申请日2018.07.05
公开(公告)日2019.01.29
IPC分类号E03F5/00; E03F5/14
摘要
一种新型合流制排水系统污水预处理装置，外形是一个由上部为四方立柱体(1)、下部为四棱锥(2)的中空钢制组合结构;在位于所述立柱体内中心上部设有圆柱结构的旋流筒(3)、下部设有圆柱结构的沉砂筒(4)，环设有由蜂窝斜管组成的澄清环带(5);套设有一个与一体式圆柱筒体相适应的的二次配水筒(6)等。本实用新型的有益效果是：可以减轻合流制污水超量溢流排放的环保压力，也可以为排水进行后续深度净化处理提供高效、廉价、稳定的前端预处理，实现最终的清污分离，净化后的清水由顶部的出水堰收集排放或进入其他处理环节以减轻排放环保压力。在实际运行中设备维护管理工作量极小，故障率低，能长时间自动稳定运行，污泥产量小。
权利要求书
1.一种新型合流制排水系统污水预处理装置，其特征是：整体结构外形是一个由上部为四方立柱体(1)、下部为四棱锥(2)的中空钢制组合结构;所述立柱体(1)部分外方内圆，在位于所述立柱体内中心上部设有圆柱结构的旋流筒(3)、下部设有圆柱结构的沉砂筒(4)，旋流筒(3)直径大于沉砂筒(4)直径，两筒内部空间相通，其连接处采用锥形过渡;在位于所述立柱体(1)位于旋流筒(3)下方外侧四周，环设有由蜂窝斜管组成的澄清环带(5);在由旋流筒、沉砂筒构成的一体式圆柱筒体外向相隔一定空间，套设有一个与一体式圆柱筒体相适应的二次配水筒(6);沉砂筒(4)底部连接内反射环形板(13)形成锥形出泥口;二次配水筒(6)底部连接外反射板(14)与四棱锥(2)上侧壁形成集泥斜槽(16)，在旋流筒(3)下部、沉砂筒下部分别设置贯通支撑钢架(7)用于支撑由旋流筒(3)、沉砂筒(4)构成的一体式筒体;旋流筒(3)与二次配水筒(6)顶部均高出所述立柱体(1)顶部;在所述立柱体上段，设有原水进水管(8)分别穿过所述立柱体(1)、二次配水筒(6)、旋流筒(3)进入由旋流筒(3)上段形成的旋流室;在所述立柱体顶端内侧设有一环形出水堰(9)，使所述立柱体位于二次配水筒(6)外部的清水漫入环形出水堰;在环形出水堰(9)上设有处理出水口(10);在四棱锥(2)的中段位置设有浓污水排放管(11)，在四棱锥(2)的底部位置连接有排泥放空管(12);在立柱体(1)的四个侧棱下部设有支撑柱脚(15)。
2.根据权利要求1所述的一种新型合流制排水系统污水预处理装置，其特征是：所述立柱体(1)高度与四棱锥(2)高度比为2:1。
说明书
一种新型合流制排水系统污水预处理装置
技术领域
本发明涉及一种用于农村合流制排放污水处理的污水处理设备的改进，属于环境污染治理中污水处理领域。
背景技术
随着我国国民经济水平的不断提高,水环境污染的压力逐渐从城市转向农村，如何提高村镇生态环境质量是建设社会主义新农村的重要内容，是全面提升我国环境质量的重要环节。目前，农村水污染的主要污染源是由初期雨水冲刷污染、农业生产面源污染和农户分散式生活污水的点源污染。其中，受制于经济水平，没有完善的排水系统或雨水污水混合的合流制排水系统是影响污水处理效果的主要原因,其制约着农村污水处理的发展和应用。
针对此类情况，本实用新型提供了一种专用于农村合流制排水的前置预处理的污水处理设备。是为适应农村污水雨污合流的污水因雨水冲刷地表导致水中泥沙含量大，水质波动大的排水现状的而研制的。本装置作为常规污水处理系统的前端预处理设备，解决了农村污水治理泥沙含量较大或水中颗粒物、漂浮物较多时，如污水处理系统前端不设置沉砂池或沉淀池进行预处理，将会导致常规污水处理构筑物内易产生泥沙淤积和漂浮物堵塞的问题;同时兼顾对雨天对雨污合流的排水量猛增时导致来水超出污水处理设计规模无法进行处理的问题，可以利用本装置对超量污水进行简单预处理后再进行深度处理或与较洁净的雨水稀释后排放，减轻排放环保压力。
发明内容
本实用新型装置要解决的技术问题是：
针对目前市场上使用较为广泛的预处理设备旋流除砂器存在的功能单一，使用适应性差的问题，提出改进和优化创新，本实用新型装置的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷，针对其不足而研发的一种新型合流制排水系统污水预处理装置。对农村合流制污水处理过程为解决雨污分流，分质处理而导致污水处理系统基建投资费用大、机电设备运行磨损偏差大、维护管理不方便等问题，提供一种简易、廉价、无动力驱动消耗、方便维护管理的新型合流制排水系统污水预处理装置。
