CN114100403B - 多级水力循环混合分离装置 - Google Patents

Abstract

多级水力循环混合分离装置，属于水处理设备技术领域。水体加速装置与入口相连接，沿水体的流动方向，其内径的至少一部分发生减小；上行导向管与主体形成混合空间，其进水端对应水体加速装置的出水端设置，上行导向管与水体加速装置之间设置有缺口；内污泥回流管位于沉淀空间内，其入口端朝向沉淀空间的底部，其出口端与水体加速装置的内部空间连通。本发明的水体加速装置能提升水体的流速，而无需设置额外的辅助动力装置，混合空间与上行导向管内部连通形成循环，提升药剂与污水的混合效果，内污泥回流管使沉淀空间内熟化后的污泥絮体进入到水体加速装置内，进行二次利用，有效提升净化效率。

Description

多级水力循环混合分离装置

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体涉及一种多级水力循环混合分离装置。

背景技术

水处理是指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、生物、化学措施，其处理过程中通常会添加药剂用于调节pH、混凝、絮凝，因此需要混合器对水和药剂进行充分混合。

现有混合器有机械搅拌混合和水力搅拌混合两种方式。其中机械搅拌混合是通过水泵叶轮的旋转或由旋转电机带动搅拌桨旋转，以对水体进行搅拌，从而实现水和药剂的混合，但是由于需要设置水泵或旋转电机，因此机械搅拌混合的方式需要消耗大量的能源；水力搅拌混合是通过在水的流动方向设置多个垂直的静态挡板或水翼，通过拦截使水扰动，进而使水和药剂混合，但这种方式阻力较大，需要设置例如气泵等装置对水提供辅助动力，因此这种方式也需要消耗大量的能源。

同时，现有技术，混合器通常分为立式混合器以及卧式混合器两种，对于立式混合器来说，在工作过程中，污泥自身将沉降至混合器底部位置，导致污泥无法充分参与到净化反应过程中，影响净化效率。

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混合器需要设置水泵、旋转电机或辅助动力装置而导致需要消耗大量能源，同时污泥自身的使用效率较低的缺陷，从而提供一种多级水力循环混合分离装置。

本发明提供如下技术方案：

多级水力循环混合分离装置，包括：

主体，设有入口和出口，内部设置有混合空间，所述混合空间的下方设置有沉淀空间；

水体加速装置，与所述入口相连接，沿水体的流动方向，所述水体加速装置的内径的至少一部分发生减小；

上行导向管，设置在所述主体内侧，所述上行导向管与所述主体形成所述混合空间，所述上行导向管的进水端对应所述水体加速装置的出水端设置，所述上行导向管与所述水体加速装置相对应的一端设置有缺口；

内污泥回流管，位于所述沉淀空间内，所述内污泥回流管的入口端朝向所述沉淀空间的底部，所述内污泥回流管的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通。

可选地，所述水体加速装置包括：喷管，沿水体的流动方向，所述喷管的至少一部分呈锥形设置；上行导向管罩扣在所述喷管上方，所述上行导向管与所述喷管之间形成所述缺口。

可选地，还包括：第一隔板，设置在主体内，所述第一隔板将主体的内部空间分隔为所述混合空间和所述沉淀空间，所述混合空间和所述沉淀空间通过第一过水通道进行连通。

可选地，沿高度方向，所述第一隔板的顶端发生远离所述喷管的倾斜。

可选地，所述上行导向管靠近所述喷管的一端设置有挡件，所述挡件的内径大于所述喷管的内径。

可选地，还包括：

下行导向管，设置在所述第一过水通道中，并设置在所述喷管与所述挡件之间，所述下行导向管与所述挡件形成第二过水通道，所述下行导向管与所述喷管形成第三过水通道，所述第一隔板的底端与所述下行导向管相连接。

可选地，所述第三过水通道的出口处设有用于将从下行导向管导出的水体进行扩散的导向板。

可选地，还包括：第二隔板，设置在主体内，所述第二隔板、所述第一隔板和所述主体之间形成收水空间，所述收水空间通过开口与所述沉淀空间连通。

可选地，还包括：布水板，位于所述收水空间内，且所述布水板位于所述开口沿所述收水空间内的水体流动方向上。

可选地，所述收水空间顶部均匀设置多个第一收集管，所述出口与第二收集管连通，所述第二收集管与至少两个所述第一收集管连通。

可选地，所述第二隔板倾斜设置，所述导向板朝向所述第二隔板的一端设置有朝向所述第二隔板延伸的倾斜段，所述倾斜段与所述第二隔板之间呈锐角或直角设置。

可选地，所述内污泥回流管的出口端伸入所述水体加速装置，并位于所述水体加速装置内径减小的部分。

可选地，还包括：排泥管，所述排泥管的入口端朝向所述沉淀空间底部，所述排泥管的出口端伸出所述主体。

可选地，还包括：外污泥回流管，所述外污泥回流管的入口端伸出所述主体并适于连通污泥储藏设备，所述外污泥回流管的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通。

