时取高值，沉砂池水深小时取低值，喷嘴流速与喷嘴间距、喷嘴口径关系式如下：

v：喷嘴流速(m/s)；

k：单位体积污水射流流量(每立方米污水0.1～0.2m³水)；

a:沉砂池横截面积(m²)；

d：喷嘴间距(m)，

d：喷嘴口径(m)。

进一步地，所述喷嘴射流形成的竖向旋流，旋流切线流速与水深关系式为：

自喷嘴出口上升至沉砂池自由液面过程中：v＝ah²+bh+c

自沉砂池自由液面下降至沉砂池底部过程中：v＝mh+n

v：旋流切线流速(m/s)；

h：水深(m)，自由液面处为0；

a、b、c、m、n：与液体温度、密度及粘滞系数有关的常数，应通过试验及模拟确定；

喷嘴射流形成的竖向旋流切线流速应在整个旋流运动能够过程中维持在0.2m/s以上，以保证砂粒的有效去除率，在保证最小旋流切线流速的条件下，根据旋流切线流速与水深关系式计算喷嘴处出口流速，最终确定喷嘴的口径。

本发明具有如下优点：设备少，简易高效；水力旋流泵变频运行，可根据进水水质水量调节运行工况，改变旋流强度，达到稳定除砂效果；通过水力扩散管变径设置，达到节省管材目的；同时通过对射流喷嘴开口方向及间距的优化布置，大大提高沉砂池除砂效果。同时给出了喷嘴流速与喷嘴间距、喷嘴口径关系式以及旋流流速与沉砂池水深的关系式，方便实际工程的设计计算，以便达到最佳的除砂效果。

附图说明

图1是本发明专利的布置示意图。

图2是平流式水力旋流沉砂池纵剖面示意图。

图中：1-水力旋流泵，2-水力扩散管，3-喷嘴，4-渐缩管，5-穿墙套管，6-手动蝶阀，7-管架支座。

图3是螺旋流动示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利做进一步的详细说明。

如图1所示为一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置，主要包括水力旋流泵1和水力扩散管2。所述水力旋流泵1安装于沉砂池出水端，按一定流量将污水压入所述水力扩散管2，所述扩散管2上按一定间距安装若干射流喷嘴3，扩散管内污水从所述射流喷嘴3喷出形成竖向旋流，并与沿池长方向的水平流叠加行成螺旋流(如图2所示)，从而达到高效分离砂粒的目的。

所述水力扩散管2通过管架支座7固定于池底一侧，扩散管采用变径形式，靠近旋流泵一侧管径大，远离旋流泵一侧管径小。所述射流喷嘴靠近旋流泵一侧喷嘴布置间距大，远离旋流泵一侧喷嘴布置间距小，这种布置形式使进水端水力漩流作用强，出水端水力漩流作用弱，符合除砂过程规律。所述射流喷嘴开口竖直向上，避免了对池体的冲刷，使射流的水流有助于砂粒的沉降下滑，同时便于人工清通。

所述水力旋流泵1安装于沉砂池出水端，这样可以将已经分离掉砂粒的污水压入水力扩散管，避免水力旋流泵因污水中的砂粒而造成磨损，影响水力旋流泵的使用寿命。

所述水力旋流泵流量按照每立方米污水射流量0.1～0.2m³水选定；扬程按保证喷嘴流速5.0～7.0m/s经管道水力计算确定。所述水力扩散管管径按管内流速1.0～2.0m/s选定。所述水力旋流泵采用变频潜水泵，流量按每立方米污水射流量0.2m³水选定。

由此，得到本发明的一种用于沉砂池的水力旋流扩散装置的安装及使用方法，其特征在于所述安装及使用方法包括以下步骤：

a、选取若干段不同管径的扩散管，扩散管上设有若干射流喷嘴，扩散管管径越大，则该扩散管上所设的喷嘴间距越大，喷嘴口径越大；

b、将不同管径的扩散管按大小顺序排列，通过管架支座固定于沉砂池池底一侧，喷嘴开口竖直向上，相邻扩散管之间通过渐缩管连接，形成连续变径结构的水力扩散管，管径最大的扩散管应靠近沉砂池出水端；

c、在水力扩散管管径最大的一端安装水力旋流泵，水力扩散管管径最小的一端则通过穿墙套管伸出沉砂池外，并安装手动蝶阀；

d、手动蝶阀处于常闭状态，启动水力旋流泵，将污水压入水力扩散管，从水力扩散管各喷嘴喷出形成竖向旋流，并与沿池长方向的水平流叠加形成螺旋流，从而达到分离砂粒的目的。

根据本发明的具体实施例，扩散管管径分三档，分别为dn400、dn300和dn200，变径处采用渐缩管4连接。所述水力扩散管2末端通过穿墙套管伸出池外，并在水力扩散管2末端设置手动蝶阀6，用于扩散管应急检修用，正常运行时处于常闭状态。

所述射流喷嘴3开口向上(如图2所示)，沉砂池出水端喷嘴布置间距大，沉砂池出水端喷嘴布置间距小，其中dn400扩散管管段喷嘴设置间距为3m，dn300扩散管管段喷嘴设置间距为2m，dn200扩散管管段喷嘴设置间距为1m。

根据本发明的具体实施例，通过试验及计算模拟，确定了旋流切线流速与水深关系式为：

自喷嘴出口上升至沉砂池自由液面过程中：v＝0.6842h²-0.8178h+0.6394

自沉砂池自由液面下降至沉砂池底部过程中：v＝0.0326h+02618

为保证砂粒的去除效果，最小旋流切线流速按0.2m/s考虑，按旋流切线流速与水深关系式计算出喷嘴处出口流速约为6.5m/s，再按喷嘴流速与喷嘴间距、喷嘴口径关系式确定喷嘴口径。

喷嘴流速与喷嘴间距、喷嘴口径关系式如下：

v：喷嘴流速(m/s)；

k：单位体积污水射流流量(每立方米污水0.1～0.2m³水)；

a:沉砂池横截面积(m²)；

d：喷嘴间距(m)；

d：喷嘴口径(m)。

以上所述为本发明专利的较佳实施例，并不用于限制本发明专利，凡在本发明专利申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，皆应属本发明专利的涵盖范围。