公布日：2024.12.27

申請(qǐng)日：2024.09.23

分類號(hào)：B01D21/02(2006.01)I;B01D21/24(2006.01)I;B01D21/32(2006.01)I;B01D21/34(2006.01)I

摘要

本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲(chǔ)存池和設(shè)置于儲(chǔ)存池上的排水管，排水管的一端與儲(chǔ)存池連通，另一端位于儲(chǔ)存池之外，排水管與儲(chǔ)存池連通的一端上可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，引流機(jī)構(gòu)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(guān)機(jī)構(gòu)。本解決了現(xiàn)有技術(shù)中儲(chǔ)存池在泥水分離時(shí)效果差且分離效率低的問題。

權(quán)利要求書

1.一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲(chǔ)存池和設(shè)置于儲(chǔ)存池上的排水管，排水管的一端與儲(chǔ)存池連通，另一端位于儲(chǔ)存池之外，其特征在于：所述排水管與儲(chǔ)存池連通的一端上可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，所述引流機(jī)構(gòu)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(guān)機(jī)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)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(chǔ)存池頂面之間的距離大于等于5cm。

3.根據(jù)權(quán)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(guān)機(jī)構(gòu)包括封堵頭，所述封堵頭可拆卸連接于小徑管上遠(yuǎn)離大徑管的一端。

4.根據(jù)權(quán)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(guān)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器連接于小徑管的外壁上，所述封堵頭與驅(qū)動(dòng)器固定連接。

5.根據(jù)權(quán)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(shè)有與圓錐形封堵頭配合的圓錐面。

6.根據(jù)權(quán)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(qū)動(dòng)器的數(shù)量至少為兩個(gè)，所有驅(qū)動(dòng)器沿著小徑管的外側(cè)周向均勻排布。

7.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)動(dòng)連接于大徑管上，所述小徑管遠(yuǎn)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(yuǎn)離大徑管的一端位于上清液的液面下方。

8.根據(jù)權(quán)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(qū)動(dòng)器位于懸浮部?jī)?nèi)。

9.根據(jù)權(quán)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(chǔ)存池上固定連接有用于檢測(cè)儲(chǔ)存池內(nèi)液面高度的液位檢測(cè)器，以及用于檢測(cè)污泥高度的泥位檢測(cè)器，且儲(chǔ)存池之外設(shè)置有控制單元，所述驅(qū)動(dòng)器、液位檢測(cè)器和泥位檢測(cè)器均與控制單元信號(hào)連接。

10.根據(jù)權(quán)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(jī)構(gòu)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上間距排列。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明意在提供一種高效的污泥重力濃縮裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中儲(chǔ)存池在泥水分離時(shí)效果差且分離效率低的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高效的污泥重力濃縮裝置，包括儲(chǔ)存池和設(shè)置于儲(chǔ)存池上的排水管，排水管的一端與儲(chǔ)存池連通，另一端位于儲(chǔ)存池之外，排水管與儲(chǔ)存池連通的一端上可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，引流機(jī)構(gòu)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(guān)機(jī)構(gòu)。

本方案的原理是：排水管的一端與儲(chǔ)存池內(nèi)部連通，另一端位于儲(chǔ)存池之外，使得儲(chǔ)存池內(nèi)分離出的上清液可以由排水管排出儲(chǔ)存池之外；同時(shí)，本申請(qǐng)中在排水管與儲(chǔ)存池連通的一端可拆卸連接有引流機(jī)構(gòu)，當(dāng)連接引流機(jī)構(gòu)后，在完成一次泥水分離后，打開開關(guān)機(jī)構(gòu)，使得小徑管處于連通狀態(tài)，此時(shí)儲(chǔ)存池內(nèi)的上清液首先進(jìn)入小徑管，然后再由小徑管流入到直徑更大的大徑管內(nèi)，最終由大徑管流入到排水管而排出儲(chǔ)存池之外。