通过采用本实用新型是对传统旋流除砂器的革新，可低成本的解决上述缺陷，有利本合流制排水系统污水预处理装置在广大农村污水处理领域的推广运用。
本实用新型为解决上述的问题，是通过如下技术方案来实现其目的：
一种新型合流制排水系统污水预处理装置，整体结构外形是一个由上部为四方立柱体、下部为四棱锥的中空钢制组合结构;所述立柱体部分外方内圆，在位于所述立柱体内中心上部设有圆柱结构的旋流筒、下部设有圆柱结构的沉砂筒，旋流筒直径大于沉砂筒直径，两筒内部空间相通，其连接处采用锥形过渡;在位于所述立柱体位于旋流筒下方外侧四周，环设有由蜂窝斜管组成的澄清环带;在由旋流筒、沉砂筒构成的一体式圆柱筒体外向相隔一定空间，套设有一个与一体式圆柱筒体相适应的的二次配水筒;沉砂筒底部连接内反射环形板形成锥形出泥口;二次配水筒底部连接外反射板与四棱锥上侧壁形成集泥斜槽，在旋流筒下部、沉砂筒下部分别设置贯通支撑钢架用于支撑由旋流筒、沉砂筒构成的一体式筒体;旋流筒与二次配水筒顶部均高出所述立柱体顶部;在所述立柱体上段，设有原水进水管分别穿过所述立柱体、二次配水筒、旋流筒进入由旋流筒上段形成的旋流室;在所述立柱体顶端内侧设有一环形出水堰，使所述立柱体位于二次配水筒外部的清水漫入环形出水堰;在环形出水堰上设有处理出水口;在四棱锥的中段位置设有浓污水排放管，在四棱锥的底部位置连接有排泥放空管。在立柱体的四个侧棱下部设有支撑柱脚。
本发明所述立柱体高度与四棱锥高度为2:1。
本发明整个内部结构分三层：最里层为中空的旋流分离区筒体;中部为不规则的环状二次配水区中空筒体，最外层是由蜂窝斜管组成呈“回”字状的斜管澄清带环，外部斜管澄清区为便于斜管安装更换，设置为矩形(二者外形包括所述形状，但不限于此)，为实现内部外部水流的流通，两者之间设置为不规则的二次配水区为中空槽体。
在设备上部的立柱体的四个侧棱下部设有支撑柱脚，左右相对的两侧面上部分设进水管和出水管。
设备下部是四棱锥为泥渣收集与浓缩分离锥斗，四棱锥上部侧面设有浓污水排放管，整个锥形腔为集泥区，最底部设有排泥放空管。
本发明进水、旋流分离、斜管澄清及出水各个工艺环节中对水的净化是通过水依次流经旋流筒、二次配水筒及斜管澄清环带实现的，二次配水区下部与旋流分离器、斜管澄清区下部相交处设置有内反射板、外反射板，内外反射板分别向内、向外斜向延伸，对二次配水区筒内水流导向以避免水流短流或无规则的流向其他部位和防止充水和放空时侧向压力过大导致内部变形。这是本发明显著的特征独特之一。
运行时，污水水流先进入最内部的旋流分离器的旋流筒和沉砂筒，较清的水通过旋流筒上部齿形溢流出水堰进入二次配水筒，再通过二次配水筒底部进入斜管澄清环带，最终清水由上部齿形溢流出水堰进入处理出水口排放。水在设备内部呈现从上到下，再从下到上“S”型的流动。
本发明外侧的斜管沉淀澄清环带从上至下依次为：齿形溢流出水堰、清水层、蜂窝斜管层、沉淀集泥区。最终斜管澄清区污泥和比重较大的杂质下沉到底部的集泥斜槽，最终进入泥渣收集与浓缩分离锥斗。
本发明下部下部是呈棱锥型的泥渣收集与浓缩分离锥斗，其结构为锥形腔，是一个敞口的锥形集泥区，下部为重力浓缩锥斗。集泥区与斜管澄清区的集泥斜槽与旋流分离器的旋流沉砂筒下口相通，底部的重力浓缩锥斗对沉积下来的污泥、泥沙及其他杂质进行重力浓缩，定期通过排渣放空管清理外运，浓污水则从设在集泥斜斗上部的浓水排放管排走。
本发明净化处理过程采用水力、重力分离，利用旋流分离除砂和斜管沉淀澄清二者结合的方式对农村雨污合流制排水进行前期预处理，通过分置于设备上部的清水出口和底部的污水排放口实现清污分流，从而对合流制污水进行初步净化处理。全处理过程无需任何动力驱动。
本合流制排水系统污水预处理装置工艺原理简单，建设投资少，运行费用较低，对维护人员技术能力要求低;通过推广，可以有效提高污水净化处理效率，对普及农村污处理有重要意义。
(一)、本实用新型结构工作原理
