旋转式气浮池
技术领域
本发明涉及污水处理领域。更具体地说,本发明涉及一种旋转式气浮池。
背景技术
污水处理技术主要包括以下步骤,预处理,混凝沉淀,上浮和气浮,过滤,氧化还原,活性炭吸附以及膜分离,其中,上浮主要是采用自然上浮装置处理,分离比重小于水的物质,比如油分,而比重大于水的物质是通过气浮装置来处理,原理是细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附,形成整体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体,使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面,再采用刮渣机刮走浮渣,得到清水,气浮装置形成气泡有多种方式,有通过机械搅拌使空气混入水中的方式,也有在加压下溶解空气,然后减压,使水产生气泡的加压气浮方式,并且气浮装置一般都要添加混凝剂,使微粒形成絮体后再浮到水面,因此它与混凝沉淀一样,需要选择最佳加药条件;
污水进行气浮处理时通常是先将原水通入反应池,加入混凝剂进行反应,再流向接触区,采用气浮溶气设备向接触区供应细微气泡进行吸附、包裹或托住微粒后浮到水面,气浮溶气设备有很多种,比如常规气浮溶气设备是由溶气水的溶气泵、溶气水的空压机、溶气罐及其相应管路构成,比如在溶气池发生器内压力水与有压空气形成溶气水,通过输送管路,由设于气浮池内的释放器分配到气浮池内,当絮体浮到水面后,利用刮渣机将水面的絮体刮走,刮渣机是位于隔离区上方,在分离区起端刮板放下,插入液面,向前进行刮渣,将渣刮入排渣槽,到终端是刮板抬起,脱离液面,刮渣机返回,开始下一个循环,通过往复运动,将废渣定期刮进排渣槽排掉,以达到污水净化,得到清水。
虽然气浮溶气设备和刮渣机发展已经很成熟,但是在整个气浮步骤中还存在一些细小问题,比如加药反应时,由于整个过程气浮步骤中,水流都是呈流动状态的,因此普遍存在搅拌不充分,反应不均匀的现象,或者搅拌太剧烈导致絮体分解的现象,比如位于导渣板下方的浮渣,难以被刮渣机刮走,比如随水流流入到清水出口附近的浮渣,如果不及时清走,停留时间长,易解体,形成沉泥,影响清水出水的质量,含泥量增加,影响后面的过滤步骤,沉泥穿透滤层,使过滤层失去过滤效果,因此亟需发明一种气浮池,以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种旋转式气浮池,可以加快混凝剂与原水的混合,及时清除导渣板死角处、分离区下方处的浮渣,大大减小清水含泥量,达到节约过滤层体积的目的,并可延长过滤层使用寿命的有益效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种旋转式气浮池,包括:
反应池,其上端设有原水进口和进药口,下端设有原水出口,所述进药口处设有单向阀,所述反应池内设有第一搅拌装置,所述第一搅拌装置包括竖直设置在所述反应池内的搅拌轴、固定在所述搅拌轴上的多组搅拌叶、以及驱动所述搅拌轴转动的第一电机,所述第一电机与控制器连接,所述控制器控制所述第一电机驱动所述搅拌轴先正转两圈,再反转两圈,作周期性往复旋转运动,任意一组所述搅拌叶由第一搅拌叶和第二搅拌叶组成,且所述第一搅拌叶与所述第二搅拌叶相对设置,所述第一搅拌叶的自由端高于其固定端,所述第二搅拌叶的自由端低于其固定端;
接触分离池,其位于所述反应池下游,所述接触分离池下侧与所述反应池的原水出口连通,所述接触分离池内竖直设有隔板,所述隔板将所述接触分离池分隔成上游的接触区和下游的分离区,所述接触区承接所述原水出口的原水,所述接触区与所述分离区下侧封闭、上侧连通,所述接触区底部与一气浮溶气设备连接,所述气浮溶气设备向所述接触区提供溶气水,所述分离区包括:
