一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置的制作方法

[0001]
本实用新型是一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置，属于环保设备技术领域。


背景技术：

[0002]
传统的混凝沉淀处理技术在水处理上的应用已有数百年的历史，主要的目的是去除水中悬浮性颗粒物，其主要原理是在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后通过沉淀予以分离除去的水处理工艺。
[0003]
混凝沉淀法是给排水处理中一种常规的处理方法，影响混凝效果的主要因素包括水温、水的ph值、碱度、投加方式/次序以及水力条件等。
[0004]
我国随着工农业的飞速发展，也带来环境污染的沉重代价。目前地下水污染已成为一个较为普遍的问题，近年来，也逐步开始启动污染地下水的修复工作。
[0005]
目前世界各国普遍采用的污染地下水的治理方法之一是抽出处理法。抽出处理技术是通过抽取已污染的地下水至地表，然后用地表污水处理技术进行处理的方法。由于采用的处理工艺的要求，混凝沉淀也成为污染地下水处理的一个常用方法。
[0006]
国内类似混凝沉淀一体化装置的通常做法是采用混凝+助凝+斜管沉淀。但在用于地下水处理时，由于地下水中的浊度颗粒浓度相对较低，水化作用增强，颗粒间的碰撞几率大大减小，不易形成矾花，所以混凝效果不佳，也直接影响了沉淀出水的水质。即使在用于地下水中重金属沉淀法去除时，也会因为地下水通常需去除的重金属浓度较低，形成絮体质量较差，而不能达到预期的处理效果。
[0007]
如中国专利cn107915346a公开的一种中心混合-同心圆扇形廊道网格絮凝-扇形斜管沉淀一体化装置，其包括中心混合区、同心圆扇形廊道网格絮凝区、扇形廊道斜管沉淀区、投药系统和底部排泥集合槽；同心圆扇形廊道网格絮凝区由环形一级絮凝区和扇形二级絮凝区组成。其仅通过中心混合区进行混凝，难以解决上述混凝效果不佳的技术问题。
[0008]
又如中国专利cn209178129u公开的一种地下水及地表水沉淀、净化与回收系统，包括排水沟、三级沉淀池、第一水输送装置、二级沉淀箱、第二水输送装置、过滤净化设备、蓄水罐、出水管和加压装置，其则完全没有设置混凝模块，仅通过沉淀和过滤设备来进行水处理，极大地增加了处理成本。


技术实现要素：

[0009]
针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置，以至少解决上述背景技术中提出的混凝效果不佳的技术问题。
[0010]
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置，包括箱体，箱体的内部沿自左向右的方向依次设置有混凝区、慢速絮凝区、沉淀区、清水区和沉淀污泥浓缩区，所述的混凝区内设置有两个沿左右方向延伸的垂直板，所述垂直板将混凝区的内部分隔为依次设置的脱稳凝聚区、助凝区和
污泥回流混合区，脱稳凝聚区通过顶部的管路连通污泥回流混合区，脱稳凝聚区、助凝区和污泥回流混合区内均设置有第一搅拌器，
[0011]
污泥回流混合区通过开口连通助凝区，助凝区通过第一溢流板连接慢速絮凝区，慢速絮凝区顶部靠近第一溢流板的位置处设置有沿垂直方向向下延伸的第一挡板，慢速絮凝区通过第二溢流板连接沉淀区，慢速絮凝区的内部设置有第二搅拌器，
[0012]
沉淀区顶部靠近第二溢流板的位置处设置有沿垂直方向向下延伸的第二挡板，沉淀区通过第三溢流板连接清水区，沉淀区内部设置有逆流式斜管填料，沉淀区的底部设置有集泥斗。
[0013]
本实用新型功能分区上包括：脱稳凝聚区、污泥回流混合区、助凝区、慢速絮凝区、沉淀区、清水区及沉淀污泥浓缩区，处理过程为：原水依次通过脱稳凝聚区、污泥回流混合区、助凝区、慢速絮凝区、沉淀区、清水区。
[0014]
