专利名称：高新斜管浮沉池净水系统及净水技术
技术领域：
本发明涉及一种水质处理系统及处理方法，特别涉及一种针对黄河下游地区引黄水库水浮沉池净水系统及净水方法。
背景技术：
黄河下游水污染严重，高藻、高有机物是引黄水库水的共性水质问题。伴随《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)强制性实施，技术落后、设施陈旧的常规工艺已经难以应对严重的水源污染和高品质的饮用水水质要求。针对引黄水库水的水质特点，虽然提出了种种改善常规水处理工艺的措施，但是未取得满意的结果。常规饮用水处理工艺中，平流和斜管沉淀池处理浊度的范围较大，但是处理低温低浊水和去除藻类、色度的效果很差；气浮借助微气泡粘附絮体上浮至液面达到去除效果，可以去除絮体颗粒的粒径在10 30 μ m之间，但是当水源水浊度较高时，气浮工艺不能很好的保证出水水质。针对引黄水库水随季节或气候变化温度、浊度和藻含量高低交替的情况，融合气浮和沉淀的优势，发明新型的斜管浮沉池工艺，应对引黄水库水的水质变化，保证良好的处理效果。目前浮沉池的类型主要有平流式浮沉池，侧向流斜板浮沉池，连续式浮沉池等。平流式浮沉池是在平流沉淀池基础上改造产生，在平流池的末端增设气浮设施，以实现气浮和沉淀的结合。平流沉淀池具有处理效果好等优点，但先沉淀后气浮的定型运行难以应对水质变化，没能良好的结合气浮和沉淀的处理优势，能耗大。侧向流斜板浮沉池将气浮和沉淀两工艺形式结合，实现气浮和沉淀两种水处理功能，但易出现“矾花”现象，而且排泥效果差。另外，由于气浮和斜板沉淀要求池体长度不同，迫使浮沉池调整尺寸以最先满足气浮要求。连续式浮沉池(《一种新型浮沉池》专利号200710039884)采用双层组合布置，将混合、絮凝、沉淀、气浮工艺结合，采用先沉淀后气浮的工艺或是单沉淀的工艺，能够有效处理水质变化的原水，但是在单沉淀工艺时需要将溶气释放器取出，否则会影响原水流动，降低沉淀效果，不同的工艺转换操作麻烦。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种斜管浮沉池净水系统，使其可执行气浮沉淀结合工艺和单沉淀工艺，并且两种工艺转换操作简单，本发明还提供一种采用前述净水系统的净水方法。为解决上述问题，本发明包括浮沉池和溶气发生装置，所述的浮沉池包括混合池、 絮凝室、气浮接触室、气浮分离室、斜管沉淀区和沉淀布水区，混合池的上部和絮凝室的上部连通，絮凝室的底部与气浮接触室的底部连通，气浮接触室的底部设有沉淀布水区的进水口，进水口设有间板，斜管沉淀区位于沉淀布水区的上方，气浮分离室位于斜管沉淀区位的上方，斜管沉淀区连通沉淀布水区和气浮分离室，气浮分离室顶部的上方设有刮渣机，气浮分离室顶部的外侧设有浮渣槽，浮渣槽外侧设有与浮渣槽通过溢流堰隔开的沉淀集水槽，沉淀布水区的上部和沉淀集水槽均设有出水口，气浮接触室的顶部与气浮分离室连通，原水进水管与混合池的底部连接，原水进水管上设有加药装置，溶气发生装置的溶气释放器设置在气浮接触室的中部。所述的气浮接触室的长宽比为16 :3，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室同长，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室的宽度比为4. 7 1 :8。气浮接触室为前述狭长的空间，气浮效果好，在较小的溶气水回流比条件下，就能实现 较高的微絮凝体与气泡的结合效果，气浮效果好。为了使溶气发生装置结构简单，所述的溶气发生装置包括空压机、溶气罐、清水泵、水箱和所述的溶气释放器，空压机连接溶气罐进气口，水箱通过清水泵连接溶气罐进水口，溶气罐的溶气出口连接溶气释放器。为了使水流在进入气浮分离室后能向气浮分离室的中部流动，便于杂质的上浮， 所述的气浮接触室是在絮凝室的邻近气浮分离室的一侧用挡板隔出空间，挡板的上部向气浮分离室的中部倾斜。