一种空间集约式絮凝水处理装置

本发明涉及一种空间集约式絮凝水处理装置，属于水处理。

背景技术：

1、絮凝法可以快速去除水中的悬浮污染物和色度，是一种重要的水处理技术，被广泛应用于各种工业污水、市政生活污水、地表污染水体的治理。

2、絮凝方法的原理是向污水中加入助凝剂、絮凝剂、混凝剂等絮凝药剂，这些药剂通过压缩悬浮污染颗粒的双电层、电中和以及吸附架桥作用使微细的污染颗粒聚结在一起，形成一定尺度的絮凝体(俗称矾花)，絮凝体的密度大于水的密度，缓慢沉降从水体中分离，从而使水质得到净化。

3、絮凝方法处理污水的弊端是需要较长的沉降时间，因为絮凝体与水的密度差较小，使得絮凝体的沉降速度很小，只有沉降时间足够大时才能得到澄清的水相，一般的水力停留时间要达到几个小时以上才能取得较好的处理效果，使得处理设施或设备的处理速度低，体积庞大，对于体量比较大的污水，用絮凝法处理时，由于沉降分离速度低而使得设备的体积非常庞大。传统的絮凝沉降装置有沉降澄清槽、平流沉淀池、折流沉淀池等，占地面积都比较大，为了减小絮凝处理装置的占地面积，近年来人们设计出了斜板(斜管)沉淀池，斜管和斜板可以在一定程度上提高沉淀分离效率，但是设备仍然需要较大的絮凝空间，整体设备的占地面积仍然居高不下；近年来还出现了气浮絮凝，速度有所升高，但是仍然需要较大的占地面积，装备的自身重量也比较大，附属设备多，工艺控制复杂，对于空间受限的城市内河地表河道或者周围没有硬化地面的野外河道的治理受到极大的限制。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种空间集约式絮凝水处理装置，该装置可以大幅度地提高设备的空间利用率，其单位设备体积的污水处理量更高，快速形成较大且密实的絮凝体，絮凝体与水体的密度差大、分离速度高，从而使分离效率提高，水力停留时间较传统絮凝装置降低50％以上，较大地提高了絮凝处理速度和效率，减少了设备体积，适合于污水处理厂、污水处理车间或者地表污染水体的污水处理，节约空间，提高效率，尤其适用于空间受限的污水处理工程。

2、具体而言，包括以下技术方案：

3、本发明提供了一种空间集约式絮凝水处理装置，包括沉降分离机构以及盘绕在其外侧的螺旋盘管，所述沉降分离机构包括第一外锥体，所述沉降分离机构内设置有第一内锥体，所述第一内锥体与第一外锥体之间设置有多层沉降锥板；所述螺旋盘管的一端设置有污水进口，另一端穿设于所述第一内锥体内，所述第一外锥体与第一内锥体之间为圆锥板分离区，所述圆锥板分离区的上方为清水区。

4、本发明的一种实施方式中，所述沉降分离机构还包括第二外锥体，所述第一外椎体与所述第二外椎体相互连接，所述第一外锥体位于所述第二外锥体的上方。

5、本发明的一种实施方式中，所述第一外锥体底端的横截面积大于其顶端的横截面积；所述第二外锥体底端的横截面积小于其顶端的横截面积，第一外锥体的底端与所述第二外锥体的顶端相连；所述第一内锥体底端的横截面积大于其顶端的横截面积，第一内锥体位于所述第一外锥体内。

6、本发明的一种实施方式中，所述多层沉降锥板包括若干个圆锥板，所述圆锥板为圆锥台结构且上下两端贯通，若干个所述圆锥板同轴线，若干个所述圆锥板层叠以形成多层喇叭状的圆锥面。

7、本发明的一种实施方式中，所述第一外锥体内的多层沉降锥板的圆锥板的倾斜角度与所述第一外锥体以及第一内锥体外壳的倾斜角度相适配；所述第二外锥体内也设置有多层沉降锥板，所述第二外锥体内的多层沉降锥板的圆锥板的倾斜角度与所述第二外锥体外壳的倾斜角度相适配。

8、本发明的一种实施方式中，所述沉降分离机构内还设置有第二内锥体，所述第二内锥体位于所述第一内锥体的下方，第二内锥体为圆锥体，其尖端朝向所述第一内锥体底端出口的中心位置，第二内锥体的底面位于所述第一外锥体与第二外锥体最大横截面处，所述第二内锥体用于将从第一内锥体底端流出的絮凝体以及水相横向流动分布在第一外锥体与第二外锥体的最大横截面处。