具体的，原水经过的第一个功能区域为脱稳凝聚区。用于脱稳的药剂包括铝盐、铁盐等，投加量则根据待处理水的ph值、悬浮固体含量、有机物浓度、水温、碱度等水质指标经小试后确定。在装置用于地下水重金属沉淀时，该区域用作沉淀剂投加。该区设有至少一台第一搅拌器，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度，实现药剂的快速均匀混合。
[0015]
所谓速度梯度g值，它与一定体积内的搅拌能量及介质的动力粘度直接相关，根据混凝过程的不同阶段，需要不同的g值设计，一般而言，混合需要的g值大，通常需达到数百(单位:1/秒)，絮凝阶段g值则只需数十或过百即可。本实用新型强化了混凝，即，设计将混合与絮凝反应功能分区，各尽其职。对一定体积介质而言，保证了一定的搅拌能量也就对应了一定的速度梯度。
[0016]
接着水流进入污泥回流混合区。对通常低浊的地下水处理而言，进水与回流污泥在此区混合，能够使上一功能区形成的相对微小絮体形成更多更大的絮体，增强后续沉淀效果，减少药剂的使用量。另外，优选的，所述的污泥回流混合区设有ph调节投加口，以应对凝聚剂投加对处理水ph值造成的不利影响或调节重金属沉淀所需的ph条件。该区亦设有至少一台第一搅拌器，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度。
[0017]
然后水流进入助凝区，在该区投加高分子助凝药剂如pam。亦设有至少一台第一搅拌器，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度。
[0018]
可选的，所述的第一搅拌器均为立式搅拌器，脱稳凝聚区、助凝区和污泥回流混合区内均设置有一台立式搅拌器。
[0019]
水流接下来进入絮凝区，该区设至少一台第二搅拌器，慢速搅拌，采用变频控制，以确保前端生成絮体的尺寸增大，密实度增加。该区相对前三区，容积较大，反应时间长，水流速度小，便于絮体的成长、熟化，为后续的沉淀主单元提供了有利条件。水流由助凝区进入时，进行了必要的配水设计，即由于助凝区位于脱稳凝聚区和污泥回流混合区之间，水流是从三个并排反应室的中间位置流出，使其在整个装置的宽度方向相对均匀地分布进入絮凝反应区，保证水流的平稳过渡，避免对絮体产生不利影响。
[0020]
通常絮凝反应需要一定的反应时间，相对体积较大，一体化装置，考虑到运输方便，高度一般考虑在3m，在布置上，絮凝区是一块狭长区域，立式搅拌器不易布置，数量也要多一些，故优选的，所述的第二搅拌器为横轴搅拌器，既减少了设备数量又减小了设备体积。
[0021]
接着水流经过配水隔板进入到沉淀区。沉淀区采用了逆流式斜管填料，水流向上流动的过程中，絮体沉淀到斜管上，顺着斜管倾斜方向向下滑落，最终沉淀到底部集泥斗。经过斜管沉淀的出水则通过第三溢流板溢流进入到清水区。
[0022]
使用时，启动进水自吸式离心泵，抽出污染地下水，通过泵后调节阀，将处理流量调至设计流量，根据各功能分区的充满度，依次启动各自的搅拌器及投药泵，药剂投加量根据具体水质相应调节，变频调节横轴搅拌器，使装置处理出水达到最佳。根据水质推算集泥斗存泥状态，适时启动污泥回流泵和剩余污泥泵，然后根据浓缩区存泥情况，启动污泥脱水机进行污泥脱水处理。
[0023]
优选的，所述的第三溢流板为可调三角堰板。
[0024]
进一步的，所述的集泥斗的排泥口通过第一管路连接污泥回流混合区，所述的集泥斗的排泥口还通过第二管路连接沉淀污泥浓缩区，第一管路上设置有污泥回流泵，第二管路上设置有沉淀剩余污泥泵。集泥斗中的污泥，通过污泥回流泵及沉淀剩余污泥泵，分别输送至污泥回流混合区及沉淀污泥浓缩区，具体的排泥时间则根据相应的水质情况和运行状况而定。
[0025]
进一步的，所述的沉淀污泥浓缩区的顶部设置有浓缩区进泥管和浓缩区溢流槽，浓缩区溢流槽的侧壁上设置有出水接口，污泥浓缩区的底部设置有浓缩污泥排泥口。
[0026]
可选的，箱体主体结构采用碳钢防腐材质。
[0027]
