專利名稱：快速澄清池的制作方法
技術領域：
本發明是關于澄清池的改進，尤其涉及一種泥水分離效率高，占地面 積少，停留時間短，出水水質好，建設投資少的快速澄清池。
背景技術：
澄清池主要用于地表水、高濁度原水澄清處理、污水及其回用處理等， 實現泥砂水的分離使水盡快澄清，澄清池效率的高低直接決定處理噸水占 地面積及投資成本。為實現快速澄清，現有技術較多采用將混合、絮凝反
應及沉淀工藝綜合在一個池內的機械攪拌澄清池，基本結構如圖8所示， 在圓形池9中，同心設置有機械攪拌混凝反應池和帶斜管4的澄清池，根 據池大小刮泥機6傳動分為套軸式中心傳動或針齒盤式側邊傳動，通過可 提升的攪拌裝置，使經第一混凝反應水流至第二混凝反應進一步絮凝使絮 體增大，而后擴散進入澄清池進行澄清分離。中國專利2330649所述泥渣 分離接觸型澄清池，基本屬于此結構。此類澄清池的不足是第一級混凝 室反應水依靠可提升的提耙開啟后進入第二級混凝室反應，然而實際運行 操作中，操作人員為減少操作上的麻煩，通常將攪拌提耙設置為半提耙或 全開啟狀態，導致處理進水未經第一混凝室充分反應就直流上升至第二混 凝室，造成混凝反應不充分，從而降低了后續澄清分離效果，影響出水水 質；為確保處理出水效果，需另外增加價格較高的助凝劑，顯著增加了運 行成本。其次，澄清過程只有一次泥水分離(不包括斜板或斜管分離，下 同)，水停留時間長，出水難以達到高要求。第三，處理大型水量(例如 400n^/h及以上)裝置，結構決定旋轉刮泥機只能采用針齒盤式傳動，針齒 盤偏置驅動，刮泥機刮臂又為360度三等分結構，會導致刮耙運行時力學 結構的不穩定，特別是在進水中泥砂含量較大時，容易造成受力不均勻， 進而引起刮臂扭曲變形，影響正常刮泥，最終會使刮泥機損壞；而中心傳 動的套軸式刮泥機，又僅只能用于小水量處理。再就是，此結構澄清池底 部因上部為封閉結構，施工較為困難，因此造成大部分池底難以做到平整， 只能在安裝刮泥機后，修正相關刮板高度滿足運行，對設備結構帶來不良 影響。并且其只能處理低濁度水。針對上述不足人們對機械加速澄清池提 出了多種改進方案中國專利2318216公開的高效沉淀池，重視增進了絮凝反應效果，將 反應區和澄清區分開，改為由相鄰設置的反應區、過渡區、沉淀區組成矩 形結構，反應區由設有多個內置有自上而下曲折起伏折板的孔室彼此鄰接 構成，靠近反應區出口處設有迷宮翼片斜板，過渡區和沉淀區的底部，設 有排泥管，排泥管外接泥漿回流管，泥漿回流管再與進水管連接。雖然此 結構可以采用中心傳動旋轉刮泥機，但仍然存在某些不足例如為提高絮 凝效果將反應區外移，增大了占地面積，而且為確保良好混凝反應效果， 反應區必須有足夠的面積，更是增大了占地，加大了投資和造價，沒有能 充分發揮加速澄清池占地面積小的特點。其次，為使絮凝反應水進入澄清 池后能盡快泥水分離，增設了外置過渡區，同樣也增加了占地。再就是， 澄清過程僅只有一次泥水分離，分離效率低，只能處理低濁度水。
