[0001]
本高新技术涉及水处理领域，尤其涉及一种立式污水处理装置。
背景技术：
[0002]
我国水资源较为紧张，随着我国城市化、工业化进程的加速，全国废水的排放量也逐年增加，导致自然水体不断恶化，水资源污染形势仍十分严峻。水体污染、水资源短缺已经成为我国经济社会实现可持续发展的严重制约因素。近几年，国家对环保行业的重视程度和支持力度不断提升，污水处理行业也得到了快速发展。尤其环保装备在水处理领域具有其占地面积小，应用范围灵活，投资小，建设周期短，自动化程度高等特点在水处理领域占有很大市场优势。
[0003]
高效混凝沉淀工艺设备在废水处理中应用更为广泛。混凝沉淀技术是一种去除废水中悬浮物质和胶体的分离技术，常用于预处理和一级处理。在废水中投加混凝剂来破坏胶体的稳定性,使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体。废水中投入混凝剂后，胶体因电位降低或消除，破坏了颗粒的稳定状态(称脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚。未经脱稳的胶体也可形成大得颗粒，这种现象称为絮凝。不同的化学药剂能使胶体以不同的方式脱稳、凝聚或絮凝。混凝通过压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种过程将废水中污染物凝聚沉淀达到去除目的。
[0004]
混凝沉淀装备整个工艺的停留时间很短，因此对包括tp在内的大部分污染物，出现反溶解过程的机率非常小，同时由于其高速沉淀的性能，使其与传统工艺相比，小型一体化混凝沉淀设备，具有速度快、效率高、占地面积小、投资小、结构简单、无易损件、经久耐用、减少维修、运行稳定，易管理、等诸多优点。
[0005]
中国专利公开号cn102010043a公开了一种组合式水澄清装置，该装置处理水的过程为：处理水从进水管进入混凝反应筒后经搅拌，大絮体及泥沙下沉排出；经分离大絮体后的水稳流上升进入斜板或斜管沉淀区分离取出细小悬浮物后，过滤排出。该设备能够高效地处理污水，但仍存在以下缺点：
[0006]
(1)该装置采用搅拌、刮泥的方式去除大絮体，耗能高。
[0007]
(2)该装置整个工艺的停留时间很短，为了达到更好的处理效果，药剂投加量较大。
[0008]
(3)该装置由于采用大型的搅拌设备，占地面积大。
[0009]
因此，亟需开发一种减少药量、耗能低、占地面积小的污水处理装置。
技术实现要素：
[0010]
本高新技术的技术目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种减少药量、耗能低、占地面积小的立式污水处理装置。
[0011]
作为本高新技术的一个方面，提供了一种立式污水处理装置，包括：壳体，其底部接入一个进水装置和排泥管；第一导流筒和第二导流筒，从内到外依序竖直地设置在所述
壳体内；第一导流筒底部具有第一开口；第二导流筒具有截面积递减的底部，所述底部具有第二开口，所述第二开口适于接入所述进水装置，所述底部还设有若干污泥回流管，连通所述第二导流筒底部内外的空腔；导流罩，介于所述第一导流筒和第二导流筒之间，并罩住所述第一导流筒的上部，所述第一导流筒、导流罩和第二导流筒三者之间具有间隔；所述进水装置，其依序从所述壳体的底部和第二导流筒的底部接入后，位于上端的喷嘴临近或伸入所述第一导流筒的底部，向上喷水，所述第一导流筒底部的第一开口截面积大于所述喷嘴的外径，允许流体从底部进入所述第一导流筒。
[0012]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述第一导流筒上部的截面积、所述导流罩下部的截面积、所述第二导流筒的截面积以及所述壳体的截面积依次增大。
[0013]