可选地，还包括：排空管，将沉淀空间底部与主体外连通，且所述排空管的入口位于所述沉淀空间底部的最低位置。

可选地，所述上行导向管的轴向断面面积与所述混合空间的轴向断面面积的比值为(0.01-0.05)。

可选地，所述主***于所述上行导向管的上方设置有顶板，所述上行导向管的出水端朝向所述主体的顶板设置。

可选地，所述上行导向管的出水端沿水体的流动方向呈扩散状。

可选地，所述上行导向管在出水端的管壁上设有多个通孔。

可选地，所述上行导向管的出水端设有翼板，所述翼板与所述上行导向管的侧壁呈锐角设置。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，包括主体，设有入口和出口，内部设置有混合空间，所述混合空间的下方设置有沉淀空间；水体加速装置，与所述入口相连接，沿水体的流动方向，所述水体加速装置的内径的至少一部分发生减小；上行导向管，设置在所述主体内侧，所述上行导向管与所述主体形成所述混合空间，所述上行导向管的进水端对应所述水体加速装置的出水端设置，所述上行导向管与所述水体加速装置相对应的一端设置有缺口；内污泥回流管，位于所述沉淀空间内，所述内污泥回流管的入口端朝向所述沉淀空间的底部，所述内污泥回流管的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通。

本发明通过设置水体加速装置使污水与药剂的混合水体由入口进入主体内，由于水体加速装置的内径有至少一部分发生减小，因此水体会在该处产生瞬间的流速加大，进一步提升水体的流速，相对于现有技术需要设置进气等辅助动力装置以带动水体流动的方式，本发明通过水体加速装置即可使水体流速满足要求，无需设置额外的辅助动力装置，可以减少能源消耗，并降低装置的加工复杂性。

本发明的上行导向管与主体之间形成用于水体回流的混合空间，并通过在上行导向管与水体加速装置相对应的一端设置缺口，使混合空间与上行导向管内部连通以形成循环，通过水体在主体的循环使水体的运动轨迹更长，更有利于污水与药剂的混合，而由于水体加速装置通过内径至少一部分发生减少使得其出口处水体流速加大，按照伯努利原理，水体加速装置的出口处的水压相对较低，在压力作用下，水体通过混合空间回流，并从缺口处返回至上行导向管内以进行循环，上述方案的组合可以实现污水与药剂在整个装置内部的循环流动，相比于现有技术通过设置挡板或水翼，以拦截挤压的方式使水体发生循环，本发明通过伯努利原理的压力差使水体循环可以避免由挡板或水翼造成的阻力，降低水体流动所需的动力要求，且可以有效地增加药剂与污水之间的作用时间，且相对于现有技术无需设置辅助动力装置促进水体的流动。

本发明的内污泥回流管连通沉淀空间和水体加速装置的内部空间，由于按照伯努利原理，水体加速装置的出口处的水压相对较低，此时沉淀空间内熟化后的污泥絮体在压力作用下自发的进入内污泥回流管，进而在压力带动下进入到水体加速装置内，以进行二次利用，由于熟化后的污泥絮体具有吸附和网捕的作用，因此其再次参与装置内的循环过程，可以有效的去除原水胶体，增加净化效果，并可以减少加药量，同时，在循环过程中，残留在污泥絮体内的药剂可以与污水进行充分的反应，使残留药剂得到进一步的利用，同样可以增加净化效果，并减少加药量，相较于现有技术中污泥仅沉降至混合器底部位置，而无法充分参与到净化反应过程中，本发明通过设置内污泥回流管使污泥参与到循环过程，有效提升净化效率，并可以减少加药量，进而降低净化成本，降低污泥处理难度。

2.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述水体加速装置包括喷管，沿水体的流动方向，所述喷管的至少一部分呈锥形设置；上行导向管罩扣在所述喷管上方，所述上行导向管与所述喷管之间形成所述缺口。

本发明通过将喷管的至少一部分设置为锥形，使得喷管的内径有至少一部分发生减小，进而使水体在该处产生瞬间的流速加大，进一步提升水体的流速，按照伯努利原理，此时喷管的出口处产生较低的水压，此外设置为锥形可以具有导向作用，其相较于设置为直角形可以有效减小水体在该处撞击产生的阻力，避免水体动力的流失。上行导向管与喷管之间形成缺口，由于喷管的出口处的水压较低，因此混合空间内的水体在压力作用下，会经由缺口返回至上行导向管内，以形成循环，进而有效地增加药剂与污水之间的作用时间。

3.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括第一隔板，设置在主体内，所述第一隔板将主体的内部空间分隔为所述混合空间和所述沉淀空间，所述混合空间和所述沉淀空间通过第一过水通道进行连通。

本发明通过设置第一隔板将主体的内部空间分隔为混合空间和沉淀空间，并使混合空间和沉淀空间通过第一过水通道进行连通，避免混合空间内水体的循环流动对沉淀空间内的水体造成扰动，进而影响沉淀空间内污泥的沉淀过程。

4.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，沿高度方向，所述第一隔板的顶端发生远离所述喷管的倾斜。