为了便于开启和关闭闸板，所述的挡板上位于进水口的两侧固定有滑槽，闸板设在滑槽内，间板上固定有螺母，螺母上连接有螺杆，螺杆的上端伸出到浮沉池的顶面之上， 螺杆与浮沉池的顶部可转动连接，螺杆的上端上固定有手柄。为了防止在刮渣时水流进入浮渣槽，所述的浮渣槽的内壁上设有向下倾斜伸入到气浮分离室内的截留板，截留板的下端低于刮渣机的刮渣板。一种采用上述斜管浮沉池净水系统的斜管浮沉池净水方法，包括如下步骤(1) 关闭闸板，使沉淀布水区的进水口关闭，打开沉淀布水区的出水口 ；(2)向混合池引入黄河水库水，并从原水进水管加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池混合；(3)原水进入絮凝室，搅拌使原水形成微絮凝体，再流入气浮接触室，(4)向气浮接触室通入溶气水，溶气水回流比为8-9%，使原水在气浮接触室向上流动过程中与溶气水混合，并流入到气浮分离室， (5)气浮分离室上部形成浮渣，将浮渣刮入浮渣槽，气浮分离室底部的水进入斜管沉淀区沉淀，净水从沉淀布水区的出水口流出。一种采用上述斜管浮沉池净水系统的斜管浮沉池净水方法，包括如下步骤(1) 打开闸板，使沉淀布水区的进水口敞开，打开沉淀集水槽的出水口，关闭沉淀布水区的出水口 ；(2)向混合池引入黄河水库水，并从原水进水管加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池混合；(3)原水进入絮凝室，搅拌使原水形成微絮凝体，再流入气浮接触室，(4)使原水从气浮接触室的底部流入到沉淀布水区，(5)原水从沉淀布水区向上流入到斜管沉淀区沉淀，经过斜管沉淀区后净水再向上流动进入气浮分离室进入沉淀集水槽，净水由沉淀集水槽的出水口流出。本发明的有益效果本发明的气浮接触室的顶部与气浮分离室连通，气浮接触室的底部通过闸板与沉淀布水区连通，当运行气浮与沉淀结合工艺时，关闭闸板，当运行单沉淀工艺时，打开间板，水流只从气浮接触室的底部流过，溶气释放器不会阻碍水流的流动， 不需要取出溶气释放器，两种工艺转换操作简单。并且气浮接触室采用特别的狭长的池型， 能有效的提高气浮效果，减少溶气水用量。本发明可针对引黄水库水随季节、气候变化的水质、水温、水量选择不同的运行单元，改变了常规方法工艺单一、处理效果不稳定的弊端，达到了事半功倍的效果。采用气浮工艺时，使用了气浮和斜管的协同作用。浮渣槽和集水槽的协同作用，避免了 “跑矾花”现象等。
图1是本发明净水系统的流程图；图2是图1中A局部放大图；图3是图1中B局部放大图。图中1、空压机，2、溶气罐，3、加药装置，4、原水进水管，5、混合池，6、搅拌装置I， 7、絮凝室，8、搅拌装置II，9、手柄，10、刮渣机，11、浮渣槽，12、沉淀集水槽，13、沉淀出水口， 14、螺杆，15、气浮分离室，16、挡板，17、溶气释放器，18、斜管沉淀区，19、气浮出水口，20、气浮接触室，21、沉淀布水区，22、污泥斗，23、水箱，24、清水泵，25、截留板，26、刮渣板，27、溢流堰，28、滑槽，29、螺母，30、闸板，31、进水口。
具体实施例方式具体实施例一
如图1所示的一种浮沉池净水系统，它包括浮沉池和溶气发生装置，浮沉池包括混合池5、絮凝室7、气浮接触室20、气浮分离室15、斜管沉淀区18和沉淀布水区21，混合池5 内设有搅拌装置I 6，搅拌装置I 6采用桨板式搅拌器，絮凝室7内设有搅拌装置II 8，搅拌装置II 8采用桨板式搅拌器。在搅拌轴的不同高度处安装不同半径的桨片，以恒定速度转动的搅拌轴带动不同半径的桨片，使得絮凝池内不同高度的水流搅拌强度不同，絮凝效果较好。混合池5、絮凝室7和气浮分离室15依次从左到右排列，混合池5的上部和絮凝室7 的上部连通，气浮分离室15位于斜管沉淀区18的上方，斜管沉淀区18位于沉淀布水区21 的上方，沉淀布水区21的底部设有污泥斗22，污泥斗22连接有带阀门的污泥排放管。