技術領域
本發(fā)明涉及一種能夠加快污水處理中的沉淀過程,澄清水體,提高污水處理效果的新型污水沉淀池及其操作方法。
背景技術:
近些年,我國經(jīng)濟高速發(fā)展,城市污水排放量持續(xù)增加,城市水環(huán)境受到嚴重污染,污水問題已是當前中國一個嚴峻的環(huán)保和經(jīng)濟問題。由于污水處理成本高,財政投入難以為繼,使得我國污水處理率很低,污水處理的成本和處理效率極大地制約了污水處理業(yè)的發(fā)展。因此,研究和開發(fā)成本低,速度快、效率高的污水處理新工藝、新設備是污水處理業(yè)的發(fā)展方向。
沉淀池是利用重力沉降作用將密度比水大的懸浮顆粒從水中去除的處理構筑物,是污水處理中應用最廣泛的處理單元之一,用于污水處理、生物處理的后處理以及深度處理等工序。但自然沉淀不僅時間很長,通常水體還存在厚重的沉淀阻滯區(qū),懸浮物多,水體混沌,所以,靜態(tài)沉淀池有占地面積大,有效池容小,排泥困難,處理效率低等缺點。人們應當充分利用自然沉淀,縮短其沉淀凈化時間,提高凈化率。
斜管或者斜板,是在淺池理論上發(fā)展出來的一項最廣泛而且成熟的沉淀裝置,廣泛應用于水處理沉淀池中。在沉淀池的沉淀區(qū)內,利用傾斜的平行管或平行管道(有時可利用蜂窩填料)將水體分割成一系列淺層沉淀層,被處理水體和沉降的沉泥在各沉淀淺層中相互運動并分離。斜管沉淀池具有沉淀面積大,沉淀效率高、沉淀時間短、占地少等優(yōu)點,是一種高效沉淀設備,廣泛使用于小城鎮(zhèn)污水處理廠。但當水體固體負荷過大時,其處理效果不太穩(wěn)定;耐沖擊負荷的能力也較差。尤其嚴重的是其斜板(管)容易發(fā)生污泥黏附、堵塞和藻類孳生現(xiàn)象,給維護管理工作帶來困難,這大大限制了它的使用范圍。
技術實現(xiàn)要素:
為了解決傳統(tǒng)斜管沉淀池對水量沖擊負荷和水溫變化適應能力不強和傳統(tǒng)斜板(管)容易發(fā)生污泥黏附、堵塞,影響沉淀效果的缺陷,本發(fā)明利用流體運動特性,綜合淺池理論、動態(tài)混凝原理和斜板技術,改變了傳統(tǒng)斜板(管)靜止不動的狀態(tài):
⑴利用一組內外嵌套、平行排列的螺旋波紋管筒將運動原水分割為一系列淺層沉淀池,被處理水體和沉降的沉泥在各淺層沉淀池中相互運動并分離;
⑵同時利用流體在障礙物后或者凹陷處形成高速旋轉漩渦的伯努利效應,波浪起伏的螺旋波紋結構使原水在凸棱后凹槽內產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦。在漩渦的卷吸作用下,原水中的非流體物質聚集到漩渦中心,在渦核中不斷接觸、碰撞,黏合,發(fā)生絮凝反應。絮體經(jīng)旋轉流體的反復擠壓作用,其質量和尺寸越來越大,最后以大質量顆粒沉降。從而達到了去除原水中懸浮物質,清潔水體的目的。
多層平行嵌套的筒壁以及和每一個筒壁上周期排列螺旋波紋結構,使淺池沉淀、漩渦絮凝反應過程反復循環(huán)進行,懸浮物質不斷地從水體沉淀析出,凈化效率大大提高。