本发明的第一隔板倾斜设置，避免混合空间底部产生死角而堆积污泥或絮体，同时第一隔板设置为沿高度方向顶端发生远离喷管的倾斜，使第一隔板具有导向作用，进而使混合空间内的污泥或絮体受导向的向喷管移动，以便于污泥或絮体在喷管处的低压形成的压力作用下，从缺口进入到上行导向管内进行循环，利用污泥或絮体具有的吸附作用增强净化效果。

5.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述上行导向管靠近所述喷管的一端设置有挡件，所述挡件的内径大于所述喷管的内径。

本发明通过设置挡件对第一过水通道起到遮挡作用，避免混合空间内的水体以及水体内的污泥或絮体直接由第一过水通道进入沉淀空间，而无法通过缺口进入上行导向管以进行循环，通过设置挡件便于混合空间内的水体以及水体内的污泥或絮体进行循环，增加净化效果。

6.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括下行导向管，设置在所述第一过水通道中，并设置在所述喷管与所述挡件之间，所述下行导向管与所述挡件形成第二过水通道，所述下行导向管与所述喷管形成第三过水通道，所述第一隔板的底端与所述下行导向管相连接。

本发明在第一过水通道中设置下行导向管，并使第一隔板的底端与下行导向管相连接，首先可以避免混合空间内的污泥或絮体受到第一隔板倾斜设置的导向作用而直接进入第一过水通道，进而进入沉淀空间，而无法通过缺口进入上行导向管以进行循环，提升净化效果，同时下行导向管还起到筛选作用，混合空间内的污泥或絮体受到喷管处的低压形成的压力作用而向上运动，进而进入第二过水通道内，由于污泥或絮体其自身体积不同，导致其质量的不同，因此体积较小、质量较轻的污泥或絮体在抽吸作用下继续上行，进而通过缺口进入上行导向管内以进行循环，而体积较大、质量较重的污泥或絮体在其自身的重力作用下进入第三过水通道，进而进入沉淀空间以进行沉淀。

此外下行导向管位于喷管与挡件之间，使挡件对下行导向管的入口起到遮挡作用，避免混合空间内的水体以及水体内的污泥或絮体直接由第一过水通道进入沉淀空间，而无法通过缺口进入上行导向管以进行循环。

7.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述第三过水通道的出口处设有用于将从下行导向管导出的水体进行扩散的导向板。

本发明通过设置导向板使下行导向管导出的水体向四周散发扩散，由于沉淀空间的断面积更大，因此水体的流速会趋于平缓，有利于水体内污泥及絮体的沉降，增强水体的净化效果。

8.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括第二隔板，设置在主体内，所述第二隔板、所述第一隔板和所述主体之间形成收水空间，所述收水空间通过开口与所述沉淀空间连通。

本发明通过设置收水空间以对沉淀空间内经过沉降净化的水体进行收集，避免本装置的出水带有污泥或絮体，将收水空间设置在第一隔板和主体之间可以使主体内的空间得到充分的利用，同时可以避免沉淀空间内产生短流，导致出水带有污泥或絮体。

此外收水空间通过开口与沉淀空间连通，该开口具有布水作用，使沉淀空间进入收水空间内的水体是等压的、均匀的，进而使本装置的出水是等压的、均匀的，便于后续处理设备的运行。

9.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括布水板，位于所述收水空间内，且所述布水板位于所述开口沿所述收水空间内的水体流动方向上。

本发明在收水空间内设置布水板，布水板与第二隔板之间的间隙，以及布水板与主体之间的间隙均可以起到布水作用，使经过布水板的水体是等压的、均匀的，进而使本装置的出水是等压的、均匀的，便于后续处理设备的运行。

10.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述收水空间顶部均匀设置多个第一收集管，所述出口与第二收集管连通，所述第二收集管与至少两个所述第一收集管连通。

本发明设置多个第一收集管以及第二收集管连通收水空间和出口，第二收集管对至少两个第一收集管的出水起到收集作用，并对第一收集管的出水压力起到均衡的作用，进而使得本装置的出水是等压的、均匀的，便于后续处理设备的运行。

11.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述第二隔板倾斜设置，所述导向板朝向所述第二隔板的一端设置有朝向所述第二隔板延伸的倾斜段，所述倾斜段与所述第二隔板之间呈锐角或直角设置。

本发明的导向板朝向第二隔板的一端设置有朝向第二隔板延伸的倾斜段，使得下行导向管导出的水体受倾斜段的导向而与第二隔板发生撞击，并通过撞击卸能，使水体的流动趋于平缓，有利于水体内污泥及絮体的沉降，增强水体的净化效果。同时下行导向管导出的水体受倾斜段的导向形成上升发散，充分利用了主体内的空间，通过增加水体流动的高度距离，增加了沉淀的时间，进而增强沉淀效果。

12.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述内污泥回流管的出口端伸入所述水体加速装置，并位于所述水体加速装置内径减小的部分。

本发明内污泥回流管的出口端位于水体加速装置内径减小的部分，可以防止进入水体加速装置内的水体直接由内污泥回流管进入到沉淀空间内，影响本装置的净化效果。

13.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括排泥管，所述排泥管的入口端朝向所述沉淀空间底部，所述排泥管的出口端伸出所述主体。

