功能型多效澄清系统的制作方法

本实用新型涉及水污染处理技术领域，尤其涉及一种功能型多效澄清系统。

背景技术：

现有工艺污水经泵提升后直接进入混凝反应池，与pac(聚合氯化铝)等混凝剂进行混凝反应，使胶体脱稳，同时去除tp(总磷)，再经絮凝反应与载体结合，形成较大絮体，在沉淀池内进行泥水分离，上清液作为出水外排或进入下一单元，污泥回流进行介质回收。

随着环境整体的考核方式和标准的提高，现有常规水处理技术难以同时满足净化水平与经济性的要求，对于氟、有机物、硬镁硅以及总氮等污染物不能有效去除，对溶解性及小分子胶体类的污染物处理能力弱。还需要借助功能型吸附材料和活性污泥进行处理，难以适应出水水质要求高的场合。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种功能型多效澄清系统，以实现对于溶解性及小分子胶体类的污染物的高效处理，同时实现对于絮凝载体的回收利用。

本实用新型所采用的技术方案是：提供一种功能型多效澄清系统，所述系统包括：沿水流方向设置的模块化的拦污子系统、功能反应子系统、混凝反应子系统、絮凝反应子系统、多效澄清子系统以及加药子系统；

所述拦污子系统包括拦污池；

所述功能反应子系统包括利用一种或多种功能材料来去除特征污染物的功能反应池，所述功能反应池内设有第一搅拌机和第一导流筒；

所述混凝反应子系统包括混凝反应池；

所述絮凝反应子系统包括絮凝反应池，所述絮凝反应池内设有第二搅拌机、第二导流筒、导流板以及絮凝剂投加环；

所述多效澄清子系统包括多效澄清池，所述多效澄清池还通过介质回收子系统连接所述絮凝反应池，所述介质回收子系统内设有旋流分离器，用于回收絮凝载体；

所述介质回收子系统还通过污泥回流泵分别连接所述功能反应池和污泥储池，所述污泥储池连接污泥脱水子系统；

所述加药子系统包括连接所述功能反应池的功能型吸附材料制备投加设备，连接所述混凝反应池的混凝剂制备投加设备，以及连接所述絮凝反应池的絮凝剂制备投加设备。

在一些实施例中，所述介质回收子系统内还设有磁分离机。

在一些实施例中，所述污泥回流泵为渣浆泵，所述渣浆泵的叶轮为橡胶叶轮。

在一些实施例中，所述污泥脱水子系统包括叠螺脱水机。

在一些实施例中，所述拦污池内设有格栅以去除大颗粒污染物和垃圾。

在一些实施例中，所述多效澄清池内底部设有污泥斗，所述污泥斗上设有带栅条的刮泥机，所述污泥斗底部连接所述介质回收子系统。

在一些实施例中，所述多效澄清池上部设有由多组斜板构成的斜板沉淀区。

在一些实施例中，所述拦污池、所述功能反应池、所述混凝反应池、所述絮凝反应池以及所述多效澄清池之间通过溢流堰连接。

在一些实施例中，所述混凝反应池内设有第三搅拌机。

本实用新型的有益效果至少包括：

所述功能型多效澄清系统，通过设置所述功能反应池利用功能型吸附材料针对性处置溶解性及小分子胶体类污染物；通过设置所述介质回收子系统，对絮凝载体进行回收，提升了经济效益；通过设置污泥脱水子系统，对污泥进行浓缩处理和回收利用，提升处置效率。

本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在本公开内容以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本实用新型的原理。为了便于示出和描述本实用新型的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本实用新型实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本实用新型一实施例所述功能型多效澄清系统的结构框图；

图2为本实用新型一实施例所述功能型多效澄清系统的结构示意图。

附图标记说明：

110：拦污子系统；111：拦污池；120：功能反应子系统；

121：功能反应池；122：第一搅拌机；123：第一导流筒；

130：混凝反应子系统；131：混凝反应池；132：第三搅拌机；

140：絮凝反应子系统；141：絮凝反应池；142：第二搅拌机；

143：第二导流筒；150：多效澄清子系统；151：多效澄清池；

152：污泥斗；153：刮泥机；154：斜板；

160：介质回收子系统；170：污泥储池；180：污泥脱水子系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

现有技术中，对于水的澄清处理功能单一，只对ss(悬浮物)和tp(总磷)以及非溶解性的污染物有去除效果，对于溶解性和小分子胶体类的污染物不能有效去除。目前，利用功能型吸附材料对特征污染进行针对性的去除逐渐成为水处理发展的主流。功能型多效澄清系统将功能型吸附材料的高效吸附性能与功能型多效澄清系统快速卓越的分离性能进行有机结合，将功能型多效澄清系统的功能从去除颗粒性大分子污染物为主拓展到溶解性及小分子胶体类的污染物，既优化多效澄清的高速、紧凑、出水水质好，抗冲击能力强的优势，又可根据新的处理功能，大大增加了系统的应用场景。功能型多效澄清系统可满足或协同满足除氟、除cod、除硬镁硅、除色、除tn等的要求，可应用的领域包括市政污水、园区废水、印染、矿山、造纸、电镀、制药等废水的预处理或深度处理。

