本發(fā)明涉及水處理，具體涉及一種高效的污泥重力濃縮裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著人們對水資源的保護(hù)和治理意識提高，越來越多的污水處理設(shè)備被設(shè)計應(yīng)用，在這些污水處理設(shè)備中，需要建設(shè)至少一座污泥儲存池，使用時將污泥和水的混合液排入儲存池內(nèi)，然后采用重力濃縮、機(jī)械濃縮或者重力濃縮與機(jī)械濃縮結(jié)合的方式使污泥與水分離，濃縮的污泥位于儲存池的下層，分離出來的清水作為上清液位于儲存池的上層。當(dāng)泥水分離后，上清液由排水管被排出，第一次排出上清液后，第二次從儲存池的中下部向存儲池內(nèi)注入新的泥水混合液，而新注入的泥水混合液繼續(xù)分離，如此循環(huán)，直至污泥高度接近排水管而無法繼續(xù)新注入泥水混合液時停止?jié)饪s，此時需要將儲存池內(nèi)所有濃縮的污泥排出，然后再進(jìn)行下一次的泥水分離。

2、雖然上述的儲存池結(jié)構(gòu)能夠完成泥水分離，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中仍然存在多個問題：

3、1.由于濃縮過程中需要多次將上清液經(jīng)排水管排出儲存池之外，然后多次向儲存池內(nèi)新注入泥水混合液，在利用排水管將上清液排出儲存池時，由于上清液在排水管內(nèi)流動時容易形成紊流而對儲存池內(nèi)剩余上清液造成擾動，從而使得已經(jīng)沉淀的污泥被攪拌至上清液中，造成經(jīng)排水管排出的上清液中仍然含有污泥，使得整個設(shè)備的分離效果較差。

4、2.由于現(xiàn)有的排水管結(jié)構(gòu)在使用過程中容易形成紊流而對儲存池內(nèi)剩余上清液以及污泥產(chǎn)生擾動，因此在實(shí)際使用過程中，為了減小因排水管紊流帶來的不利影響，通常在污泥頂面距離儲存池內(nèi)連通排水管位置較遠(yuǎn)距離就停止新注入泥水混合液，造成整個儲存池的利用率低，且由于污泥的沉淀高度受限，使得整個儲存池泥水分離效率低。

5、3.另外，由于目前很多用于污泥分離的儲存池已經(jīng)建成，其整體結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，例如儲存池的大小、排水管的安裝位置等已經(jīng)確定，而儲存池的容積均較大，造成在現(xiàn)有儲存池上改進(jìn)困難，而重新修建新的儲存池結(jié)構(gòu)，不僅影響泥水分離時限，還會增加分離成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種高效的污泥重力濃縮裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中儲存池在泥水分離時效果差且分離效率低的問題。

2、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲存池和設(shè)置于儲存池上的排水管，排水管的一端與儲存池連通，另一端位于儲存池之外，排水管與儲存池連通的一端上可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，引流機(jī)構(gòu)包括大徑管、小徑管和連通管，大徑管連通于排水管和小徑管之間，大徑管的直徑大于小徑管的直徑，連通管的底端與大徑管連通、連通管的頂端向上延伸與大氣連通，小徑管上連接有控制小徑管通斷的開關(guān)機(jī)構(gòu)。

3、本方案的原理是：排水管的一端與儲存池內(nèi)部連通，另一端位于儲存池之外，使得儲存池內(nèi)分離出的上清液可以由排水管排出儲存池之外；同時，本技術(shù)中在排水管與儲存池連通的一端可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，當(dāng)連接引流機(jī)構(gòu)后，在完成一次泥水分離后，打開開關(guān)機(jī)構(gòu)，使得小徑管處于連通狀態(tài)，此時儲存池內(nèi)的上清液首先進(jìn)入小徑管，然后再由小徑管流入到直徑更大的大徑管內(nèi)，最終由大徑管流入到排水管而排出儲存池之外。

