CN110422917B

CN110422917B - 混凝沉淀净水装置

Info

Publication number: CN110422917B
Application number: CN201910699137.3A
Authority: CN
Inventors: 姚萌; 冉治霖; 南军; 李绍峰
Original assignee: Shenzhen Institute of Information Technology
Current assignee: Shenzhen Institute of Information Technology
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: CN110422917A

Abstract

本发明提供了一种混凝沉淀净水装置，包括用于将絮凝剂和水混合的第一絮凝池、用于使水中的固体物凝聚为絮状物的第二絮凝池以及用于使絮状物沉淀的沉淀池，第一絮凝池、第二絮凝池和沉淀池依次连通，第一絮凝池内和第二絮凝池内均设有用于搅拌水流的搅拌装置及用于取样的取样器，混凝沉淀净水装置还包括用于实时监测取样器所取水样本的颗粒状态变化的在线监测器以及用于使水样本进入在线监测器的泵体。本发明提供的混凝沉淀净水装置，能够实时监测第一絮凝池和第二絮凝池内的颗粒状态的变化，检测指标增加而且检测精度较高，便于操作人员及时了解水质变化。

Description

混凝沉淀净水装置

技术领域

本发明属于给水处理技术领域，更具体地说，是涉及一种混凝沉淀净水装置。

背景技术

在给水处理工艺中，悬浮固体及胶体物质通常采用混凝沉淀法进行处理。混凝沉淀法即为在原水中加入絮凝剂并混合，然后进入混凝反应池进行絮凝反应。固体颗粒物凝聚成较大的絮状物，最后进入沉淀池沉降。传统的混凝沉淀监测过程，大部分以出水浊度为监测指标，种类单一化和结果粗旷化，导致水质恶化时不能及时的得到反馈。且采样和测样过程多为人工操作，误差较大，工作也较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝沉淀净水装置，以解决现有技术中存在的混凝沉淀的监测指标种类单一、误差较大的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种混凝沉淀净水装置，包括用于将絮凝剂和水混合的第一絮凝池、用于使水中的固体物凝聚为絮状物的第二絮凝池以及用于使所述絮状物沉淀的沉淀池，所述第一絮凝池、所述第二絮凝池和所述沉淀池依次连通，所述第一絮凝池内和所述第二絮凝池内均设有用于搅拌水流的搅拌装置及用于取样的取样器，所述混凝沉淀净水装置还包括用于实时监测所述取样器所取水样本的颗粒状态变化的在线监测器以及用于使所述水样本进入所述在线监测器的泵体。

进一步地，所述泵体、所述在线检测器及所述取样器依次连接。

进一步地，所述混凝沉淀净水装置还包括用于破碎所述絮状物的第三絮凝池，所述第一絮凝池、所述第二絮凝池、所述第三絮凝池及所述沉淀池依次连通，所述第三絮凝池内设有所述搅拌装置及所述取样器。

进一步地，所述第二絮凝池的数量为两个，且所述第一絮凝池和其相邻的所述第二絮凝池之间、两个所述第二絮凝池之间、所述第三絮凝池和其相邻的所述第二絮凝池之间均设有隔板，每个所述隔板上均设有出水口，各个所述隔板的所述出水口上下交错设置，使水流方向自所述第一絮凝池至所述第三絮凝池呈S形。

进一步地，所述第三絮凝池和所述沉淀池之间还设有缓冲池。

进一步地，所述沉淀池包括自下而上设置的用于容置所述絮凝物的污泥区、用于过滤所述絮凝物的过滤区以及用于溢水的出水区。

进一步地，所述过滤区包括沿水流方向设置的布水区、第一斜板区、第二斜板区，所述第一斜板区内设有下层斜板组，所述第二斜板区内设有上层斜板组，所述下层斜板组和所述上层斜板组的倾斜方向相反。

