CN108298652B - 均相氧化混凝器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均相氧化混凝器，其主要包括混凝剂罐、助凝剂罐、酸碱液罐、混合反应单元、泥水分离单元和PLC控制器，污水从底部进入混合反应单元，同时向混合反应单元内加入酸(碱)溶液、混凝剂和助凝剂，水流在混合反应单元内折流板的作用下产生涡流，使得药剂与污水混合均匀并充分反应；根据混凝后污泥比重通过调节球阀控制混合后水体从上部还是底部进入泥水分离单元，该处理机可实现在管道内污水与药剂的充分混合和反应，降低了工艺复杂性，并节省反应所需时间；可根据混凝反应产生的物化污泥的比重差异，通过简单调整实现在同一处理机内高效处理多种污水。
Description
技术领域
本发明涉及一种均相氧化混凝器，属于废水物化处理技术领域。
技术背景
混凝是废水处理中常用的处理工艺，相比于其他物化工艺，如高级氧化、吸附等，因其所需药剂投加量少，操作简便，对废水pH和温度的适应范围广，目前混凝在各种污水处理中担任重要的角色，无论是作为预处理还是深度处理工艺。然而，混凝工艺也存在其弊端，例如不同的污水种类对于最适混凝药剂的选择大相径庭，而且混凝处理效果也受到药剂投加量的巨大影响，药剂量过低会导致处理效果较差，而药剂量过高则易发生出水色度较高甚至泥水分离效果变差的现象。混凝工艺除了药剂种类及剂量的选择外，最重要的控制参数是反应时间和固液分离时间，通常时间越久，药剂与污水的混合和反应越剧烈，且泥水分离的效果也越好，但是过长的停留时间即意味着混凝处理机或反应池的体积过大，可能会给使用者带来诸多不便。另外，由于待处理污水的水质的巨大差异，常出现混凝反应后的污泥有的比重大于水有的小于水，因而有的沉在水底，有的浮于水面。单一处理模式的混凝机往往无法满足多种水质污水的有效处理，从而导致处理效果较差或设备无法利用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种均相氧化混凝器，以解决混凝反应过程药剂与污水混合不均匀或能耗较大，以及单一处理模式无法适应不同性质污水的问题，可用于高效稳定处理多种废水。
本发明所采用的具体技术方案如下：
均相氧化混凝器，包括混凝剂罐、助凝剂罐、酸碱液罐、混合反应单元、泥水分离单元；所述的混合反应单元的底部设有废水进液口；混合反应单元内设有多级折流板；混凝剂罐、助凝剂罐、酸碱液罐均与混合反应单元经管路连通，且三个罐体在混合反应单元上的进液口依次沿废水流经行程布置，顺序依次为酸碱液罐、混凝剂罐和助凝剂罐；混合反应单元出水分为两条支路，一支路伸入泥水分离单元的上部，另一支路伸入泥水分离单元的下部，且两条支路上均设有控制开断的阀门；泥水分离单元底部设有用于排出单元内底部淤泥的出泥口，顶部设有用于刮除水面浮泥的刮泥装置，上部侧壁设有溢流槽。
上述技术方案相对于现有技术而言，将混合反应单元中的出水管路分为两路，分别通入泥水分离单元的不同部位，使其在使用过程中可以根据废水性质实时调整混凝后废水的排入位置。当混凝产生的污泥比重较高，可下沉并与水分离时，使混合液从底部进入泥水分离单元；2)当混凝产生的污泥比重较低，可上浮至水体表面从而与水分离时，使混合液从顶部经喇叭口进入泥水分离单元。由此提高泥水分离的效果。
作为优选，所述的混凝剂罐、助凝剂罐、酸碱液罐与混合反应单元之间的管路上均依次设有药剂泵及止回阀。药剂泵用于提供加药动力，而止回阀用于防止回流。
作为优选，伸入泥水分离单元上部的支路末端呈开口朝下的喇叭口。喇叭口可将管道中的液体流速大大降低，防止对沉淀过程中的絮体造成过大的冲击。
作为优选，所述的刮泥装置为在传动电机驱动下沿泥水分离单元顶部液面水平移动的传动皮带，在传动皮带上设有若干橡胶刷作为弹性刮板。采用具有弹性的橡胶刷可以更好的清扫边缘部位的淤泥，防止出现皮带卡住或者清扫死角的情况。
