申请日2005.01.12
公开(公告)日2005.08.31
IPC分类号C02F1/00
摘要
本发明涉及一种可以对城市污水进行初步过滤处理的工艺系统和专用设备，包括有专用污水取水设备(1)和设备(15)，专用污水反冲洗过滤设备(12)，专用污水除砂设备(11)，专用污水排真空引水设备(14)，污水泵(9)，换热设备(10)及管道、阀门组成，可以对从压力排水管道或自流管渠中提取的污水进行一级或者两级初步过滤处理，可以解决污水中颗粒状或悬浮杂物堵塞污水泵、换热器或热泵机组设备的关键性技术问题，可以把经初步过滤处理后的污水作为低温水源，应用热泵技术原理及其相关设备，为用户冬季采暖供热和夏季空调制冷，环保节能，提高热能利用率。
权利要求书
1、一种可以对城市污水、生活污水进行初步过滤处理的工艺系统和专用设 备，包括有：污水取水设备(1)，污水取水设备(15)，污水反冲洗过滤设备(12)， 污水除砂设备(11)，污水管道抽真空引水设备(14)，污水压力排水管道(8)， 污水自流管渠(19)，污水泵(9)，换热器(10)，以及各种规格的工艺管道和 阀门组成，污水取水设备(1)和(15)可以对污水进行第一级初步过滤处理， 压力反冲洗过滤设备(12)可以对污水进行第二级初步过滤处理，再经过污水 除砂设备(11)除去污水中的部分泥砂后，污水可以被作为低温水源，进入换 热器(10)或直接进入热泵机组，提取其中的热量或向其释放热量，为用户采 暖供热或空调制冷。
2、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：污水取水设备(1)的轴线方向设有过滤结构层(2)，过滤结构层(2) 主要是由钢板网、不锈钢丝网、尼龙网等网状材料，单层或多层组成，具有一 定的刚度和强度，具有一定的耐腐蚀性能，具有良好的透水性能，过滤结构层 可以是平面状、波折状、圆弧状、圆形管道状等多种形式，过滤结构层(2)的 面积与污水管道中的流速及取水量的大小有关，应能保证污水中的杂物不易吸 附在过滤结构层上，能及时被污水冲击带走，保证过滤结构层(2)始终具有良 好的透水性能。
3、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：污水取水设备(15)可称为鼠笼式取水设备，其本体外部是一个形状如 同鼠笼状的过滤结构层(15-1)，内部有取水筛管(16)与污水取水管(17)相 连接，鼠笼状过滤结构层(15-1)的截面可以呈正方形、矩形、圆形等多种形 状，过滤结构层(15-1)主要是由钢板网、不锈钢丝网、尼龙网等网状材料， 单层或多层组成，具有一定刚度和强度，具有一定耐腐蚀性能，具有良好的透 水性能，应将其浸入污水中，提取污水并进行第一级过滤处理，鼠笼式过滤结 构层(15-1)的总面积(过水面积)与污水在管渠中的流速及污水取水数量大 小有直接关系，应能使被过滤层阻挡的杂物及时被管渠中的污水冲击带走，保 证过滤结构层(15-1)始终具有良好的透水性能。
4、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：污水取水设备(15)也可采用集水槽和集水坑式取水设备，其主要是由 集水槽(21)，集水坑(22)，过滤结构层(20)三大部分组成，过滤结构层(20) 主要是由钢板网、不锈钢丝网、尼龙网等网状材料，单层或多层组成，应具有 一定刚度和强度，具有耐腐蚀性能，具有良好的透水性能，过滤结构层(20) 的面积(过水面积)有一定要求，主要与污水在管渠中的流速及污水取水量大 小有关，应使污水中被过滤层阻挡的各种杂物不易吸附和停留在过滤结构层上， 可以及时被管渠中的污水冲击带走，保证过滤结构层(20)始终具有良好的透 水性能，集水槽的截面可以是半圆形、弧形、方形、矩形等多种形状，可以用 砖、石混凝土、钢板、塑料等多种材料制作，集水坑可以与污水管渠的检查井 相结合。