进行水处理时，所述进水装置内的污水混合液包括原水(指的是未经过处理的污水)、药剂和混凝剂，通过该进水装置的喷嘴喷入第一导流筒内，第一导流筒内的污水混合液中的颗粒在喷嘴形成的压力下相互碰撞发生絮凝反应，污水混合液随着压力的方向向导流罩流动，导流罩内继续反应并引导污水混合液沿第一导流筒和导流罩之间的间隙向下方流动，污水混合液接着沿着导流罩和第二导流筒之间的间隙向上方流动，在第二导流筒的上方形成污泥悬浮床，上层清液排出，污泥沿第二导流筒和壳体之间的间隙向下沉，从壳体的底部排出污泥。采用这种方式，使污水混合液迂回流动增加絮凝时间，利于污泥下沉，通过注入液体产生压力使絮凝反应更完全，不需要机械搅拌的外力作用就可以高效处理污水，并且减小占地面积。
[0014]
第一导流筒底部的第一开口截面积大于喷嘴的外径，水流经过喷嘴时，喷嘴周围形成负压，吸入位于第二导流筒底部且在第一导流筒底部的第一开口周围的带有较多污泥的污水混合液，使原水(未经处理的污水)、污泥、药剂充分而激烈地快速混合，从而增加悬浮颗粒的碰撞，加快絮体的形成，同时也再次利用未充分反应的药剂，从而减少药剂的投加量。
[0015]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述第二导流筒的下部为锥形。
[0016]
第二导流筒下部为锥形，使部分污泥下沉至第一导流筒的底部附近，利于污泥再次进入第一导流筒内与原水混合。
[0017]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述导流罩为倒漏斗形，由下至上依次包括罩体、过渡部和缓冲部，所述罩体和所述过渡部设置在所述第二导流筒内，所述缓冲部设置在所述第二导流筒上方。
[0018]
罩体有两个作用：一是将污水混合液向下引流至导流罩外，二是将污水混合液向上引流至第二导流筒外；过渡部在污水混合液引流至第二导流筒外时增大截面积，降低向上的流速，使污泥下沉，使污泥悬浮床更稳定；缓冲部延伸至液面上方，使从喷嘴喷出的混合液得到较大空间的缓冲，以此降低水流速度。
[0019]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述导流罩的缓冲部高于所述壳体内的液面。
[0020]
由于喷嘴的流速过大，将导流罩的缓冲部位置设得高，能够缓冲喷嘴的压力，降低水流速度，增加污水的停留时间，使反应更加充分。
[0021]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述壳体下部为锥形，有利于泥渣的下沉和回收。
[0022]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述排泥管水平设置并与所述壳体的筒壁相切。
[0023]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述污水处理装置还包括设置在所述壳体内且位于所述第二导流筒上方的填料层。填料层的作用包括去除污水混合液中的细小的悬浮物，以及使出水更稳定。
[0024]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述填料层为斜管填料但不限于该填料形式。
[0025]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述污水处理装置还包括设置在所述填料层底部的清洗管。
[0026]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述清洗管为气体冲洗管。
[0027]
填料层利用浅层沉淀原理，让污泥附着到斜管上，当细小的悬浮污泥积累到一定程度，在重力的作用下下沉。如果细小的悬浮污泥积累过多将导致填料孔道堵塞，气体清洗管清洗作用是防止填料孔道堵塞。
[0028]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述污水处理装置还包括设置在所述壳体顶部的溢流堰。
[0029]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述进水装置还包括：