本申請(qǐng)中，由于上清液在排出儲(chǔ)存池時(shí)是首先由直徑小的小徑管流入直徑更大的大徑管的，能夠?qū)崿F(xiàn)水躍消能，而且在流入大徑管時(shí)，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(dòng)過程中的雷諾數(shù)，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(duì)污泥的擾動(dòng)，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(xiàn)有技術(shù)中上清液在排出儲(chǔ)存池之外時(shí)，由于上清液在排水管內(nèi)流動(dòng)容易形成紊流而擾動(dòng)已經(jīng)分離的污泥，從而造成上清液排出時(shí)內(nèi)含有污泥而影響泥水分離效果。本申請(qǐng)中，由于設(shè)置引流機(jī)構(gòu)，利用引流機(jī)構(gòu)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(duì)污泥的擾動(dòng)，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(qǐng)中，由于設(shè)置引流機(jī)構(gòu)后上清液在排出過程中的雷諾數(shù)更低，對(duì)于儲(chǔ)存池內(nèi)已經(jīng)分離的污泥產(chǎn)生的擾動(dòng)更小，因此在向儲(chǔ)存池內(nèi)新加入泥水混合液時(shí)，在排水管位置不發(fā)生改變且泥水分離效果與現(xiàn)有技術(shù)相同的情況下，儲(chǔ)存池內(nèi)可以儲(chǔ)存污泥的高度上極限值可以向上提升，從而使儲(chǔ)存池每次排出所有污泥之前能夠更多次數(shù)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(jù)儲(chǔ)存池內(nèi)泥水分離過程中的重力濃縮過程，循環(huán)多次注入新的泥水混合液后，儲(chǔ)存池污泥的濃度會(huì)越來越大，泥水混合液內(nèi)顆粒與顆粒物質(zhì)之間會(huì)產(chǎn)生更多的碰撞，增強(qiáng)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(shí)間，進(jìn)一步提升泥水分離的效率。

3.拆裝方便、方便應(yīng)用：本申請(qǐng)中，引流機(jī)構(gòu)是可拆卸連接于排水管上的，因此采用本申請(qǐng)中的一種高效的污泥重力濃縮裝置，不僅能夠在新建的儲(chǔ)存池上很好地應(yīng)用本裝置，從而提升泥水分離效率；同時(shí)，可以將本申請(qǐng)中的引流機(jī)構(gòu)連接于現(xiàn)有已經(jīng)建成儲(chǔ)存池內(nèi)的排水管上，從而在不改變或者重新修建儲(chǔ)存池的情況下，也能有效提升整個(gè)設(shè)備的泥水分離效率，經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分大。

4.具有較好的經(jīng)濟(jì)效益：本申請(qǐng)中，由于在儲(chǔ)存池循環(huán)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(shù)增多，且上清液先后多次被排水管排出后，儲(chǔ)存池內(nèi)污泥的濃度會(huì)越來越大，此時(shí)污泥濃縮的效率會(huì)跟隨增大。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)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(shí)，需要在泥水混合液內(nèi)加入絮凝劑等藥劑，在此情況下，采用本申請(qǐng)中的方案，在實(shí)際污泥濃縮過程中，隨著加入泥水混合液次數(shù)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(chǔ)存池內(nèi)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(shù)越多，儲(chǔ)存池內(nèi)藥劑可以更多次數(shù)地發(fā)生二次反應(yīng)，從而減少濃縮過程中藥劑的消耗成本，對(duì)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(chǎng)合，其經(jīng)濟(jì)效益是十分可觀的。另外，由于采用本申請(qǐng)的污泥濃縮裝置對(duì)污泥的濃縮效果更好，在將污泥濃縮后進(jìn)行機(jī)械干化處理等工藝時(shí)可以有效節(jié)約機(jī)械干化處理的設(shè)備投資成本以及設(shè)備運(yùn)行成本等，進(jìn)一步提升其經(jīng)濟(jì)效益。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述連通管的頂端距離儲(chǔ)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(chǔ)存池內(nèi)，且連通管的頂端距離儲(chǔ)存池頂面之間的距離大于等于5cm，此時(shí)連通管不僅能夠輔助上清液更加平穩(wěn)地流出儲(chǔ)存池之外，連通管還能作為溢流管使用，在向儲(chǔ)存池內(nèi)新注入泥水混合液時(shí)，即使未能及時(shí)關(guān)閉向儲(chǔ)存池內(nèi)注入新的泥水混合液，在儲(chǔ)存池內(nèi)泥水混合液液面不斷上升時(shí)，可以有效避免泥水混合液滿出儲(chǔ)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(kuò)散而污染環(huán)境。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)包括封堵頭，所述封堵頭可拆卸連接于小徑管上遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且控制方便。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述開關(guān)機(jī)構(gòu)還包括驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器連接于小徑管的外壁上，所述封堵頭與驅(qū)動(dòng)器固定連接。