4、本技術(shù)中，由于上清液在排出儲存池時是首先由直徑小的小徑管流入直徑更大的大徑管的，能夠?qū)崿F(xiàn)水躍消能，而且在流入大徑管時，在大徑管上還連通有與大氣連通的連通管，從而有效降低上清液在流動過程中的雷諾數(shù)，使得上清液在流出過程中盡量保持層流，以減小上清液排出過程中對污泥的擾動，有效提升泥水分離的效果。

5、本方案的有益效果是：

6、1.有效提升泥水分離的效果：相比于現(xiàn)有技術(shù)中上清液在排出儲存池之外時，由于上清液在排水管內(nèi)流動容易形成紊流而擾動已經(jīng)分離的污泥，從而造成上清液排出時內(nèi)含有污泥而影響泥水分離效果。本技術(shù)中，由于設(shè)置引流機(jī)構(gòu)，利用引流機(jī)構(gòu)使得上清液在排出過程中盡量保持層流，從而有效減少排出過程中對污泥的擾動，使得排出的上清液中污泥含量十分低，有效提升泥水分離的效果。

7、2.能夠有效提升泥水分離的效率：本技術(shù)中，由于設(shè)置引流機(jī)構(gòu)后上清液在排出過程中的雷諾數(shù)更低，對于儲存池內(nèi)已經(jīng)分離的污泥產(chǎn)生的擾動更小，因此在向儲存池內(nèi)新加入泥水混合液時，在排水管位置不發(fā)生改變且泥水分離效果與現(xiàn)有技術(shù)相同的情況下，儲存池內(nèi)可以儲存污泥的高度上極限值可以向上提升，從而使儲存池每次排出所有污泥之前能夠更多次數(shù)地新注入泥水混合液，有效提升泥水分離的效率。更重要的是，根據(jù)儲存池內(nèi)泥水分離過程中的重力濃縮過程，循環(huán)多次注入新的泥水混合液后，儲存池污泥的濃度會越來越大，泥水混合液內(nèi)顆粒與顆粒物質(zhì)之間會產(chǎn)生更多的碰撞，增強(qiáng)了絮凝作用，從而使沉降速度大幅提升，相較于一般的濃縮能夠明顯縮短沉降時間，進(jìn)一步提升泥水分離的效率。

8、3.拆裝方便、方便應(yīng)用：本技術(shù)中，引流機(jī)構(gòu)是可拆卸連接于排水管上的，因此采用本技術(shù)中的一種高效的污泥重力濃縮裝置，不僅能夠在新建的儲存池上很好地應(yīng)用本裝置，從而提升泥水分離效率；同時，可以將本技術(shù)中的引流機(jī)構(gòu)連接于現(xiàn)有已經(jīng)建成儲存池內(nèi)的排水管上，從而在不改變或者重新修建儲存池的情況下，也能有效提升整個設(shè)備的泥水分離效率，經(jīng)濟(jì)價值十分大。

9、4.具有較好的經(jīng)濟(jì)效益：本技術(shù)中，由于在儲存池循環(huán)加入泥水混合液的濃縮過程中，隨著加入泥水混合液的次數(shù)增多，且上清液先后多次被排水管排出后，儲存池內(nèi)污泥的濃度會越來越大，此時污泥濃縮的效率會跟隨增大。對于現(xiàn)有技術(shù)中某些特殊情況下，原泥水混合液自身難以形成良好的分離效果時，需要在泥水混合液內(nèi)加入絮凝劑等藥劑，在此情況下，采用本技術(shù)中的方案，在實(shí)際污泥濃縮過程中，隨著加入泥水混合液次數(shù)的增加，在保證每次濃縮分離效率的情況下，每次濃縮沉淀過程中加入儲存池內(nèi)絮凝劑等藥劑的量可以逐漸減少，且由于添加泥水混合液的次數(shù)越多，儲存池內(nèi)藥劑可以更多次數(shù)地發(fā)生二次反應(yīng)，從而減少濃縮過程中藥劑的消耗成本，對于污水處理廠、化工廠等處理泥水混合液處理量十分大的場合，其經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。另外，由于采用本技術(shù)的污泥濃縮裝置對污泥的濃縮效果更好，在將污泥濃縮后進(jìn)行機(jī)械干化處理等工藝時可以有效節(jié)約機(jī)械干化處理的設(shè)備投資成本以及設(shè)備運(yùn)行成本等，進(jìn)一步提升其經(jīng)濟(jì)效益。

