申请/专利权人：上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司

申请日：2017-10-26

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN107952263B

主分类号：B01D21/01

分类号：B01D21/01;B01D21/04;B01D21/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2019.04.12#实质审查的生效;2018.04.24#公开

摘要：本发明公开了一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，原水通过进水管进入环绕可调节导流筒的环状分配管，再通过环状分配管上的多个喷嘴进入混合絮凝区上层，形成水力旋流；通过环形隔壁和可调节导流筒的作用，旋转的水流在混合絮凝区内完成絮凝过程；絮凝后的水由混合絮凝区的下方流入沉淀分离区进行泥水分离，上清液由设置在沉淀分离区上方的集水槽收集；分离后的泥渣向下进入池体下部的泥渣浓缩区进行浓缩。本发明的优点在于池型构造简单，排泥较为可靠，在应对不同性质的原水时，可通过对导流筒安装高度的改变以及刮泥机刮板的自动调节，对高浊且浊度变化较大的原水具有较好的适应性。

主权项：1.一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于池体中心设置混合絮凝区，环绕所述混合絮凝区设置有沉淀分离区，混合絮凝区和沉淀分离区之间设有环形隔壁，混合絮凝区和沉淀分离区的下方连通，池体底部为泥渣浓缩区，混合絮凝区内设置有可调节导流筒，环绕所述可调节导流筒设置有环状分配管，所述环状分配管与进水管连接，环状分配管上设有多个喷嘴，所述多个喷嘴沿周向呈同方向设置，所述环状分配管为矩形配水管道，保证多点进水的均匀性，强化混凝接触效果，为保证配水均匀性在95%以上，矩形配水管道和喷嘴的设计应满足下式：Sb≥0.273πDS0-0.4HQ2其中，Sb为喷嘴的综合摩阻系数；D为矩形管中心线的直径，m；S0为矩形管单位长度的综合摩阻系数；H为进水水头，m；Q为池体的设计流量m3s；该方法包括以下步骤：A、原水通过进水管进入环绕可调节导流筒的环状分配管，再通过环状分配管上的多个喷嘴进入混合絮凝区上层，形成水力旋流；B、通过环形隔壁和可调节导流筒的作用，旋转的水流在混合絮凝区内完成絮凝过程；C、絮凝后的水由混合絮凝区的下方流入沉淀分离区进行泥水分离，上清液由设置在沉淀分离区上方的集水槽收集；分离后的泥渣向下进入池体下部的泥渣浓缩区进行浓缩。

