公布日：2024.12.27
申請日：2024.09.23
分類號：B01D21/02(2006.01)I;B01D21/24(2006.01)I;B01D21/32(2006.01)I;B01D21/34(2006.01)I
摘要
本發明涉及水處理技術領域，公開了一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲存池和設置于儲存池上的排水管，排水管的一端與儲存池連通，另一端位于儲存池之外，排水管與儲存池連通的一端上可拆卸連接有引流機構，引流機構包括大徑管、小徑管和連通管，大徑管連通于排水管和小徑管之間，大徑管的直徑大于小徑管的直徑，連通管的底端與大徑管連通、連通管的頂端向上延伸與大氣連通，小徑管上連接有控制小徑管通斷的開關機構。本解決了現有技術中儲存池在泥水分離時效果差且分離效率低的問題。
權利要求書
1.一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲存池和設置于儲存池上的排水管，排水管的一端與儲存池連通，另一端位于儲存池之外，其特征在于：所述排水管與儲存池連通的一端上可拆卸連接有引流機構，所述引流機構包括大徑管、小徑管和連通管，大徑管連通于排水管和小徑管之間，大徑管的直徑大于小徑管的直徑，連通管的底端與大徑管連通、連通管的頂端向上延伸與大氣連通，所述小徑管上連接有控制小徑管通斷的開關機構。
2.根據權利要求1所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述連通管的頂端距離儲存池頂面之間的距離大于等于5cm。
3.根據權利要求1所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述開關機構包括封堵頭，所述封堵頭可拆卸連接于小徑管上遠離大徑管的一端。
4.根據權利要求3所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述開關機構還包括驅動器，驅動器連接于小徑管的外壁上，所述封堵頭與驅動器固定連接。
5.根據權利要求4所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述封堵頭呈圓錐形，小徑管上設有與圓錐形封堵頭配合的圓錐面。
6.根據權利要求4所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述驅動器的數量至少為兩個，所有驅動器沿著小徑管的外側周向均勻排布。
7.根據權利要求4所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述小徑管轉動連接于大徑管上，所述小徑管遠離大徑管的一端固定連接有懸浮部，在懸浮部的浮力作用下，小徑管遠離大徑管的一端位于上清液的液面下方。
8.根據權利要求7所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述驅動器位于懸浮部內。
9.根據權利要求8所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述儲存池上固定連接有用于檢測儲存池內液面高度的液位檢測器，以及用于檢測污泥高度的泥位檢測器，且儲存池之外設置有控制單元，所述驅動器、液位檢測器和泥位檢測器均與控制單元信號連接。
10.根據權利要求1所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，其特征在于：所述引流機構的數量為多個，多個引流機構在豎直方向上間距排列。
發明內容
本發明意在提供一種高效的污泥重力濃縮裝置，以解決現有技術中儲存池在泥水分離時效果差且分離效率低的問題。