[0030]
加药混合腔，位于所述喷嘴的上游；
[0031]
进水管，连通至所述加药混合腔下部，并且其中设有混凝剂入口；
[0032]
二次加药管，接入所述加药混合腔。
[0033]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述加药混合腔的截面积大于所述进水管的截面积，使原水进入所述加药混合腔注入液体时，形成涡流；所述第二加药管进入所述加药混合腔的入口邻近该截面积扩大部，加速药剂与原水的混合。
[0034]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述进水管上设有管道混合器，所述管道混合器上设有混凝剂入口。
[0035]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述第一导流筒、导流罩、第二导流筒和所述壳体同心圆设置。
[0036]
根据本高新技术的一示例实施方式，所述污水处理装置还包括设置在壳体顶部的出水管。
[0037]
本高新技术的有益效果是：
[0038]
本高新技术采用立式结构，为混合液提供迂回的流动方向，同时减缓流速增加停留时间，从而降低耗能、减小药剂和混凝剂量、减小体积，具体通过以下几个方面进行阐述：
[0039]
(1)本高新技术不需要采用搅拌装置就能够达到高效的絮凝效果，降低耗能。
[0040]
(2)通过第一导流筒、导流罩、第二导流筒和壳体的引流，使混合液迂回地上下流动，增加停留时间，使反应更完全，为絮凝体碰撞提供有力条件。
[0041]
(3)喷嘴的正上方设有第一导流筒和导流罩，由于喷嘴的压力较大，喷入的混合液进入第一导流筒和导流罩，导流罩的顶部很高，形成较高的液面从而缓冲喷嘴喷出的混合液，降低水流速度，增加反应时间。
[0042]
(4)导流罩和第二导流筒将混合液向上引流至壳体内，在第二导流筒的上方由于向上的混合液和向下沉的泥渣混合，形成稳定的污泥悬浮床，通过吸附架桥、网捕等作用快
速形成过滤层，对原水中的颗粒杂质、ss、胶体cod进行快速截流。
[0043]
(5)第一导流筒底部连通第二导流筒底部，第二导流筒的下部为倒圆锥形，使第二导流筒底部的泥渣、混凝剂、药剂等在喷嘴形成负压的作用下，回流至第一导流筒内，增加悬浮颗粒的碰撞，加快混凝作用。
[0044]
(6)将第二导流筒的底部和壳体连通，使壳体内的混合液回流至第二导流筒内，再次使污泥颗粒碰撞，再次利用未充分反应的药剂，使反应更充分，减少药剂的使用量。
[0045]
(7)导流罩为倒漏斗形，当污水由第二导流筒向上升至壳体时，断面积扩大，流速降低，降低表面负荷，利于悬浮污泥的沉降。
[0046]
(8)填料层利用浅层沉淀原理，增强悬浮污泥沉降速率，提高沉淀效果。
[0047]
(9)壳体顶部设有出水堰，可均匀出水，避免短流，同时可截流浮于水面的污泥团或其他杂物，使出水更清澈。
[0048]
(10)壳体底部为圆锥形，排泥管与水平设置并与壳体的外壁相切，便于污泥利用锥形壁面产生的旋流均匀顺利地排出。
[0049]
(11)本装置可以通过加高的方式减小占地面积，相比于背景技术中的装置，处理1万吨污水混合液，背景技术中的组合式水澄清装置占地面积是本装置的2-3倍。
附图说明
[0050]
图1给出了第一种实施方式的结构示意图。
[0051]
其中，1—喷嘴，2—出水管，3—排泥管，4—第一导流筒，5—导流罩，51—罩体，52—过渡部，53—缓冲部，6—第二导流筒，7—壳体，8—加药混合腔， 9—进水管，91—管道混合器，911—混凝剂入口，10—二次加药管，11—污泥回流管，12—填料层，13—清洗管，14—出水堰，15—视窗，16—维修口，17—支腿，i—进水混合区，ii—第一反应区，iii—第二反应区，iv—污泥回流区，v—混合上升区，vi—污泥悬浮区，vii—填料沉淀区，viii—清水出水区，ix—污泥沉降区，x—污泥聚集区。
具体实施方式
[0052]