全文数据：一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法技术领域[0001]本发明涉及给水工程中高浊度水的泥水分离技术领域，具体涉及一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，适用于规模较小情形下高浊度且浊度变化较大的原水预处理。背景技术[0002]我国黄河、长江上游及其各干流、支流中经常出现含沙量常年或季节性较高的现象。在给水工程范畴内，该类原水水质混浊、泥沙含量较大，称为“高浊度水”。针对该类原水，我国也相应制定了《高浊度水给水设计规范》行业标准。其中，高浊度水给水的预处理设施，对后续处理工艺的设备保护和出水水质保障尤为关键。在一些地区，高浊度原水往往也存在随季节浊度变化较大的特点，这对水处理设施的适应性提出了更高的要求。[0003]常用的预处理方式包括设置调蓄水库或预沉淀构筑物。其中，水设置调蓄水库受地形和用地限制，且一般适用于较大规模的给水工程中。目前，常用预沉构筑物型式包括：平流式、幅流式、水力旋流预沉等。其中，平流式排泥困难、占地面积较大;幅流式也存在导流和配水条件较差、占地面积较大等问题。上述两种池型一般仅适用于大型和中型水厂。[0004]传统的立式水力旋流沉沙池结构较为简单，占地较少，通过切向进水形成旋转，从而达到混凝效果。但在实践过程中也发现，该池型进水点单一，水力旋流效果往往无法达到设计预期;一些经改进的水力旋流池由于结构布置原因，不得不采用偏心传动刮泥机，在原水浊度较高时，设备保障率极低，且运行能耗较高，效果不佳。因此，需要一种适用于中、小型水厂的，对原水浊度变化适应性好、混凝效果佳、设备保障率高、排泥方便可靠的水力旋流预沉池方式。发明内容[0005]本发明是一种用于池度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，根据高池度水的沉降特性，它采用环形多点配水的方式，大大提高了水力旋流的效果，改善高浊度水的絮凝效果;通过结构布置优化，采用中心传动方式，提髙设备可靠性并达到节能目的;通过设置可调导流筒，大大增强了对原水变化的适应性;采用简单可靠的沉淀分离和自适应调节的排泥方式，解决现有处理构筑物排泥困难、出水水质不稳定、设备维护量大等方面的问题。[0006]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:一种用于浊度变化较大的自适应水力f流沉沙方法，其特征在于池体中心设置混合絮凝区，环绕所述混合絮凝区设置有沉淀分离区，混合絮凝区和沉淀分离区之间设有环形隔壁，混合絮凝区和沉淀分离区的下方连通，池体底部为泥渣浓缩区，混合絮凝区内设置有可调节导流筒，环绕所述可调节导流筒设置有环状分配管，所述环状分配管与进水管连接，环状分配管上设有多个喷嘴，所述多个喷嘴沿周向呈同方向设置，该方法包括以下步骤：A、原水通过进水管进入环绕可调节导流筒的环状分配管，再通过环状分配管上的多个喷嘴进入混合絮凝区上层，形成水力旋流；B、通过坏形壁和可调^导流筒的作用，旋转的水流在混合絮凝区内完成絮凝过程；、^絮凝后的水由混合絮凝区的下方流入沉淀分离区进行泥水分离，上清液由设置在沉淀分离区上方的集水槽收集;分离后的泥渣向下进入池体下部的泥渣浓缩区进行浓缩。[0007]优选地，所述可调节导流筒包括一中空圆筒结构，所述中空圆筒结构的上端外侧围绕设置有环状分配管，所述中空圆筒结构的底部设有锥形导流壁，所述锥形导流壁的上端与中空圆筒结构的直径相配合，所述锥形导流壁的下端直径大于上端直径。[0008]优选地，所述中空圆筒结构底部不作封闭。锥形导流壁理论上采用类似喇叭口形式即可，但在实践中，由于很难控制圆度并保证该构造的强度，因此优选地采用多块斜板以焊接的方式进行拼接。[0009]优选地，所述环状分配管为矩形配水管道，以方便安装维护。[0010]优选地，排泥区中心设有集泥斗，所述集泥斗连接排泥管，排泥区底部设刮泥机，刮泥机上的刮板设有提升装置，刮泥机设置扭矩检测装置，以监测刮泥机的扭矩，当扭矩超过限定值时，说明底泥淤积严重，刮泥板将自动提升一定高度，将上层较稀泥渣刮净后，再降低高度，刮出下层浓度较高的污泥。[0011]优选地，在分离区上方设置多根钢制辐射集水槽，所述多根钢制辐射集水槽与位于中心的中央环形集水槽连接，所述中央环形集水槽通过总出水槽与设置在池体外的出水渠连接。[0012]优选地，可调节导流筒设置有若干个不同高度的囊形孔，实现可调节导流筒的高度调节。当原水浊度较低时，可适当降低可调节导流筒的高度，从而增加絮凝反应时间，提高出水水质。[0013]优选地，为防止顶部管道积气，在环状矩形分配管上设一处自动排气装置。[0014]优选地，进水管末端设置三通及法兰盲板，方便管道冲泥、排泥。[0015]优选地，环状矩形分配管下部设置多处法兰堵头冲泥口。[0016]本发明通过合理布置环状分配管和环形布置喷嘴，有效保障了水力旋流的形成，其中配水系统采用“大阻力配水系统”原理，保证了各喷嘴的配水均匀性;喷嘴呈沿圆形环形多点布置，形成水力旋流的“接力效应”，保障后续絮凝速度梯度的形成。水力旋流方式也省去了机械设备，对于设备磨损较为严重的高浊度水，该絮凝方式更为合适。在混凝反应区内，由于导流筒和池壁的存在，旋转的水流速度由快变慢，理论上呈线性变化，形成较好的速度梯度变化。