10、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述連通管的頂端距離儲存池頂面之間的距離大于等于5cm。

11、本方案中，連通管頂端位于儲存池內(nèi)，且連通管的頂端距離儲存池頂面之間的距離大于等于5cm，此時連通管不僅能夠輔助上清液更加平穩(wěn)地流出儲存池之外，連通管還能作為溢流管使用，在向儲存池內(nèi)新注入泥水混合液時，即使未能及時關(guān)閉向儲存池內(nèi)注入新的泥水混合液，在儲存池內(nèi)泥水混合液液面不斷上升時，可以有效避免泥水混合液滿出儲存池之外，多余的泥水混合液可以由連通管溢流，防止污水四處隨意擴(kuò)散而污染環(huán)境。

12、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)包括封堵頭，所述封堵頭可拆卸連接于小徑管上遠(yuǎn)離大徑管的一端。

13、本方案中，利用封堵頭控制小徑管的通斷，結(jié)構(gòu)簡單且控制方便。

14、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動器，驅(qū)動器連接于小徑管的外壁上，所述封堵頭與驅(qū)動器固定連接。

15、本方案中，利用驅(qū)動器驅(qū)動封堵頭相對小徑管的連接或者斷開，便于自動控制小徑管的通斷，控制更加方便且精準(zhǔn)。

16、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述封堵頭呈圓錐形，小徑管上設(shè)有與圓錐形封堵頭配合的圓錐面。

17、本方案中，將封堵頭設(shè)置為圓錐形，并在小徑管的端部設(shè)置圓錐面，使得封堵頭能夠方便且穩(wěn)定地與小徑管的端部形成連接密封，同時避免封堵頭完全進(jìn)入小徑管內(nèi)而無法方便地取出小徑管之外，錐形面的設(shè)置，使得封堵頭的取出更加省力，從而使得驅(qū)動器能夠更加方便地驅(qū)動封堵頭運(yùn)動；且在儲存池內(nèi)上清液水壓的作用下，上清液對封堵頭具有一定的壓力作用，從而使得封堵頭能夠更加穩(wěn)定地起到密封作用。

18、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動器的數(shù)量至少為兩個，所有驅(qū)動器沿著小徑管的外側(cè)周向均勻排布。

19、本方案中，將驅(qū)動器的數(shù)量設(shè)置為多個，能夠更加方便且平穩(wěn)地推動封堵頭移動，從而對小徑管實(shí)現(xiàn)更好的通斷控制。

20、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述小徑管轉(zhuǎn)動連接于大徑管上，所述小徑管遠(yuǎn)離大徑管的一端固定連接有懸浮部，在懸浮部的浮力作用下，小徑管遠(yuǎn)離大徑管的一端位于上清液的液面下方。

21、本方案中，小徑管是轉(zhuǎn)動連接于大徑管上的，而懸浮部是固定連接于小徑管遠(yuǎn)離大徑管的一端，當(dāng)儲存池內(nèi)泥水分離后而在上層形成上清液后，在懸浮部的浮力作用下，小徑管遠(yuǎn)離大徑管的一端始終位于上清液的液面下方，確保上清液始終能夠順利經(jīng)小徑管的進(jìn)液端進(jìn)入小徑管而被排出儲存池之外，直至能夠經(jīng)小徑管流出的所有上清液均流出儲存池之外為止。