以下对本高新技术的实施例进行详细说明，但是本高新技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0053]
根据本高新技术的第一个方面，提供了一种污水处理装置，如图1所示，包括：进水装置、出水管2、排泥管3、第一导流筒4、导流罩5、第二导流筒 6、壳体7、污泥回流管11、填料层12、清洗管13、出水堰14、视窗15、维修口16和支腿17。
[0054]
所述污水处理装置为立式的圆筒状，第一导流筒4、导流罩5、第二导流筒 6和壳体7为同心圆布置方式，这四个装置竖直设置且轴线重合。第一导流筒4、导流罩5、第二导流筒6均设置在壳体7内。
[0055]
进水装置包括进水管9、二次加药管10、加药混合腔8和喷嘴1。进水管9 和二次加药管10为加药混合腔8提供药剂与原水，并在加药混合腔8内混合后通过下游的喷嘴1喷入第一导流筒4中。进水管9连通至加药混合腔8的下部，进水管9上设有管道混合器91，管道混合器91上设有混凝剂入口911。加药混合腔8的截面积大于进水管9的截面积，使进水管9向加药混合腔8注入液体时，形成涡流；二次加药管10进入加药混合腔8的入口邻近该截面积
扩大部，加速药水的混合。进水装置依序从壳体7的底部和第二导流筒6的底部接入，位于上端的喷嘴1伸入第一导流筒4的底部，向上喷水，为污水处理装置提供污水混合液。
[0056]
第一导流筒4底部的第一开口截面积大于喷嘴1的外径，第一导流筒4的底部高于第二导流筒6的底部，使第一导流筒4的底部与第二导流筒6的底部连通，允许污水混合液从第二导流筒6的底部进入第一导流筒4内。水流经过喷嘴1时，喷嘴1周围形成负压，吸入位于第二导流筒6底部且在第一导流筒 4底部的第一开口周围的带有较多污泥的污水混合液，使原水(未经处理的污水)、污泥、药剂充分而激烈地快速混合，从而增加悬浮颗粒的碰撞，加快絮体的形成，同时也再次利用未充分反应的药剂，从而减少药剂的投加量。
[0057]
第一导流筒4的下部呈圆锥形，上部为圆筒形状。导流罩5介于第一导流筒4和第二导流筒6之间，并罩住第一导流筒4的上部，第一导流筒4、导流罩5和第二导流筒6三者之间具有间隔。导流罩5整体为倒漏斗形，由下至上依次包括下部的罩体51、过渡部52和上部的缓冲部53，罩体51为圆筒形，过渡部52为圆锥形，缓冲部51为圆筒形。罩体51的截面积大于第一导流筒4上部的截面积，使得污水混合液从第一导流筒4和导流罩5之间的间隙向下流至第二导流筒6底部。第一导流筒4、罩体51和过渡部52均设置在第二导流筒6 内。罩体51有两个作用：一是将污水混合液向下引流至导流罩5外，二是将污水混合液向上引流至第二导流筒6外。在污水混合液从第二导流筒6和导流罩 5之间的间隙向上引流时，流至过渡部52时增加断面积，降低向上的流速，使污泥更易下沉，第二导流筒6上方的污泥悬浮床更稳定。缓冲部53设置在第二导流筒6的上方并且高于壳体4内的液面，使从喷嘴1喷出的污水混合液得到较大空间的缓冲，以此降低水流速度。
[0058]
第二导流筒6的下部为圆锥形，上部为圆筒形状，底部具有接入进水装置的第二开口。第二导流筒6上部的截面积大于导流罩5的罩体51的截面积，使得水流从导流罩5和第二导流筒6之间的间隙流出第二导流筒6。第二导流筒6 下部设有若干连通第二导流筒6内外腔的污泥回流管11，污泥回流管11的一端连通壳体7的下部，另一端向第一导流筒4底部的方向延伸，使壳体7内的污水混合液在喷嘴1形成的压力下回流至第二导流筒6，污水混合液再次反应，提升处理效果，回流的污水混合液中还包括未充分反应的药剂和混凝剂，使这些药剂和混凝剂得到充分利用，减少药剂和混凝剂的加入量。第二导流筒6的底部低于第一导流筒4的底部，使进水管1的喷嘴喷水时，第二导流筒6底部的混合液被吸入第一导流筒4内。第二导流筒6的顶部的截面积逐渐递减，扩大第二导流筒6和壳体7之间的间隙的入口，使泥渣更好地沉积到壳体7的底部。
[0059]
