公布日：2022.01.25
申请日：2021.06.25
分类号：C02F1/52(2006.01)I;C02F11/00(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)I
摘要
本发明提供一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，絮状污泥将受到如下作用力：来自水体加速装置作用的推力，絮状污泥自身的浮力，推力和浮力将带动絮状污泥向上进行运动；同时，絮状污泥还会受到自身的重力，重力将带动絮状污泥发生向下的运动。通过向上的力和向下的力的共同作用，将使得絮凝污泥形成扰动的悬浮态，随着絮状污泥的逐渐增多，絮状污泥整体进行逐步爬升，在爬升的过程中，随着絮状污泥的逐渐爬升，絮状污泥首先将形成半熟化污泥，然后进一步熟化增大，从而有助于净化反应的充分进行。
权利要求书
1.一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，包括：壳体(35)，其上设置有进水部(1)和出水部(2)；中心反应筒(11)，设置在所述壳体(35)内部，所述中心反应筒(11)内部形成有絮凝反应区；水体加速装置，位于所述壳体(35)内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒(11)设置；污泥罩(4)，设置在所述中心反应筒(11)外侧，所述中心反应筒(11)与所述污泥罩(4)之间形成有絮体缺口(41)，所述污泥罩(4)与所述中心反应筒(11)之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口(41)的下游，沿远离所述絮体缺口(41)的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区(17)，以及悬浮污泥滤沉区(19)。
2.根据权利要求1所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述水体加速装置包括：第一加速管(3)，与所述进水部(1)相连通，所述第一加速管(3)的至少一部分的内径发生减小。
3.根据权利要求2所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第一加速管(3)的至少一部分呈锥形设置。
4.根据权利要求2所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述水体加速装置还包括：第二加速管(5)，罩设在所述第一加速管(3)的上方，所述第二加速管(5)的至少一部分呈锥形设置。
5.根据权利要求4所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括上升导管(7)，所述上升导管(7)与所述第二加速管(5)相对应的一端设置有循环导流罩(10)，所述循环导流罩(10)罩设在所述第二加速管(5)的外围。
6.根据权利要求5所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括挡水板，所述挡水板包括：第一挡水板(121)，一端与所述中心反应筒(11)的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管(5)延伸；第二挡水板(122)，与所述第一挡水板(121)的另一端相连接，所述第二挡水板(122)的一端伸入所述循环导流罩(10)与所述第二加速管(5)之间的区域中，水体在所述第一挡水板(121)和所述第二挡水板(122)的连接处发生转向所述循环导流罩(10)的流动。
7.根据权利要求6所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：上升导流罩(13)，设置在所述第二加速管(5)的外壁上，所述第二挡水板(122)延伸至所述上升导流罩(13)与所述第二加速管(5)之间的区域中，所述上升导流罩(13)与所述絮体缺口(41)相连通。
8.根据权利要求7所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：布水导流筒(14)，所述布水导流筒(14)与所述中心反应筒(11)相连接，所述中心反应筒(11)与所述上升导流罩(13)之间形成所述絮体缺口(41)。
9.根据权利要求8所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述布水导流筒(14)上设置有若干透气孔。
10.根据权利要求2所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，沿高度方向，所述污泥罩(4)包括：第一倾斜段(42)，与悬浮污泥滤沉区(19)相对应，所述第一倾斜段(42)与所述壳体(35)之间形成熟化污泥收集区(28)，所述第一倾斜段(42)上设置有若干三相分离板(16)；过渡段(44)，与所述半熟化污泥集泥区(17)相对应；第二倾斜段(43)，通过所述絮体缺口(41)流出的水体进入所述第二倾斜段(43)中。
11.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第一加速管(3)上设置有污泥内回流管(30)，所述污泥内回流管(30)的入口端进入所述熟化污泥收集区(28)中。
12.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第二倾斜段(43)上连接有半熟化集泥斗排泥器(32)。