中國專利CN1669945公開的中置式沉淀池，澄清池采用上部正方形下 部圓形結構，內偏置由筒體隔斷的攪拌混凝反應筒，并在澄清池外再旁置 一機械攪拌混合池。采用二級分開機械攪拌混凝，雖然可以避免操作帶來 影響寧凝反應不足，提高混凝效果，然而旁置混合池，同樣增加了占地面 積，如果將其設計得較小，其混凝效果增加又有限；并且在池體外增加一 混合池結構不利于組合布置；其次，上方下圓澄清池，雖然有利于相鄰設 置，以減小占地面積，但下部為適應旋轉刮泥仍然采用圓形截面，未能充 分發揮上下正方形池型同等占地最大池容特點，并且土建施工需分二次進 行，先開挖砌筑成上下全截面正方形池，然后再將下部填補修復成圓形， 增加土建成本；另外，經劇烈機械攪拌混凝反應后溢流進入澄清池，對水 的擾流較大，不利于實現快速分離穩流澄清，從而導致處理水在澄清池中 停留時間要長，影響處理效率或是要增大池容。再就是，澄清過程僅只有 一次泥水分離，分離效率低，只能處理低濁度水。
中國專利CN1683049公開的全中式沉淀池，基本同CN1669945，僅是 減少了外置混合池，減少外置混合池，顯然會降低混凝效果，同樣對快速 澄清是不利的；另外上述其他不足仍然存在。
上述對機械加速澄清池的改進，都只是克服了部分缺點，并且存在"顧 此失彼"現象，即改進一方面，會造成另一方面的損失，仍然存在一些難 以克服的缺陷，例如要么濯凝反應不夠充分，要么為滿足混凝反應增大了 占地面積和投資成本；因而優良的混凝效果與大的占地矛盾沒有得到徹底 解決，為實現快速澄清占地面積還是相對較大。其次，它們存在二個共同缺點 一是澄清分離均只有一次泥水分離，分離效率低，相對停留時間長， 只能處理低濁度水，對高濁度水，不是處理效果難以保證，就是處理能力 降低。二是由于受到旋轉刮泥機只能刮圓面積的限制，澄清池至少下部仍 然要采用圓形結構，雖然有提出上部正方形下部圓形池結構，仍不能充分 發揮占地最大容積(同深度)效應，處理水量仍未能達到占地最大化，多 池共建因不能共壁，也不能實現投資最小化。
申請人再先申請的中國專利CN1840220水處理沉淀池及刮泥機，雖然 提出了一種正方形沉淀池及配套的旋轉刮泥機方案，但僅是單純從污水處 理工藝沉淀角度考慮，未能認識到在水澄清處理中的功能和作用。
因此針對上述現有技術的不足，仍有值得改進的地方。
發明內容
本發明目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種組合了多種泥水 分離技術于一體，不僅能充分發揮混凝及絮凝效果，而且占地和投資更省， 并有多次泥水分離的快速澄清池。
本發明目的實現，主要改進一是在澄清池上部外和/或內周，增設有混 凝反應槽，使之有長的混凝反應時間，和高的混凝反應效果，達到既提高 混凝反應效果，又不增加占地；二是在澄清池中部再增加一絮凝反應裝置， 進一步使微小顆粒和/或絮體增大，并為多次泥水分離創造條件；三是將原 內置混凝反應室機械攪拌劇烈混凝反應，改為相對平穩的紊流混凝反應， 為快速澄清提供了條件。由此提高了澄清泥水分離效果，實現本發明目的 快速澄清，又基本不增加占地，投資成本也省。具體說，本發明快速澄清 池，包括澄清池體，及上部斜板或斜管分離裝置，內置混凝反應室，分離 裝置上部的出水槽，其特征在于澄清池壁上部有環繞的混凝反應槽，混凝 反應槽內相間設置有紊流裝置，內置混凝反應室中有豎向相間波紋板，環 繞混凝反應槽與混凝反應室間有連通水道，澄清池中下部有相間"人"字 或倒"W"結構渦流絮凝反應裝置。
本發明所說
