阅读说明：本技术 一种多向流沉淀单元及其使用方法 (Multi-directional flow precipitation unit and use method thereof ) 是由 魏令勇 高琼 刘启诚 秦春禹 寇长江 刘艳春 安浩 李晓辉 武彪 于 2019-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多向流沉淀单元及其使用方法,包括若干组依次按列或按排周期性布设的多向流沉淀组件,每个多向流组件包括一块第一平板、若干块间隔设置的第二平板、若干根间隔设置的方管和若干根间隔设置的三角管,第一平板长度方向与水平面呈60度夹角布设；若干根间隔设置的方管相互平行均垂直设置在第一平板的一个板面上；若干块间隔设置的第二平板位于与第一平板相平行的同一平面上且垂直布设在方管所在的平面上；若干个间隔设置的三角管长度方向相互平行的位于同一平面,相邻三角管的顶角对应垂直设置在相邻两块第二平板间的方管上。其具有结构设计合理、操作使用方便、自动化智能化程度相对较高,能够有效提高表面负荷和泥道冲洗效率等优点。(The invention relates to a multidirectional flow sedimentation unit and a using method thereof, and the multidirectional flow sedimentation unit comprises a plurality of groups of multidirectional flow sedimentation components which are periodically arranged in rows or columns in sequence, each multidirectional flow component comprises a first flat plate, a plurality of second flat plates arranged at intervals, a plurality of square tubes arranged at intervals and a plurality of triangular tubes arranged at intervals, and the length direction of the first flat plate and the horizontal plane form an included angle of 60 degrees; a plurality of square tubes which are arranged at intervals are mutually parallel and are vertically arranged on one plate surface of the first flat plate; a plurality of second flat plates which are arranged at intervals are positioned on the same plane which is parallel to the first flat plate and are vertically arranged on the plane where the square pipe is positioned; the length directions of a plurality of triangular pipes arranged at intervals are mutually parallel and are positioned on the same plane, and the vertex angles of the adjacent triangular pipes are correspondingly and vertically arranged on the square pipe between the two adjacent second plates. The device has the advantages of reasonable structural design, convenient operation and use, relatively high degree of automation intelligence, capability of effectively improving the surface load and the mud channel washing efficiency and the like.)

一种多向流沉淀单元及其使用方法

技术领域

本发明涉及水处理中的固液分离技术领域，尤其涉及一种多向流沉淀单元及其使用方法。

背景技术

沉淀是去除水中悬浮物的一种重要的工艺过程。高效沉淀工艺的研发与应用始终是关注的焦点。目前，广泛应用的高效沉淀工艺是基于哈真提出的浅池理论，将沉淀单元装填斜管或斜板等沉淀组件，相继开发了斜板沉淀池、斜管沉淀池和迷宫斜板沉淀池等工艺类型。采用斜管或斜板结构的沉淀工艺，可以有效增加沉淀效率，但在实际使用过程中会发生絮体堵塞斜管(斜板)等问题，严重影响沉淀效果。