本发明通过设置排泥管将沉淀空间内沉降的污泥及絮体进行排出，避免污泥及絮体在沉淀空间内堆积而占用主体内的空间，影响本装置的净化效率。

14.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括外污泥回流管，所述外污泥回流管的入口端伸出所述主体并适于连通污泥储藏设备，所述外污泥回流管的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通。

本发明的外污泥回流管用于将污泥储藏设备中可利用的、熟化后的污泥絮体受到水体加速装置形成的低压的压力作用而导入到水体加速装置内，以进行二次利用，由于熟化后的污泥絮体具有吸附和网捕的作用，因此其再次参与装置内的循环过程，可以有效的去除原水胶体，增加净化效果，并可以减少加药量，同时，在循环过程中，残留在污泥絮体内的药剂可以与污水进行充分的反应，使残留药剂得到进一步的利用，同样可以增加净化效果，并减少加药量，相较于现有技术中污泥仅沉降至混合器底部位置，而无法充分参与到净化反应过程中，本发明通过设置外污泥回流管使污泥参与到循环过程，有效提升净化效率，并可以减少加药量，进而降低净化成本，降低污泥处理难度。

15.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，还包括排空管，将沉淀空间底部与主体外连通，且所述排空管的入口位于所述沉淀空间底部的最低位置。

本发明通过设置排空管以对本装置进行排空，防止污泥及絮体堆积占用主体的空间，并便于对本装置的维护及清洁。

16.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述上行导向管的轴向断面面积与所述混合空间的轴向断面面积的比值为(0.01-0.05)。

本发明通过将上行导向管的轴向断面面积与混合空间的轴向断面面积的比值设置为(0.01-0.05)，使得混合空间内的水体流速与上行导向管内的水体流速具有较大的差值，进而形成较高的梯值，增强污水与药剂的混合效果。同时由于上行导向管内较高流速的水体进入到混合空间内骤然平缓，因此会导致在混合空间内产生微观角度的内循环水力搅拌，促进分子间的混合接触，进而增强污水与药剂的混合效果，从而提升净化效率。

17.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述主***于所述上行导向管的上方设置有顶板，所述上行导向管的出水端朝向所述主体的顶板设置。

本发明上行导向管的出水端朝向主体的顶板设置，使上行导向管的出水与顶板发生撞击，进而产生紊流搅动，促进污水与药剂的混合，提升净化效率。

18.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述上行导向管的出水端沿水体的流动方向呈扩散状。

本发明上行导向管的出水端沿水体的流动方向呈扩散状，便于上行导向管的出水扩散到混合空间内，使污水与药剂在混合空间内进行充分的混合。

19.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述上行导向管在出水端的管壁上设有多个通孔。

本发明上行导向管的出水端设置多个用于出水的通孔，便于上行导向管的出水扩散到混合空间内，使污水与药剂在混合空间内进行充分的混合同时水体在通孔处会产生紊流，进一步促进污水与药剂的混合。

20.本发明提供的多级水力循环混合分离装置，所述上行导向管的出水端设有翼板，所述翼板与所述上行导向管的侧壁呈锐角设置。

本发明上行导向管的出水端设有翼板，上行导向管的出水流经翼板会产生紊流，从而促进污水与药剂的混合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，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1的结构示意图一；

图2为图1中A-A向的结构示意图；

图3为本发明实施例1的结构示意图二；

图4为本发明实施例1的结构示意图三；

图5为本发明实施例1中提供的上行导向管的出水端的结构示意图一；

图6为本发明实施例1中提供的上行导向管的出水端的结构示意图二。

附图标记说明：

1.主体；2.入口；3.加药管；4.缺口；5.喷管；6.上行导向管；7.开口；8.挡件；9.混合空间；10.气水分离管；11.排气阀；12.封头；13.第一收集管；14.出水管；15.第二收集管；16.收水空间；17.第二隔板；18.布水板；19.导向板；20.内污泥回流管；21.沉淀空间；22.外污泥回流管；23.第一过水通道；24.排泥管；25.排空管；26.下行导向管；27.第一隔板；28.出口；29.翼板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种多级水力循环混合分离装置，如图1-图6所示，包括

主体1，为密封的罐体，该罐体的结构可以采用截面为矩形、多边形、圆形等形状，本实施例为避免罐体的侧壁产生死角而采用圆形；为使主体1密封，在主体1的人孔处设置封头12；主体1设有入口2和出口28，在使用状态下，入口2设置在下部位置，出口28设置在上部位置；本实施例对主体1的材质不做限定，其可以采用钢结构、混凝土结构、高分子材料等。

通过入口2，可以实现对污水的引入。作为一种实施方式，其中入口2用于向主体1内通入已进行过混合的污水与药剂的混合物，此时可以不必在混合装置上单独设置加药管3。

作为优选的实施方式，如图1所示，入口2设置在进水管上，进水管为筒状结构，并在进水管的侧壁设置与其连通的加药管3，此时入口2用于通入污水，加药管3用于通入药剂，从而可以通过加药管3控制所加的药剂量。