13.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：第一仪表接管(29 2)，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区(28)中；排泥管(31)，设置在所述熟化污泥收集区(28)下方，所述排泥管(31)上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。
14.根据权利要求12所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：稳流分离区(20)，设置在所述悬浮污泥滤沉区(19)上方；斜管分离区(21)，设置在所述稳流分离区(20)上方；清水缓冲区(22)，设置在所述斜管分离区(21)的上方，通过所述清水缓冲区(22)流出的水体适于进去所述出水部(2)。
15.根据权利要求14所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：第二仪表接管(29 1)，设置在所述壳体(35)上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区(21)的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器(32)通讯连接。
16.根据权利要求14所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，还包括：双环堰槽(23)，设置在壳体(35)内并位于所述清水缓冲区(22)的上方，所述双环堰槽(23)的出水口与所述出水部(2)相连。
17.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，沿高度方向，所述熟化污泥收集区(28)上设置有若干污泥取样管(27)。
18.根据权利要求10所述的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，其特征在于，所述第二倾斜段(43)和所述中心反应筒(11)的外壁上交替设置有朝向所述进水部(1)延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置在净化污水过程中净化效率不足的缺陷。
为此，本发明提供一种自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，包括：壳体，其上设置有进水部和出水部；中心反应筒，设置在所述壳体内部，所述中心反应筒内部形成有絮凝反应区；水体加速装置，位于所述壳体内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒设置；所述中心反应筒与所述污泥罩之间形成有絮体缺口；污泥罩，设置在所述中心反应筒外侧，所述污泥罩与所述中心反应筒之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口的下游，沿远离所述絮体缺口的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区，以及悬浮污泥滤沉区。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置包括：第一加速管，与所述进水部相连通，所述第一加速管的至少一部分的内径发生减小。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管的至少一部分呈锥形设置。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置还包括：第二加速管，罩设在所述第一加速管的上方，所述第二加速管的至少一部分呈锥形设置。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括上升导管，所述上升导管与所述第二加速管相对应的一端设置有循环导流罩，所述循环导流罩罩设在所述第二加速管的外围。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括挡水板，所述挡水板包括：第一挡水板，一端与所述中心反应筒的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管延伸；第二挡水板，与所述第一挡水板的另一端相连接，所述第二挡水板的一端伸入所述循环导流罩与所述第二加速管之间的区域中，水体在所述第一挡水板和所述第二挡水板的连接处发生转向所述循环导流罩的流动。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：上升导流罩，设置在所述第二加速管的外壁上，所述第二挡水板延伸至所述上升导流罩与所述第二加速管之间的区域中，所述上升导流罩与所述絮体缺口相连通。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：布水导流筒，所述布水导流筒与所述中心反应筒相连接，所述中心反应筒与所述上升导流罩之间形成所述絮体缺口。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述布水导流筒上设置有若干透气孔。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，沿高度方向，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干三相分离板；过渡段，与所述半熟化污泥集泥区相对应；第二倾斜段，通过所述絮体缺口流出的水体进入所述第二倾斜段中。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管上设置有污泥内回流管，所述污泥内回流管的入口端进入所述熟化污泥收集区中。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第二倾斜段上连接有半熟化集泥斗排泥器。