可选的，还包括配套设备，所述配套设备设置于另一单独集装箱内，集装箱上设置有与所述箱体上的管路接口相配合的接口，各个管路接口与集装箱上对应的接口一一相连。
[0028]
可选的，所述配套设备还包括加药装置，进一步可选的，所述的加药装置包括凝聚剂/重金属沉淀剂投加单元、ph调节投加单元、助凝剂投加单元、污泥回流单元和污泥脱水药剂投加单元中的一种或多种。
[0029]
进一步可选的，所述配套设备还包括进水泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、污泥脱水进泥泵、污泥脱水机、电仪系统等，所述的加药装置、进水泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、污泥脱水进泥泵、污泥脱水机、电仪系统可以整合到所述集装箱内，集装箱上同样设置与各电气设备相配合的接口，以实现整套装置的快速安装与投运。
[0030]
优选的，所述的沉淀污泥浓缩区位于清水区的一个边角处，且沉淀污泥浓缩区与清水区相互独立互不连通，以提升装置一体性，减小设备体积。
[0031]
本实用新型鉴于方便运输的考虑，沉淀区高度不可能做的很大，沉淀污泥的含固率相对偏低，为便于后续脱水设备的选型及降低运行成本，本实用新型在清水区辟出一角，用作沉淀污泥的浓缩。浓缩区的内部设置有沿垂直方向延伸的中心导流管，采用竖流式中心导流管设计，采用较低的固体通量，以保证浓缩效果。
[0032]
本实用新型的有益效果：
[0033]
本实用新型的通过对混凝、污泥浓缩的优化，极大改善了类似一体化装置处理地下水时的短板。通过多功能分区、多搅拌器选用的措施，不但可以提供混凝不同阶段所需的水力条件，采用污泥回流也大大提高了低浊地下水沉淀处理的效率，增强了设备的抗冲击负荷能力，提升了一体化装置整体的工艺处理效率。
[0034]
本实用新型采用沉淀污泥回流和调节混凝速度梯度改善水力条件的措施实现混
凝过程的强化，为后续的沉淀分离单元提供最佳条件。
[0035]
本实用新型通过增加混凝功能分区，并调节不同分区中搅拌机转速和功率，实现混凝不同阶段所要求的速度梯度，强化了混凝效果。
[0036]
本实用新型水流在不同功能分区过渡时，对目前常规做法进行优化，采用了配水设计，以满足所需的水力条件。
附图说明
[0037]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0038]
图1为本实用新型一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置的俯视示意图；
[0039]
图2为本实用新型一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置沿图1中a-a截面的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0040]
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
[0041]
请参阅图1-图2，本实用新型提供一种技术方案：一种用于地下水抽出处理的高效沉淀一体化装置，包括箱体1，箱体1的内部沿自左向右的方向依次设置有混凝区、慢速絮凝区8、沉淀区10、清水区13和沉淀污泥浓缩区14。
[0042]
所述的混凝区内设置有两个沿左右方向延伸的垂直板，所述垂直板将混凝区的内部分隔为依次设置的脱稳凝聚区3、助凝区5和污泥回流混合区6，脱稳凝聚区3通过顶部的管路连通污泥回流混合区6，脱稳凝聚区3、助凝区5和污泥回流混合区6内均设置有第一搅拌器4，脱稳凝聚区3的顶部设置有进水口2。
[0043]
污泥回流混合区6通过开口连通助凝区5，助凝区5通过第一溢流板23连接慢速絮凝区8，慢速絮凝区8顶部靠近第一溢流板23的位置处设置有沿垂直方向向下延伸的第一挡板24，慢速絮凝区8通过第二溢流板25连接沉淀区10，慢速絮凝区8的内部设置有第二搅拌器9。
[0044]