气浮接触室20是在絮凝室7的右侧用挡板16隔出的空间，絮凝室7的底部、气浮接触室20的底部和沉淀布水区的底部在同一高度。如图3所示，挡板16的底部设有一个沉淀布水区的进水口 31，即进水口 31位于气浮接触室20的底部，用于连通气浮接触室20 和沉淀布水区21，在挡板16上位于进水口 31的两侧固定有滑槽观，滑槽观内设有可挡住进水口 31的闸板30，闸板30上固定有螺母四，螺母四上连接有螺杆14，螺杆14的上端伸出到浮沉池的顶面之上，螺杆14与浮沉池的顶部可转动连接，螺杆14的上端上固定有手柄9，转动手柄9，可使螺母四带动间板30沿螺杆14上下移动，从而使进水口 31打开和关闭。气浮接触室20的底部与絮凝室7的底部连通，气浮接触室20的顶部与气浮分离室15的中部连通，挡板16的主体竖直设置，挡板16的上端向气浮分离室15的中心倾斜， 原水进水管4与混合池5的底部连接，原水进水管4上设有加药装置3，用于投加混凝剂，如图1和图2所示，气浮分离室15顶部的外侧设有浮渣槽11，浮渣槽11外侧设有沉淀集水槽 12，沉淀集水槽12上设有沉淀出水口 13，浮渣槽11和沉淀集水槽12之间为溢流堰27，浮渣槽11的内壁上设有向下倾斜伸入到气浮分离室15内的截留板25，截留板25的下端低于刮渣机10的刮渣板沈，沉淀布水区21的上部设有气浮出水口 19。溶气发生装置包括空压机1、溶气罐2、清水泵对、水箱23和溶气释放器17，溶气释放器17设置在气浮接触室20的中部，空压机1连接溶气罐2的进气口，水箱23的出水口通过清水泵M连接溶气罐2的进水口，溶气罐2的溶气水出口连接溶气释放器17。采用上述浮沉池净水系统的浮沉池净水方法包括如下步骤(1)关闭闸板30，使沉淀布水区的进水口 31关闭，打开气浮出水口 19 ； (2)向混合池5引入黄河水库水，进水流量为5m3/h，并从原水进水管4加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池混合，搅拌速度 50r/min,水力停留时间^iin ； (3)原水进入絮凝室7，搅拌使原水形成微絮凝体，搅拌速度 15r/min,水力停留时间^iiin ；再流入气浮接触室20 ； (4)向气浮接触室20通入溶气水，溶气水回流比为15%，溶气水压力0. 4MPa，使原水在气浮接触室20向上流动过程中与溶气水混合，并流入到气浮分离室15，(5)气浮分离室15上部形成浮渣，将浮渣刮入浮渣槽11，气浮分离室15底部的水进入斜管沉淀区18沉淀，净水从气浮出水口 19排出。具体实施例二
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例一的斜管浮沉池净水系统基本相同，只是存在以下特别限定气浮接触室的长宽比为16 :3，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室同长，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室的宽度比为4. 7 1 :8。本净水方法与具体实施例一净水方法区别在于溶气水回流比为8%。具体实施例三
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例二的斜管浮沉池净水系统相同。本净水方法与具体实施例二净水方法区别在于溶气水回流比为8. 5%。具体实施例四
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例二的斜管浮沉池净水系统相同。本净水方法与具体实施例二净水方法区别在于溶气水回流比为9%。具体实施例五
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例二的斜管浮沉池净水系统相同。本净水方法与具体实施例二净水方法区别在于溶气水回流比为10%。具体实施例六