早在本申请的申请日以前，申请人通过检索得到专利公开号：CN101190389A，其提供了一种水平管沉淀工艺，该工艺提出沉淀方式有利于减少水流方向对悬浮物的沉淀，提高了沉淀分离效率，但经过多次现场实践和理论证明发现：其存在对进水流态要求较高，导致设计表面负荷偏低，且存在泥道冲洗系统较为复杂及冲洗效率不高等问题。本发明正是基于该研究背景下而提出，旨在提供一种处理效率较高的多向流沉淀单元及其使用方法以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术中斜管(斜板)和水平流沉淀技术存在的不足，提供一种多向流沉淀单元及其使用方法，其具有结构设计合理、操作使用方便、自动化智能化程度相对较高，能够有效提高表面负荷和泥道冲洗效率等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种多向流沉淀单元，该单元包括若干组依次按列或按排周期性布设的多向流沉淀组件，每个所述多向流组件包括一块第一平板、若干块间隔设置的第二平板、若干根间隔设置的方管和若干根间隔设置的三角管，其中，第一平板长度方向与水平面呈60度夹角布设；若干根间隔设置的方管相互平行的位于同一平面上，且均垂直设置在第一平板的一个板面上；若干块间隔设置的第二平板位于与第一平板相平行的同一平面上且垂直布设在方管所在的平面上；若干个间隔设置的三角管长度方向相互平行的位于同一平面，相邻三角管的顶角对应垂直设置在相邻两块第二平板间的方管上，并且两块第二平板间的三角管的顶角垂直设置于其中一块第二平板的边缘处，并且与另一块第二平板留有2-4cm间距作为水平流进水沉淀悬浮物的排泥口；与排泥口相连的三角管的斜面和第一平板、所有第二平板围成的空间作为悬浮固体沉降区域和滑泥区；其中，下一列或下一排的多向流组件的第一平板与上一列或上一排的多向流组件的所有三角管两底角所在平面相接触，依次类推，组成多向流沉淀组件；每个所述多向流组件的方管沿长度方向的两个端头中，一个端头进行封堵，另一个端头进行封堵并设置方管进水孔，所述方管进水孔与方管冲洗水连接管相连接；方管冲洗水连接管由方管冲洗水连接支管进行连接与供水；在每个所述多向流组件中，位于同一平面内的所有方管沿长度方向上均设置有若干个方管出水孔，每个所述多向流组件同一位置处的一个最外侧方管中设置有单侧进水孔，该单侧进水孔设置在进水端的对侧面，形成与水平进水流相同方向的方管同向冲洗水流孔；每个所述多向流组件同一位置处的另一个最外侧方管中设置有单侧出水孔，该单侧出水孔设置在出水端的对侧面，形成与水平进水流相反方向的方管逆向冲洗水流孔；每个所述多向流组件的两个最外侧方管之间的所有方管对应最外侧方管的两侧均设置有双侧开孔；上述出水孔可对水平流进出水和由下至上进出水用于沉淀的三角管的斜面和倾斜平板进行有效冲洗；将三角管的长度方向的两端头进行封堵，其中一端头进行封堵，另一端头进行封堵并设置三角管进水孔，所述进水孔与三角管冲洗水连接管相连接；三角管冲洗水连接管由三角管冲洗水连接支管进行连接与供水；三角管设置有若干个沿水平方向不同部位的三角管出水孔，出水孔垂直向下，可加强对用于沉淀的三角管的斜面和倾斜平板进行有效冲洗；竖向方管和三角管的进水孔由冲洗水进水总管进水，所述进水总管再通过方管冲洗水连接支管与方管冲洗水连接管，实现方管冲洗水的进水和配水；所述进水总管再通过三角管冲洗水连接支管与三角管冲洗水连接管，实现三角管冲洗水的进水和配水。

作为上述方案的进一步优化，第一平板、第二平板、方管和三角管的材质为不锈钢、铝合金、硬质聚氯乙烯或ABS树脂材质。

作为上述方案的进一步优化，第一平板、第二平板、方管和三角管通过焊接、铆接或者粘接方式相互固定。

作为上述方案的进一步优化，三角管的顶角和两底角均为60°，相应地，三角管的斜板与水平面夹角为60°，下底面与水平面平行。

作为上述方案的进一步优化，所述多向流沉淀单元还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括PLC控制器、阀门控制组件、高压泵控制组件以及水质在线检测传感器；所述PLC控制器与阀门控制组件和高压泵控制组件连接；所述水质在线检测传感器设置在多向流沉淀单元的进水和出水端，并将检测的实时水质信号发送至PLC控制器；所述PLC控制器将接收到的实时水质信号经数据转换后与预设的相应阈值进行比较，并将比较的结果和运行时间存储于控制器的存储模块中，根据比较的结果判断是否开始冲洗流程和选用相应的冲洗方案；所述的冲洗流程包括PLC控制器发出开启阀门控制组件和高压泵控制组件的指令，开启相应的阀门和高压泵，以及发出关闭阀门控制组件和高压泵控制组件的指令，关闭相应的阀门和高压泵；所述的冲洗方案包括先停止装置进水，开启冲洗高压泵同时开启一组或多组阀门控制组件调整冲洗不同区域和冲洗时间，并通过水泵变频组件控制冲洗水压力和流量。