进一步地，所述下层斜板组包括多个平行设置的第一斜板，所述上层斜板组包括多个平行设置的第二斜板，相邻所述第一斜板之间的间距大于相邻所述第二斜板之间的间距。

进一步地，所述过滤区还包括设于所述第一斜板区和所述第二斜板区之间的过渡区，使所述下层斜板组和所述上层斜板组间隔设置。

进一步地，所述过渡区自其底部至其顶部的横截面积逐渐增大。

本发明提供的混凝沉淀净水装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明混凝沉淀净水装置包括用于将絮凝剂和水混合的第一絮凝池、用于使水中的固体物凝聚为絮状物的第二絮凝池以及用于使絮状物沉淀的沉淀池，且第一絮凝池和第二絮凝池内具设有取样器，采用泵体将取样器取出的样本输送至在线监测器，在线监测器用于检测样本内的颗粒状态变化，这样，在线监测器能够实时监测第一絮凝池和第二絮凝池内的颗粒状态的变化，检测指标增加而且检测精度较高，便于操作人员及时了解水质变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的混凝沉淀净水装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的混凝沉淀净水装置的俯视图；

图3为本发明实施例提供的沉淀池的主视图；

图4为本发明实施例提供的出水板的俯视图。

其中，图中各附图标记：

1-第一絮凝池；2-第二絮凝池；3-第三絮凝池；4-缓冲池；5-沉淀池；51-污泥区；52-布水区；53-第一斜板区；531-第一斜板；54-过渡区；55-第二斜板区；551-第二斜板；56-出水区；560-出水板；5601-穿孔；5602-溢流堰；5603-集水槽；6-搅拌装置；61-电机；62-搅拌器；7-取样器；8-在线监测器；9-泵体；10-自吸泵；11-隔板；110-出水口。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1及图2，现对本发明实施例提供的混凝沉淀净水装置进行说明。在其中一个实施例中，混凝沉淀净水装置包括第一絮凝池1、第二絮凝池2和沉淀池5。第一絮凝池1、第二絮凝池2和沉淀池5依次连通。第一絮凝池1和第二絮凝池2内均设有搅拌装置6。第一絮凝池1用于将絮凝剂和水混合，第二絮凝池2用于将水中的固体物凝聚为絮状物，沉淀池5用于使絮状物沉淀。更具体地，待处理的水经过自吸泵10的作用进入第一絮凝池1后，在第一絮凝池1内将入絮凝剂，搅拌装置6将絮凝剂和水搅拌混匀并进入第二絮凝池2中，第二絮凝池2中的搅拌装置6持续搅拌，使水中的固体物不断凝聚形成絮状物，絮状物进入沉淀池5后逐渐沉淀，经过处理后的水也逐渐从沉淀池5中流出。混凝沉淀净水装置还包括在线监测器8和泵体9，第一絮凝池1内和第二絮凝池2内均设有取样器7，取样器7用于获取水样本，在线监测器8用于实时监测所述取样器7所取样本的颗粒状态变化，泵体9用于促使水流流动，而使获取的水样本进入在线监测器8，以供在线监测器8检测。第一絮凝池1中的取样器7可获取第一絮凝池1中的水样本，从而获取第一絮凝池1中絮凝剂和水混合后的固体物的状态；第二絮凝池2的中的取样器7可获取第二絮凝池2中的水样本，从而获取第二絮凝池2中絮状物的状态。在该实施例中，采样和检测均由控制器控制泵体9及在线监测器8完成，无需人工操作，极大地减小了人力成本，也避免了人工检测带来的检测误差。

本发明提供的混凝沉淀净水装置，包括用于将絮凝剂和水混合的第一絮凝池1、用于使水中的固体物凝聚为絮状物的第二絮凝池2以及用于使絮状物沉淀的沉淀池5，且第一絮凝池1和第二絮凝池2内具设有取样器7，采用泵体9将取样器7取出的样本输送至在线监测器8，在线监测器8用于检测样本内的颗粒状态变化，这样，在线监测器8能够实时监测第一絮凝池1和第二絮凝池2内的颗粒状态的变化，检测指标增加而且检测精度较高，便于操作人员及时了解水质变化。

在其中一个实施例中，每个取样器7对应设置有与其连接的在线监测器8和泵体9，每个取样器7的水流回路独立设置，使得每个回路内的水流各不干扰。在另一个实施例中，各个取样器7并联连接，使各个取样器7共用同一在线监测器8和泵体9，节约监测仪器的成本。