本方案中，利用驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)封堵頭相對(duì)小徑管的連接或者斷開，便于自動(dòng)控制小徑管的通斷，控制更加方便且精準(zhǔn)。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述封堵頭呈圓錐形，小徑管上設(shè)有與圓錐形封堵頭配合的圓錐面。

本方案中，將封堵頭設(shè)置為圓錐形，并在小徑管的端部設(shè)置圓錐面，使得封堵頭能夠方便且穩(wěn)定地與小徑管的端部形成連接密封，同時(shí)避免封堵頭完全進(jìn)入小徑管內(nèi)而無法方便地取出小徑管之外，錐形面的設(shè)置，使得封堵頭的取出更加省力，從而使得驅(qū)動(dòng)器能夠更加方便地驅(qū)動(dòng)封堵頭運(yùn)動(dòng)；且在儲(chǔ)存池內(nèi)上清液水壓的作用下，上清液對(duì)封堵頭具有一定的壓力作用，從而使得封堵頭能夠更加穩(wěn)定地起到密封作用。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量至少為兩個(gè)，所有驅(qū)動(dòng)器沿著小徑管的外側(cè)周向均勻排布。

本方案中，將驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量設(shè)置為多個(gè)，能夠更加方便且平穩(wěn)地推動(dòng)封堵頭移動(dòng)，從而對(duì)小徑管實(shí)現(xiàn)更好的通斷控制。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述小徑管轉(zhuǎn)動(dòng)連接于大徑管上，所述小徑管遠(yuǎn)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(yuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)連接于大徑管上的，而懸浮部是固定連接于小徑管遠(yuǎn)離大徑管的一端，當(dāng)儲(chǔ)存池內(nèi)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(yuǎn)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(jīng)小徑管的進(jìn)液端進(jìn)入小徑管而被排出儲(chǔ)存池之外，直至能夠經(jīng)小徑管流出的所有上清液均流出儲(chǔ)存池之外為止。

本方案中，由于懸浮部的浮力作用，小徑管會(huì)隨著儲(chǔ)存池內(nèi)上清液內(nèi)液面變化而自動(dòng)相對(duì)大徑管轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得小徑管的進(jìn)液端與上清液的液面距離始終處于較小的距離狀態(tài)，在上清液整個(gè)排出過程中，上清液的液面與小徑管進(jìn)液端之間的距離合適，可以避免小徑管的進(jìn)液端與上清液液面過大而造成上清液進(jìn)入小徑管進(jìn)液端時(shí)壓力過大，從而使得上清液進(jìn)入小徑管時(shí)的流速處于更加平緩的狀態(tài)，有利于上清液在小徑管以及大徑管內(nèi)流動(dòng)時(shí)處于層流狀態(tài)，進(jìn)一步提升泥水分離的效率和效果。同時(shí)，由于本方案中的小徑管是轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)液端轉(zhuǎn)動(dòng)至上極限位置下，都可以利用小徑管將上清液排出（當(dāng)然需要在小徑管能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下），因此將本申請(qǐng)中技術(shù)方案直接改進(jìn)到現(xiàn)有技術(shù)中的排水管上時(shí)，可以使污泥的高度進(jìn)一步上升，提升整個(gè)裝置空間利用率，從而進(jìn)一步提升污泥濃縮分離的效率以及污泥濃縮分離的質(zhì)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(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)，小徑管以及小徑管上開關(guān)機(jī)構(gòu)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(wěn)定且順暢地流入到小徑管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)自動(dòng)相對(duì)大徑管轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將懸浮部設(shè)置于小徑管的一側(cè)，從而在上清液的液面降低至小徑管能夠自動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)自動(dòng)向未設(shè)置懸浮部的一側(cè)傾倒，以保證小徑管在上清液的液面下降過程中能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得上清液的排出過程能夠順利進(jìn)行；當(dāng)然，更進(jìn)一步，可以在小徑管背離懸浮部的一側(cè)固定連接配重塊，使得任何狀態(tài)小徑管都處于傾斜狀態(tài)，完全保證小徑管能夠順利排出上清液。

同時(shí)，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(tài)，且小徑管發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)后小徑管的進(jìn)液端是處于傾斜向上的狀態(tài)，此狀態(tài)下有利于高度高于小徑管進(jìn)液端的上清液以層流狀態(tài)進(jìn)入到小徑管內(nèi)，同時(shí)還能減小上清液進(jìn)入小徑管時(shí)對(duì)下層上清液產(chǎn)生的擾動(dòng)，從而最大程度減小上清液排出過程對(duì)污泥的擾動(dòng)，進(jìn)一步提升泥水分離的效率和效果。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)器位于懸浮部?jī)?nèi)。