作为上述方案的进一步优化，所述多向流沉淀单元还包括污泥收集斗，所述污泥收集斗设置在多向流沉淀单元下方，并配有多组泥位计传感器；所述多组泥位计传感器与PLC控制器数据信号连接；所述污泥收集斗的底部均设置有与PLC控制器相连接的自动启闭板或阀门；所述污泥收集斗内部还安装有螺旋刮泥机或穿孔排泥管；所述自动启闭板或阀门根据泥位计传感器和运行时间，通过PLC控制器开启相应不同位置的自动启闭板或阀门，实现定时和定量的污泥自动排外。

作为上述方案的进一步优化，所述多向流沉淀单元还包括冲洗水储存罐，所述冲洗水储存罐进水为多向流沉淀装置出水；所述冲洗水储存罐的进水口设置过滤组件，所述过滤组件包括滤网和精密过滤器单元，防止冲洗水对多向流沉淀单元冲洗孔的堵塞，所述精密过滤器包括pp棉、反渗透膜、超滤膜中的任一种或其组合。

本发明所述多向流沉淀单元的使用方法包括如下步骤：

1)第一平板、第二平板、方管和三角管安装形成多向流沉淀组件，通过焊接、铆接或者粘接方式相互固定；将若干组多向流沉淀组件依次按列或按排组成的整体形成多向流沉淀单元；第一平板、第二平板、方管和三角管的数量和尺寸根据实际处理水量和应用条件进行调整；

2)待处理水可以实现水平流进出水、由下至上进出水的多向流态沉淀处理过程，其中，水平流进水首先进入多向流沉淀单元的水平流进水端，在通过倾斜的第二平板和三角管的斜面部分过程中，固体悬浮物不断沉淀在第二平板和三角管的斜面部分，水仍以水平前进，从而实现待处理水的固液分离；所述的沉淀在第二平板和三角管的斜面部分的固体悬浮沿着斜板下滑至排泥口进入排泥通道；由下至上进水首先进入多向流沉淀单元的下进流进水端，在通过排泥通道的倾斜第一平板过程中，固体悬浮物不断沉淀在第一平板部分，水仍以向上前进，从而实现待处理水的固液分离；所述的水平流进水及由下至上进水所沉淀的固体悬浮物汇集并沿着第一平板下滑至多向流沉淀单元最下端，再落入污泥收集斗；

3)开启冲洗模式：多向流沉淀单元进行冲洗流程不需停止装置进水，冲洗过程先开启冲洗高压泵同时开启一组或多组阀门调整冲洗不同区域和冲洗时间，并通过水泵变频组件控制冲洗水压力和流量；冲洗强度和时间根据实际进行调整；

4)冲洗结束后，冲洗脱落的污泥将不断沉淀至污泥收集斗。根据设定程序依次关闭泵和阀门等设备，完成冲洗过程；依次类推，周而复始。

采用本发明的多向流沉淀单元及其使用方法具有如下有益效果：

(1)结构设计更加合理，能够实现多向流进水，对进水流态要求较低，可实现高效去除水体中去除悬浮物、胶体、重金属和磷等污染物。该工艺具有处理效果好、表面负荷高、占地面积小、结构简单和处理成本低等优点，具有较好的经济和应用价值。

(2)通过控制器、阀门控制组件、高压泵控制组件以及水质在线检测传感器，能够根据比较的结果判断是否开始冲洗流程和选用相应的冲洗方案，整体运行的可靠性较高；另外，通过多组泥位传感器的检测，能够方便、精准的确保整个装置污泥排放及收集的可靠运行。

附图说明

附图1为本发明多向流沉淀单元的三角管结构示意图。

附图2为本发明多向流沉淀单元的方管结构示意图。

附图3为本发明多向流沉淀单元的平板、三角管与方管连接的结构示意图。

附图4为图3的另一视角示意图。

附图5为本发明多向流沉淀单元水平流进水端截面示意图。

附图6为本发明多向流沉淀单元水平流出水端截面示意图。

附图7为本发明多向流沉淀单元由下向上流进水端截面示意图，其中，左侧为水平流进水端。

附图8-9为本发明多向流沉淀单元立体结构的不同视角的示意图，其中，左侧为水平流进水端。

其中：1为第一平板；1’为第二平板；2为方管；3为三角管；4为排泥口；5为方管进水孔；6为方管冲洗水连接管；7为方管冲洗水连接支管；8为方管出水孔；9为方管同向冲洗水流孔；10为方管逆向冲洗水流孔；11为三角管出水孔；12为三角管冲洗水连接管；13为三角管冲洗水连接支管；14为三角管出水孔。