本实施例对加药管3的结构不做限定，优选的，如图1所示，加药管3与进水管垂直，且加药管3的出口位于进水管的轴线上，此时污水在流经加药管3时，会受到加药管3的剪切而使水体形成紊流，从而使污水与药剂完成预混合。

主体1内部设置有用于污水与药剂进行充分混合的混合空间9，所述混合空间9的下方设置有沉淀空间21，沉淀空间21用于将水体内的污泥及絮体进行沉淀，本实施例中是在主体1内设置第一隔板27，通过第一隔板27将主体1的内部空间分隔为混合空间9和沉淀空间21，混合空间9和沉淀空间21通过第一过水通道23进行连通，混合空间9内经过混合的水体由第一过水通道23进入沉淀空间21。

为避免混合空间9内形成死角，使混合空间9内水体中的污泥或絮体堆积在死角位置而无法进入沉淀空间21，优选的，将第一隔板27倾斜设置，沿高度方向，第一隔板27的顶端发生远离喷管5的倾斜，使污泥或絮体可以受到第一隔板27的导向作用而向第一过水通道23移动。

水体加速装置，与所述入口2相连接，包括喷管5，沿水体的流动方向，喷管5内径的至少一部分发生减小，以对水体进行加速，使得本实施例无需设置额外的辅助动力装置，其内径较小的部分可以位于喷管5的中部或出水端，本实施例为设置在出水端，并且其内径发生变化的过渡部分为了减小水体流动的阻力而呈锥形设置，喷管5截面可以采用矩形、多边形、圆形等形状，本实施例为避免喷管5的管壁产生死角而采用圆形。

上行导向管6，设置在所述主体1内侧，所述上行导向管6与所述主体1形成所述混合空间9，上行导向管6的进水端对应喷管5的出水端设置，上行导向管6与喷管5相对应的一端设置有缺口4，使用时，喷管5喷出的水体进入上行导向管6，并受到上行导向管6的导向作用而在其内上行，然后从上行导向管6的顶端喷出并进入到混合空间9内，同时由于喷管5出口处的水体流速较大，按照伯努利原理，喷管5的出口处的水压相对较低，在压力作用下，混合空间9内的水体经由缺口4返回上行导向管6内，以此使混合空间9与上行导向管6内部连通以形成循环，使水体的运动轨迹更长，更有利于污水与药剂的混合，在微观角度，上行导向管6及缺口4的设置使得水体是垂直上升、下降的流动，这种流动会对原水水体中的无机颗粒进行水力擦洗，有效实现有机无机物的分离。

为增强污水与药剂的混合效果，优选的，上行导向管6的轴向断面面积与混合空间9的轴向断面面积的比值为(0.01-0.05)，使得上行导向管6内较高流速的水体进入到混合空间9内骤然平缓，进而导致在混合空间9内产生微观角度的内循环水力搅拌，促进分子间的混合接触，进而增强污水与药剂的混合效果，从而提升混合效果及净化效率。

本实施例对上行导向管6出水端的位置不做具体限定，如图1所示，主体1位于上行导向管6的上方设置有顶板，上行导向管6的出水端朝向主体1的顶板设置，使上行导向管6的出水与顶板发生撞击，进而产生紊流搅动，促进污水与药剂的混合。

本实施例对上行导向管6出水端的结构不做具体限定，第一种优选方案如图1所示，上行导向管6的出水端沿水体的流动方向呈扩散状，以便于水体进入混合空间9，且在扩散状的下部空间内水体会形成紊流，以促进污水与药剂的混合；第二种优选方案如图5所示，上行导向管6出水端的管壁上设有多个通孔，且通孔位于扩散状位置处，上行导向管6的出水通过通孔进入混合空间9内，这种方式便于上行导向管6的出水在混合空间9内扩散，并且相对于上行导向管6的出水与顶板发生撞击的方式，可以使混合空间9内的水体更平缓，便于形成内循环水力搅拌；第三种优选方案如图3所示，上行导向管6的出水端沿水体的流动方向呈扩散状，并在扩散变径后沿上行导向管6的轴向延伸一定距离，以形成扩散状段及位于扩散状段下游的宽径段，上行导向管6出水端的管壁上设置的多个通孔位于宽径段；第四种优选方案如图6所示，上行导向管6的出水端包括扩散状段及位于扩散状段下游的宽径段，且扩散状段与宽径段均设有通孔，其中位于扩散状段的通孔为圆形，位于宽径段的通孔为沿上行导向管6轴向方向延伸的条形，经由两种形状的通孔流出的水体会存在有方向和流速上的差异，进而使水体形成紊流，促进混合效果，同时，上行导向管6的出水端外周还设有翼板29，所述翼板29与所述上行导向管6的侧壁呈锐角设置，优选的，翼板29连接在扩散状段与宽径段的连接位置处，本实施例对翼板29的结构不做具体限定，其可以是直板，也可以是具有一定弧度或角度的螺旋形板体。