除渣组件:其包括横向设置在所述接触分离池上方的刮渣机、一端内接在所述分离区上侧的导渣板、外接在所述分离区上侧以承接浮渣的集渣槽、从所述导渣板固定端朝向自由端出风的多根鼓风管、以及与所述鼓风管连通的第一鼓风机,所述导渣板的自由端低于其固定端、高于所述隔板的上端;
旋转组件:其位于所述分离区内低于所述隔板上端,所述旋转组件包括水平设置的环形风管、位于所述环形风管正下方的竖直设置的主风管、将所述环形风管和所述主风管连通的六根支风管、以及驱动所述主风管旋转的第二电机,所述主风管穿出所述分离池的部分与一柔性管连通,所述柔性管与第二鼓风机连通,所述环形风管上设有朝上出风的多个第一出风孔,所述支风管上一字排列有垂直于其轴线方向朝上出风的多个第二出风孔、和一字排列有垂直于其轴线方向朝下出风的多个第三出风孔,所述控制器控制所述第二电机驱动所述主风管先正转30°,再反转30°,作周期性往复旋转运动;
出水组件:其包括设置在所述分离区下侧位于所述支风管下方的清水出口和设置在所述分离区内与所述清水出口连通的穿孔集水管。
优选的是,所述第一搅拌叶呈直板形,所述第一搅拌叶向上倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任意两个第一搅拌叶的倾斜角度均不一样;
所述第二搅拌叶呈直板形,所述第二搅拌叶向下倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任意两个第二搅拌叶的倾斜角度均不一样。
优选的是,所述导渣板的自由端向下倾斜与水平面的夹角为30~45°。
优选的是,所述环形风管外侧圆周与所述分离区侧壁的最小间距小于0.5m、大于0.2m;
所述环形风管与所述导渣板的下端竖直距离大于1.5m、小于3m;
所述支风管的下端与所述分离区底部的竖直距离大于1m、小于2m。
优选的是,所述第一出风孔、所述第二出风孔、以及所述第三出风孔的孔径均小于100nm。
优选的是,所述接触分离池为长方形,其长度与宽度比为1~1.5:1,长度小于15m,宽度小于10m。
优选的是,所述反应池的容积按原水停留时间为10min计算,且原水从所述反应池流入所述接触区的流速小于0.1m/s;
所述接触区的水流上升流速为10~20mm/s,且在接触区内停留时间大于60s;
所述分离区水流向下的流速为1.5~2.5mm/s。
优选的是,所述穿孔集水管水流的流速小于0.5m/s。
优选的是,所述控制器控制所述第一鼓风机循环启动与停止,其中启动运行10s后、停止60s。
优选的是,所述反应池内设有引药管,所述引药管呈螺旋状,所述引药管套设在所述搅拌轴、所述第一搅拌叶、以及所述第二搅拌叶外部,且所述第一搅拌叶和所述第二搅拌叶旋转时不会接触到所述引药管,所述引药管通过固定杆固定在所述反应池的侧壁上,所述引药管上端与所述进药口连通、下端封闭且位于所述原水出口上方,所述引药管管壁上间隔设有多个出药口。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、可加快混凝剂与原水的混合,及时清除导渣板死角处、分离区下方处的浮渣,大大减小清水含泥量,达到节约过滤层体积的目的,并可延长过滤层使用寿命的有益效果。
第二、待处理水即原水经原水进口以一定流速进入到反应池中,混凝剂经进药口以一定流速进入到反应池中,第一电机驱动搅拌轴缓慢转动,以使多组搅拌叶搅拌,促进混凝剂与原水的混合,搅拌速度缓慢是为了避免搅拌叶打散混凝剂与原水反应形成的絮体,且搅拌叶设置成不同倾斜方向,周期性改变旋转方向,可以避免原水只朝一个方向旋转,避免其形成稳定的旋涡,因为形成稳定旋涡后会造成原水内部是相对静止的,不利于混凝剂与原水的混合,即不利于其反应形成絮体;
