本发明涉及一种降流式流化床絮凝沉降装置，适用于水处理领域，尤其适用于选煤厂尾煤的煤泥水絮凝沉降。
背景技术：
颗粒的絮凝沉降有两个重要的因素，一是药剂因素，二是流体环境，合理选择和适量使用药剂是微细颗粒能否絮凝的决定性因素，而合适的流体环境是形成大絮体并实现高效絮凝沉降的关键因素。
絮凝动力学理论和实验研究均表明，流体流动状态对颗粒的絮凝有重要影响，流体剪切速率、颗粒停留时间决定了絮体的成长特性，在一定的流体条件下，颗粒可以在几秒的时间内迅速絮凝成大絮体，而随着时间的增加，大絮体又逐步破碎，直至达到平衡，也就是说，要得到较大絮体，需要控制絮凝反应时间；另一方面，絮凝动力学的研究结果表明，絮凝体的长大和破碎均与速度梯度的大小或流体涡旋的尺度有关，小颗粒宜用大的速度梯度(小涡旋)，絮体长大后，宜采用较小的速度梯度(大涡旋)，从而使絮体长大而不被破碎，因此，控制反应时间和速度梯度是关键因素。
常规的絮凝装置可分为水力絮凝反应器、机械絮凝反应器，水力絮凝反应器节能且易维护，应用较广泛。传统的水力絮凝反应器主要有隔板式、折板式、网格式、栅条式等，这些反应器通常具有均一的速度梯度，虽然可以通过分级串联改变速度梯度，但变化不及时，且串级流动会增加絮体破碎等不可控因素，导致絮凝效果变差。此外，通常水处理的絮凝与沉降或气浮阶段是分离的，因此水在联通管道或明渠中流动，会增加絮凝时间，造成絮凝体的破碎等负面影响。
在申请号为CN200910217973.X的中国专利中提供了一种常规流化床絮凝反应器，通过分层充填不同密度和粒度的颗粒，使床层形成递减的速度梯度从而提高絮凝效率。从其文件中可知，该技术提供的常规流化床，水流自下向上流动，而颗粒一旦形成大的絮凝体后，会向下沉降，与水流方向相反，存在返混而致使絮体破碎的可能，此外，该技术中充填颗粒的粒度沿水流方向逐渐减小，因此，流态化充填颗粒的尾涡也随之减小，而絮体应该是随水流方向逐步长大的，二者不协同，与絮凝动力学理论中涡旋尺度与絮体尺度的要求不吻合。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种降流式流化床絮凝沉降装置，包括絮凝单元、沉降槽和溢流水收集槽，所述絮凝单元设置于沉降槽中心，所述沉降槽顶部外接溢流水收集槽；
所述絮凝单元包括布水漏斗、布水格栅和降流式流态化絮凝反应床，所述布水漏斗、布水格栅和降流式流态化絮凝反应床由上而下依次串联设置。
进一步地，所述布水漏斗包括一倒置漏斗，所述倒置漏斗底部设有法兰一，顶部设有排气管，所述布水漏斗一侧还设有入料管。
进一步地，所述布水格栅由两组互相垂直的平行栅板构成“井”字形格栅，所述布水格栅高度为100-200 mm，所述平行栅板间隔距离为5-8mm，所述平行栅板上下两端分别设有法兰二，所述平行栅板外侧还设有围壁。
进一步地，所述降流式流态化絮凝反应床中水流自上向下流动，所述水流的表观速度为0.03-0.1m/s。
进一步地，所述降流式流态化絮凝反应床的总高度不超过2m，所述降流式流态化絮凝反应床的床层内充填有不同密度的混合颗粒，所述混合颗粒的形状为球形或近球形，所述混合颗粒的密度小于0.95 g/cm3。
进一步地，所述混合颗粒的密度为0.80-0.95g/cm3，其混合颗粒的直径为9-10mm；
所述混合颗粒密度为0.60-0.80g/cm3，其混合颗粒的直径为6-9mm；
所述混合颗粒密度为0.30-0.60g/cm3，其混合颗粒的直径为4-6mm；
所述混合颗粒密度小于0.30g/cm3，其混合颗粒的直径为3mm。
进一步地，所述混合颗粒的密度级差不小于0.20g/cm3，所述混合颗粒的充填量不超过反应床总高的 3/5。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：本装置利用低密度颗粒流化来强化小涡旋生成，有利于颗粒的碰撞絮凝，同时，利用不同密度和粒度颗粒的组合充填，流态化后自然分层，形成不同的速度，沿水流方向，涡旋尺度逐步增大，与絮体的成长协同，可有效避免絮凝体的破碎；采用降流式流化床，使水流与颗粒沉降方向一致，可以有效减少返混和絮体破碎。
采用本装置进行絮凝沉降，可以在短时间内迅速形成大絮凝体，并及时沉降分离，有效提高絮凝沉降效率，利用本装置替代传统浓缩机进行煤泥水的絮凝沉降，可减少设备占地面积，节约投资和运行费用。
附图说明
图1是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置的结构示意图。
图2是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置的俯视结构示意图。
图3是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中布水漏斗的结构示意图。