为将混合空间9内由于水体碰撞及污水与药剂反应而产生的气体排出，在主体1的顶部设有排气装置，该排气装置由相连的气水分离管10与排气阀11组成。

本实施例对上行导向管6的位置不做具体限定，上行导向管6可以直接套设在喷管5外，此时缺口4即为上行导向管6对应喷管5一端的管口；本实施例中，为了使主体1内的布局更合理，如图1所示，优选的，上行导向管6罩扣在喷管5上方，上行导向管6与喷管5之间形成缺口4；同时为使上行导向管6的出水均匀扩散在混合空间9内，优选的，上行导向管6位于主体1的轴线上。

本实施例中，为了实现上行导向管6在主体1内部的稳定，在主体1内部设置有安装支架，将上行导向管6设置在安装支架上，从而实现上行导向管6在主体1内部的稳定悬挂。

进一步的，为避免混合空间9内的水体以及水体内的污泥或絮体直接由第一过水通道23进入沉淀空间21，而无法通过缺口4进入上行导向管6以进行循环，在上行导向管6靠近所述喷管5的一端设置挡件8，所述挡件8的内径大于喷管5的内径，同时挡件8的内径大于上行导向管6的内径，且挡件8与上行导向管6之间的过渡部分设置为锥形，以防止阻碍水体流动，本实施例的挡件8可以与上行导向管6为一体结构的管体，也可以是单独焊接在上行导向管6上的管体。

进一步的，第一过水通道23中设置下行导向管26，且下行导向管26位于喷管5与挡件8之间，下行导向管26与挡件8形成第二过水通道，下行导向管26与喷管5形成第三过水通道，第一隔板27的底端与下行导向管26相连接，首先下行导向管26具有阻碍作用，其可以避免混合空间9内的污泥或絮体直接进入第一过水通道23，进而进入沉淀空间21，而无法通过缺口4进入上行导向管6以进行循环，同时下行导向管26还起到筛选作用，混合空间9内的污泥或絮体受到喷管5处低压的压力作用而向上运动，进而进入第二过水通道内，由于污泥或絮体其自身体积不同，导致其质量的不同，因此体积较小、质量较轻的污泥或絮体在抽吸作用下继续上行，进而通过缺口4进入上行导向管6内以进行循环，而体积较大、质量较重的污泥或絮体在其自身的重力作用下进入第三过水通道，进而进入沉淀空间21以进行沉淀。

本实施例中对下行导向管26的结构不做具体限定，其可以为直筒结构，并保证第三过水通道具有一定的宽度，以避免水体在第三过水通道中流动不顺畅，优选的，下行导向管26设置为与喷管5适配的形状，以使第三过水通道的宽度保持一定，同时下行导向管26与第一隔板27相连的位置设置为倾斜结构，以避免该处形成死角。

为了对从下行导向管26导出的水体进行扩散，以便于进行沉淀，进一步的，在下行导向管26的出口处设有导向板19，同时导向板19还起到卸能作用，本实施例中导向板19可以焊接在喷管5上，也可以通过螺栓可拆卸的安装在喷管5上。

经过沉淀空间21沉淀之后的水体可以直接由设置在主体1上的出口28排出，即出口28设置在沉淀空间21的上层位置，直接连通沉淀空间21，用于将沉淀空间21内上层的水体排出；本实施例为避免出现短流现象，即受到导向板19扩散的水体直接由位于其扩散方向上的出口28排出，而未进行有效的沉淀，因此优选的，如图1所示，在主体1内设置收水空间16，收水空间16由设置在主体1内的第二隔板17、第一隔板27和主体1之间形成，在第二隔板17与主体1之间形成有开口7，收水空间16通过开口7与所述沉淀空间21连通，使得沉淀空间21内经过沉淀的水体通过开口7进入收水空间16内，而后由出口28排出，避免出现短流，同时收水空间16设置在第一隔板27和主体1之间的夹角位置可以使沉淀空间21的空间得到充分的利用，避免该处出现死角，使得该处的水体积存而无法排出。

为了对从下行导向管26导出的水体进行卸能，优选的，将第二隔板17倾斜设置，导向板19朝向第二隔板17的一端设置有朝向第二隔板17延伸的倾斜段，倾斜段与第二隔板17之间呈锐角或直角设置，使得下行导向管26导出的水体受倾斜段的导向而与第二隔板17发生撞击，并通过撞击卸能，使水体的流动趋于平缓，有利于水体内污泥及絮体的沉降。

本实施例对开口7的位置不做具体限定，优选的，如图1所示，当导向板19设有倾斜段时，开口7为第二隔板17与主体1之间的缝隙，此时水体的流动路线为：首先受到倾斜段的导向而形成上升发散，然后下落，并在下落的过程中进行沉降，在下落过程中部分水体弯折向上流动进入开口7，污泥及絮体继续下落至沉淀空间21底部，这种流动路线使得进入收水空间16内的水体均经过了沉淀。