沉淀区10顶部靠近第二溢流板25的位置处设置有沿垂直方向向下延伸的第二挡板26，沉淀区10通过第三溢流板27连接清水区13，沉淀区10内部设置有逆流式斜管填料22，沉淀区10的底部设置有集泥斗11。
[0045]
沉淀区10的底部设置的集泥斗11的数量可以一个、两个或多个，每个集泥斗11的底部均设置有排泥口12。清水区13的顶部设置有出水口15。
[0046]
进一步的，所述的集泥斗11的排泥口12通过第一管路连接污泥回流混合区6，所述的集泥斗11的排泥口12还通过第二管路连接沉淀污泥浓缩区14，第一管路上设置有污泥回流泵，第二管路上设置有沉淀剩余污泥泵。集泥斗11中的污泥，通过污泥回流泵及沉淀剩余污泥泵，分别输送至污泥回流混合区6及沉淀污泥浓缩区14，具体的排泥时间则根据相应的水质情况和运行状况而定。
[0047]
进一步的，所述的沉淀污泥浓缩区14的顶部设置有浓缩区进泥管17和浓缩区溢流
槽16，浓缩区溢流槽16的侧壁上设置有出水接口18，污泥浓缩区的底部设置有浓缩污泥排泥口19。
[0048]
本实用新型功能分区上包括：脱稳凝聚区3、污泥回流混合区6、助凝区5、慢速絮凝区8、沉淀区10、清水区13及沉淀污泥浓缩区14，处理过程为：原水依次通过脱稳凝聚区3、污泥回流混合区6、助凝区5、慢速絮凝区8、沉淀区10、清水区13。
[0049]
优选的，所述的第三溢流板27为可调三角堰板。
[0050]
可选的，箱体1主体结构采用碳钢防腐材质。
[0051]
可选的，还包括配套设备，配套设备设置于另一单独集装箱内，集装箱上设置有与箱体1上的管路接口相配合的接口，各个管路接口与集装箱预留的接口一一相连。
[0052]
可选的，所述配套设备包括加药装置，进一步可选的，所述的加药装置包括凝聚剂/重金属沉淀剂投加单元、ph调节投加单元、助凝剂投加单元、污泥回流单元和污泥脱水药剂投加单元中的一种或多种。
[0053]
进一步可选的，所述配套设备还包括进水泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、污泥脱水进泥泵、污泥脱水机、电仪系统等，所述的加药装置、进水泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、污泥脱水进泥泵、污泥脱水机、电仪系统等可以整合到所述集装箱内，集装箱上同样设置与各电气设备相配合的接口，以实现整套装置的快速安装与投运。
[0054]
优选的，所述的沉淀污泥浓缩区14位于清水区13的一个边角处，且沉淀污泥浓缩区14与清水区13相互独立互不连通，以提升装置一体性，减小设备体积。
[0055]
本实用新型鉴于方便运输的考虑，沉淀区10高度不可能做的很大，沉淀污泥的含固率相对偏低一些，为便于后续脱水设备的选型及降低运行成本，本实用新型在清水区13辟出一角，用作沉淀污泥的浓缩。浓缩区的内部设置有沿垂直方向延伸的中心导流管21，采用竖流式中心导流管21设计，采用较低的固体通量，以保证浓缩效果。
[0056]
速度梯度是混凝反应的一个重要控制参数。混凝剂投加到水中后，其水解形态可能快速发生变化，通常需要快速混合使投入的混凝剂迅速均匀地分散到待处理水中，这样混凝剂才能均匀地在水中水解聚合并使胶体颗粒脱稳，这个过程要求有快速而剧烈的水力或机械搅拌作用，而且短时间内完成。颗粒脱稳后进入絮凝反应阶段，此时要使已脱稳的胶体颗粒通过异向絮凝和同向絮凝的方式逐渐增大成具有良好沉降性能的絮凝体，因此，絮凝反应阶段搅拌强度和水流速度应随絮凝体的增大而逐渐降低，避免已聚集的絮凝体被打碎而影响沉淀效果。同时，絮凝反应是一个絮凝体逐渐增长的缓慢过程，需要保证一定的絮凝作用时间。
[0057]
目前类似混凝沉淀装置的混凝和助凝环节，为实现药剂混匀，均采用快速混合，没有实现速度梯度上的调节，难以达到最佳的混凝效果。本实用新型则通过增加混凝功能分区，并调节不同分区中搅拌机转速和功率，实现混凝不同阶段所要求的速度梯度，强化了混凝效果。
[0058]
本实用新型水流在不同功能分区过渡时，对目前常规做法进行优化，而采用了配水设计，以满足所需的水力条件。