傳動裝置驅動筒體以低的線速度在沉淀池內轉動。轉動的筒體促使沉淀物在重力作用下沿筒壁滑動下移,最后從筒壁上的切槽落入池底,沉入集泥斗,從而不會在筒內產(chǎn)生黏附、積聚,堵塞現(xiàn)象。
由于筒體可以隨轉軸轉動。通過快速轉動轉軸,螺旋波紋凸棱就尤如高速旋轉的螺旋槳體,形成強烈湍動的射流,即可對筒體造成高速沖刷作用,清除可能的淤積、堵塞非常方便。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案:
新型污水沉淀池及其操作方法,其特征是:沉淀池水平布置,截面呈半圓形,池底有一定的斜度,一端高,一端低,向進水端底部的集泥斗傾斜;一組等長的,直徑大小不等;直徑由小到大,相互直徑差相等的圓柱形螺旋波紋管,大小相互嵌套,由內到外等距排列構成一個同心圓筒組, 固定在軸線位置上的套筒上;所述圓柱形螺旋波紋管為具有多個螺旋波紋的圓柱形薄壁折皺的殼體;所述圓柱形螺旋波紋管數(shù)量不少于3個;所述圓柱形螺旋波紋管的軸線必須與套筒的軸線重合,構成同心同軸結構;所述圓柱形螺旋波紋管殼與套筒的軸線平行,圓柱形螺旋波紋管間的間隙層與套筒的軸線平行;所述圓柱形螺旋波紋管均在同向母線上切開周向間隔180°或者120°的貫穿全長的切槽;套筒套在轉軸上,通過鍵聯(lián)接或者型面聯(lián)接周向固定;轉軸水平安裝在半圓形沉淀池兩端的支座上;所述轉軸的一端連接傳動裝置;沉淀池內充滿污水,水流在沉淀池內沿轉軸的軸向流動,從轉軸一端流入沉淀池,通過圓柱形螺旋波紋管組的間隙,從另外一端流出沉淀池;工作時,傳動裝置驅動轉筒以低的線速度在沉淀池內轉動,污水通過圓柱形螺旋波紋管組的間隙形成的系列淺層沉淀池沉淀和被螺旋波紋管的凸棱后凹槽的漩渦凈化,懸浮物從水體沉淀析出,沿轉動筒壁滑動下移,最后從筒壁上的切槽落入池底,沉入集泥斗;周而復始;連續(xù)的、螺旋盤繞凸棱對污水的驅動作用增強,正轉時可以促進水流的軸向流動,反轉時可以阻礙水流的軸向流動,可以人為地控制污水的流動速度和過池時間,從而具備有耐沖擊;維護時,傳動裝置提高轉速,快速轉動轉軸及轉筒體,螺旋凸棱就尤如高速旋轉的螺旋槳體,形成強烈湍動的射流,即可對筒體造成高速沖刷作用,清除可能的淤積、堵塞非常方便。
本發(fā)明的有益效果是,大幅度提高單位占地面積的沉淀面積,沉淀能力強,沉淀時間縮短;消除沉淀阻滯區(qū),提高澄清效果,出水懸浮物SS大大降低,水體涇渭分明;水力條件好,沉淀效率高;大幅提高池體表面負荷;減少占地面積;不積泥,不堵塞,清除積淤方便,克服了傳統(tǒng)斜板(管)沉淀技術容易堵塞問題,擴大了斜板(管)沉淀技術的使用范圍。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的縱向剖視圖。
圖2是本發(fā)明的橫向剖視圖。
圖3是本發(fā)明的所述圓柱形螺旋波紋管組及其柱面上周向間隔180°的切槽結構的示意圖。
圖中:
1.池體 2.污水 3.進水槽 4.淹沒孔 5.出水堰 6.出水槽
7.輸水管 8.沉淀污物 9.貯泥斗 10.排泥管 11.基座
12.轉軸 13.螺旋波紋滾筒 14.傳動裝置 15.套筒
16.圓柱形螺旋波紋管 17.螺旋凸棱 18.螺旋凹槽
19.滾筒支架 20.切槽 21.鍵 22.鍵槽。