由于本装置还会与其他水处理设备相连，或与水体收集设备相连，因此需要本装置的出水是等压的、均匀的，于是进一步在收水空间16内设置布水板18，布水板18位于所述开口7沿所述收水空间16内的水体流动方向上，本实施例对布水板18的结构不做具体限定，布水板18可以是通过与主体1之间的缝隙，以及与第二隔板17之间的缝隙对水体进行布水，布水板18还可以设置网孔，通过网孔对水体进行布水。

如图1和图2所示，在所述收水空间16顶部均匀设置多个第一收集管13，所述出口28通过出水管14与第二收集管15连通，所述第二收集管15与至少两个所述第一收集管13连通，第二收集管15对至少两个第一收集管13的出水起到收集作用，并对第一收集管13的出水压力起到均衡的作用，进而使得本装置的出水是等压的、均匀的，本实施例对出水管14的数量不做具体限定，其数量与本装置需要连接的其他设备的数量适配。

本实施例对第二收集管15的结构及数量不做具体限定，优选的，本实施例中的第二收集管15呈环形设置，且仅设置一个，并连通所有的第一收集管13；所有第一收集管13流出的水体汇集在该第二收集管15内，而后通过出水管14及出口28排出；当然，在其他实施例中，也可以设置多个第二收集管15，例如当第二收集管15呈“C”形或“U”形设置时，其连通对应的两个第一收集管13，当第二收集管15呈“E”形设置时，其连通对应的三个第一收集管13，第二收集管15对与其连通的第一收集管13的出水压力起到均衡的作用，多个第二收集管15均与出水管14连通，使得收集的水体通过出口28排出，此时出水管14对多个第二收集管15也起到均衡水压的作用。

当然，在其他实施例中，也可以不设置第一收集管13和第二收集管15，收水空间16直接通过独立的管道连通对应的出口28。

内污泥回流管20，位于所述沉淀空间21内，所述内污泥回流管20的入口端朝向所述沉淀空间21的底部，所述内污泥回流管20的出口端与喷管5的内部空间连通，使沉淀空间21内可利用的熟化后的污泥絮体在喷管5的低压的压力作用下，经由内污泥回流管20进入到喷管5内，以进行二次利用，由于熟化后的污泥絮体具有吸附和网捕的作用，因此其再次参与装置内的循环过程，可以有效的去除原水胶体，同时在循环过程中，残留在污泥絮体内的药剂可以与污水进行充分的反应，使残留药剂得到进一步的利用，以增加净化效果，并可以减少加药量。

本实施例对内污泥回流管20出口端的位置不做具体限定，如图1所示，内污泥回流管20的出口端设置在喷管5的侧壁上，且该位置可以受到喷管5的低压的压力作用，优选的，如图3所示，内污泥回流管20的出口端伸入喷管5内，并位于喷管5内径减小的部分，当水体通过入口2进入到喷管5内径减小的部分时，其自身将具有一定的动能和惯性，可以自发的进行自下而上的运动，该位置可以避免由入口2进入喷管5内的水体不由喷管5喷出，而直接进入到内污泥回流管20内，进而流入到沉淀空间21内，对进行沉淀的水体造成扰动。

为便于将沉淀空间21内沉降的污泥及絮体进行排出，避免污泥及絮体在沉淀空间21内堆积而占用主体1内的空间，进一步的，在主体1上设置排泥管24，排泥管24的入口端朝向沉淀空间21底部，排泥管24的出口端伸出主体1，并且排泥管24的出口端适于连接污泥储藏设备，优选的，排泥管24上设有阀门，在本装置运行过程中定期将污泥及絮体进行排出；当然，在其他实施例中，排泥管24也可以仅伸出主体1，即直接将污泥及絮体外排。

为充分利用熟化后的污泥絮体，使其参与到装置内的循环过程，如图4所示，进一步设置外污泥回流管22，外污泥回流管22的入口端伸出主体1并适于连通所述污泥储藏设备，外污泥回流管22的出口端与喷管5的内部空间连通，当然本实施例对外污泥回流管22出口端的位置不做具体限定，其可以设置在喷管5的侧壁上，也可以伸入喷管5内，并位于喷管5内径减小的部分，由于沉淀空间21内可以利用的熟化后的污泥絮体不能完全被内污泥回流管20抽吸至喷管5内，因此存在有部分可以利用的熟化后的污泥絮体，其受到不可利用的污泥絮体的积压，使得其沉降在沉淀空间21底部，而在利用排泥管24将沉淀空间21内沉降的污泥及絮体排出到污泥储藏设备的过程中，污泥及絮体必然在流动过程中受到扰动，并在污泥储藏设备中再次进行沉降，使得其中可以利用的熟化后的污泥絮体得到释放，并在沉降过程中与不可利用的污泥絮体分层，此时可利用的污泥絮***于污泥储藏设备的上层空间，不可利用的污泥絮体沉降在污泥储藏设备的底部，此时外污泥回流管22可以将污泥储藏设备中的可利用的污泥絮体由喷管5的抽吸作用而导回至喷管5内，进而参与到装置内的循环过程。

为便于对本装置进行维护及清理，在上述任一方案的基础上，主体1还设有排空管25，排空管25将沉淀空间21的底部与主体1外连通，并且排空管25的入口位于沉淀空间21底部的最低位置，即可以将主体1内的水体及污泥絮体进行排空。