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例二的斜管浮沉池净水系统相同。本净水方法与具体实施例二净水方法区别在于溶气水回流比为15%。具体实施例七
本具体实施例的斜管浮沉池净水系统与具体实施例二的斜管浮沉池净水系统相同。本净水方法包括如下步骤(1)打开闸板30，使沉淀布水区的进水口 31敞开，打开沉淀出水口 13，关闭气浮出水口 19 ； (2)向混合池5引入黄河水库水，进水流量为5m3/h， 并从原水进水4管加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池5混合，搅拌速度50r/min， 水力停留时间anin ； (3)原水进入絮凝室7，搅拌使原水形成微絮凝体，搅拌速度50r/min， 水力停留时间anin ；再流入气浮接触室20 ； (4)使原水从气浮接触室20的底部流入到沉淀布水区21，(5)原水从沉淀布水区21向上流入到斜管沉淀区18沉淀，净水再向上流动进入气浮分离室15并漫过浮渣槽11和溢流堰27进入沉淀集水槽12，净水由沉淀出水口 13排出ο
如下是上述七种具体实施例的水质处理效果表
表1 (例一)
项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cm”1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28
6处理后水质0. 94. 72. 50. 0300. 17去除率70%65%17%21%39%表2 (例二)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质0. 63. 12. 10. 0250. 14去除率80%77%30%34%50%表3 (例三)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质0. 63. 32. 00. 0260. 15去除率80%76%33%32%46%表4 (例四)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质0. 53. 41. 90. 0260. 15去除率83%75%37%32%46%表5 (例五)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质0. 84. 62. 40. 0290. 17去除率73%66%20%24%39%表6 (例六)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质0. 84. 52. 30. 0290. 16去除率73%67%23%24%43%表7 (例七)项目浊度(NTU)叶绿素a(mg/L)CC Mn(mg/L)UV254 (cnf1)NH3-N (mg/L)处理前水质3. 013. 53. 00. 0380. 28处理后水质1. 26. 22. 60. 0320. 21去除率60%54%13%16%25%
由上述表可看出，气浮与斜管沉淀的协同水质处理效果(例一-例六)明显好于单斜管沉淀(例七)，气浮与斜管沉淀的协同水质处理中，狭长的气浮接触室(例二 -例六)水质处理效果好于普通气浮接触室水质处理效果(例一)。并且，采用狭长的气浮接触室，使得溶气水回流比不是越大越好，而是溶气水回流比在8%-9%时能取得最佳效果。
权利要求