第三、当浮渣积累到一定量时,启动刮渣机将浮渣朝导渣板方向推动,浮渣沿导渣板进入到集渣槽内,以清除浮渣,由于接触分离池中的水是处于流动状态的,加上刮渣机的推动作用,有部分浮渣会位于导渣板的下方,难以清除,此时可以启动第一鼓风机,产生的风能经鼓风管吹出,将导渣板下方的浮渣往导渣板的自由端吹动,当浮渣移出导渣板边缘后,即可与其它浮渣聚集,被刮渣机刮走,达到清除的目的,如此可以清除导渣板死角上的浮渣,也可以避免浮渣在分离池内停留过久,形成的“气泡-颗粒”复合体解体,而造成水中含泥量增加;
第四、由于分离区内的水是从往下,经清出水口流出,浮渣由于水流的作用,会有部分流落到分离区中下部,如果只是靠自身的浮力作用再次上浮,速度过慢,而且也会受到从接触区新流入的浮渣的冲击作用,以致浮渣在分离区停留时间过长而解体,最后导致清出的含泥量增加,启动第二鼓风机,风能经主风管传递至支风管和环形风管中,第一出风孔和第二出风孔朝上出风可以将浮渣往上吹,帮助浮渣上浮,第二出风孔斜向上吹风和第三出风孔斜向下吹风,可以将位于环形风管下方的浮渣吹起,以防止浮渣落入分离区底部,启动第二电机,使得主风管缓慢旋转,带动支风管和环形风管缓慢旋转,可以多方位吹到各方向的浮渣,且定期反转,可以避免浮渣只作旋转运动,而不上浮;
第五、混凝剂是通过进药口进入到引药管中,再从引药管的下端和出药口流出,进入到反应池中的原水中,并且出药口的位置靠近第一搅拌装置的搅拌叶附近,可以使混凝剂与原水更容易混合均匀,得到充分反应。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为接触分离池的立体结构示意图;
图3为旋转组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中,术语“横向”、“上”、“下”、“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,并不是指示或暗示所指的装置或元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。
如图1~3所示,本发明提供一种旋转式气浮池,包括:
反应池1,其上端设有原水进口11和进药口,下端设有原水出口,所述进药口处设有单向阀,所述反应池1内设有第一搅拌装置,所述第一搅拌装置包括竖直设置在所述反应池1内的搅拌轴14、固定在所述搅拌轴14上的多组搅拌叶、以及驱动所述搅拌轴14转动的第一电机15,所述第一电机15与控制器连接,所述控制器控制所述第一电机15驱动所述搅拌轴14先正转两圈,再反转两圈,作周期性往复旋转运动,任意一组所述搅拌叶由第一搅拌叶16和第二搅拌叶17组成,且所述第一搅拌叶16与所述第二搅拌叶17相对设置,所述第一搅拌叶16的自由端高于其固定端,所述第二搅拌叶17的自由端低于其固定端;待处理水即原水经原水进口11以一定流速进入到反应池1中,混凝剂经进药口以一定流速进入到反应池1中,第一电机15驱动搅拌轴14缓慢转动,以使多组搅拌叶搅拌,促进混凝剂与原水的混合,搅拌速度缓慢是为了避免搅拌叶打散混凝剂与原水反应形成的絮体,且搅拌叶设置成不同倾斜方向,周期性改变旋转方向,可以避免原水只朝一个方向旋转,避免其形成稳定的旋涡,因为形成稳定旋涡后会造成原水内部是相对静止的,不利于混凝剂与原水的混合,即不利于其反应形成絮体;
接触分离池,其位于所述反应池1下游,所述接触分离池下侧与所述反应池1的原水出口连通,所述接触分离池内竖直设有隔板21,所述隔板21将所述接触分离池分隔成上游的接触区2和下游的分离区3,所述接触区2承接所述原水出口的原水,所述接触区2与所述分离区3下侧封闭、上侧连通,所述接触区2底部与一气浮溶气设备22连接,所述气浮溶气设备22向所述接触区2提供溶气水;形成絮体后的原水经原水出口流向接触分离池,先流入接触区2,溶气水中含有微小气泡,其可与絮体结合形成“气泡-颗粒”复合体,比重比水小,可以向上浮形成浮渣,聚集在接触分离池的上方;