当排泥管24的入口位于沉淀空间21底部的最低位置时，也可以将排泥管24直接作为排空管25使用，而无需设置额外的排空管25。

本实施例对沉淀空间21的结构不做具体限定，为便于沉淀空间21内污泥及絮体的聚集，并便于排空管25及排泥管24对污泥及絮体的排出，如图1所示，优选的，沉淀空间21的底部为锥形。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (15)

1.多级水力循环混合分离装置，其特征在于，包括：

主体(1)，设有入口(2)和出口(28)，内部设置有混合空间(9)，所述混合空间(9)的下方设置有沉淀空间(21)；

水体加速装置，与所述入口(2)相连接，沿水体的流动方向，所述水体加速装置的内径的至少一部分发生减小，所述水体加速装置包括：喷管(5)，沿水体的流动方向，所述喷管(5)的至少一部分呈锥形设置，上行导向管(6)罩扣在所述喷管(5)上方；

上行导向管(6)，设置在所述主体(1)内侧，所述上行导向管(6)与所述主体(1)形成所述混合空间(9)，所述上行导向管(6)的进水端对应所述水体加速装置的出水端设置，所述上行导向管(6)与所述水体加速装置相对应的一端设置有缺口(4)，所述上行导向管(6)与所述喷管(5)之间形成所述缺口(4)，所述上行导向管(6)靠近所述喷管(5)的一端设置有挡件(8)，所述挡件(8)的内径大于所述喷管(5)的内径；

内污泥回流管(20)，位于所述沉淀空间(21)内，所述内污泥回流管(20)的入口端朝向所述沉淀空间(21)的底部，所述内污泥回流管(20)的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通；

还包括：第一隔板(27)，设置在主体(1)内，所述第一隔板(27)将主体(1)的内部空间分隔为所述混合空间(9)和所述沉淀空间(21)，所述混合空间(9)和所述沉淀空间(21)通过第一过水通道(23)进行连通；

下行导向管(26)，设置在所述第一过水通道(23)中，并设置在所述喷管(5)与所述挡件(8)之间，所述下行导向管(26)与所述挡件(8)形成第二过水通道，所述下行导向管(26)与所述喷管(5)形成第三过水通道，所述第一隔板(27)的底端与所述下行导向管(26)相连接；

所述内污泥回流管(20)的出口端伸入所述水体加速装置，并位于所述水体加速装置内径减小的部分。

2.根据权利要求1所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，沿高度方向，所述第一隔板(27)的顶端发生远离所述喷管(5)的倾斜。

3.根据权利要求2所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述第三过水通道的出口处设有用于将从下行导向管(26)导出的水体进行扩散的导向板(19)。

4.根据权利要求3所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，还包括：第二隔板(17)，设置在主体(1)内，所述第二隔板(17)、所述第一隔板(27)和所述主体(1)之间形成收水空间(16)，所述收水空间(16)通过开口(7)与所述沉淀空间(21)连通。

5.根据权利要求4所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，还包括：布水板(18)，位于所述收水空间(16)内，且所述布水板(18)位于所述开口(7)沿所述收水空间(16)内的水体流动方向上。

6.根据权利要求5所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述收水空间(16)顶部均匀设置多个第一收集管(13)，所述出口(28)与第二收集管(15)连通，所述第二收集管(15)与至少两个所述第一收集管(13)连通。

7.根据权利要求4-6任一所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述第二隔板(17)倾斜设置，所述导向板(19)朝向所述第二隔板(17)的一端设置有朝向所述第二隔板(17)延伸的倾斜段，所述倾斜段与所述第二隔板(17)之间呈锐角或直角设置。

8.根据权利要求7所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，还包括：排泥管(24)，所述排泥管(24)的入口端朝向所述沉淀空间(21)底部，所述排泥管(24)的出口端伸出所述主体(1)。

9.根据权利要求8所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，还包括：外污泥回流管(22)，所述外污泥回流管(22)的入口端伸出所述主体(1)并适于连通污泥储藏设备，所述外污泥回流管(22)的出口端与所述水体加速装置的内部空间连通。

10.根据权利要求9所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，还包括：排空管(25)，将沉淀空间(21)底部与主体(1)外连通，且所述排空管(25)的入口位于所述沉淀空间(21)底部的最低位置。

11.根据权利要求1所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述上行导向管(6)的轴向断面面积与所述混合空间(9)的轴向断面面积的比值为(0.01-0.05)。

12.根据权利要求1所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述主体(1)位于所述上行导向管(6)的上方设置有顶板，所述上行导向管(6)的出水端朝向所述主体(1)的顶板设置。

13.根据权利要求1所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述上行导向管(6)的出水端沿水体的流动方向呈扩散状。

14.根据权利要求13所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述上行导向管(6)在出水端的管壁上设有多个通孔。

15.根据权利要求13或14所述的多级水力循环混合分离装置，其特征在于，所述上行导向管(6)的出水端设有翼板(29)，所述翼板(29)与所述上行导向管(6)的侧壁呈锐角设置。