在其中一个实施例中，泵体9、在线监测器8和取样器7依次连接。在该实施例中，泵体9设置于在线监测器8的后端，在泵体9工作时，水样本由取样器7首先流入在线监测器8，后经过泵体9，若水样本首先进入泵体9，则水样本内的絮状物可能在泵体9的压力下被打碎，导致进入在线监测器8内的絮体数量、絮体状态发生变化而导致检测结果不准确。

可选地，在线监测器8为颗粒计数仪，用于检测水样本的颗粒数量。颗粒计数仪可选为型号为PCX2200的计数仪。取样器7可选为电磁阀，电磁阀打开时，可从絮凝池内取样。泵体9可选为蠕动泵，蠕动泵内的流体被隔离在泵管中，而且可以快速更换泵管，而且维修成本较低。

在其中一个实施例中，混凝沉淀净水装置还包括第三絮凝池3，第三絮凝池3用于破碎絮状物，使较大尺寸的絮状物在第三絮凝池3内被打碎形成尺寸均匀的絮体颗粒，从而使絮体的形态大致相同，便于后期沉淀，提高和加强沉淀效果。第一絮凝池1、第二絮凝池2、第三絮凝池3和沉淀池5依次连通，经过破碎后的絮体从第三絮凝池3进入沉淀池5，等待沉淀。第三絮凝池3内也设有搅拌装置6和取样器7，第三絮凝池3内的搅拌装置6用于破碎絮状物，取样器7的设置使得第三絮凝池3内的絮状物的状态可监测，丰富监测指标。

更具体地，搅拌装置6包括电机61、与电机61输出端连接的转轴以及与转轴连接的搅拌器62，电机61工作时，转轴带动搅拌器62旋转工作。第一絮凝池1中的搅拌器62用于将絮凝剂和水搅拌均匀，第二絮凝池2中的搅拌器62用于加速絮状物的形成，第三絮凝池3中的搅拌器62用于破碎絮状物。搅拌器62的桨叶为十字交叉形桨叶，且桨叶倾斜设置，即桨叶所在的平面与水平面呈预定角度设置，该预定角度可选为20゜、25゜、30゜等。通过调节搅拌器62的转动速度，控制各个絮凝池的G值，以实现各个絮凝池的功能。其中G表示水流的速度梯度，在模拟过程中，G代表水流的特性。其中，

ε--单位体积的流体在单位时间内的有效能耗(m²/s³)；

ν--水的运动粘滞系数，试验取15℃时的值0.0114×10^-4m²/s；

N_p--搅拌桨桨叶的功率准数，由厂家提供，试验取3.8；

N--搅拌桨转速(rps)；

d--搅拌桨桨叶直径，试验取5×10^-2m；

V--容器内液体体积，m³。

其中，搅拌器62在不同的转速下可产生不同的速度梯度G值，如表1中所示，GT为速度梯度G和停留时间T的乘积。

表1不同转速下的速度梯度G值

在其中一个实施例中，第一絮凝池1内搅拌器62的搅拌速度为700r/min，对应地G值为505s^-1；第二絮凝池2内的搅拌器62的搅拌速度为180r/min，对应地G值为66s^-1；第三絮凝池3内搅拌器62的搅拌速度分别为90r/min，对应的G值为23s^-1。

在其中一个实施例中，第二絮凝池2的数量为两个，以保证絮状物的充分凝聚。第一絮凝池1、其中一个第二絮凝池2、另一个第二絮凝池2、第三絮凝池3和沉淀池5依次连通设置。第一絮凝池1和其相邻的第二絮凝池2之间、两个第二絮凝池2之间、第三絮凝池3和其相邻的第二絮凝池2之间均设有隔板11，每个隔板11上均设有出水口110，且各个隔板11的出水口110上下交错设置，使水流方向自第一絮凝池1至第三絮凝池3呈S形。更具体地，第一絮凝池1的水由底部的出水口110流出至第一个第二絮凝池2，第一个第二絮凝池2的水由顶部的出水口110流出至第二个第二絮凝池2，第二个第二絮凝池2的水由底部的出水口110流出至第三絮凝池3，使水流方向呈S形。通过隔板11将各个絮凝池分区设置，且各个出水口110上下交错设置，防止水流相互混合和短路，从而保证水流经过各个絮凝池的处理后进入沉淀池5。当然，第二絮凝池2的数量也可为1个、3个等，其数量此处不作限定。