[0059]
工作原理：原水经过的第一个功能区域为脱稳凝聚区3。用于脱稳的药剂包括铝盐、铁盐等，投加量则根据待处理水的ph值、悬浮固体含量、有机物浓度、水温、碱度等水质指标经小试后确定。在装置用于地下水重金属沉淀时，该区域用作沉淀剂投加。该区设有至
少一台第一搅拌器4，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度，实现药剂的快速均匀混合。
[0060]
所谓速度梯度g值，它与一定体积内的搅拌能量及介质的动力粘度直接相关，根据混凝过程的不同阶段，需要不同的g值设计，一般而言，混合需要的g值大，通常需达到数百(单位:1/秒)，絮凝阶段g值则只需数十或过百即可。本实用新型强化了混凝，即，设计将混合与絮凝反应功能分区，各尽其职。对一定体积介质而言，保证了一定的搅拌能量也就对应了一定的速度梯度。
[0061]
接着水流进入污泥回流混合区6。对通常低浊的地下水处理而言，进水与回流污泥在此区混合，能够使上一功能区形成的相对微小絮体形成更多更大的絮体，增强后续沉淀效果，减少药剂的使用量。另外，优选的，所述的污泥回流混合区6设有ph调节投加口7，以应对凝聚剂投加对处理水ph值造成的不利影响或调节重金属沉淀所需的ph条件。该区亦设有至少一台第一搅拌器4，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度。
[0062]
然后水流进入助凝区5，在该区投加高分子助凝药剂如pam。亦设有至少一台第一搅拌器4，搅拌能量100w/m3或更高，以满足所需的速度梯度。
[0063]
可选的，所述的第一搅拌器4均为立式搅拌器，脱稳凝聚区3、助凝区5和污泥回流混合区6内均设置有一台立式搅拌器。
[0064]
水流接下来进入慢速絮凝区8，该区设至少一台第二搅拌器9，慢速搅拌，采用变频控制，以确保前端生成絮体的尺寸增大，密实度增加。该区相对前三区，容积较大，反应时间长，水流速度小，便于絮体的成长、熟化，为后续的沉淀主单元提供了有利条件。水流由助凝区5进入时，进行了必要的配水设计，即由于助凝区5位于脱稳凝聚区3和污泥回流混合区6之间，水流是从三个并排反应室的中间位置流出，使其在整个装置的宽度方向相对均匀地分布进入絮凝反应区，保证水流的平稳过渡，避免对絮体产生不利影响。
[0065]
通常絮凝反应需要一定的反应时间，相对体积较大，一体化装置，考虑到运输方便，高度一般考虑在3m，在布置上，慢速絮凝区8是一块狭长区域，立式搅拌器不易布置，数量也要多一些，故优选的，所述的第二搅拌器9为横轴搅拌器，既减少了设备数量又减小了设备体积。
[0066]
接着水流经过配水隔板进入到沉淀区10。沉淀区10采用了逆流式斜管填料22，水流向上流动的过程中，絮体沉淀到斜管上，顺着斜管倾斜方向向下滑落，最终沉淀到底部集泥斗11。经过斜管沉淀的出水则通过第三溢流板27溢流进入到清水区13。
[0067]
使用时，启动进水自吸式离心泵，抽出污染地下水，通过泵后调节阀，将处理流量调至设计流量，根据各功能分区的充满度，依次启动各自的搅拌器及投药泵，药剂投加量根据具体水质相应调节，变频调节横轴搅拌器，使装置处理出水达到最佳。根据水质推算集泥斗11存泥状态，适时启动污泥回流泵和剩余污泥泵，然后根据浓缩区存泥情况，启动污泥脱水机进行污泥脱水处理。
[0068]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的
所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0069]
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此类表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0070]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施。