壳体7的上部为圆筒形，下部呈倒圆锥形，壳体7的底部低于第二导流筒 6的底部，利于泥渣的沉降和缩小占地面积；壳体7上部的截面积大于第二导流筒6上部的截面积，使泥渣通过第二导流筒6和壳体7之间的间隙向下沉降。在壳体7内还设有填料层12、清洗管13和出水堰14。填料层12包括由多个六边形斜管组成的斜板，位于第二导流筒6的上方，并与第二导流筒6相隔一定距离，使填料层12与第二导流筒6之间形成污泥悬浮床，有利于过滤污泥。填料层12的作用包括去除污水混合液中的细小的悬浮物，以及使出水更稳定。清洗管13为气体冲洗管，位于填料层12的底部，用于清洗附着在填料层12上的污泥，防止堵塞。出水堰14位于壳体7的顶部，水流漫过出水堰14并流向出水管2。设置出水堰14，可均匀出水，避免短流，同时可截流浮于水面的污泥团或其他杂物，使出水更清澈。
[0060]
出水管2设置在壳体7的顶部，排泥管3水平设置在壳体7的底部并与壳体7的筒壁
相切。
[0061]
壳体7位于第二导流筒6上方的筒壁上设有视窗15，可直接从外部观察污泥悬浮床的区域。
[0062]
壳体7位于下部的筒壁上设有维修口16，工作人员可通过维修口16进入污水处理装置进行维修。
[0063]
壳体7的底部还设有支腿17。
[0064]
污水处理装置的水处理过程：
[0065]
通过混凝剂入口911向进水管9的管道混合器91中加入混凝剂，使原水与混凝剂混合，原水指的是未经处理的污水，原水与混凝剂的混合液进入加药混合腔8，并通过二次加药管10向加药混合腔8中加入药水，加药混合腔8内形成进水混合区i，由于混合液进入加药混合腔8时截面积增大，使加药混合腔8 内的液体产生涡流，在产生涡流的地方加入药水，加速药水的混合。
[0066]
经加药混合腔8混合后，在污水混合液从喷嘴1喷向第一导流筒4，污水混合液在第一导流筒4内形成第一反应区ii并开始反应，如果在第一导流筒4 内才加入药水，则会减少反应时间，药水也不能充分混合，无法达到很好的反应效果。接着污水混合液流向导流罩5，在导流罩5内形成第二反应区iii。然后混合液向下运动流出导流罩5，在第二导流筒6的下部形成污泥回流区iv，此处的污水混合液一部分沿着导流罩5和第二导流筒6的间隙向上运动形成混合上升区v，另一部分从第一导流筒4的底部进入第一反应区ii再次反应。
[0067]
混合上升区v向上运动的污水混合液经过渡部52的外壁时，断面积突然扩大，流速降低，并与位于上层的正在下沉的泥渣相互碰撞，在第二导流筒6 的上方形成污泥悬浮区vi，污泥悬浮区vi通过吸附架桥、网捕等作用快速形成过滤层，对原水中的颗粒杂质、ss、胶体cod进行快速截留。污泥悬浮区 vi拦截污泥后，一部分污水混合液向上运动，另一部分污水混合液向下运动。
[0068]
污泥悬浮区vi向上运动的污水混合液，经过填料层10时形成填料沉淀区 vii，污泥附着在填料层10的斜板上，利用浅层沉淀原理，增加絮状体接触面积，降低上升流速，改善沉淀效果。经过填料沉淀区vii后，液体到达顶部的清水出水区viii，清水漫过出水堰14后经出水管2排出。
[0069]
污泥悬浮区vi向下运动的污水混合液由于附带了大量的污泥，污泥下沉至第二导流筒6和壳体7的间隙形成污泥沉降区ix，老化污泥和超大絮凝体污泥进一步下沉至壳体7的底部形成污泥聚集区x，部分污泥聚集区x的混合液经污泥回流管14流入污泥回流区iv，再次反应后向上进入混合上升区v或进入第一反应区ii，污泥聚集区x底部的污泥通过排泥管3排出。
[0070]
通过该污水处理装置，不通过机械搅拌，而是通过混合液经过多个区域反应、再次反应以及通过力学原理调整水流速的方法使反应更充分，减少混凝剂和药剂的使用量，降低耗能，同时采用同心圆的方式布局四个导流筒，减小占地面积。
[0071]
