申请日2020.08.31
公开（公告）日2021.02.23
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明公开了一种自动化高浓度污水净化设备及其工作方法，属于水处理技术领域，其中一种自动化高浓度污水净化设备，通过将“一级处理”和“三级处理”的过程合并并在一个灌体内，污水以最快的速度与混凝剂快速均匀融合后，由第一进水管和第二进水管进入到灌体内部的腔体中，在腔体内形成一定环流强度的点涡旋流动，有利于混凝反应的进行，灌体的底部做成斗槽形的浓缩室，腔内上清液通过旁路流通管强制排出，改善了剩余泥渣的浓缩条件，降低了排泥水的耗量，同时增强了对高浊度水的适应能力。在中心接泥桶中对称的设置两根排泥筒，使脱落的密实的悬浮泥层经由中心接泥桶进入污泥浓缩腔，进一步对污泥进行浓缩和泥水分离。
权利要求书
1.一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于，包括：
底架，包括底架本体，设置在所述底架本体上面的灌体，所述灌体的内部为中空结构形成一个腔体，所述腔体的中下部设计成截面逐渐扩大的倒锥形，所述腔体的中上部截面机最大为污水澄清区，所述灌体的内部，所述污水澄清区处设有中心接泥筒，所述中心接泥筒周向的为悬浮泥层，所述腔体的顶部设计有能够随着过滤水力学原理形成的旁路流通、引导着所述悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥筒中的浮球过滤层，所述灌体的外侧设有旁路流体管，以及设置在所述腔体底部的污泥浓缩腔；
加药装置，设置在所述灌体的右侧并且与所述灌体连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述加药装置包括药剂溶液池和调节池，设置在所述药剂溶液池上面的第一加药管，与所述第一加药管连接在一起的加药泵，与所述加药泵出口连接在一起的第二加药管，设置在所述第二加药管上面的直通式电磁阀，设置在所述第二加工管端部的闪速混合装置。
3.根据权利要求2所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述闪速混合装置包括一端与水泵连接在一起的第一进水管，所述水泵设置在所述调节池的底部；
所述第二加药管与所述第一进水管相通的连接在一起；
所述第一进水管的端部设有两排射流孔，分别为第一排射流孔和第二排射流孔，所述第一排射流孔设有8个，沿着第一进水管的周向45°分布；
所述第二排射流孔设有8个，沿着所述第一进水管周向均布、并且与所述第一排射流孔成20～25度的相角。
4.根据权利要求1所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述灌体的设计呈底部进水顶部出水，底部采用喷嘴旋流进水的方式进水；
所述灌体的上面还设有旋流进水喷嘴，设置在所述灌体上面的、位于所述污泥浓缩腔底部的排泥口。
5.根据权利要求1所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述浮球过滤层选用聚苯乙烯泡沫塑料球作为悬浮过滤层滤料；
过虑层根据过滤水力学原理，形成旁路流动，将所述悬浮泥层经过所述中心接泥筒引入污泥浓缩腔；
悬浮过滤层滤料对水流产生的阻力计算公式为；
h＝0.178C0νAL/gFV；
式中，C0是牛顿阻力系数；
ν是水流通过过滤床的速度；
g是重力加速度(m/s2)；
F是虑料孔隙虑；
A是虑料颗粒表面积(m2)；
V是滤料颗粒体积(m3)；
L是虑层厚度(m)。
6.根据权利要求1所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述腔体的中下部设计成截面逐渐扩大的倒锥形，其所述倒锥形区域为锥型控制区，所述锥型控制区的上方位为悬浮泥层，既不能下沉又不能被水流冲散，还要能够实现泥层的上表层随着水力循环的进行逐次脱落，所述锥型控制区出口流速V1是关键的设计参数；
根据高浊度水混凝沉淀浑液面沉速的计算公式：
式中，u是浑液面沉速(m/s)；
G是速度提速度(s-1)；
A是泥层固体颗粒比表面积；
P是泥层固体颗粒比表面积(mg/L)；
C是泥层固体含量(kg/m3)；
T是混合时间(s)；
进而确认出口处的流速V1为10mm/s。
7.根据权利要求4所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述旋流进水喷嘴的进水端螺接有进水阀门，所述进水阀门的另一个与第二进水管连接在一起；