更进一步地，第三絮凝池3和沉淀池5之间还设有缓冲池4，缓冲池4的作用在于缓冲水流，经过第三絮凝池3搅拌后的水流进入缓冲池4后，给予水流一定的静置时间和空间，消耗水流和絮状物的动能，便于后续进行沉淀处理。第三絮凝池3和缓冲池4之间、缓冲池4和沉淀池5之间均设置有隔板11，隔板11上也设置有出水口110。

请参阅图3，在其中一个实施例中，沉淀池5包括自下而上设置的污泥区51、过滤区及出水区56。更具体地，缓冲池4流出的水或者第三絮凝池3流出的水进入过滤区，经过过滤区去除絮状颗粒后，絮状颗粒的沉淀物沉淀至污泥区51，水流经由出水区56溢出，从而完成给水处理。通过溢流出水的方式，保证絮状颗粒沉淀物可在重力作用在落入污泥区51，顶部出水对沉淀物的沉淀不会造成水流波动等影响。

请参阅图3，在其中一个实施例中，过滤区包括沿水流方向设置的布水区52、第一斜板区53、第二斜板区55，第一斜板区53内设有下层斜板组，第二斜板区55内设有上层斜板组。更具体地，第二斜板区55位于第一斜板区53的上方，经过缓冲池4流出的水直接进入布水区52，布水区52的水逐渐向第一斜板区53、第二斜板区55流动，第一斜板区53内的下层斜板组过滤去除一部分絮体颗粒，第二斜板区55内的上层斜板组进一步去除剩余的絮体颗粒，设置双层斜板组有利于提高给水处理的效果，尽可能地去除水中的絮体颗粒。其中，下层斜板组和上层斜板组的倾斜方向相反，使沉淀池5内的水经过下层斜板组进入上层斜板组之前，水流方向改变，絮体颗粒的流动方向也相应发生改变，使得絮体颗粒更容易被遮挡在上层斜板组和下层斜板组之间，减小絮体颗粒随水流流出的可能性。

更进一步地，布水区52的宽度小于第二斜板区55的宽度，使缓冲池4的水流向布水区52时，保证布水的均匀性。

可选地，下层斜板组包括多个平行设置的第一斜板531，上层斜板组包括多个平行设置的第二斜板551，相邻第一斜板531之间的间距大于相邻第二斜板551之间的间距。每两个相邻第一斜板531之间的间距相等，每两个相邻第二斜板551之间的间距也相等。第一斜板531之间的间距较大，可过滤较大的絮体颗粒，经过过滤后，进入第一斜板531和第二斜板551之间的絮体颗粒粒径较小，为了进一步过滤水，第二斜板551之间的间距缩小，可阻挡部分较大的颗粒穿过第二斜板区55，也改善了污泥堵塞的问题，提高了去除效率。第一斜板531和第二斜板551的倾斜角度均在30°至60°之间，上述倾斜角度以水平面为基准计算。优选地，第一斜板531的倾斜角度为60°，第二斜板551的倾斜角度为45°。

请参阅图3，在其中一个实施例中，过滤区还包括设于第一斜板区53和第二斜板区55之间的过渡区54，使下层斜板组和上层斜板组间隔设置。在第一斜板组去除部分较大的絮体颗粒后，水流经过过渡区54进入第二斜板区55，第二斜板组去除剩余的体积较小的絮体颗粒后，经过一段时间会在过渡区54逐渐积累形成一个动态悬浮层，以吸附拦截一部分较难去除的小颗粒物质，提高了该净水装置对小颗粒絮体的去除能力。

请参阅图3，在其中一个实施例中，过渡区54自其底部至其顶部的横截面积逐渐增大，水流速度不断减小，使过渡区54沿重力方向上具有水流流速差，从而使过渡区54内形成具有一定厚度的具有自我更新能力的絮体动态悬浮层，进而实现强化接触絮凝、提高絮体沉降性能的目的，这样设计的优点为将絮体沉淀机理和接触絮凝机理结合在一起，提高对小颗粒絮体的去除能力。可选地，过渡区54的水流流速设计范围为0.5m/s至0.9m/s。更具体地，过渡区54的其中一侧倾斜设置或者两侧均倾斜设置，使得其自底部至其顶部的横截面积逐渐增大。