為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲存池和設置于儲存池上的排水管，排水管的一端與儲存池連通，另一端位于儲存池之外，排水管與儲存池連通的一端上可拆卸連接有引流機構，引流機構包括大徑管、小徑管和連通管，大徑管連通于排水管和小徑管之間，大徑管的直徑大于小徑管的直徑，連通管的底端與大徑管連通、連通管的頂端向上延伸與大氣連通，小徑管上連接有控制小徑管通斷的開關機構。
本方案的原理是：排水管的一端與儲存池內部連通，另一端位于儲存池之外，使得儲存池內分離出的上清液可以由排水管排出儲存池之外；同時，本申請中在排水管與儲存池連通的一端可拆卸連接有引流機構，當連接引流機構后，在完成一次泥水分離后，打開開關機構，使得小徑管處于連通狀態，此時儲存池內的上清液首先進入小徑管，然后再由小徑管流入到直徑更大的大徑管內，最終由大徑管流入到排水管而排出儲存池之外。
本申請中，由于上清液在排出儲存池時是首先由直徑小的小徑管流入直徑更大的大徑管的，能夠實現水躍消能，而且在流入大徑管時，在大徑管上還連通有與大氣連通的連通管，從而有效降低上清液在流動過程中的雷諾數，使得上清液在流出過程中盡量保持層流，以減小上清液排出過程中對污泥的擾動，有效提升泥水分離的效果。
本方案的有益效果是：1.有效提升泥水分離的效果：相比于現有技術中上清液在排出儲存池之外時，由于上清液在排水管內流動容易形成紊流而擾動已經分離的污泥，從而造成上清液排出時內含有污泥而影響泥水分離效果。本申請中，由于設置引流機構，利用引流機構使得上清液在排出過程中盡量保持層流，從而有效減少排出過程中對污泥的擾動，使得排出的上清液中污泥含量十分低，有效提升泥水分離的效果。
2.能夠有效提升泥水分離的效率：本申請中，由于設置引流機構后上清液在排出過程中的雷諾數更低，對于儲存池內已經分離的污泥產生的擾動更小，因此在向儲存池內新加入泥水混合液時，在排水管位置不發生改變且泥水分離效果與現有技術相同的情況下，儲存池內可以儲存污泥的高度上極限值可以向上提升，從而使儲存池每次排出所有污泥之前能夠更多次數地新注入泥水混合液，有效提升泥水分離的效率。更重要的是，根據儲存池內泥水分離過程中的重力濃縮過程，循環多次注入新的泥水混合液后，儲存池污泥的濃度會越來越大，泥水混合液內顆粒與顆粒物質之間會產生更多的碰撞，增強了絮凝作用，從而使沉降速度大幅提升，相較于一般的濃縮能夠明顯縮短沉降時間，進一步提升泥水分離的效率。
3.拆裝方便、方便應用：本申請中，引流機構是可拆卸連接于排水管上的，因此采用本申請中的一種高效的污泥重力濃縮裝置，不僅能夠在新建的儲存池上很好地應用本裝置，從而提升泥水分離效率；同時，可以將本申請中的引流機構連接于現有已經建成儲存池內的排水管上，從而在不改變或者重新修建儲存池的情況下，也能有效提升整個設備的泥水分離效率，經濟價值十分大。
4.具有較好的經濟效益：本申請中，由于在儲存池循環加入泥水混合液的濃縮過程中，隨著加入泥水混合液的次數增多，且上清液先后多次被排水管排出后，儲存池內污泥的濃度會越來越大，此時污泥濃縮的效率會跟隨增大。對于現有技術中某些特殊情況下，原泥水混合液自身難以形成良好的分離效果時，需要在泥水混合液內加入絮凝劑等藥劑，在此情況下，采用本申請中的方案，在實際污泥濃縮過程中，隨著加入泥水混合液次數的增加，在保證每次濃縮分離效率的情況下，每次濃縮沉淀過程中加入儲存池內絮凝劑等藥劑的量可以逐漸減少，且由于添加泥水混合液的次數越多，儲存池內藥劑可以更多次數地發生二次反應，從而減少濃縮過程中藥劑的消耗成本，對于污水處理廠、化工廠等處理泥水混合液處理量十分大的場合，其經濟效益是十分可觀的。另外，由于采用本申請的污泥濃縮裝置對污泥的濃縮效果更好，在將污泥濃縮后進行機械干化處理等工藝時可以有效節約機械干化處理的設備投資成本以及設備運行成本等，進一步提升其經濟效益。
優選的，作為一種改進，所述連通管的頂端距離儲存池頂面之間的距離大于等于5cm。