所述分离区3包括:
除渣组件:其包括横向设置在所述接触分离池上方的刮渣机31、一端内接在所述分离区3上侧的导渣板32、外接在所述分离区3上侧以承接浮渣的集渣槽33、从所述导渣板32固定端朝向自由端出风的多根鼓风管35、以及与所述鼓风管35连通的第一鼓风机,所述导渣板32的自由端低于其固定端、高于所述隔板21的上端;当浮渣积累到一定量时,启动刮渣机31将浮渣朝导渣板32方向推动,浮渣沿导渣板32进入到集渣槽33内,以清除浮渣,由于接触分离池中的水都是处于流动状态的,加上刮渣机31的推动作用,有部分浮渣会位于导渣板32的下方,难以清除,此时可以启动第一鼓风机,产生的风能经鼓风管35吹出,将导渣板32下方的浮渣往导渣板32的自由端吹动,当浮渣移出导渣板32边缘后,即可与其它浮渣聚集,被刮渣机31刮走,达到清除的目的,如此可以清除导渣板32死角上的浮渣,也可以避免浮渣在分离池内停留过久,形成的“气泡-颗粒”复合体解体,而造成水中含泥量增加;
旋转组件4:其位于所述分离区3内低于所述隔板21上端,所述旋转组件4包括水平设置的环形风管41、位于所述环形风管41正下方的竖直设置的主风管42、将所述环形风管41和所述主风管42连通的六根支风管43、以及驱动所述主风管42旋转的第二电机45,所述主风管42穿出所述分离池的部分与一柔性管44连通,所述柔性管44与第二鼓风机连通,所述环形风管41上设有朝上出风的多个第一出风孔46,所述支风管43上一字排列有垂直于其轴线方向朝上出风的多个第二出风孔47、和一字排列有垂直于其轴线方向朝下出风的多个第三出风孔48,所述控制器控制所述第二电机45驱动所述主风管42先正转30°,再反转30°,作周期性往复旋转运动;由于分离区3内的水是从往下,经清出水口流出,浮渣由于水流的作用,会有部分流落到分离区3中下部,如果只是靠自身的浮力作用再次上浮,速度过慢,而且也会受到从接触区2新流入的浮渣的冲击作用,以致浮渣在分离区3停留时间过长而解体,最后导致清出的含泥量增加,在此第二鼓风机,风能经主风管42传递至支风管43和环形风管41中,第一出风孔46和第二出风孔47朝上出风可以将浮渣往上吹,帮助浮渣上浮,第二出风孔47斜向上吹风和第三出风孔48斜向下吹风,可以将位于环形风管41下方的浮渣吹起,以防止浮渣落入分离区3底部,启动第二电机45,使得主风管42缓慢旋转,带动支风管43和环形风管41缓慢旋转,可以多方位吹到各方向的浮渣,且定期反转,可以避免浮渣只作旋转运动,而不上浮;
出水组件:其包括设置在所述分离区3下侧位于所述支风管43下方的清水出口51和设置在所述分离区3内与所述清水出口51连通的穿孔集水管52;去除浮渣后的清水从清水出口51流出。
在上述技术方案中,可以加快混凝剂与原水在反应池1中反应完全,在接触区2形成“气泡-颗粒”复合体后,可以快速得到清除,且可以将导渣板32死角处、分离区3下方处的浮渣及时清除,大大减小清水的含泥量,保证了清水出水的质量,为后序水处理的过滤步骤打好基础,达到节约过滤层体积的目的,并可延长过滤层使用寿命;
在另一种技术方案中,所述第一搅拌叶16呈直板形,所述第一搅拌叶16向上倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任意两个第一搅拌叶16的倾斜角度均不一样;
所述第二搅拌叶17呈直板形,所述第二搅拌叶17向下倾斜与水平面的夹角在0~75°范围内,且任意两个第二搅拌叶17的倾斜角度均不一样。
在上述技术方案中,第一搅拌叶16和第二搅拌叶17设置成直板形,可以减少小其对絮体的碰撞,从而避免破坏絮体的稳定性,第一搅拌叶16和第二搅拌叶17设置成不同的倾斜角度,可以增加原水内部的相对运动,从而促进絮体的形成。