澄清池體，可以是現有技術的上下全截面圓形池，也可以是申請人再 先公開的上下全截面正方形池，例如圓外切正方形，以及與之配套的旋轉 刮泥機，本發明優先采用上下全截面正方形池，不僅可以最大限度利用占 地池容，達到占地最小化，多池合建時，可以通過相鄰共用壁，使占地和 投資都達到最小化;而且正方形澄清池有較圓形更好的水力特性，在澄清過程中還能增進微粒或微絮體的團聚增大。澄清過程池底產生的沉淀泥渣， 如現有技術，可以采用重力排泥，也可以采用刮/吸泥機排泥，視處理水質 而定。 一種較好是在澄清池底設置旋轉刮泥裝置。旋轉刮泥裝置，根據所 選擇池型，可以采用傳動可靠的中心傳動或周邊傳動方式，如果采用上下 全截面正方形澄清池，其旋轉刮臂至少一個端區鉸接有與池平面大至平行 的平行四邊形機構，平行四邊形機構對向桿件上設置有副刮泥裝置，平行 四邊形一桿件在預置外力作用下，保持向外徑向變形，使平行四邊形對向 桿件外端部始終緊靠正方形池壁，并隨刮泥機旋轉作徑向往復伸縮。
澄清池壁上部環繞的混凝反應槽，此設計為本發明一個重要區別特征， 既有長的混凝反應時間，能達到增進混凝反應，又通過懸置結構不增加占 地。經加藥的處理水通過設置其中相間的紊流裝置產生紊流，長的流程及 波動性紊流使藥劑與水充分絮凝反應。紊流裝置相間設置目的， 一是有利 于減小水流阻力，這樣可以降低混凝反應槽及整個澄清池深度，降低工程
造價；二是可以產生"波動性紊流"，提高混合絮凝效果。紊流裝置，可 以是網格，波紋板，折板，隔板，以及其它技術人員理解的能產生紊流的 裝置，水通過它們能夠形成紊流產生絮凝，它們可以單一相間設置于混凝 反應槽，也可以混合相間設置。本發明一種較好為采用相間網格，水通過 各種形狀網格肋(例如圓形、矩形、梯形、棱形等)形成繞流產生渦流， 既能產生混凝所需紊流，又形成水力半徑小，更有利于水中微顆粒旋渦運 動，使微小雜質相互接觸增大聚凝顆粒，且其阻力損失又小，最后完全可 以通過自流進入后續處理。環繞的混凝反應槽，可以是在池的外圍，也可 以是在池內壁；其可以是圍繞澄清池基本完整的一環圈，也可以是短于澄 清池周長，本發明優選采用完整的一環圈，長的混凝反應流程更有利于混 凝反應充分，當然技術人員能夠理解到還可以采用將混凝反應槽縱向分隔， 這樣可以有更長的混凝反應。混凝反應槽設置在澄清池上部，主要是從節 省占地考慮，使之既有長的優良的混凝反應效果，又不增加占地。
內置混凝反應室，作用與現有技術相同，在本發明中起繼續混凝反應 作用，本發明采用豎向相間波紋板，通過相間波紋板截面寬窄變化流道， 使水產生紊流，達到既產生絮凝反應效果，同時水流又相對平穩，從而有 利于進入澄清池后的快速泥水分離澄清，較好解決了混凝反應與澄清同池 設置相互影響矛盾。混凝反應室截面可以是圓形，也可以為正方形，還可 以是連通兩側壁的長條形或十字形，當然其他形狀截面也是可以的，只是增加建造成本，本發明較好采用中置圓或正方形截面，其具有較好的水力 流態，并較少占用澄清面積。混凝反應室截面， 一種較好為占澄清池截面
的2-5%，截面過大只是影響澄清池內泥水分離面積，同時也會增加建造成 本。混凝反應室與混凝反應槽的水連通，根據混凝反應室設置方式不同而 異，只要能使兩者水連通均可。
相間"人"字或倒"W"形渦流絮凝反應裝置，為本發明又一重要區 別特征，經二級混凝反應水，通過相間分開的"人"字或倒"W"狹縫上 升，由于流道截面由窄變寬的變化產生渦流，起到進一步絮凝反應，使己 經微絮或還未絮凝顆粒進一步增絮，從而強化了對微小顆粒物的分離效果， 并且此渦流絮凝反應相對更為平穩，不會影響澄清分離，不僅提高了澄清 分離效果，而且還提高了出水水質。此外，增設"人"字或倒"W"結構 渦流絮凝反應裝置，既進一步增加了絮凝反應效果，又為澄清池能夠產生 三次泥水分離創造了條件，經絮凝反應水進入渦流絮凝反應裝置下方，首 先較大絮體沉淀分離，而后進入反應裝置形成渦流絮凝反應，上升流一方 面與來自上部斜板(管)分離區下滑污泥形成接觸沉淀，另一方面在此區 域還進行澄清分離，從而顯著提高了泥水分離效果。"人"字或倒"W" 形渦流絮凝反應裝置，其自身高度較低，不會增加澄清池的深度，因此基 本不會增加造價。如果采用波紋板代替，雖然也能夠形成形渦流絮凝反應， 但會明顯增加池的深度，增加造價。