本新型合流制排水系统污水预处理装置工作原理是利用旋流分离和斜管沉淀澄清二者结合的方式对农村雨污合流制排水进行前期预处理。由旋流分离进行初步除砂，再通过斜管沉淀澄清进行最终清污分离;通过分置于设备上部的清水出口排放清水，通过底部的污水排放口排污，从而实现清污分流，最终对合流制污水进行初步净化处理。工作时，污水通过本设备进水口和配水区进入设备内部的旋流区，先在最内部的旋流分流区进行初步净化，使其中的上清液在上部溢流进入二次配水区，再由上而下的进入斜清区，最终清水由顶部的出水堰收集排放或进入其他处理环节以减轻排放环保压力。旋流分流区和斜管澄清区中含杂质较多的污水，在重力和旋流作用下汇集到底部的锥形泥渣收集浓缩分离锥斗，浓污水则通过下部污水出口排放进入后续下一级处理设施，对于污泥、泥沙及其他杂质因其比重相对较大而沉积下来，并进行重力浓缩，最终定期通过排渣口清理外运。整个运行处理过程中，无需任何动力驱动。
本实用新型特点及有益效果
1、本实用新型整个处理原理是利用旋流分离和斜管沉淀澄清二者结合的方式，由旋流分离进行初步除砂，再通过斜管沉淀澄清进行最终清污分离。可以减轻合流制污水超量溢流排放的环保压力，也可以为排水进行后续深度净化处理提供高效、廉价、稳定的前端预处理，这是本实用新型技术的核心。
2、本实用新型运行中无任何外加动力驱动，合流制污水的进水利用本身具有的流动性的水力推动作用下沿内部圆柱形或圆锥形旋流分离器做圆周运动，通过离心力和重力作用使污水中密度不同的杂质产生不同的流动，产生强烈的旋转运动，由于水与各杂质的密度不同，故其在离心力、向心浮力、流体曳力的作用下因受力不同，从而使密度低的清水上升到顶部清水区，杂质下沉到底部浓缩分离锥斗。
3、本实用新型为针对后续排放需要和处理需要，在旋流分离净化的基础上设置斜管澄清区，根据工艺要求外部斜管澄清区为便于斜管安装更换，设置为矩形。利用斜管的高效沉淀效果来对雨水污水混合水质进行进一步的澄清，以实现最终的清污分离，净化后的清水由顶部的出水堰收集排放或进入其他处理环节以减轻排放环保压力。这是本实用新型技术的关键。
4、本实用新型整体结构为内圆外方，内部为圆柱形或圆锥形旋流分离器，外部为矩形斜管澄清区，二者之间是通过设备内部不规则的二次配水区串联运行的，运行中为延缓流速，加长处理水力流程，要求水流呈现从上到下，再从下到上“S”型的流动，实现内部外部水流的定向折流。为保证系统内部水流按照设计的工艺路线流动，而不会发生混流、短流或无规则的流向其他部位，其内部旋流分离器下部与二次配水区之间，以及斜管澄清区下部与二次配水区之间均设置有反射挡板，对水流起到配水、指引导向作用，同时二次配水区的配水挡板及内外反射板还起到支撑、保持设备本体的牢固性，防止充水和放空时因侧向压力过大导致内部变形。这是本设备的独特之处。出水均通过出水齿形堰溢流、收集、排出。
5、本实用新型进出水管道管径大，且除底部的排污、排渣管设有阀门外，没有任何需要经常开关的阀门，不用担心阀门失灵或泥沙杂物淤积会影响设备的整体使用功能。在实际运行中设备维护管理工作量极小，故障率低，能长时间自动稳定运行，污泥产量小。
6、使用受自然条件影响小，能适应农村污水水质、水量波动性较大的特点，在不同的水量下能保持处理效果稳定。
7、本实用新型仅由固定不动钢结构壳体和附属管道组成，结构特别简单，占地小，工艺原理简洁明晰，生产投资少，无运行费用，对维护人员技术能力要求低;在实际应用前景广泛，可实施性强。通过推广，可以有效降低污水处理厂、站建设的投资和运行的经济负担。
8、本实用新型结构特征在于，设备整体结构外形为内圆外方，上部主体为立方体下部为棱锥型。根据处理工艺要求，内部为圆柱形或圆锥形旋流分离器，外部斜管澄清区。为便于斜管安装更换，设置为矩形，为实现内部外部水流的流通，两者之间为不规则的二次配水区。配水区下部设有内外反射板。处理后的清水出水均通过出水齿形堰溢流、收集、排出。对于含杂质较多的污水，在重力和旋流作用下汇集到底部的锥形泥渣收集浓缩分离锥斗，浓污水则通过下部污水出口排放进入后续下一级处理设施，在处理中产生的污泥、泥沙及其他杂质因其比重相对较大而沉积下来，并锥形区底部进行重力浓缩，最终定期通过最底部排渣口清理外运。