具体实施方式

下面结合附图1-9对本发明多向流沉淀单元及其使用方法作以详细说明。

一种多向流沉淀单元，该单元包括若干组依次按列或按排周期性布设的多向流沉淀组件，每个所述多向流组件包括一块第一平板1、若干块间隔设置的第二平板1’、若干根间隔设置的方管2和若干根间隔设置的三角管3，其中，第一平板长度方向与水平面呈60度夹角布设；若干根间隔设置的方管相互平行的位于同一平面上，且均垂直设置在第一平板的一个板面上；若干块间隔设置的第二平板位于与第一平板相平行的同一平面上且垂直布设在方管所在的平面上；若干个间隔设置的三角管长度方向相互平行的位于同一平面，相邻三角管的顶角对应垂直设置在相邻两块第二平板间的方管上，并且两块第二平板间的三角管的顶角垂直设置于其中一块第二平板的边缘处，并且与另一块第二平板留有2-4cm间距作为水平流进水沉淀悬浮物的排泥口4；与排泥口4相连的三角管3的斜面和第一平板、所有第二平板围成的空间作为悬浮固体沉降区域和滑泥区；其中，下一列或下一排的多向流组件的第一平板与上一列或上一排的多向流组件的所有三角管两底角所在平面相接触，依次类推，组成多向流沉淀组件；每个所述多向流组件的方管2沿长度方向的两个端头中，一个端头进行封堵，另一个端头进行封堵并设置方管进水孔5，所述方管进水孔5与方管冲洗水连接管6相连接；方管冲洗水连接管6由方管冲洗水连接支管7进行连接与供水；在每个所述多向流组件中，位于同一平面内的所有方管沿长度方向上均设置有若干个方管出水孔8，每个所述多向流组件同一位置处的一个最外侧方管中设置有单侧进水孔，该单侧进水孔设置在进水端的对侧面，形成与水平进水流相同方向的方管同向冲洗水流孔9；每个所述多向流组件同一位置处的另一个最外侧方管中设置有单侧出水孔，该单侧出水孔设置在出水端的对侧面，形成与水平进水流相反方向的方管逆向冲洗水流孔10；每个所述多向流组件的两个最外侧方管之间的所有方管对应最外侧方管的两侧均设置有双侧开孔；上述出水孔可对水平流进出水和由下至上进出水用于沉淀的三角管的斜面和倾斜平板进行有效冲洗；将三角管3的长度方向的两端头进行封堵，其中一端头进行封堵，另一端头进行封堵并设置三角管进水孔11，所述进水孔与三角管冲洗水连接管12相连接；三角管冲洗水连接管12由三角管冲洗水连接支管13进行连接与供水；三角管设置有若干个沿水平方向不同部位的三角管出水孔14，出水孔垂直向下，可加强对用于沉淀的三角管的斜面和倾斜平板进行有效冲洗；竖向方管2和三角管3的进水孔由冲洗水进水总管进水，所述进水总管再通过方管冲洗水连接支管7与方管冲洗水连接管6，实现方管2冲洗水的进水和配水；所述进水总管再通过三角管冲洗水连接支管13与三角管冲洗水连接管12，实现三角管3冲洗水的进水和配水。

第一平板、第二平板、方管2和三角管3的材质为不锈钢、铝合金、硬质聚氯乙烯或ABS树脂材质。

第一平板、第二平板、方管2和三角管3通过焊接、铆接或者粘接方式相互固定。

三角管3的顶角和两底角均为60°，相应地，三角管的斜板与水平面夹角为60°，下底面与水平面平行。

所述多向流沉淀单元还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括PLC控制器、阀门控制组件、高压泵控制组件以及水质在线检测传感器；所述PLC控制器与阀门控制组件和高压泵控制组件连接；所述水质在线检测传感器设置在多向流沉淀单元的进水和出水端，并将检测的实时水质信号发送至PLC控制器；所述PLC控制器将接收到的实时水质信号经数据转换后与预设的相应阈值进行比较，并将比较的结果和运行时间存储于控制器的存储模块中，根据比较的结果判断是否开始冲洗流程和选用相应的冲洗方案；所述的冲洗流程包括PLC控制器发出开启阀门控制组件和高压泵控制组件的指令，开启相应的阀门和高压泵，以及发出关闭阀门控制组件和高压泵控制组件的指令，关闭相应的阀门和高压泵；所述的冲洗方案包括先停止装置进水，开启冲洗高压泵同时开启一组或多组阀门控制组件调整冲洗不同区域和冲洗时间，并通过水泵变频组件控制冲洗水压力和流量。