作为优选，所述的泥水分离单元内置有超声波泥位计，用于测定单元内淤泥高度。超声波泥位计可与PLC联动，自动控制排泥时机。
作为优选，所述的出泥口处通过多通排泥管实现排泥或排水，多通排泥管具有至少3个进泥口，周向水平分布于出泥口上方；多通排泥管的出口伸出泥水分离单元且管道上设有电磁阀以控制排泥。由于淤泥具有一定的粘滞系数，因此若仅设置一个出泥口，很容易导致出泥口附近的淤泥被排出，但***的淤泥由于粘力作用很少流动至出泥口，最终导致淤泥无法完全排出。而周向水平布设多个排泥口，可以使不同位置的淤泥距离出泥口的行程缩短，提高排泥效率。
作为优选，所述的废水进液口经管道连接污水提升泵的一端，管道上设有液体流量计，污水提升泵的另一端连接污水进水口。
作为优选，还设有PLC控制器进行自动化控制。
作为优选，所述的折流板呈半圆形，数量为10-20片，沿混合反应单元中水流流向等距分布，且不同折流板边缘的直径沿顺时针或逆时针逐级等角度交错，即折流板在混合反应单元中的形态逐级向某一方向旋转一定角度。通过试验表明，该设计下的折流板可以使水流形成涡流状态，提高药剂与废水的混合效果。
作为优选，所述的混合反应单元主体为圆柱体，高径比大于8；所述的泥水分离单元主体为立方体，下部为棱台状，泥水分离单元高宽比大于1。该参数下，两个单元中的废水能够较为充分的混匀、沉淀。
上述优选方式中的技术特征，在没有相互冲突的情况下均可进行相应的组合。
本发明的装置利用污水逆重力流经混合反应单元，由于较高的流速并在错位式折流板的作用下，在反应管内产生涡流，使得药剂和污水可在短时间内混合均匀，反应完全；针对不同混凝反应产生的污泥比重不同，设置共用的顶部和底部出泥口，通过简单的调整即实现了在同一台处理机内处理多种性质污水。
附图说明
图1是一种均相氧化混凝器的装置结构示意图。
图中：污水进水口1、液体流量计2、助凝剂罐3、混凝剂罐4、酸碱液罐5、混合反应单元6、折流板7、PVC管路8、阀门9、喇叭口10、泥水分离单元11、多通排泥管12；底部出泥口13、电磁阀14、传动电机15、橡胶刷16、传动皮带17、溢流槽18、顶部出泥口19、止回阀20、超声波泥位计21、PLC控制器22、药剂泵23、污水提升泵24。
图2是折流板的俯视图，图中a)～c)分别表示沿水流流动方向上三片折流板在混合反应单元横截面上的形态。
图3是四通排泥管的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，以便本领域技术人员更好地理解本发明。
如图1所示，一种均相氧化混凝器，包括污水进水口1、液体流量计2、助凝剂罐3、混凝剂罐4、酸碱液罐5、混合反应单元6、折流板7、PVC管路8、阀门9、喇叭口10、泥水分离单元11、多通排泥管12；底部出泥口13、电磁阀14、传动电机15、橡胶刷16、传动皮带17、溢流槽18、顶部出泥口19、止回阀20、超声波泥位计21、PLC控制器22、药剂泵23和污水提升泵24。该设备用于处理废水中的悬浮物质，使其泥水分离。其主体包括混合反应单元6和泥水分离单元11两部分。
混合反应单元6主体为圆柱体，高径比大于8。泥水分离单元11主体为立方体，下部为倒置的棱台状，便于淤泥沉淀，泥水分离单元11高宽比大于1。混合反应单元6的底部设有废水进液口。废水进液口经管道连接污水提升泵24的一端，管道上设有液体流量计2，污水提升泵24的另一端连接污水进水口1。
混合反应单元6内设有多级折流板7，用于充分扰动内部的水流。每片折流板7呈半圆形，单元内可视实际情况设置10-20片折流板7。折流板7设置时，需沿混合反应单元6中水流流向等距分布，且不同折流板7边缘的直径沿顺时针或逆时针逐级等角度交错，即沿水流流动方向，下一片折流板7相对于上一片折流板7旋转一定角度。但该角度不宜过大，以能够使水流形成涡流为准。如图2所示，为折流板7数量为3片时的一种分布状态。折流板在垂直方向上等距离分布，从俯视角度看，各折流板7等角度放置，各折流板7边缘的直径夹角(以锐角计)为60°，相当于逐级向逆时针方向旋转120°。