5、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：污水压力反冲洗过滤设备(12)，其主体外形如同管道状，由管壳(23)， 连接短管(24)，过滤结构层(25)，挡水板(26)组成，过滤结构层(25)主 要由钢板网、不锈钢丝网、尼龙网等网状材料，单层或多层构成，具有一定刚 度和强度，具有耐腐蚀性能，具有良好的透水性能，可以呈平面状、波折状、 曲线弧状等多种形状，沿管壳(23)的轴线平行设置，也可以呈一定角度倾斜 设置，也可以用其过滤其它流体中的杂物。
6、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：立式污水除砂设备(11)，其主体外部形状的上半部分是圆柱体的罐体， 下半部分是圆椎体的贮砂斗，在上半部分罐体的内表面设有挡砂条(28)，污水 进水管线(13)连接在圆柱罐体上部切线位置处，污水出水管线(13-1)连接 在圆柱罐体中心部位，污水是沿圆柱状罐体切线部位方向进入，形成很强的旋 转水流，在离心力的作用下，泥、砂沿罐体内表面旋转，被挡砂条阻挡，速度 减缓，在重力作用下，沿挡砂条向下滑落到圆锥体形状的贮砂斗中，可定期或 不定期连续向外排放。
7、根据权利要求1所述的污水初步过滤处理的工艺系统和专用设备，其特 征是：污水泵及污水取水管道抽真空引水设备(14)主要是由水力喷射器(29)， 贮水箱(30)，水泵(31)，抽真空引水连接管道(32)，溢流管道(33)，水循 环管道(34)，排污及泄水阀门(35)所组成，在水泵(31)的运转作用之下， 水经管道(34)，水力喷射器(29)，水箱(30)不停地循环流动，在水力喷射 器之内，高速流动的水流经喷嘴射出，在喷射管喉部形成负压，把抽真空引水 连接管道(32)中的空气抽出，抽真空引水连接管道(32)与污水泵(9)及取 水管道的最高点相连通，即可将污水泵(9)及取水管道中的空气全部抽出排净， 把污水由低处吸引到高处，达到抽真空引水的效果。
说明书
具有初步过滤作用的污水处理工艺系统和专用设备
所属技术领域
本发明涉及一种污水的取水使用方法和专用设备，尤其是能从污水压力排 水管道和污水自流管渠中取水，而且具有初步过滤作用的工艺系统方法和专用 设备。
背景技术
目前，城市污水、生产污水、生活污水等污水压力排水管道及污水自流管 渠，一般都是通往污水提升泵站，或者是由污水站送往污水处理场，或者是送 往污水排放地的专用管道，不会发生从污水管道中取水应用问题，也没有这种 具有初步过滤作用的污水处理工艺系统和专用设备。
发明内容
城市污水、生产污水、生活污水等废水数量非常巨大，在我们工作、生活 及居住环境周围分布很广，冬季温度可达10～20℃以上，含有丰富的低温热能， 是可以利用的宝贵资源。
应用热泵技术原理及其相关设备，在冬季，把城市污水压力排水管道及污 水自流管渠中的污水作为低温水源(低温热源)，可以提取回收污水中含有的大 量低温热能，再提升其温度，通过供热循环水传递输送给用户采暖供热。在夏 季，又可以把污水作为冷却水源，用热泵技术原理及其相关设备提取室内热量， 为用户制冷空调，通过污水把提取的热量输送转移和携带走。冬季不用建锅炉 房，不用消耗煤炭、石油、天然气，利用污水就可以采暖供热，夏季不用建冷 却水塔，不消耗冷却水，利用污水就可以为用户制冷空调。
应用热泵技术原理及其相关设备，把污水作为低温水源加以充分利用的工 艺系统方法中，一个比较关键的技术问题是：污水中含有大量颗粒状或悬浮状 杂物，容易堵塞管道、阀门及污水泵、换热器等设备，会造成工艺系统方法不 能正常运行。现有污水处理设备大都是体积庞大，污水处理工艺过程比较复杂， 适用性不强。目前，急需一种结构简单，制造安装容易，运行管理方便适用的 污水处理工艺系统方法和专用设备。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：在应用热泵技术原理及其相 关设备，把污水作为低温水源的工艺系统方法中，在污水未进入换热设备或未 直接进入热泵机组之前，设计一个简单适用的污水初步过滤处理的工艺系统， 采用本发明的专用设备，包括有污水取水过滤专用设备，污水压力反冲洗过滤 专用设备，污水除砂除泥设备，管道抽真空引水设备。本发明的污水专用取水 设备和污水专用过滤设备，不但具有初步过滤功能，而且，都具有反冲洗功能。