本方案中，懸浮部不僅對(duì)小徑管提供浮力，還能對(duì)驅(qū)動(dòng)器起到保護(hù)作用，從而使得整個(gè)裝置能夠更加穩(wěn)定地排出上清液。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述儲(chǔ)存池上固定連接有用于檢測(cè)儲(chǔ)存池內(nèi)液面高度的液位檢測(cè)器，以及用于檢測(cè)污泥高度的泥位檢測(cè)器，且儲(chǔ)存池之外設(shè)置有控制單元，所述驅(qū)動(dòng)器、液位檢測(cè)器和泥位檢測(cè)器均與控制單元信號(hào)連接。

本方案中，液位檢測(cè)器用于檢測(cè)儲(chǔ)存池內(nèi)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(cè)器用于檢測(cè)儲(chǔ)存池內(nèi)污泥高度，控制單元用于設(shè)置污泥高度閾值、儲(chǔ)存池內(nèi)液面高度極大值和極小值以及控制驅(qū)動(dòng)器打開封堵頭。利用液位檢測(cè)器、泥位檢測(cè)器對(duì)儲(chǔ)存池內(nèi)液面高度以及泥水分離后泥位的實(shí)際高度進(jìn)行檢測(cè)，從而自動(dòng)對(duì)泥水混合液的進(jìn)液進(jìn)行控制，并自動(dòng)檢測(cè)泥位高低而在合適時(shí)機(jī)自動(dòng)控制上清液的排出，使得整個(gè)濃縮裝置的濃縮過程更加精準(zhǔn)和自動(dòng)化。

優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，所述引流機(jī)構(gòu)的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上間距排列。

本方案中，將引流機(jī)構(gòu)的數(shù)量設(shè)置為多個(gè)，多個(gè)引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上間距排列，即多個(gè)引流機(jī)構(gòu)在豎直方向上存在高度差，多個(gè)引流機(jī)構(gòu)可以在同一豎直線上，也可以分布在儲(chǔ)存池的不同位置（例如不同側(cè)面等），利用多個(gè)高度不同的引流機(jī)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)存池內(nèi)上清液進(jìn)行排出，可以在沉淀濃縮過程中由上自下依次打開多個(gè)引流機(jī)構(gòu)，始終排出頂層已經(jīng)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(shí)，逐漸打開下側(cè)的引流機(jī)構(gòu)，起到更好的排出效果；當(dāng)然，也可以等待上清液與污泥完成濃縮分離后，同時(shí)打開多個(gè)引流機(jī)構(gòu)，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(nèi)設(shè)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(zhì)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(jìn)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(guān)閉開關(guān)機(jī)，向儲(chǔ)存池內(nèi)注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲(chǔ)存池內(nèi)完成泥水分離，泥水分離產(chǎn)生的污泥位于儲(chǔ)存池的下層，泥水分離產(chǎn)生的上清液位于儲(chǔ)存池的上層；步驟二、排出上清液，利用開關(guān)機(jī)構(gòu)打開小徑管，儲(chǔ)存池上層的上清液首先進(jìn)入小徑管，然后再進(jìn)入大徑管，當(dāng)上清液由小徑管進(jìn)入大徑管時(shí)，在連通管的連通作用下，上清液以層流狀態(tài)流入排水管，并最終由排水管排出儲(chǔ)存池之外；步驟三、新加入泥水混合液，當(dāng)步驟二中上清液被排出后，關(guān)閉開關(guān)機(jī)構(gòu)，然后向儲(chǔ)存池內(nèi)新注入泥水混合液，然后等待泥水混合液在儲(chǔ)存池內(nèi)完成泥水分離，泥水分離產(chǎn)生的污泥位于儲(chǔ)存池的下層，泥水分離產(chǎn)生的上清液位于儲(chǔ)存池的上層；然后再按照步驟二排出產(chǎn)生的上清液；步驟四、重復(fù)步驟二至步驟三，直至儲(chǔ)存池內(nèi)產(chǎn)生的污泥高度接近排水口高度而無法繼續(xù)濃縮時(shí)，停止向儲(chǔ)存池內(nèi)新注入泥水混合液，將儲(chǔ)存池內(nèi)所有上清液以及污泥排出儲(chǔ)存池之外，再重復(fù)步驟一進(jìn)行下一循環(huán)的泥水濃縮分離。

（發(fā)明人：李果;孫通;劉升華;楊婷）