22、本方案中，由于懸浮部的浮力作用，小徑管會隨著儲存池內(nèi)上清液內(nèi)液面變化而自動相對大徑管轉(zhuǎn)動，從而使得小徑管的進(jìn)液端與上清液的液面距離始終處于較小的距離狀態(tài)，在上清液整個排出過程中，上清液的液面與小徑管進(jìn)液端之間的距離合適，可以避免小徑管的進(jìn)液端與上清液液面過大而造成上清液進(jìn)入小徑管進(jìn)液端時壓力過大，從而使得上清液進(jìn)入小徑管時的流速處于更加平緩的狀態(tài)，有利于上清液在小徑管以及大徑管內(nèi)流動時處于層流狀態(tài)，進(jìn)一步提升泥水分離的效率和效果。同時，由于本方案中的小徑管是轉(zhuǎn)動連接于大徑管上的，因此在濃縮分離過程中，理論情況下，只要污泥的高度小于小徑管的進(jìn)液端轉(zhuǎn)動至上極限位置下，都可以利用小徑管將上清液排出（當(dāng)然需要在小徑管能夠轉(zhuǎn)動的前提下），因此將本技術(shù)中技術(shù)方案直接改進(jìn)到現(xiàn)有技術(shù)中的排水管上時，可以使污泥的高度進(jìn)一步上升，提升整個裝置空間利用率，從而進(jìn)一步提升污泥濃縮分離的效率以及污泥濃縮分離的質(zhì)量。

23、更重要的是，本方案中在上清液排出的初始階段，小徑管的進(jìn)液端處于上極限位置，隨著上清液不斷排出而液面降低，小徑管在豎直方向的傾斜角度逐漸增大，且隨著小徑管逐漸轉(zhuǎn)動，小徑管以及小徑管上開關(guān)機(jī)構(gòu)的重力作用于懸浮部上的分力更大，使得小徑管頂端局域上清液的液面距離越來越大，從而在上清液的液面不斷下降過程中，上清液也能夠穩(wěn)定且順暢地流入到小徑管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對上清液的順暢排出。

24、另外，需要說明的是，本方案中，為了使小徑管在上清液的液面降低至合適位置時自動相對大徑管轉(zhuǎn)動，可以將懸浮部設(shè)置于小徑管的一側(cè)，從而在上清液的液面降低至小徑管能夠自動發(fā)生轉(zhuǎn)動時自動向未設(shè)置懸浮部的一側(cè)傾倒，以保證小徑管在上清液的液面下降過程中能夠自動轉(zhuǎn)動，使得上清液的排出過程能夠順利進(jìn)行；當(dāng)然，更進(jìn)一步，可以在小徑管背離懸浮部的一側(cè)固定連接配重塊，使得任何狀態(tài)小徑管都處于傾斜狀態(tài)，完全保證小徑管能夠順利排出上清液。

25、同時，本方案中由于小徑管在上清液的液面下降后處于傾斜狀態(tài)，且小徑管發(fā)生轉(zhuǎn)動后小徑管的進(jìn)液端是處于傾斜向上的狀態(tài)，此狀態(tài)下有利于高度高于小徑管進(jìn)液端的上清液以層流狀態(tài)進(jìn)入到小徑管內(nèi)，同時還能減小上清液進(jìn)入小徑管時對下層上清液產(chǎn)生的擾動，從而最大程度減小上清液排出過程對污泥的擾動，進(jìn)一步提升泥水分離的效率和效果。

26、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動器位于懸浮部內(nèi)。

27、本方案中，懸浮部不僅對小徑管提供浮力，還能對驅(qū)動器起到保護(hù)作用，從而使得整個裝置能夠更加穩(wěn)定地排出上清液。

28、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述儲存池上固定連接有用于檢測儲存池內(nèi)液面高度的液位檢測器，以及用于檢測污泥高度的泥位檢測器，且儲存池之外設(shè)置有控制單元，所述驅(qū)動器、液位檢測器和泥位檢測器均與控制單元信號連接。