本方案中，連通管頂端位于儲存池內，且連通管的頂端距離儲存池頂面之間的距離大于等于5cm，此時連通管不僅能夠輔助上清液更加平穩地流出儲存池之外，連通管還能作為溢流管使用，在向儲存池內新注入泥水混合液時，即使未能及時關閉向儲存池內注入新的泥水混合液，在儲存池內泥水混合液液面不斷上升時，可以有效避免泥水混合液滿出儲存池之外，多余的泥水混合液可以由連通管溢流，防止污水四處隨意擴散而污染環境。
優選的，作為一種改進，所述開關機構包括封堵頭，所述封堵頭可拆卸連接于小徑管上遠離大徑管的一端。
本方案中，利用封堵頭控制小徑管的通斷，結構簡單且控制方便。
優選的，作為一種改進，所述開關機構還包括驅動器，驅動器連接于小徑管的外壁上，所述封堵頭與驅動器固定連接。
本方案中，利用驅動器驅動封堵頭相對小徑管的連接或者斷開，便于自動控制小徑管的通斷，控制更加方便且精準。
優選的，作為一種改進，所述封堵頭呈圓錐形，小徑管上設有與圓錐形封堵頭配合的圓錐面。
本方案中，將封堵頭設置為圓錐形，并在小徑管的端部設置圓錐面，使得封堵頭能夠方便且穩定地與小徑管的端部形成連接密封，同時避免封堵頭完全進入小徑管內而無法方便地取出小徑管之外，錐形面的設置，使得封堵頭的取出更加省力，從而使得驅動器能夠更加方便地驅動封堵頭運動；且在儲存池內上清液水壓的作用下，上清液對封堵頭具有一定的壓力作用，從而使得封堵頭能夠更加穩定地起到密封作用。
優選的，作為一種改進，所述驅動器的數量至少為兩個，所有驅動器沿著小徑管的外側周向均勻排布。
本方案中，將驅動器的數量設置為多個，能夠更加方便且平穩地推動封堵頭移動，從而對小徑管實現更好的通斷控制。
優選的，作為一種改進，所述小徑管轉動連接于大徑管上，所述小徑管遠離大徑管的一端固定連接有懸浮部，在懸浮部的浮力作用下，小徑管遠離大徑管的一端位于上清液的液面下方。
本方案中，小徑管是轉動連接于大徑管上的，而懸浮部是固定連接于小徑管遠離大徑管的一端，當儲存池內泥水分離后而在上層形成上清液后，在懸浮部的浮力作用下，小徑管遠離大徑管的一端始終位于上清液的液面下方，確保上清液始終能夠順利經小徑管的進液端進入小徑管而被排出儲存池之外，直至能夠經小徑管流出的所有上清液均流出儲存池之外為止。
本方案中，由于懸浮部的浮力作用，小徑管會隨著儲存池內上清液內液面變化而自動相對大徑管轉動，從而使得小徑管的進液端與上清液的液面距離始終處于較小的距離狀態，在上清液整個排出過程中，上清液的液面與小徑管進液端之間的距離合適，可以避免小徑管的進液端與上清液液面過大而造成上清液進入小徑管進液端時壓力過大，從而使得上清液進入小徑管時的流速處于更加平緩的狀態，有利于上清液在小徑管以及大徑管內流動時處于層流狀態，進一步提升泥水分離的效率和效果。同時，由于本方案中的小徑管是轉動連接于大徑管上的，因此在濃縮分離過程中，理論情況下，只要污泥的高度小于小徑管的進液端轉動至上極限位置下，都可以利用小徑管將上清液排出（當然需要在小徑管能夠轉動的前提下），因此將本申請中技術方案直接改進到現有技術中的排水管上時，可以使污泥的高度進一步上升，提升整個裝置空間利用率，從而進一步提升污泥濃縮分離的效率以及污泥濃縮分離的質量。
更重要的是，本方案中在上清液排出的初始階段，小徑管的進液端處于上極限位置，隨著上清液不斷排出而液面降低，小徑管在豎直方向的傾斜角度逐漸增大，且隨著小徑管逐漸轉動，小徑管以及小徑管上開關機構的重力作用于懸浮部上的分力更大，使得小徑管頂端局域上清液的液面距離越來越大，從而在上清液的液面不斷下降過程中，上清液也能夠穩定且順暢地流入到小徑管內，實現對上清液的順暢排出。
另外，需要說明的是，本方案中，為了使小徑管在上清液的液面降低至合適位置時自動相對大徑管轉動，可以將懸浮部設置于小徑管的一側，從而在上清液的液面降低至小徑管能夠自動發生轉動時自動向未設置懸浮部的一側傾倒，以保證小徑管在上清液的液面下降過程中能夠自動轉動，使得上清液的排出過程能夠順利進行；當然，更進一步，可以在小徑管背離懸浮部的一側固定連接配重塊，使得任何狀態小徑管都處于傾斜狀態，完全保證小徑管能夠順利排出上清液。