该水流形式也保证水中絮凝颗粒具有较大的接触强度、和更好的反应条件，特别针对了高浊度水在投加高分子絮凝剂后泥量大、快速分离的特点；反应区中导流筒设置成可调节型，通过其安装高度的变化，保障其在一定的浊度范围内具有较强的适应性;通过结构布置优化，本发明采用中心传动式刮泥机，具有故障率低，安全节能，维护简便等特点。另外，刮泥机上的刮板设有自动提升装置，根据刮泥过程的阻力变化，提升或降低刮板的高度，实现较强的自适应功能。针对高浊度原水排泥水量大、浓度高、易板结情况下，刮板可先刮除上层浓度较低污泥，再降低高度，缓慢有效的刮出下层浓度较高的污泥。该方式可有效防止刮泥机的“过载”运行，起到保护设备的作用；另外，可调式刮板也大大提高了对不同原水浊度条件的适应性。受刮泥机机械强度和池体深度的限制，特别适合应用于洪峰浊度较高且浊度随季节变化较大情形，本发明的处理规模不宜过大，因此在中、小型水厂的高浊度水预处理中更具有应用价值。[0017]本发明f优点在于池型构造简单，排泥较为可靠，在应对不同性质的原水时，可通过对导流筒安装高度的改变以及刮泥机刮板的自动调节，对高浊且浊度变化较大的原水具有较好的适应性。'附图说明[0018]图1为本发明一个实施例的平面示意图。[0019]图2为沿图1中的A-A线的剖面图。[0020]图3为沿图1中的B-B线的剖面图。[0021]图中包括：进水总管1、进水管2、矩形接口3、环状矩形分配管4、冲泥口5、喷嘴6、法兰盲板7、自动排气装置8、刮泥机传动装置9,曝气管10、可调节导流筒11、絮凝区12、泥渣浓缩区13、分离区14、钢制辐射集水槽15、中央环形集水槽16、总出水槽17、出水渠18、中心集泥斗19、排泥管20。具体实施方式[0022]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。本发明是一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方式，如附图所示，实例基本为圆台型池体，由絮凝区12、泥渣浓缩区I3、分离区14组成。因此本发明将快速混合、水力絮凝和泥水分离集于一体。本发明的工艺过程如下：原水通过进水总管1从进水管2中进入池体内，在1处根据水质条件投加无机盐混凝剂或高分子絮凝剂。通过进水管2,原水由矩形接口3进入环绕可调节导流筒11的环状矩形分配管4。具体设计时，分配管4中的流速不宜过小，一方面均匀配水的要求，也能最大程度的降低积泥的可能性。在环状矩形分配管4的底部接出四个喷嘴6,从而使池体中形成水力旋流作用下的快速混合效果。喷嘴6的布置应综合考虑出口流速、距水面距离等因素，以保证快速混合的要求。[0023]为保证配水均匀性在95%以上，矩形管和喷嘴的设计应满足下式：Sb^0.2733iDS〇-〇.4HQ2其中，Sb为喷嘴的综合摩阻系数；D为矩形管中心线的直径，m;So为矩形管单位长度的综合摩阻系数；H为进水水头，m;Q为池体的设计流量m3s。[0024]在絮凝区I2中，通过混凝土池壁和可调节导流筒11的作用，旋转的水流完成絮凝过程。可调节导流筒11通过在不同高度设置囊形孔，实现高度条件。当原水浊度较低时，可适当降低导流筒11的高度，从而增加絮凝反应时间，提高出水水质。为防止管道中泥沙沉积，本发明考虑多处设置排泥、冲泥措施。在进水管2末端设置三通及法兰盲板7方便管道冲泥、排泥;环状矩形分配管4下部设置多处法兰堵头冲泥口5。另外，防止顶部管道积气，在环状矩形分配管4上设一处自动排气装置8。[0025]絮凝后的水由絮凝区12下端向上流入分离区14进行泥水分离。上清液由多根钢制辐射集水槽15收集，汇入中央环形集水槽16，最后通过总出水槽17，流入池外的出水渠18。分离后的泥渣向下进入池体下部的泥渣浓缩区13进行浓缩;浓缩后的泥渣由池体上部的中心刮泥机传动装置9，带动池底的刮泥板，将泥渣刮入中心集泥斗19，其中，刮泥机上的刮板设置自动提升装置，在底泥淤积较严重时，刮泥板将自动提升一定高度，将上层较稀泥渣刮净后恢复，从而保证了刮泥机的正常运行，同时该方式也可大大提高刮泥设备在不同原水浊度条件的适应性。当底部污泥发生板结时，会造成刮泥机的扭矩上升，实践中可通过监测刮泥机的扭矩并设置限定值，当超过该限定值时提升刮泥板。中心集泥斗19中的泥渣借助于池体内部水的静压力，通过排泥管2〇排出。另外，絮凝后的原水在絮凝区12中也有一部分泥沙直接落入浓缩区，不再进入分离区14。[0026]它区别于现有技术之处在于:第一，由进水管2、矩形接口3、环状矩形分配管4组成的配水系统。本配水系统实现了向多处喷嘴6进行均匀配水，保证后续混合效果，同时也注重高浊度水易造成淤积的问题，多处设置冲泥排泥设施;第二，絮凝区12中由喷嘴6、可调节导流筒11和池壁形成的絮凝系统，和传统旋流池不同的是，本发明采用的可调节导流筒11为中空形式，因此可方便采用中心传动装置而非偏心传动，这不仅提高了传动装置的效率，有利于节能，也大大降低了设备的故障率，减小了设备维护的工作量;另外，通过改变导流筒11的高度，提高了装置对原水浊度大幅度变化的适应能力;第三，针对高浊度水容易板结的特性，刮泥机设置自动提升装置，在底泥淤积较严重时，刮泥板将自动提升一定高度，保证刮泥效果的同时也起到了保护设备和电机的作用，且该方式也可大大提高刮泥设备在不同原水浊度条件的适应性。其中，分离区14中，钢制辐射集水槽I5、中央环形集水槽16,总出水槽17的布置和设计属于现有技术，在此不再详细描述。