所述多向流沉淀单元还包括污泥收集斗，所述污泥收集斗设置在多向流沉淀单元下方，并配有多组泥位计传感器；所述多组泥位计传感器与PLC控制器数据信号连接；所述污泥收集斗的底部均设置有与PLC控制器相连接的自动启闭板或阀门；所述污泥收集斗内部还安装有螺旋刮泥机或穿孔排泥管；所述自动启闭板或阀门根据泥位计传感器和运行时间，通过PLC控制器开启相应不同位置的自动启闭板或阀门，实现定时和定量的污泥自动排外。

所述多向流沉淀单元还包括冲洗水储存罐，所述冲洗水储存罐进水为多向流沉淀装置出水；所述冲洗水储存罐的进水口设置过滤组件，所述过滤组件包括滤网和精密过滤器单元，防止冲洗水对多向流沉淀单元冲洗孔的堵塞，所述精密过滤器包括pp棉、反渗透膜、超滤膜中的任一种或其组合。

本发明多向流沉淀单元的使用方法包括如下步骤：

1)第一平板、第二平板、方管和三角管安装形成多向流沉淀组件，通过焊接、铆接或者粘接方式相互固定；将若干组多向流沉淀组件依次按列或按排组成的整体形成多向流沉淀单元；第一平板、第二平板、方管和三角管的数量和尺寸根据实际处理水量和应用条件进行调整；

2)待处理水可以实现水平流进出水、由下至上进出水的多向流态沉淀处理过程，其中，水平流进水首先进入多向流沉淀单元的水平流进水端，在通过倾斜的第一平板和三角管的斜面部分过程中，固体悬浮物不断沉淀在第二平板和三角管的斜面部分，水仍以水平前进，从而实现待处理水的固液分离；所述的沉淀在第二平板和三角管的斜面部分的固体悬浮沿着斜板下滑至排泥口进入排泥通道；由下至上进水首先进入多向流沉淀单元的下进流进水端，在通过排泥通道的倾斜第一平板过程中，固体悬浮物不断沉淀在第一平板部分，水仍以向上前进，从而实现待处理水的固液分离；所述的水平流进水及由下至上进水所沉淀的固体悬浮物汇集并沿着第一平板下滑至多向流沉淀单元最下端，再落入污泥收集斗；

3)开启冲洗模式：多向流沉淀单元进行冲洗流程不需停止装置进水。冲洗过程先开启冲洗高压泵同时开启一组或多组阀门调整冲洗不同区域和冲洗时间，并通过水泵变频组件控制冲洗水压力和流量；冲洗强度和时间根据实际进行调整；

4)冲洗结束后，冲洗脱落的污泥将不断沉淀至污泥收集斗。根据设定程序依次关闭泵和阀门等设备，完成冲洗过程；依次类推，周而复始。

下面给出具体的一个应用实例：

本实施例所述处理污水为某城市污水处理厂好氧池进入辐流式二沉池的水与污泥混合液，污泥浓度波动范围为5-6g/L；二沉池为改造前的设计表面负荷为0.82m³/m²·h。根据该污水处理厂的扩能改造设计方案，将本发明所述的多组多向流沉淀单元安装入二沉池中，其单元截面设计表面负荷为30.5m³/m²·h。多向流沉淀单元填充体积占整个二沉池有效沉淀容积的32％。因此，扩能改造后，二沉池校核后表面负荷为10.32m³/m²·h。相对于改造前二沉池，改造后二沉池表面负荷提高了12.6倍，相应地，处理能力也提高了12.6倍。当改造后二沉池进水水量提高至改造前约10倍时，出水悬浮物仍稳定在10mg/L以下。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。