图4是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中布水漏斗的俯视结构示意图。
图5是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中布水格栅的结构示意图。
图6是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中布水格栅的俯视结构示意图。
图7是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中降流式流态化絮凝反应床的结构示意图。
图8是本发明一种降流式流化床絮凝沉降装置中降流式流态化絮凝反应床的俯视结构示意图。
如图所示：1、溢流水收集槽，2、布水漏斗，201、排气管，202、倒置漏斗，203、入料管，204、法兰一，3、布水格栅，301、平行栅板，302、法兰二，303、围壁，4、降流式流态化絮凝反应床，5、沉降槽。
具体实施方式
结合附图1-8，一种降流式流化床絮凝沉降装置，包括絮凝单元、沉降槽5和溢流水收集槽1，所述絮凝单元设置于沉降槽5中心，所述沉降槽5顶部外接溢流水收集槽1；
所述絮凝单元包括布水漏斗2、布水格栅3和降流式流态化絮凝反应床4，所述布水漏斗2、布水格栅 3和降流式流态化絮凝反应床4由上而下依次串联设置。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述布水漏斗2包括一倒置漏斗202，所述倒置漏斗202底部设有法兰一204，顶部设有排气管201，所述布水漏斗2一侧还设有入料管203。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述布水格栅3由两组互相垂直的平行栅板301构成“井”字形格栅，所述布水格栅3高度为100-200mm，所述平行栅板301间隔距离为5-8mm，所述平行栅板301上下两端分别设有法兰二302，所述平行栅板301外侧还设有围壁303。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述降流式流态化絮凝反应床4中水流自上向下流动，所述水流的表观速度为0.03-0.1m/s。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述降流式流态化絮凝反应床4的总高度不超过2m，所述降流式流态化絮凝反应床4的床层内充填有不同密度的混合颗粒，所述混合颗粒的形状为球形或近球形，所述混合颗粒的密度小于0.95g/cm3。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述混合颗粒的密度为0.80-0.95g/cm3，其混合颗粒的直径为9-10 mm；
所述混合颗粒密度为0.60-0.80g/cm3，其混合颗粒的直径为6-9mm；
所述混合颗粒密度为0.30-0.60g/cm3，其混合颗粒的直径为4-6mm；
所述混合颗粒密度小于0.30g/cm3，其混合颗粒的直径为3mm。
作为本实施例较佳实施方案的是，所述混合颗粒的密度级差不小于0.20g/cm3，所述混合颗粒的充填量不超过反应床总高的3/5。
本装置利用低密度颗粒流化来强化小涡旋生成，有利于颗粒的碰撞絮凝，同时，利用不同密度和粒度颗粒的组合充填，流态化后自然分层，形成不同的速度，沿水流方向，涡旋尺度逐步增大，与絮体的成长协同，可有效避免絮凝体的破碎；采用降流式流化床，使水流与颗粒沉降方向一致，可以有效减少返混和絮体破碎。采用本装置进行絮凝沉降，可以在短时间内迅速形成大絮凝体，并及时沉降分离，有效提高絮凝沉降效率。
本实施例采用三种密度的球形颗粒，密度分别为0.92g/cm3(PP实心球)、0.60g/cm3(空心球)、0.04 g/cm3(保丽龙颗粒)，对应的粒度分别9mm、6mm和3mm，充填比例(质量比)设为1∶1∶1，降流式流态化絮凝反应床4总高取1.5m，充填颗粒静态床高0.9m。
装置组装后，原水混药后由入料管203进入装置，水中含有的气体由排气管201排出，水向下经布水格栅3均布后进入降流式流态化絮凝反应床4，在向下水流的带动下，三种充填颗粒流态化，水流中产生大量小涡旋，且有效能量耗散率逐步降低，促使原水中的细颗粒在药剂作用下迅速絮凝并大并向下沉降；由于水流方向与沉降方向相同，可加速絮凝体沉降，进入沉降槽5后，流通面积增大，水流速度减缓，絮凝体与水分离，絮凝体沉降到沉降槽5底部排出，清水在沉降槽5与降流式流态化絮凝反应床4的环形空间向上流动，溢流到溢流水收集槽1中排出。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。