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第一仪表接管，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区中；排泥管，设置在所述熟化污泥收集区下方，所述排泥管上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：稳流分离区，设置在所述悬浮污泥滤沉区上方；斜管分离区，设置在所述稳流分离区上方；清水缓冲区，设置在所述斜管分离区的上方，通过所述清水缓冲区流出的水体适于进去所述出水部。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第二仪表接管，设置在所述壳体上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器通讯连接。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，沿高度方向，所述熟化污泥收集区上设置有若干污泥取样管。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：双环堰槽，设置在壳体内并位于所述清水缓冲区的上方，所述双环堰槽的出水口与所述出水部相连。
本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第二倾斜段和所述中心反应筒的外壁上交替设置有朝向所述进水部延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，包括：壳体，其上设置有进水部和出水部；中心反应筒，设置在所述壳体内部，所述中心反应筒内部形成有絮凝反应区；水体加速装置，位于所述壳体内部，所述水体加速装置的出水口朝向所述中心反应筒设置；所述中心反应筒与所述污泥罩之间形成有絮体缺口；污泥罩，设置在所述中心反应筒外侧，所述污泥罩与所述中心反应筒之间形成有污泥区，所述污泥区设置在所述絮体缺口的下游，沿远离所述絮体缺口的方向，所述污泥区包括半熟化污泥集泥区，以及悬浮污泥滤沉区。
本发明中，外部需要净化的污水和药物等通过进水部进入到水体加速装置中，经过水体加速装置进入到中心反应筒，然后在中心反应筒的絮凝反应区中进行絮凝操作，随着上升动作，絮凝反应逐渐进行。待完成初步絮凝后，通过絮体缺口从中心反应筒中流出，然后进入到污泥罩和中心反应筒之间形成的污泥区。
在污泥区内部，絮状污泥将受到如下作用力：来自水体加速装置作用的推力，絮状污泥自身的浮力，推力和浮力将带动絮状污泥向上进行运动；同时，絮状污泥还会受到自身的重力，重力将带动絮状污泥发生向下的运动。通过向上的力和向下的力的共同作用，将使得絮凝污泥形成扰动的悬浮态，随着絮状污泥的逐渐增多，絮状污泥整体进行逐步爬升，在爬升的过程中，随着絮状污泥的逐渐爬升，絮状污泥首先将形成半熟化污泥，然后进一步熟化增大，从而有助于净化反应的充分进行。
通过形成悬浮态，使得后续从中心反应筒中流出的絮状污泥被逐步拦截在半熟化污泥中，然后逐步在污泥区进行反应。与现有技术中相比，由于形成了悬浮态，使得对污水自身的净化效果变好。
2.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置包括：第一加速管，与所述进水部相连通，所述第一加速管的至少一部分的内径发生减小。
现有技术中，为了实现进入到自循环高密度悬浮污泥滤沉装置的水体的加速动作，通常需要在内部设置单独的叶轮等结构，通过电机等进行辅助，来实现水体的加速。
在本申请中，通过限制第一加速管内部的至少一部分内径发生减小，当污水进入到第一加速管后，由于内径变小，将导致水流加速，此时可以实现无动力加压，无需机械搅拌，使得整体的能耗降低，同时方便后期进行维护。
3.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述水体加速装置还包括：第二加速管，罩设在所述第一加速管的上方，所述第二加速管的至少一部分呈锥形设置。
所述设置第二加速管，首先水体可以在第二加速管内部发生加速动作。同时由于第二加速管设置在第一加速管上方，使得二者之间在高度方向上具有一定的缝隙。同时，由于在第一加速管内部的流体流速较大，按照伯努利原理，此时第一加速管中的水压相对较低。此时，进入到污泥区内部的絮体污泥将在压力作用下自发的进入到第一加速管与第二加速管之间的缝隙中，然后在压力带动下重新流动至中心反应筒中，再次参与反应，使药剂与水接触机率大大提升，药剂得到充分利用。同时，絮状污泥自身可以多次参与原水混合反应，通过污泥吸附、网捕作用去除原水的悬浮物和胶体，节约药剂投加量。
更为重要的是，由于第二加速管设置在第一加速管上方，且二者之间在高度方向上具有一定的缝隙，此时由于第二加速管内部存在负压，因此从絮体缺口中流出的絮状污泥将在负压的作用下受到一个向下的吸附力，此时絮状污泥自身所受到的向下的力将包括自身的重力以及第二加速管所形成的吸附力。
4.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括挡水板，所述挡水板包括：第一挡水板，一端与所述中心反应筒的内壁相连接，另一端朝向所述第二加速管延伸；第二挡水板，与所述第一挡水板的另一端相连接，所述第二挡水板的一端伸入所述循环导流罩与所述第二加速管之间的区域中，水体在所述第一挡水板和所述第二挡水板的连接处发生转向所述循环导流罩的流动。
通过设置第一挡水板，可以对从上升导管顶部流出的水体进行阻挡，当水体流动到第一挡水板后，会将水体导向到第二挡水板位置。通过设置第二挡水板，当水体流动至第一挡水板和第二挡水板的连接处时，水体的一部分将转向到循环导流罩内部，同时由于第二挡水板伸入到循环导流罩与第二加速管之间的区域中，使得水体的另一部分将继续向下流动，并通过絮体缺口进入到污泥区内部。