此外，混凝反應室下部還可以設置導流擴散喇叭口，以增加進入澄清 池布水均勻度，并可使一部分已經形成的大泥渣絮體先行沉淀。
本發明快速澄清池，由于組合了多種泥水分離技術于一體，在不增加 占地情況下..，可以實現二級混凝、 一級助凝和一級絮凝的多次混凝和絮凝 反應，顯著提高了絮凝效果和后續泥水分離效率，不僅縮短了水力停留時 間，可以增大處理能力，并能實現快速泥水分離，而且多次絮凝出水水質 好。因此可以做到不需添加助凝藥劑，也省略了投加設備，也節省了機械 混凝運行費用。不增加占地的多級混凝、絮凝反應，顯著提高了泥水分離 效果，處理能力適應性強，表面負荷高，可以適應各種進水水質、水量變 化，耐水質水量沖擊性好，出水水質優異，特別適用于高濁度水的處理。 特別是采用圓外切上下全截面正方形澄清池，及與之配套的旋轉刮泥機， 可以使相同占地池容最大化，可以節省占地面積約28%左右，相鄰池可以 合建，多池組合更是節省了投資；而且正方形池全截面相等，具有更好的
7水力特性，能充分利用池下部刮泥機轉動，水與正方形池四角碰撞產生紊 流，有利于進一步形成有利于絮凝的雜亂紊流，較圓形池具有更好的絮凝 反應效果，使來自前級混凝反應池中未能充分徹底絮凝反應的藥劑與水及 微絮體，可以得到進一步充分接觸絮凝反應，可使微絮體或微顆粒進一增 大提高易分離性，因而具有比圓形池有更理想的泥水分離效果，此也為正 方形池用于澄清工藝的一大創新。同占地面積、同建設投資，同出水水質，
可提高處理水量約25-28%，節約運行費用30%以上。本發明快速澄清池， 較好解決了充分絮凝與占地矛盾，以及沉淀、澄清、接觸沉淀在同一體內 完成的多次泥水分離， 一個最大特點是，不增加占地，充分提高混凝、絮 凝反應效果和澄清分離效果，因而不僅可以實現快速澄清，處理能力強， 占地處理能力達到最大化，而且出水水質好，耐沖擊負荷能力強。
以下結合幾個優化實施方式，示例性說明及幫助進一步理解本發明， 但實施例具體細節僅是為了說明本發明，并不代表本發明構思下全部技術 方案，因此不應理解為對本發明總的技術方案限定， 一些在技術人員看來， 不偏離本發明構思的非實質性改動，例如以具有相同或相似技術效果的技 術特征簡單改變或替換，均屬本發明保護范圍。
圖1為本發明一種快速澄清池剖面結構示意圖。 圖2為圖l俯視結構示意圖。 圖3為本發明另一種快速澄清池剖面結構示意圖。 圖4為圖1中用于正方形澄清池刮泥機結構示意圖。 圖5為另一種紊流裝置結構示意圖。 圖6為再一種紊流裝置結構示意圖。 圖7為另一種紊流裝置結構示意圖。 圖8為現有技術機械加速澄清池剖面結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1:參見圖1、 2、 4，本發明快速澄清池，包括上下全截面正方 形池體9，中心懸置圓形無底反應室7，反應筒截面占澄清池截面2-5%,反 應室內置并列相間波紋板3，反應室底有擴大喇叭口8，池底面呈錐形，緊 貼錐底有中心驅動旋轉刮泥機6，池上方區域有斜板或斜管分離裝置4，斜 板或斜管分離裝置上方有若干出水槽2，并相互連通由出水總管11排出， 斜板(管)分離裝置與旋轉刮泥機間(澄清池中下部)有相間"人"字組