所述第二进水管的另一端与第一进水管、第二加药管相通、并且与两者连接在一起。
8.根据权利要求1所述的一种自动化高浓度污水净化设备，其特征在于：所述灌体的顶部还设有出水管，所述出水管的进水端连接有出水管，反冲洗水的另一端与浮球过滤层连接在一起，以及设置在所述出水管的端部出水管；
所述出水管的底部也设有直通式电磁阀。
9.一种自动化高浓度污水净化设备的工作方法，其特征在于，包括如下步骤；
步骤1、启动设备；
步骤2、当设备启动时，加药泵和水泵同时启动工作，通过加药泵带动着药剂溶液池中的液体进入到第一加药管中，然后进入到加药泵经过加药泵，然后第二加药管上面的直通电磁阀打开，液压进入第二加药管到达闪速混合装置中；
步骤3、调节池中的液体也由水泵的驱动进入到第一进水管中，通过第一进水管进入到闪速混合装置中；
步骤4、将药剂注入在第一进水管接近絮凝池的进口处，第一进水管的周边侧面第一排射流孔和第二排射流孔，混凝剂经小孔以很大的速度垂直于第一进水管的水流方向射出，在第一进水管的中轴处水流的紊动强度最大,药剂射流由此处注入最易与原水闪速混合；
步骤5、混合后的液体进体到第二进水管中，到达进水阀门处，进水阀门打开，进而混合后的液体进入到旋流进水喷嘴处，水流通过旋流进水喷嘴水流带动胶体颗粒旋转上升，大大增加了微粒之间的碰撞机会，混凝作用得以十分充分的发挥，通过涡流动原理，形成指向主灌体中心线的压力降，在此压差作用下，矾花向主灌体中心快速汇集，随着旁路流动而进入设置在中心的中心排泥筒，然后水流安装一定速度继续上升，直至到达浮球过滤层；
步骤6、当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时，此浮球过滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用，将悬浮胶体颗粒、絮体、细菌菌体杂质全部拦截在此悬浮泥层上；
步骤7、然后混凝的出水继续上升经过此悬浮泥层的过滤，升流到灌体上部的清水汇集区，然后通过出水管，进入到清水池中。
说明书
一种自动化高浓度污水净化设备及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种自动化高浓度污水净化设备及其工作，具体是一种自动化高浓度污水净化设备及其工作方法。
背景技术
现在建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除BOD和SS为主要目标，对氮磷的去除率非常低。为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。
现在技术的污水处理厂多数是生物二级处理，由于二级处理单元的能耗大、运行费用高，致使相当数量的污水处理厂由于资金缺乏而经常处于停止运转或半运转状态，实际处理深度达不到设计要求，使已经投入的大量资金没有充分发挥其环境效益。而一级处理的基建投资和运行费用较省，但去除效率低、环境效益差。因此，沿用了许多年的传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备已经难以适应当今高浊度污水的净化处理要求，处理后出水也不能满足城市对水回用的水质要求。沿着传统的工艺技术路线现有技术只能进一步附加传统的“三级处理”设备系统，既回避不了庞大复杂的传统二级生化处理系统，也回避不了投资和运行费用都十分昂贵的传统三级过滤吸附处理系统。
发明内容
发明目的：一种自动化高浓度污水净化设备及其工作方法，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种自动化高浓度污水净化设备，包括；
底架，包括底架本体，设置在所述底架本体上面的灌体，所述灌体的内部为中空结构形成一个腔体，所述腔体的中下部设计成截面逐渐扩大的倒锥形，所述腔体的中上部截面机最大为污水澄清区，所述灌体的内部，所述污水澄清区处设有中心接泥筒，所述中心接泥筒周向的为悬浮泥层，所述腔体的顶部设计有能够随着过滤水力学原理形成的旁路流通、引导着所述悬浮泥层的上表层不断流入中心接泥筒中的浮球过滤层，所述灌体的外侧设有旁路流体管，以及设置在所述腔体底部的污泥浓缩腔；
加药装置，设置在所述灌体的右侧并且与所述灌体连接在一起。
在进一步实施例中，所述加药装置包括药剂溶液池和调节池，设置在所述药剂溶液池上面的第一加药管，与所述第一加药管连接在一起的加药泵，与所述加药泵出口连接在一起的第二加药管，设置在所述第二加药管上面的直通式电磁阀，设置在所述第二加工管端部的闪速混合装置。