5.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：上升导流罩，设置在所述第二加速管的外壁上，所述第二挡水板延伸至所述上升导流罩与所述第二加速管之间的区域中，所述上升导流罩与所述絮体缺口相连通。
由于第二挡水板设置在上升导流罩与第二加速管之间的区域中，使得从第二加速管顶部流入到水体流动至上升导流罩下方后再次上升，通过上述的设置方式，使得水体的流动路径显著增加，从而有助于反应的充分进行。
更为重要的是，通过增加流动路径，可以降低水体的流速，确保进入到污泥区内部的水体的流速不会过大，进而可以确保污泥区内部絮体的稳定。
6.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：布水导流筒，所述布水导流筒与所述中心反应筒相连接，所述中心反应筒与所述上升导流罩之间形成所述絮体缺口。
通过设置布水导流筒，使得从上升导管留下的絮体污泥等不会直接进入到污泥区内部，而是需要在布水导流筒的引导下向下运动一段距离后再发生上升动作。
经过布水导流筒后，过水断面将增加，此时水体的流速将发生降低，然后缓速进入到半熟化污泥集泥区内部。通过布水导流筒，可以避免水体流速过大对半熟化污泥集泥区的絮体造成冲击，进而影响到悬浮区的正常反应。
7.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述布水导流筒上设置有若干排气孔。
由于从上升导流罩中流出的水会与第一挡水板发生撞击，此时位于第一挡水板下方的区域会有气体存留。影响水体的正常通过，通过设置排气孔，使得布水导流筒的顶部不会有过多的气体发生聚集，从而有助于降低进入到污泥区内部的水体的阻力，最终有助于悬浮区的稳定性。
8.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干三相分离板。
通过设置三相分离板，由于三相分离板与壳体内壁相连接，当絮体通过三相分离板上升后，由于过水断面突然增加，使得絮体等流体的流速发生减小，进而有助于降低絮体等的流速，有助于净化反应的进行。
9.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述第一加速管上设置有污泥内回流管，所述污泥内回流管的入口端进入所述熟化污泥收集区中。
由于第一加速管内部的水流流速较高，将导致第一加速管内部的压力降低，通过设置污泥内回流管，可以将位于熟化污泥收集区中的熟化污泥进行吸附，然后在吸力作用下重新进入到第一加速管中，并在此参与循环反应，由于熟化污泥的吸附能力较强，可以去除原水中部分悬浮物及部分胶体，节约了药剂投加量。
10.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第一仪表接管，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪设置在所述熟化污泥收集区中；排泥管，设置在所述熟化污泥收集区下方，所述排泥管上设置有电动阀，所述泥层界面仪与所述电动阀通讯连接。
通过第一仪表接管内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，使得可以在设定的浓度范围内进行自动排泥，从而有效地减少或杜绝跑浑现象。
11.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，还包括：第二仪表接管，设置在所述壳体上，内部设置有泥层界面仪，所述泥层界面仪适于检测所述斜管分离区的浓度，所述泥层界面仪与所述半熟化集泥斗排泥器通讯连接。
通过第二仪表接管内部的泥层界面仪与电动阀之间的协同作用，可以将污泥罩下方的污泥进行自动抽取，有效地提高抽取效率。
12.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，所述污泥罩包括：第一倾斜段，与悬浮污泥滤沉区相对应，所述第一倾斜段与所述壳体之间形成熟化污泥收集区，所述第一倾斜段上设置有若干筛分板；过渡段，与所述半熟化污泥集泥区相对应；第二倾斜段，通过所述絮体缺口流出的水体进入所述第二倾斜段中。
沿第二倾斜段向第一倾斜段的方向，絮体的体积不断增长，絮体密度越来越大，使得污泥的沉降性更加良好。较重的沉入锥体结构底部浓缩；锥体上部较松散的污泥将进入到熟化污泥收集区中，并可以再次参与反应，使底部锥体的浓缩效率更高。污泥浓度越高，后段浓缩工艺体积就小，节约空间，也提高脱水机的工作效率。
13.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，通过第一加速管、第二加速管、上升导管之间的协同作用，可以实现对进入到其内部的水体进行多次加速操作，进而可以带动数倍进水量的混合水协同参与反应，使药剂与水接触机率大大提升，药剂得到充分利用。
14.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，通过设置污泥内回流管，使得通过熟化污泥收集区中流过的污泥优先进入到第一加速管内部，同时通过限定上升导流罩与第一回流管之间存在一定的缝隙，可以将从絮体缺口中流出并向下流动的污泥再次带动进入至第二加速管中，使其多次参与原水混合反应，通过污泥吸附、网捕作用去除原水的悬浮物和胶体，节约药剂投加量。
15.本发明提供的自循环高密度悬浮污泥滤沉装置，在第二倾斜段和所述中心反应筒的外壁上交替设置有朝向所述进水部延伸的斜板，所述斜板上设置有若干过流孔。
通过上述的设置方式，使得从第一倾斜段上升进入到第二倾斜段中的流体可以在斜板的引导作用下，在第二倾斜段与中心反应筒之间形成涡旋结构，从而有助于实现提高药剂自身的使用效率。
同时，通过在斜板上设置过流孔，在絮体等物质通过过流孔后，由于絮体自身的速度变化，会在斜板的一侧形成小涡流，从而进一步提升混合效果。
（发明人：张崭华;张恒）