请参阅图4，出水区56设置有出水板560，出水板560上设置有供水流过的穿孔5601，穿孔5601的周圈设置有塔板，塔板围合于穿孔5601的四周，形成集水槽5603，塔板上设置有溢流堰5602，水流穿过穿孔5601后进入集水槽5603，集水槽5603中的水满之后，经过溢流堰5602流出，保证出水均匀。

请参阅图3及图4，在其中一个实施例中，沉淀池5的设计流量为Q＝2L/min，沉淀池5的宽度可选为与各个絮凝池的宽度相同，宽度为B＝360mm，其他各区的设计计算值如下：布水区52的上升流速取v₁＝0.9mm/s，则L₁×h₁＝103mm×60mm；第一斜板区53的第一斜板531的倾斜角度θ₂＝60°，长l₂＝46mm，间距d₂＝6mm，板厚b₂＝2mm(由于设计水量小，斜板厚度及池壁两侧斜板形成的死水区产生较大的无效面积，计算时需把无效面积考虑在内，尽量消除其影响)，计算得，L₂×h₂＝103×40mm，上升流速v₂＝1.5mm/s；过渡区54的其中一侧倾斜设置，该倾斜侧的倾角α＝30°，下部断面长L₃₁＝103mm，上部断面长L₃₂＝185mm，高度h₃＝47mm；第二斜板区55的第二斜板551的倾斜角度θ₄＝45°，长l₄＝141mm，间距d₄＝3mm，板厚b₄＝2mm，计算得，下部断面长L₄₁＝185mm，上部断面长L₄₂＝358mm，水流上升流速为v₄＝0.83mm/s，h₄＝100mm；出水区56的高度h₅＝70mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.混凝沉淀净水装置，其特征在于：包括用于将絮凝剂和水混合的第一絮凝池、用于使水中的固体物凝聚为絮状物的第二絮凝池以及用于使所述絮状物沉淀的沉淀池，所述第一絮凝池、所述第二絮凝池和所述沉淀池依次连通，所述第一絮凝池内和所述第二絮凝池内均设有用于搅拌水流的搅拌装置及用于取样的取样器，所述混凝沉淀净水装置还包括用于实时监测所述取样器所取水样本的颗粒状态变化的在线监测器以及用于使所述水样本进入所述在线监测器的泵体，所述混凝沉淀净水装置还包括用于破碎所述絮状物的第三絮凝池，所述第一絮凝池、所述第二絮凝池、所述第三絮凝池及所述沉淀池依次连通，所述第三絮凝池内设有所述搅拌装置及所述取样器，每个取样器的水流回路独立设置；

所述沉淀池包括自下而上设置的用于容置所述絮凝物的污泥区、用于过滤所述絮凝物的过滤区以及用于溢水的出水区；所述过滤区包括沿水流方向设置的布水区、第一斜板区、第二斜板区，所述第一斜板区内设有下层斜板组，所述第二斜板区内设有上层斜板组，所述下层斜板组和所述上层斜板组的倾斜方向相反；所述过滤区还包括设于所述第一斜板区和所述第二斜板区之间的过渡区，使所述下层斜板组和所述上层斜板组间隔设置；所述过渡区自其底部至其顶部的横截面积逐渐增大。

2.如权利要求1所述的混凝沉淀净水装置，其特征在于：所述泵体、所述在线检测器及所述取样器依次连接。

3.如权利要求1所述的混凝沉淀净水装置，其特征在于：所述第二絮凝池的数量为两个，且所述第一絮凝池和其相邻的所述第二絮凝池之间、两个所述第二絮凝池之间、所述第三絮凝池和其相邻的所述第二絮凝池之间均设有隔板，每个所述隔板上均设有出水口，各个所述隔板的所述出水口上下交错设置，使水流方向自所述第一絮凝池至所述第三絮凝池呈S形。

4.如权利要求3所述的混凝沉淀净水装置，其特征在于：所述第三絮凝池和所述沉淀池之间还设有缓冲池。

5.如权利要求1所述的混凝沉淀净水装置，其特征在于：所述下层斜板组包括多个平行设置的第一斜板，所述上层斜板组包括多个平行设置的第二斜板，相邻所述第一斜板之间的间距大于相邻所述第二斜板之间的间距。