具體實施方式
在圖1、2、3所示實施例中,本發(fā)明的沉淀池(1)水平布置,截面呈半圓形,池底有一定的斜度,出水口一端高,進水口一端低;進水口一端設置有集泥斗(9);一組等長的,直徑大小不等;直徑由小到大,相互直徑差相等的圓柱形螺旋波紋管(16),大小相互嵌套,由內到外等距排列構成一個同心圓筒組(13), 固定在軸線位置上的套筒(15)上;所述圓柱形螺旋波紋管(16)為具有多條螺旋纏繞凸棱的圓柱形薄壁折皺的殼體;所述圓柱形螺旋波紋管(16)數(shù)量為3個;所述圓柱形螺旋波紋管(16)的軸線必須與套筒(15)的軸線重合,構成同心同軸結構;所述圓柱形螺旋波紋管(16)均在同向母線上切開周向間隔180°或者120°的貫穿全長的切槽(20);套筒(15)套在轉軸(12)上,通過鍵(21)聯(lián)接周向固定;轉軸(12)水平安裝在半圓形沉淀池(1)兩端的支座(11)上;所述轉軸(12)的一端連接傳動裝置(14);污水(2)從池體(1)右側進水槽(3)的淹沒孔(4)流入,沿轉軸(12)的軸向向左運動,通過圓柱形螺旋波紋管組(13)的間隙形成的系列淺層沉淀池沉淀和被螺旋波紋管的凸棱(17)凹槽(18)后的漩渦凈化,從左側的出水堰(5)溢出,進入出水槽(6),再由輸水管(7)輸?shù)较乱还ば颉?/p>
從進水口流入的污水(2),分別流進入圓柱形螺旋波紋管組(13)間隙形成的系列長度很長的淺層沉淀池,被處理水體和沉降的沉淀物在沉淀淺層中相互穩(wěn)定運動并分離。
由于流體的伯努利效應,波浪起伏的螺旋波紋結構使原水在凸棱(17)后凹槽(18)內產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦。在漩渦的卷吸作用下,原水中的非流體物質聚集到漩渦中心,在渦核中不斷接觸、碰撞,黏合,發(fā)生絮凝反應。絮體經(jīng)旋轉流體的反復擠壓作用,其質量和尺寸越來越大,最后以大質量顆粒沉降。當微渦旋尺度與礬花顆粒尺度相近或相等時絮凝反應最充分,絮凝效果最佳;渦旋數(shù)量越多,渦旋強度越大,污物分離得越徹底,礬花也越密實。
圓弧形的壁板也限制了流體的運動方向,具有與軸向不同的分速度的運動顆粒在左、右方向或者凸棱(17)壁板碰撞。由于固體壁面附近的邊界層粘性大,運動顆粒碰撞后失速,再碰撞再失速,最后運動速度降低為零,在固-液邊界耗盡能量,沉淀或者粘附在壁板上。固-液邊界區(qū)域是加速沉淀形成的主要區(qū)域。
周期排列的起伏螺旋波紋結構,使絮凝反應過程反復循環(huán)進行,原水中懸浮物質不斷地得以去除,沉降分離徹底,凈化效率大大提高。
工作時,傳動裝置(14)驅動筒體(13)以低的線速度在沉淀池(1)內轉動。轉動的筒體(13)促使沉淀物(8)在重力作用下沿筒壁滑動下移,最后從筒壁上的切槽(20)落入池底,沉入集泥斗(9),從而不會在筒內產(chǎn)生黏附、積聚,堵塞現(xiàn)象。
維護時,傳動裝置(14)提高轉速,快速轉動轉軸(12)及轉筒體(13),螺旋波紋凸棱(17)就尤如高速旋轉的螺旋槳體,形成強烈湍動的射流,即可對筒體(13)造成高速沖刷作用,清除可能的淤積、堵塞非常方便。