8成的渦流反應裝置5，正方形池體上部池壁外圍有一環繞池體周長的絮凝反 應槽12，內相間設有若干網格l。
澄清池中的中心傳動旋轉刮泥機6，主刮臂26上有主刮板23，刮臂兩 端有活動變形的平行四邊形構成的副刮泥機構，用于刮除正方形四角污泥。 平行四邊形副刮泥機構，由設置在刮泥機刮臂26兩未端部45。 ±2°斜置、 有豎向面的斜支座22構成連接支座，斜支座上有豎直立軸14.1和14.2，以 及套設的轉動套18.1和18.2構成轉動鉸鏈(用于連接平行四邊形機構)， 對向桿件17.1和17.2及鄰接桿件21和斜支座22，共同組成與池平面平行 的平行四邊形機構，四邊各通過4個轉動支點15活動連接，使之可以產生 平行四邊形變形。平行四邊形機構對向桿件21向兩端(也可以僅為外端)延 長構成擺動副刮臂，其上設置有副刮板20，外端部(靠池壁端)設有滾輪19， 另一端懸吊有平衡配重W。平行桿件17.1和17.2上，設置有鋼絲斜拉繩17.3 和17.4及拉緊調節16.1和16.2，使平行四邊形保持平行(也可以在桿件17.1 和17.2上設置接地支撐輪維持平衡)。平行四邊形桿件17.1靠刮臂26端 通過鋼絲繩24、及設置在斜支座22及豎向面上的兩個轉向定滑輪懸掛有配 重25，其下垂重力使平行四邊形機構始終保持外張變形，從而使平行四邊 形對向桿件21副刮臂外端滾輪19始終保持貼池壁面，使刮泥機以正方形 澄清池中心為圓心旋轉時，刮臂端部增設的平行四邊形刮泥機構，能在旋 轉過程中保持依池壁作徑向往復擺動F，依正方形軌跡移動刮泥，將正方形 澄清池四角沉淀污泥連續不斷刮向池中心，從而達到對正方形澄清池四角 污泥的有效刮除。更詳細參見中國專利CN1840220。
經加有混凝藥劑的處理水，首先進入外圍絮凝反應槽12，在經過各相 間串聯網格1時繞流產生絮凝反應，經一圈后通過水槽進入中部有相間波 紋板3組成的混凝反應室7，進一步絮凝反應，使水中顆粒絮體進一步增大， 然后由下部喇叭口 8擴散至快速澄清池9全截面，首先大絮體得到沉淀分 離，小絮體及未形成絮體的小顆粒，隨水流由相間"人"板5縫隙上升， 通過變截面形成渦流，使絮體及小顆粒進一步絮凝反應增大，同時與上部 斜板分離產生的下滑泥渣接觸沉淀，同時在此區域還進行澄清分離，形成 的泥渣依重力由相間"人"字縫隙下滑下沉至池底，未分離小絮體隨水上 升由斜板4分離，出斜板清水溢流進入各出水槽2，匯流后經總出水管ll 排出。沉淀池底泥渣由旋轉刮泥機6刮向池中心，由底部集泥坑排出，從 而完成快速澄清分離。實施例2:參見圖3，如實施例，正方形池體改為截面為圓形池IO，中 心絮凝反應室13截面為正方形，刮泥機為普通圓形中心傳動旋轉刮泥機。
實施例3:參見圖5，如前述，其中混凝反應槽12內相間紊流裝置為 相間折板26。
實施例4:參見圖6，如前述，其中混凝反應槽12內相間紊流裝置為 相間隔板27。
實施例5:參見圖7，如前述，其中混凝反應槽12內相間紊流裝置為 相間波紋板'28。