9、本发明的一种实施方式中，所述螺旋盘管上设置有第一絮凝剂进口和第二絮凝剂进口；所述螺旋盘管还连接有排气管，所述排气管用于排出螺旋盘管内污水流动过程中的聚集气体，所述排气管上设置有阀门。

10、本发明的一种实施方式中，所述第一内锥体的顶端向上延伸有圆筒体，所述第一外锥体的顶端为锯齿状的溢流堰，溢流堰外侧连接有溢流槽，所述溢流堰与所述第一内锥体顶端的圆筒体之间形成有清水区，所述清水区位于所述多层沉降锥板的上方，所述溢流槽开设有出水管，清水相到达多层沉降锥板上方的清水区，经过锯齿状的溢流堰流入溢流槽，由出水管排出。

11、本发明的一种实施方式中，还包括机架，所述沉降分离机构通过支撑架固定在机架上；所述第二外锥体的底端设置有絮泥出口，所述絮泥出口外接有絮泥接收机构。

12、本发明的一种实施方式中，所述第一外锥体、第二外锥体和第一内锥体均为圆锥台结构。

13、有益效果

14、(1)本发明将通常圆筒形外壳的沉降分离机构设置为上下双锥体相互对接的外壳结构，上下双锥体外壳结构将一般的斜板或斜管沉降池中浪费的空间从沉降区域隔离出来，用于絮凝。具体地，絮凝过程发生在盘绕的螺旋盘管中，在离心力作用下发生絮凝剂与污染物的混合和絮凝，在单位占地面积和单位设备体积下，上下双锥体外壳结构相比于圆筒形外壳结构，其锥形外壳的外侧能够盘绕更多的螺旋盘管。因此，上下双锥体外壳结构能够将圆筒形外壳结构内的沉降区域中浪费的空间转化成盘绕的螺旋盘管，用于絮凝，避免了需要另外设置絮凝部分的空间，极大节约了设备空间，提高了设备的空间利用率。

15、(2)本发明在第一外锥体与第一内锥体之间的圆锥板分离区以及第二外锥体内的絮体沉降区均设置与水流方向一致的多层沉降锥板，多层沉降锥板的若干个圆锥板形成多层喇叭状的圆锥面，为上水水流和下沉絮体都提供了更大的沉降面积。根据沉降分离的浅池理论，每增加一个圆锥面，就相应增大一倍沉降面积，增加n个圆锥面，沉降面积就增大n倍，相应的，沉降分离效率也提高大约n倍。因此多层沉降锥板极大增加了沉降面积，极大提高了絮体与水沉降分离效率，在很大程度上进一步地节约了设备空间。

16、(3)本发明在上下双锥体外壳结构中设置锥体结构的第一内锥体，絮凝过的水体进入锥体结构的第一内锥体后向下流动，第一内锥体的流通通道为流通截面积逐渐扩大的通道，根据流体流动的伯努利原理，流通截面积变大时，流速会降低，所以第一内锥体的逐渐扩大的流通面积给进水的流动提供了一个流速逐渐减小、絮体和水流的速度差逐渐变大从而更好地分离的水力条件，从而提高絮体与水的沉降分离效率；另一方面，第一内锥体外壳的倾斜角度与第一外锥体外壳的倾斜角度以及多层沉降锥板的圆锥板的倾斜角度相适配，水在第一内锥体与第一外锥体之间的空间往上流动的过程中，第一内锥体与第一外锥体之间形成的上升水流的通道面积恒定，既节约空间，又有利于水流速的稳定和水流量的平均分配，减少紊流和涡流，提高分离效率。

17、(4)本发明将絮凝部分设置在上下双锥体外壳结构外侧的倾斜空间中，在盘绕的螺旋盘管中絮凝，与传统的在大体积絮凝空间中的搅拌絮凝相比，大体积空间中搅拌条件下污染物颗粒和絮凝剂的运动比较杂乱，水力停留时间不易控制，所形成的絮体的均匀性较差；而在本发明的盘管中的絮凝过程中，污染物颗粒和絮凝剂做规则的圆周运动，在离心力的作用下相互碰撞和聚结，絮体形成的速度快而且均匀，絮体形成以后在离心力的作用下逐渐移向外周，在移动过程中相互聚结成更大的矾花，所以本发明的絮凝过程更易于形成大的而且密实的絮体，与搅拌絮凝的絮体相比，本发明的大而密实的絮体沉降速度快，有利于后续的沉降分离效率的提高，进一步提高了本发明的沉降分离效率，进一步节省设备空间，从而使本发明的装置成为一种高度空间集约式水处理设备，尤其适合目前许多空间受限的工业污水和地表污水的治理。

18、(5)本发明提供的空间集约式絮凝水处理装置的体积高度集约，可以做成移动式，使用便捷，方便各种水体污染的处理，适用范围广。