在进一步实施例中，所述闪速混合装置包括一端与水泵连接在一起的第一进水管，所述水泵设置在所述调节池底部；
所述第二加药管与所述第一进水管相通的连接在一起；
所述第一进水管的端部设有两排射流孔，分别为第一排射流孔和第二排射流孔，所述第一排射流孔设有8个，沿着第一进水管的周向45°分布；
所述第二排射流孔设有8个，沿着所述第一进水管周向均布、并且与所述第一排射流孔成20～25度的相角。
在进一步实施例中，所述灌体的设计呈底部进水顶部出水，底部采用喷嘴旋流进水的方式进水；
所述灌体的上面还设有旋流进水喷嘴，设置在所述灌体上面的、位于所述污泥浓缩腔底部的排泥口。
在进一步实施例中，所述浮球过滤层选用聚苯乙烯泡沫塑料球作为悬浮过滤层滤料；过虑层根据过滤水力学原理，形成旁路流动，将所述悬浮泥层经过所述中心接泥筒引入污泥浓缩腔；
悬浮过滤层滤料对水流产生的阻力计算公式为；
h＝0.178C0νAL/gFV；
式中，C0是牛顿阻力系数；
ν是水流通过过滤床的速度；
g是重力加速度(m/s2)；
F是虑料孔隙虑；
A是虑料颗粒表面积(m2)；
V是滤料颗粒体积(m3)；
L是虑层厚度(m)。
在进一步实施例中，所述腔体的中下部设计成截面逐渐扩大的倒锥形，其所述倒锥形区域为锥型控制区，所述锥型控制区的上方位为悬浮泥层，既不能下沉又不能被水流冲散，还要能够实现泥层的上表层随着水力循环的进行逐次脱落，所述锥型控制区出口流速V1是关键的设计参数；
根据高浊度水混凝沉淀浑液面沉速的计算公式：
式中，u是浑液面沉速(m/s)；
G是速度提速度(s-1)；
A是泥层固体颗粒比表面积；
P是泥层固体颗粒比表面积(mg/L)；
C是泥层固体含量(kg/m3)；
T是混合时间(s)；
进而确认出口处的流速V1为10mm/s。
在进一步实施例中，所述旋流进水喷嘴的进水端螺接有进水阀门，所述进水阀门的另一个与第二进水管连接在一起；
所述第二进水管的另一端与第一进水管、第二加药管相通、并且与两者连接在一起。
在进一步实施例中，所述灌体的顶部还设有出水管，所述出水管的进水端连接有反冲洗水，所述反冲洗水的另一端与浮球过滤层连接在一起，以及设置在所述出水管的端部清水池；
所述出水管的底部也设有直通式电磁阀。
在进一步实施例中，包括如下步骤；
步骤1、启动设备；
步骤2、当设备启动时，加药泵和水泵同时启动工作，进而通过加药泵带动着药剂溶液池中的液体进入到第一加药管中，然后进入到加药泵经过加药泵，然后第二加药管上面的直通电磁阀打开，液压进入第二加药管到达闪速混合装置中；
步骤3、调节池中的液体也由水泵的驱动进入到第一进水管中，通过第一进水管进入到闪速混合装置中；
步骤4、将药剂注入在第一进水管接近絮凝池的进口处，第一进水管的周边侧面第一排射流孔和第二排射流孔，混凝剂经小孔以很大的速度垂直于第一进水管的水流方向射出，在第一进水管的中轴处水流的紊动强度最大,药剂射流由此处注入最易与原水闪速混合；
步骤5、混合后的液体进体到第二进水管中，到达进水阀门处，进水阀门打开，进而混合后的液体进入到旋流进水喷嘴处，水流通过旋流进水喷嘴水流带动胶体颗粒旋转上升，大大增加了微粒之间的碰撞机会，混凝作用得以十分充分的发挥，通过涡流动原理，形成指向主灌体中心线的压力降，在此压差作用下，矾花向主灌体中心快速汇集，随着旁路流动而进入设置在中心的中心排泥筒，然后水流安装一定速度继续上升，直至到达浮球过滤层；
步骤6、当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时，此浮球过滤层靠界面物理吸附和电化学特性及范德华力的作用，将悬浮胶体颗粒、絮体、细菌菌体等杂质全部拦截在此悬浮泥层上；
步骤7、然后混凝的出水继续上升经过此悬浮泥层的过滤，升流到灌体上部的清水汇集区，然后通过出水管，进入到清水池中。
有益效果：本发明公开了一种自动化高浓度污水净化设备，通过将“一级处理”和“三级处理”的过程合并并在一个灌体内，污水以最快的速度与混凝剂快速均匀融合后，由第一进水管和第二进水管进入到灌体内部的腔体中，在腔体内形成一定环流强度的点涡旋流动，有利于混凝反应的进行，随着水流的上升，矾花逐渐形成和长大，为避免急流形成的剪切力将已凝聚的矾花打碎，此处的灌体结构呈截面逐渐增大的倒锥形，同时悬浮泥层是本设备的三级过滤区域，灌体设计成采用直筒形，利用直筒与直筒之间的容积作为污泥浓缩腔。底部做成斗槽形的浓缩室，腔内上清液通过旁路流通管强制排出，改善了剩余泥渣的浓缩条件，降低了排泥水的耗量，同时增强了对高浊度水的适应能力。在中心接泥桶中对称的设置两根排泥筒，使脱落的密实的悬浮泥层经由中心接泥桶进入污泥浓缩腔，进一步对污泥进行浓缩和泥水分离。
（发明人：卢红兵）