助凝剂罐3、混凝剂罐4、酸碱液罐5作为三个分别存储助凝剂、混凝剂和酸液(也可以存放碱液，视待处理的污水性质而定)的罐体，均与混合反应单元6经管路连通，且三个罐体在混合反应单元6上的进液口依次沿废水流经行程布置，顺序依次为酸碱液罐5、混凝剂罐4和助凝剂罐3。每个进液口均布置折流板7之间的间隙空间中，由此实现三种添加液体的逐级混合。助凝剂罐3、混凝剂罐4、酸碱液罐5与混合反应单元6之间的每条管路上依次设有药剂泵23及带止回阀20的活接，方便校准药剂添加速率。
混合反应单元6出水通过PVC管路8从顶部排出，并分为两条支路，一支路伸入泥水分离单元11的上部，支路末端呈开口朝下的喇叭口10。另一支路伸入泥水分离单元11的下部，且两条支路上均设有控制开断的阀门9，可采用球阀等方式实现。
泥水分离单元11底部设有用于排出单元内底部淤泥的出泥口。考虑到出泥的稳定性和可靠性，对出泥口进行了优化设计。如图3所示，将出泥口改造为采用多通排泥管12实现排泥或排水，多通排泥管12具有至少3个进泥口(图中示出的为4个进泥口)，周向水平分布于出泥口上方；多通排泥管12的出口伸出泥水分离单元11，末端为底部出泥口13。底部出泥口13之前的管道上设有电磁阀14，以控制排泥。
泥水分离单元11顶部设有用于刮除水面浮泥的刮泥装置，刮泥装置为在传动电机15驱动下沿泥水分离单元11顶部液面水平移动的传动皮带17，在传动皮带17上设有多个弹性橡胶制成的橡胶刷16作为弹性刮板。泥水分离单元11上部侧壁设有溢流槽18，溢流槽18底部与顶部出泥口19相连。泥水分离单元11内置有超声波泥位计21，用于测定单元内淤泥高度。整套处理机中还设有PLC控制器22进行自动化控制，各阀门、超声波泥位计、传动电机15、药剂泵23和污水提升泵24等均与PLC控制器22相连。
上述均相氧化混凝器的工作过程为：污水通过污水提升泵提升进入混合反应单元6，通过液体流量计2控制流速，同时酸碱液、混凝剂和助凝剂分别通过药剂泵23打入混合反应单元内每两片折流板7之间的间隙，污水在折流板的作用下产生涡流，使得污水与药剂混合均匀并充分反应。混合液沿着PVC管路8进入泥水分离单元11，根据混凝反应产生污泥的比重的差异可实时调整为两种操作模式：1)当混凝产生的污泥比重较高，可下沉并与水分离时，通过调节球阀开关使得混合液从底部进入泥水分离单元，上清液通过泥水分离单元的顶部溢流出水进入溢流槽18，从顶部出水口排出***，泥水分离单元内的超声波泥位计21实时探测单元内物化污泥层的高度，当高度超过泥水分离单元有效高度的2/3(可视实际情况调整)，信号将传递至PLC控制器22，***继而控制单元底部的电磁阀14，打开阀门并在重力作用下污泥经多通排泥管12从底部出泥口排出***，当超声波泥位计21探测到泥层高度低于泥水分离单元有效高度的1/4(可视实际情况调整)，PLC控制***将会重新关闭电磁阀21，结束排泥；2)当混凝产生的污泥比重较低，可上浮至水体表面从而与水分离时，可通过调节支路上的阀门23开关使混合液从顶部经喇叭口10进入泥水分离单元，清水可经多通排泥管12从底部出水口排出，而淤泥上浮至泥水分离单元中液位上表面，传动电机15驱动传动皮带17向溢流槽18水平移动，橡胶刷16在移动过程中将水面漂浮的淤泥刮入溢流槽18中，再通过顶部出泥口19排出。需要注意的是，本发明中的各排泥口和排泥管，在实际运行过程中并不一定只排放淤泥，也可用于排放废水。
在一实施例中，将上述装置用于处理养殖场排放的畜禽废水。通过污水提升泵24将污水提升进入混合反应单元6。混合反应单元6高径比为10，水力停留时间为5分钟。通过液体流量计2控制进水流速为2立方每小时，同时氢氧化钠(碱液)10g/L、聚合硫酸铁(混凝剂)50g/L和聚丙烯酰胺PAM(助凝剂)10g/L分别通过药剂泵23打入混合反应单元6内每两片折流板7之间的间隙，流速分别为10升每小时，80升每小时和4升每小时，污水在折流板7的作用下产生涡流，废水中的悬浮物质在药剂的作用下迅速形成较大的絮体，并沿着PVC管路8进入泥水分离单元11，由于混凝产生的污泥比重较低，可上浮至水体表面从而与水分离，故通过调节球阀使混合液从顶部经喇叭口10进入泥水分离单元11。泥水分离单元11高宽比为1.5，水力停留时间为30分钟。浮泥被橡胶刷16刮入溢流槽18中排出，而清水经过底部的多通排泥管12排出。