同時，本方案中由于小徑管在上清液的液面下降后處于傾斜狀態，且小徑管發生轉動后小徑管的進液端是處于傾斜向上的狀態，此狀態下有利于高度高于小徑管進液端的上清液以層流狀態進入到小徑管內，同時還能減小上清液進入小徑管時對下層上清液產生的擾動，從而最大程度減小上清液排出過程對污泥的擾動，進一步提升泥水分離的效率和效果。
優選的，作為一種改進，所述驅動器位于懸浮部內。
本方案中，懸浮部不僅對小徑管提供浮力，還能對驅動器起到保護作用，從而使得整個裝置能夠更加穩定地排出上清液。
優選的，作為一種改進，所述儲存池上固定連接有用于檢測儲存池內液面高度的液位檢測器，以及用于檢測污泥高度的泥位檢測器，且儲存池之外設置有控制單元，所述驅動器、液位檢測器和泥位檢測器均與控制單元信號連接。
本方案中，液位檢測器用于檢測儲存池內液面的液面高度，其中液面高度可以包括泥水混合液的高度、上清液的液面高度等，泥位檢測器用于檢測儲存池內污泥高度，控制單元用于設置污泥高度閾值、儲存池內液面高度極大值和極小值以及控制驅動器打開封堵頭。利用液位檢測器、泥位檢測器對儲存池內液面高度以及泥水分離后泥位的實際高度進行檢測，從而自動對泥水混合液的進液進行控制，并自動檢測泥位高低而在合適時機自動控制上清液的排出，使得整個濃縮裝置的濃縮過程更加精準和自動化。
優選的，作為一種改進，所述引流機構的數量為多個，多個引流機構在豎直方向上間距排列。
本方案中，將引流機構的數量設置為多個，多個引流機構在豎直方向上間距排列，即多個引流機構在豎直方向上存在高度差，多個引流機構可以在同一豎直線上，也可以分布在儲存池的不同位置（例如不同側面等），利用多個高度不同的引流機構對儲存池內上清液進行排出，可以在沉淀濃縮過程中由上自下依次打開多個引流機構，始終排出頂層已經完全沉淀濃縮后的上清液，且隨著污泥與上清液的分界面逐漸下移時，逐漸打開下側的引流機構，起到更好的排出效果；當然，也可以等待上清液與污泥完成濃縮分離后，同時打開多個引流機構，使得所有上清液被快速排出，提升污泥濃縮的效率。
污泥濃縮池，包括所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置。
通過在污泥濃縮池內設置所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置，能夠更加高效且高質量地完成泥水分離。
污泥濃縮方法，利用所述的一種高效的污泥重力濃縮裝置或者所述的污泥濃縮池進行泥水濃縮分離，泥水濃縮分離的步驟如下，步驟一、泥水分離，首先關閉開關機，向儲存池內注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲存池內完成泥水分離，泥水分離產生的污泥位于儲存池的下層，泥水分離產生的上清液位于儲存池的上層；步驟二、排出上清液，利用開關機構打開小徑管，儲存池上層的上清液首先進入小徑管，然后再進入大徑管，當上清液由小徑管進入大徑管時，在連通管的連通作用下，上清液以層流狀態流入排水管，并最終由排水管排出儲存池之外；步驟三、新加入泥水混合液，當步驟二中上清液被排出后，關閉開關機構，然后向儲存池內新注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲存池內完成泥水分離，泥水分離產生的污泥位于儲存池的下層，泥水分離產生的上清液位于儲存池的上層；然后再按照步驟二排出產生的上清液；步驟四、重復步驟二至步驟三，直至儲存池內產生的污泥高度接近排水口高度而無法繼續濃縮時，停止向儲存池內新注入泥水混合液，將儲存池內所有上清液以及污泥排出儲存池之外，再重復步驟一進行下一循環的泥水濃縮分離。
（發明人：李果;孫通;劉升華;楊婷）