在另一种技术方案中,所述导渣板32的自由端向下倾斜与水平面的夹角为30~45°。这里选取的是最佳导入角度,此角度更方便浮渣进入集渣槽33,又可减少阻挡住位于导渣板32下方的浮渣向上浮起作用。
在另一种技术方案中,所述环形风管41外侧圆周与所述分离区3侧壁的最小间距小于0.5m、大于0.2m;最大限度的使水中的浮渣位于环形风管41的风力着力范围内;
所述环形风管41与所述导渣板32的下端的竖直距离大于1.5m、小于3m;第二鼓风机向环形风管41内提供的风力不能过大,以免将“气泡-颗粒”复合体吹解体,在小风力的前提下,设置此距离范围,以保证浮渣在环形风管41提供的风力下能顺利到达刮渣机31下方;
所述支风管43的下端与所述分离区3底部的竖直距离大于1m、小于2m,在小风力的前提下,保证分离区3下方的浮渣能在第二出风孔47、第三出风孔48、以及旋转形成的合力作用下上浮到环形风管41上方。
在另一种技术方案中,所述第一出风孔46、所述第二出风孔47、以及所述第三出风孔48的孔径均小于100nm。浮渣的粒径多在100~1000nm之间,这样可以防止浮渣堵塞第一出风孔46、第二出风孔47、以及第三出风孔48。
在另一种技术方案中,所述接触分离池为长方形,其长度与宽度比为1~1.5:1,长度小于15m,宽度小于10m。
在另一种技术方案中,所述反应池1的容积按原水停留时间为10min计算,且原水从所述反应池1流入所述接触区2的流速小于0.1m/s;
所述接触区2的水流上升流速为10~20mm/s,且在接触区2内停留时间大于60s;
所述分离区3水流向下的流速为1.5~2.5mm/s。
在上述技术方案中,原水在反应池11中停留的优选的时间为10min,既可以使混凝剂充分与原水反应形成絮体,又可以最快速度处理原水,并使水流流入接触区2的流速优选值小于0.1m/s,以减少混凝剂未反应就流入接触区2中,同时也有利于絮体的稳定;
在接触区2内水流上升流速优选值为10~20mm/s,且在接触区2内停留时间大于60s,以使得絮体与微小气泡充分接触形成浮渣,并使得清水与浮渣流向分离区3,以方便刮渣机31作业;
分离区3水流向下的流速优选值为1.5~2.5mm/s,如此既保证了清水出水速度又不至于使浮渣过多被水流带到分离区3下端。
在另一种技术方案中,所述穿孔集水管52水流的流速小于0.5m/s。在分离区3底部设置这样的穿孔集水管52,并以优选值小于0.5m/s的流速流出,一方面可以保证出水量,一方面可以使得未能完全清除掉的沉泥沉于分离区3底部,以便清除,进一步减少清水出口51流出的清水的含泥量。
在另一种技术方案中,所述控制器控制所述第一鼓风机循环启动与停止,其中启动运行10s后、停止60s;能随水流作用流落到分离区3中下部的浮渣量不多,且经风力吹动后,其向上移动的惯性作用仍在,可以保持向上的移动,因此在达到清除浮渣的效果时,可以节约能耗。
在另一种技术方案中,所述反应池1内设有引药管18,所述引药管18呈螺旋状,所述引药管18套设在所述搅拌轴14、所述第一搅拌叶16、以及所述第二搅拌叶17外部,且所述第一搅拌叶16和所述第二搅拌叶17旋转时不会接触到所述引药管18,所述引药管18通过固定杆19固定在所述反应池1的侧壁上,所述引药管18上端与所述进药口连通、下端封闭且位于所述原水出口上方,所述引药管18管壁上间隔设有多个出药口。
在上述技术方案中,混凝剂是通过进药口进入到引药管18中,再从引药管18的下端和出药口流出,进入到反应池1中的原水中,并且出药口的位置靠近第一搅拌装置的搅拌叶附近,可以使混凝剂与原水更容易混合均匀,得到充分反应。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。