上述实施例仅用于解释说明本发明要求保护的内容，但并不是用于限制本发明的要求保护的范围。本领域技术人员在本发明精神内所做的改进和替换，均属于保护范围内。
Claims (10)
1.一种均相氧化混凝器，其特征在于，包括助凝剂罐(3)、混凝剂罐(4)、酸碱液罐(5)、混合反应单元(6)、泥水分离单元(11)；所述的混合反应单元(6)的底部设有废水进液口；混合反应单元(6)内设有多级折流板(7)；混凝剂罐(4)、助凝剂罐(3)、酸碱液罐(5)均与混合反应单元(6)经管路连通，且三个罐体在混合反应单元(6)上的进液口依次沿废水流经行程布置，顺序依次为酸碱液罐(5)、混凝剂罐(4)和助凝剂罐(3)；混合反应单元(6)出水分为两条支路，一支路伸入泥水分离单元(11)的上部，另一支路伸入泥水分离单元(11)的下部，且两条支路上均设有控制开断的阀门(9)；泥水分离单元(11)底部设有用于排出单元内底部淤泥的出泥口，顶部设有用于刮除水面浮泥的刮泥装置，上部侧壁设有溢流槽(18)。
2.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的混凝剂罐(4)、助凝剂罐(3)、酸碱液罐(5)与混合反应单元(6)之间的管路上均依次设有药剂泵(23)及止回阀(20)。
3.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，伸入泥水分离单元(11)上部的支路末端呈开口朝下的喇叭口(10)。
4.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的刮泥装置为在传动电机(15)驱动下沿泥水分离单元(11)顶部液面水平移动的传动皮带(17)，在传动皮带(17)上设有若干橡胶刷(16)作为弹性刮板。
5.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的泥水分离单元(11)内置有超声波泥位计(21)，用于测定单元内淤泥高度。
6.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的出泥口处通过多通排泥管(12)实现排泥或排水，多通排泥管(12)具有至少3个进泥口，周向水平分布于出泥口上方；多通排泥管(12)的出口伸出泥水分离单元(11)且管道上设有电磁阀(14)以控制排泥。
7.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的废水进液口经管道连接污水提升泵(24)的一端，管道上设有液体流量计(2)，污水提升泵(24)的另一端连接污水进水口(1)。
8.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，还设有PLC控制器(22)进行自动化控制。
9.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的折流板(7)呈半圆形，数量为10-20片，沿混合反应单元(6)中水流流向等距分布，且不同折流板(7)边缘的直径沿顺时针或逆时针逐级等角度交错。
10.如权利要求1所述的均相氧化混凝器，其特征在于，所述的混合反应单元(6)主体为圆柱体，高径比大于8；所述的泥水分离单元(11)主体为立方体，下部为棱台状，泥水分离单元(11)高宽比大于1。
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