在污水压力排水管道或者污水自流管渠的接口处，安装本发明的污水专用 取水设备中，都设有污水过滤结构层，可以对提取使用的污水进行第一级初步 过滤处理。如果是安装两台专用取水设备，在其中一台污水专用取水设备进行 取水过滤处理的同时，可以对另一台污水取水设备进行反冲洗，把吸附在过滤 结构层上的杂物清除干净。通过工艺管线上的控制阀门，两台取水设备的取水 过滤和反冲洗工艺过程可以相互切换，能确保污水处理工艺系统不间断连续正 常运行。
在具有初步过滤作用的污水处理工艺系统中，安装本发明的污水专用过滤 设备，可以对污水进行第二级过滤处理。一个完整的污水初步处理工艺系统， 应设有两台污水取水设备和两台污水过滤设备。在其中一台污水过滤设备进行 第二级过滤处理时，可以同时对另外一台污水过滤设备进行反冲洗。通过工艺 管线上的控制阀门，两台污水专用过滤设备的过滤和反冲洗工艺过程可以相互 切换。本发明的污水初步过滤处理工艺系统，在对污水进行第二级过滤处理工 艺过程中，也可以选择使用其它形式的过滤设备，要求被选择的过滤设备应具 有结构简单，占地空间小，运行管理方便的特点。在对污水过滤设备进行反冲 洗时，开始比较脏的污水应直接排放到污水压力排水管道或污水自流管渠的下 游处，反冲洗经过一段时间之后，比较清净的污水才适宜进入污水取水设备， 对其进行反冲洗。
污水取水设备作为第一级污水初步过滤专用设备，可以过滤除去污水中比 较大的颗粒状和悬浮状杂物，如果经过第一级过滤处理后的污水已经比较清净， 可以达到使用要求，不会发生管道、阀门及换热器、污水泵等设备堵塞，就可 以不再设有第二级过滤处理工艺系统和专用过滤设备，可节省项目建设投资和 运行费用。
在污水压力排水管道上安装使用的污水取水设备是本发明的专用设备之 一，其特征是：该设备的本体外形类似一个管道三通，沿其长轴直线方向的两 端接口，与压力污水排水管道相连接，垂直于轴线方向的接口，是经过第一级 初步过滤的污水取水管道接口，在长轴直线方向的截面处，设有网状过滤结构 层，网状过滤结构层主要是由钢板网、不锈钢丝网、尼龙网等网状材料，单层 或多层组成，有一定刚度和强度，有比较好的过水性能，沿着长轴线方向平行 或呈一定角度倾斜安装，可以是平面形状，也可以是波折状、弧形曲线状或圆 形管道状。过滤结构层的过水面积的大小，与污水在压力排水管道中的流速， 以及污水在取水管中的流速有直接关系，要求污水透过并进入过滤结构层的速 度(在过滤结构层处，污水由压力排水管道进入取水管道的速度)，应小于污水 在压力排水管道中的流速，其目的和效果是，污水中的颗粒状或悬浮状杂物被 过滤结构层阻挡，并被取水管道的抽吸力量吸附在过滤结构层上，这个吸附杂 物的力量应小于压力排水管道内污水流速所具有的冲击力量，使得污水中的被 过滤所阻挡的杂物不容易吸附在过滤结构层上，能及时被压力排水管道中的污 水冲击而带走，保证过滤结构层不至于被杂物堵塞，保证具有足够的过水面积 和过水性能，对污水的第一级初步过滤工作能顺利的继续进行下去。
本发明的在污水自流管渠中安装使用的专用污水取水设备有两种，一种是 具有初步过滤作用的鼠笼式取水设备，适用于管渠中污水的水位比较高的场所， 可以将其浸入自流的污水中进行第一级初步过滤并提取污水。另外一种是具有 第一级初步过滤作用的集水槽和集水坑式取水设备，它尤其适用于自流管渠中 污水水位比较浅，不能安装使用鼠笼式取水设备的场所。这种集水槽和集水坑 式取水方法和专用设备的结构简单，安装使用方便，集水槽可安装在管渠的底 部，也可以安装在管渠的侧面，而集水坑还可以与污水管渠的检查井相结合， 这种取水方法和专用设备适用于任何污水自流管渠之中，安装使用范围比较广。 