對于本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠 從本專利公開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，或現有技術中常 用公知技術的替代，以及特征間的相互不同組合，例如混凝反應槽也可以 是在池內壁，反應槽為非全周長環槽，反應槽內采用本領域普通技術人員 意識到其他紊流裝置，澄清池采用圓形池，內置混凝反應室為連通兩側壁 的長條形或十字形，以及多組澄清池相鄰組合，處理低濁度水，省略刮泥 機采用重力排泥，等等的非實質性改動，同樣可以被應用，都能實現與上 述實施例基本相同功能和效果，不再一一舉例展開細說，均屬于本專利保 護范圍。
權利要求
1、快速澄清池，包括澄清池體，及上部斜板或斜管分離裝置，內置混凝反應室，分離裝置上部的出水槽，其特征在于澄清池壁上部有環繞的混凝反應槽，混凝反應槽內相間設置有紊流裝置，內置混凝反應室中有豎向相間波紋板，環繞混凝反應槽與混凝反應室間有連通水道，澄清池中下部有相間“人”字或倒“W”結構渦流絮凝反應裝置。
2、 根據權利要求1所述快速澄清池，其特征在于澄清池體底部有旋轉刮泥裝置。
3、 根據權利要求2所述快速澄清池，其特征在于澄清池為上下全截面正方形池，旋轉刮泥裝置，旋轉刮臂至少一個端區鉸接有與池平面大至平行的平行四邊形機構，平行四邊形機構對向桿件上設置有副刮泥裝置，平行四邊形一桿件在預置外力作用下，保持向外徑向變形，使平行四邊形對向桿件外端部始終緊靠正方形池壁，并隨刮泥機旋轉作徑向往復伸縮。
4、 根據權利要求3所述快速澄清池，其特征在于所說正方形澄清池為圓外切正方形。
5、根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反應槽設i于澄清池外圍。
6、 根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反應槽內相間設置紊流裝置為網格。
7、 根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反應室下方有擴散喇叭口。
8、 根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于內置混凝反應室為中置圓或正方形截面。
9、 根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于混凝反應室截面占澄清池截面2-5%。
10、 根據權利要求l、 2、 3或4所述快速澄清池，其特征在于澄清池中下部渦流絮凝反應裝置為相間"人"字。
全文摘要
本發明是關于澄清池的改進，其特征是澄清池壁上部有環繞的混凝反應槽，混凝反應槽內相間設置有紊流裝置，內置混凝反應室中有豎向相間波紋板，環繞混凝反應槽與混凝反應室間有連通水道，澄清池中下部有相間“人”字或倒“W”結構渦流絮凝反應裝置。較好解決了充分絮凝與占地矛盾，以及沉淀、澄清、接觸沉淀在同一體內完成的多次泥水分離，一個最大特點是，不增加占地，充分提高混凝、絮凝反應效果和澄清分離效果，因而不僅可以實現快速澄清，處理能力強，占地處理能力達到最大化，而且出水水質好，耐沖擊負荷能力強。
文檔編號C02F1/52GK101456614SQ20081024278
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月18日 優先權日2008年12月18日
發明者丁南華, 姜志君, 璐 石, 磊 蔣, 虞國良 申請人:江蘇新紀元環保有限公司