1.一种斜管浮沉池净水系统，包括浮沉池和溶气发生装置，其特征在于所述的浮沉池包括混合池、絮凝室、气浮接触室、气浮分离室、斜管沉淀区和沉淀布水区，混合池的上部和絮凝室的上部连通，絮凝室的底部与气浮接触室的底部连通，气浮接触室的底部设有沉淀布水区的进水口，进水口设有闸板，斜管沉淀区位于沉淀布水区的上方，气浮分离室位于斜管沉淀区位的上方，斜管沉淀区连通沉淀布水区和气浮分离室，气浮分离室顶部的上方设有刮渣机，气浮分离室顶部的外侧设有浮渣槽，浮渣槽外侧设有与浮渣槽通过溢流堰隔开的沉淀集水槽，沉淀布水区的上部和沉淀集水槽均设有出水口，气浮接触室的顶部与气浮分离室连通，原水进水管与混合池的底部连接，原水进水管上设有加药装置，溶气发生装置的溶气释放器设置在气浮接触室的中部。
2.根据权利要求1所述的净水系统，其特征在于所述的气浮接触室的长宽比为16 3，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室同长，絮凝室、气浮接触室、气浮分离室的宽度比为4. 7 1 :8。
3.根据权利要求1或2所述的净水系统，其特征在于所述的溶气发生装置包括空压机、溶气罐、清水泵、水箱和所述的溶气释放器，空压机连接溶气罐进气口，水箱通过清水泵连接溶气罐进水口，溶气罐的溶气出口连接溶气释放器。
4.根据权利要求1或2所述的净水系统，其特征在于所述的气浮接触室是在絮凝室的邻近气浮分离室的一侧用挡板隔出空间，挡板的上部向气浮分离室的中部倾斜。
5.根据权利要求1或2所述的净水系统，其特征在于所述的挡板上位于进水口的两侧固定有滑槽，间板设在滑槽内，间板上固定有螺母，螺母上连接有螺杆，螺杆的上端伸出到浮沉池的顶面之上，螺杆与浮沉池的顶部可转动连接，螺杆的上端上固定有手柄。
6.根据权利要求1或2所述的净水系统，其特征在于所述的浮渣槽的内壁上设有向下倾斜伸入到气浮分离室内的截留板，截留板的下端低于刮渣机的刮渣板。
7.一种采用如权利要求1或2所述斜管浮沉池净水系统的斜管浮沉池净水方法，其特征在于包括如下步骤(1)关闭闸板，使沉淀布水区的进水口关闭，打开沉淀布水区的出水口 ；(2)向混合池引入黄河水库水，并从原水进水管加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池混合；(3)原水进入絮凝室，搅拌使原水形成微絮凝体，再流入气浮接触室，(4)向气浮接触室通入溶气水，溶气水回流比为8-9%，使原水在气浮接触室向上流动过程中与溶气水混合，并流入到气浮分离室，(5)气浮分离室上部形成浮渣，将浮渣刮入浮渣槽，气浮分离室底部的水进入斜管沉淀区沉淀，净水从沉淀布水区的出水口流出。
8.一种采用如权利要求1或2所述斜管浮沉池净水系统的斜管浮沉池净水方法，其特征在于包括如下步骤(1)打开闸板，使沉淀布水区的进水口敞开，打开沉淀集水槽的出水口，关闭沉淀布水区的出水口 ；(2)向混合池引入黄河水库水，并从原水进水管加入混凝剂，搅拌使原水和混凝剂在混合池混合；(3)原水进入絮凝室，搅拌使原水形成微絮凝体， 再流入气浮接触室，(4)使原水从气浮接触室的底部流入到沉淀布水区，(5)原水从沉淀布水区向上流入到斜管沉淀区沉淀，经过斜管沉淀区后净水再向上流动进入气浮分离室进入沉淀集水槽，净水由沉淀集水槽的出水口流出。
全文摘要
本发明公开了一种斜管浮沉池净水系统及净水方法，本发明絮凝室的底部与气浮接触室的底部连通，气浮接触室的底部设有沉淀布水区的进水口，进水口设有闸板，斜管沉淀区位于沉淀布水区的上方，气浮分离室位于斜管沉淀区位的上方，斜管沉淀区连通沉淀布水区和气浮分离室。本发明净水方法，包括如下步骤(1)调节好净水系统各管口的状态；(2)将原水和混凝剂混合；(3)絮凝；(4)气浮接触；(5)气浮分离，沉淀出净水。本发明可运行气浮与沉淀结合工艺及运行单沉淀工艺时，两种工艺转换操作简单。本发明可针对引黄水库水随季节、气候变化的水质、水温、水量选择不同的运行单元，可达到了事半功倍的效果。
文档编号C02F9/04GK102153215SQ20111002234
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者宋武昌, 张克峰, 李梅, 王永磊, 田珍, 粱恒, 贾瑞宝 申请人:山东建筑大学