上述两种适用于在污水自流管渠中安装使用的专用取水设备，其网状过滤结构 层应具有一定刚度和强度，具有一定的过水面积和良好的过水性能，具有耐腐 蚀性能和便于清扫及维护管理，其网状过滤结构层的设计构造特点及面积大小 的要求，与在污水压力排水管道中专用的取水设备基本相同，要求污水在污水 泵的抽吸作用下，从管渠中穿透过滤结构层的速度(从管渠进入鼠笼里或者是 集水槽和集水坑的流速)应小于污水在管渠中的自流速度，使污水中的杂物能 及时被冲击带走，不致于长时间停留在过滤结构层上，影响其过滤工作的继续 进行。
在污水处理工艺系统中安装使用的管道式压力反冲洗过滤器是本发明的具 有初步过滤作用的污水专用设备之二，其特征是：该设备的本体外形类似管道 形状，也称其为管道式压力反冲洗过滤器，用以表示其于目前常用的压力反冲 洗过滤罐在外形上的区别。本发明的污水初步过滤专用设备与现有的压力反冲 洗过滤罐，压力反冲洗过滤池相比较，具有四个不同点，一是本体外形不同， 二是过滤层结构不同，三是过滤结构层设置的位置不同，四是过滤结构层的过 滤面积的计算及设计原理和方法不同。本发明的管道式压力反冲洗过滤器，设 备体积小，安装及运行管理方便，过滤结构层主要是由钢板网、不锈钢丝网、 尼龙网等网状材料单层或多层构成的网状结构，具有一定刚度和强度，良好的 过水性能，过滤结构层是沿着管壳的轴线方向，在最大截面位置处平行或呈一 定角度倾斜设置，力求其过滤结构层的面积能够越大越好。其过滤结构层面积 的计算，主要与污水的流速、流量、过滤层的过水性能，污水中颗粒状及悬浮 状杂物的含量，反冲洗间隔时间等因素有直接关系。在本发明的具有初步过滤 作用的污水处理工艺系统中，也可以安装使用现有的压力反冲洗滤罐或压力反 冲洗滤池等过滤设备，要求其必须能保证污水处理工艺系统长期正常运行，确 保污水换热水设备及热泵机组能够长期正常运行。
在具有初步过滤作用的污水处理工艺系统中安装使用的立式旋转除砂器是 本发明的专用设备之三，其特征是：污水立式旋转除砂器的本体外形及工作原 理如同现有的立式旋风除尘器基本一样，污水由除砂器顶部沿内壁圆的切线方 向进入，形成旋转水流，在离心力的作用之下，污水中的砂和污泥沿着除尘器 内壁旋转，被内壁上设置的挡砂条所阻挡，在重力作用之下，逐渐向下滑落到 锥形的污泥斗中，在立式除砂器中轴线的中心部位，比较清净的污水被出水管 道取走，使污水得到进一步的净化处理，满足使用要求。
本发明的具有初步过滤作用的污水处理工艺系统中，当在污水自流管渠中 取水时，污水泵的吸入口管道及污水取水设备都是要低于地面，有时能达-6米 左右，如果把污水泵设在地下，完全靠污水自流充满水泵及管道，就需要单独 建设地下污水泵房，投资大，不便于管理，往往容易发生污水泵房灌水事故。 如果要求把污水泵设在地面上，污水泵吸入口管道就需要抽真空引水。本发明 的管道抽真空引水设备就是安装在地面之上，可以为污水泵及吸入口管道抽真 空引水的专用设备，其主要包括有水泵、水力喷射器、贮水箱三大部分组成， 在水力喷射器喷嘴及喷管的喉部，高速喷射的水流可以产生负压，把污水泵及 吸入口管道中的空气抽出，把污水由地下低处吸引上来。这种污水管道抽真空 引水专用设备结构简单，运行及管理方便。在本发明的污水初步过滤处理工艺 系统中，也可以安装使用成品定型的真空泵，排除管道中的空气并引水，但在 安装使用时，应注意对污水过滤处理，防止堵塞管道、阀门和真空泵等设备。
本发明的有益效果是，可以对城市污水、生产污水、生活污水等各种污水 和废水进行初步过滤处理，可适用于污水压力排水管道和污水自流管渠中提取 污水进行初步过滤处理。在应用热泵技术及其相关设备，把污水作为低温水源， 为用户进行采暖供热及空调制冷的工艺过程中，可以解决污水中颗粒状及悬浮 状杂物容易堵塞管道、阀门、污水泵、换热器或热泵机组设备的关键性技术问 题。本发明的污水处理工艺系统和专用设备结构简单，占地空间小，运行管理 方便，经济适用，可节省建设投资和运行费用。