权利要求：1.一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于池体中心设置混合絮凝区，环绕所述混合絮凝区设置有沉淀分离区，混合絮凝区和沉淀分离区之间设有环形隔壁，混合絮凝区和沉淀分离区的下方连通，池体底部为泥渣浓缩区，混合絮凝区内设置有可调节导流筒，环绕所述可调节导流筒设置有环状分配管，所述环状分配管与进水管连接，环状分配管上设有多个喷嘴，所述多个喷嘴沿周向呈同方向设置，该方法包括以下步骤：A、原水通过进水管进入环绕可调节导流筒的环状分配管，再通过环状分配管上的多个喷嘴进入混合絮凝区上层，形成水力旋流；B、通过环形隔壁和可调节导流筒的作用，旋转的水流在混合絮凝区内完成絮凝过程；C、絮凝后的水由混合絮凝区的下方流入沉淀分离区进行泥水分离，上清液由设置在沉淀分离区上方的集水槽收集;分离后的泥渣向下进入池体下部的泥渣浓缩区进行浓缩。2.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:所述可调节导流筒包括一中空圆筒结构，所述中空圆筒结构的上端外侧围绕设置有环状分配管，所述中空圆筒结构的底部设有锥形导流壁，所述锥形导流壁的上端与中空圆筒结构的直径相配合，所述锥形导流壁的下端直径大于上端直径。3.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:所述环状分配管为矩形配水管道，保证多点进水的均匀性，强化混凝接触效果。4.如权利要求3所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:环状矩形分配管下部设置多处法兰堵头冲泥口。5.如权利要求3所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:为防止顶部管道积气，在环状矩形分配管上设一处自动排气装置。6.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:进水管末端设置三通及法兰盲板，方便管道冲泥、排泥。7.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:排泥区中心设有集泥斗，所述集泥斗连接排泥管，排泥区底部设刮泥机，刮泥机上的刮板设有提升装置，刮泥机设置扭矩检测装置，以监测刮泥机的扭矩，当扭矩超过限定值时，刮泥板将自动提升一定高度，将上层较稀泥渣刮净后，再降低高度，刮出下层浓度较高的污泥。8.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:在分离区上方设置多根钢制辐射集水槽，所述多根钢制辐射集水槽与位于中心的中央环形集水槽连接，所述中央环形集水槽通过总出水槽与设置在池体外的出水渠连接。9.如权利要求1所述的一种用于浊度变化较大的自适应水力旋流沉沙方法，其特征在于:可调节导流筒设置有若干个不同高度的囊形孔，实现可调节导流筒的高度调节；当原水浊度较低时，可适当降低可调节导流筒的高度，从而增加絮凝反应时间，提高出水水质。

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