以上所述仅为本高新技术的优选实施例而已，并不用于限制本高新技术，对于本领域的技术人员来说，本高新技术可以有各种更改和变化。凡在本高新技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本高新技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种立式污水处理装置，其特征在于，包括：壳体(7)，其底部接入一个进水装置和排泥管(3)；第一导流筒(4)和第二导流筒(6)，从内到外依序竖直地设置在所述壳体(7)内；第一导流筒(4)底部具有第一开口；第二导流筒(6)具有截面积递减的底部，所述底部具有第二开口，所述第二开口适于接入所述进水装置，所述底部还设有若干污泥回流管(11)，连通所述第二导流筒(6)底部内外的空腔；导流罩(5)，介于所述第一导流筒(4)和第二导流筒(6)之间，并罩住所述第一导流筒(4)的上部，所述第一导流筒(4)、导流罩(5)和第二导流筒(6)三者之间具有间隔，所述进水装置，其依序从所述壳体(7)的底部和第二导流筒(6)的底部接入后，位于上端的喷嘴(1)临近或伸入所述第一导流筒(4)的底部，向上喷水，所述第一导流筒(4)底部的第一开口截面积大于所述喷嘴(1)的外径，允许流体从底部进入所述第一导流筒(4)。2.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述导流罩(5)为倒漏斗形，由下至上依次包括罩体(51)、过渡部(52)和缓冲部(53)，所述罩体(51)和所述过渡部(52)位于所述第二导流筒(6)内，所述缓冲部(53)位于所述第二导流筒(6)之外。3.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述壳体(7)下部为锥形。4.根据权利要求3所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述排泥管(3)水平地设置并与所述壳体(7)的筒壁相切。5.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体(7)内且位于所述第二导流筒(6)上方的填料层(12)。6.根据权利要求5所述的立式污水处理装置，其特征在于，还包括设置在所述填料层(12)底部的清洗管(13)。7.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体(7)顶部的溢流堰(14)。8.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述进水装置还包括：加药混合腔(8)，位于在所述喷嘴(1)的上游；进水管(9)，连通至所述加药混合腔(8)下部，并且其中设有混凝剂入口(911)；二次加药管(10)，接入所述加药混合腔(8)。9.根据权利要求8所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述加药混合腔(8)的截面积大于所述进水管(9)的截面积，所述二次加药管(10)进入所述加药混合腔(8)的入口临近该截面积扩大部。10.根据权利要求8所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述进水管(9)上设有管道混合器(91)，所述管道混合器(91)上设有所述混凝剂入口(911)。11.根据权利要求1所述的立式污水处理装置，其特征在于，所述第一导流筒(4)、导流罩(5)、第二导流筒(6)和所述壳体(7)同心圆设置。
技术总结
本高新技术涉及水处理领域，提供一种立式污水处理装置，包括：壳体(7)，其底部接入一个进水装置和排泥管(3)；第一导流筒(4)和第二导流筒(6)，从内到外依序竖直地设置在壳体内；第一导流筒底部具有第一开口；第二导流筒具有截面积递减的底部；导流罩(5)，介于第一导流筒和第二导流筒之间，第一导流筒、导流罩和第二导流筒三者之间具有间隔；进水装置，其依序从壳体的底部和第二导流筒底部接入后，位于上端的喷嘴(1)临近或伸入第一导流筒底部，向上喷水，第一导流筒底部的第一开口截面积大于喷嘴的外径，允许流体从底部进入第一导流筒。该装置可以减少药剂投加量、降低耗能、减小占地面积。减小占地面积。减小占地面积。
技术开发人、权利持有人：王候兵 蔡辉 熊向阳 陈刚 姚远 朱海燕 李强 刘一夫