29、本方案中，液位檢測器用于檢測儲存池內(nèi)液面的液面高度，其中液面高度可以包括泥水混合液的高度、上清液的液面高度等，泥位檢測器用于檢測儲存池內(nèi)污泥高度，控制單元用于設(shè)置污泥高度閾值、儲存池內(nèi)液面高度極大值和極小值以及控制驅(qū)動器打開封堵頭。利用液位檢測器、泥位檢測器對儲存池內(nèi)液面高度以及泥水分離后泥位的實(shí)際高度進(jìn)行檢測，從而自動對泥水混合液的進(jìn)液進(jìn)行控制，并自動檢測泥位高低而在合適時機(jī)自動控制上清液的排出，使得整個濃縮裝置的濃縮過程更加精準(zhǔn)和自動化。

30、優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述引流機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多個，多個引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上間距排列。

31、本方案中，將引流機(jī)構(gòu)的數(shù)量設(shè)置為多個，多個引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上間距排列，即多個引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上存在高度差，多個引流機(jī)構(gòu)可以在同一豎直線上，也可以分布在儲存池的不同位置（例如不同側(cè)面等），利用多個高度不同的引流機(jī)構(gòu)對儲存池內(nèi)上清液進(jìn)行排出，可以在沉淀濃縮過程中由上自下依次打開多個引流機(jī)構(gòu)，始終排出頂層已經(jīng)完全沉淀濃縮后的上清液，且隨著污泥與上清液的分界面逐漸下移時，逐漸打開下側(cè)的引流機(jī)構(gòu)，起到更好的排出效果；當(dāng)然，也可以等待上清液與污泥完成濃縮分離后，同時打開多個引流機(jī)構(gòu)，使得所有上清液被快速排出，提升污泥濃縮的效率。

32、污泥濃縮池，包括所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置。

33、通過在污泥濃縮池內(nèi)設(shè)置所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，能夠更加高效且高質(zhì)量地完成泥水分離。

34、污泥濃縮方法，利用所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置或者所述的污泥濃縮池進(jìn)行泥水濃縮分離，泥水濃縮分離的步驟如下，

35、步驟一、泥水分離，首先關(guān)閉開關(guān)機(jī)，向儲存池內(nèi)注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲存池內(nèi)完成泥水分離，泥水分離產(chǎn)生的污泥位于儲存池的下層，泥水分離產(chǎn)生的上清液位于儲存池的上層；

36、步驟二、排出上清液，利用開關(guān)機(jī)構(gòu)打開小徑管，儲存池上層的上清液首先進(jìn)入小徑管，然后再進(jìn)入大徑管，當(dāng)上清液由小徑管進(jìn)入大徑管時，在連通管的連通作用下，上清液以層流狀態(tài)流入排水管，并最終由排水管排出儲存池之外；

37、步驟三、新加入泥水混合液，當(dāng)步驟二中上清液被排出后，關(guān)閉開關(guān)機(jī)構(gòu)，然后向儲存池內(nèi)新注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲存池內(nèi)完成泥水分離，泥水分離產(chǎn)生的污泥位于儲存池的下層，泥水分離產(chǎn)生的上清液位于儲存池的上層；然后再按照步驟二排出產(chǎn)生的上清液；

38、步驟四、重復(fù)步驟二至步驟三，直至儲存池內(nèi)產(chǎn)生的污泥高度接近排水口高度而無法繼續(xù)濃縮時，停止向儲存池內(nèi)新注入泥水混合液，將儲存池內(nèi)所有上清液以及污泥排出儲存池之外，再重復(fù)步驟一進(jìn)行下一循環(huán)的泥水濃縮分離。