本实用新型提供一种功能型多效澄清系统，如图1、图2所示，所述系统包括：

沿水流方向依次设置的模块化的拦污子系统110、功能反应子系统120、混凝反应子系统130、絮凝反应子系统140、多效澄清子系统150以及加药子系统(图中未示出)。

拦污子系统110包括拦污池111。

功能反应子系统120包括利用一种或多种功能材料来去除特征污染物的功能反应池功能反应池121，功能反应池121内设有第一搅拌机122和第一导流筒123。

混凝反应子系统130包括混凝反应池131。

絮凝反应子系统140包括絮凝反应池141，絮凝反应池141内设有第二搅拌机142、第二导流筒143、导流板(图中未示出)以及絮凝剂投加环(图中未示出)。

多效澄清子系统150包括多效澄清池151，多效澄清池151还通过介质回收子系统160连接絮凝反应池141，介质回收子系统160内设有旋流分离器(图中未示出)，用于回收絮凝载体。

介质回收子系统160还通过污泥回流泵分别连接功能反应池121和污泥储池170，污泥储池170连接污泥脱水子系统180。

加药子系统包括连接功能反应池121的功能型吸附材料制备投加设备，连接混凝反应池131的混凝剂制备投加设备，以及连接絮凝反应池141的絮凝剂制备投加设备。用于实现对功能型吸附材料、混凝剂以及絮凝剂的全自动添加，提升反应的精确性。

在本实施例中，待处理的污水可以通过水泵提升进入拦污池111，拦污池111用于拦截过滤进水口处水中包含的大悬浮颗粒物或垃圾，在一些实施例中，所述拦污池111内通过设置格栅或滤网进行过滤拦截。

功能反应池121用于添加功能型吸附材料去除可溶性或小分子胶体类污染物。功能型吸附材料实质对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的材料，如一些具有较大表面积和适当孔径，可以从气相或溶液中吸附某些物质的有机、无机材料。例如，活性氧化铝、硅藻土、白土、硅胶、分子筛、活性炭、活性焦以及吸附树脂等。功能反应池121内通过加入功能型吸附材料对特定污染物进行处理，以实现定向精准高效的去污。在不同功能型吸附材料的作用下，对污水中的主要特征污染物，如氟、有机物、钙镁离子、硅化合物以及总氮等进行快速和高效地治理。功能反应池121内设有第一搅拌机122，以及与第一搅拌机122相配套的第一导流筒123，第一导流筒123包裹第一搅拌机122的叶轮(图中未标注)，使叶轮驱动的水流在第一导流筒123内外循环流动。

混凝反应池131中通过添加混凝剂进行混凝反应，其水力停留时间为1～2分钟。在一些实施例中，所述混凝反应池131内设有第三搅拌机132，以提升混凝效果。典型的混凝剂，可以采用pac(聚合氯化铝)。

絮凝反应池141中，通过添加絮凝载体进行絮凝反应，载体絮凝技术是一种快速沉降技术，通过投加高密度不溶介质颗粒，利用介质的重力沉降和载体的吸附作用加快絮凝体的生长和沉淀。在本实施例中，通过设置第二搅拌机142和第二导流筒143，能够提升絮凝载体与待处理水体的混合效率，通过增设导流板(图中未示出)能够使水体产生折流，增加水力停留时间和絮凝反应时间。絮凝剂投加环可以为用于输送絮凝剂的环形管道，按设定间隔均匀设置投料口，用于在絮凝反应池141中均匀投加絮凝剂。

多效澄清池151中起到截留分离杂质颗粒作用的介质是呈悬浮状的泥渣，通过重力沉降，在池底形成高浓度的稳定活性泥渣层。净化后的水由下向上流动，泥渣层由于重力作用可沉降至澄清池底部，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。

在一些实施例中，所述多效澄清池151内底部设有污泥斗152，污泥斗152上设有带栅条的刮泥机153，污泥斗152底部连接介质回收子系统160。污泥斗152为斜面结构，中间位置低周围高，絮凝沉降产生的泥渣重力沉降至污泥斗152，经刮泥机153不断拨动至中央进入污泥斗152底部，并导入介质回收子系统160。

介质回收子系统160通过设置旋流分离器(图中未示出)对包含絮凝载体的絮凝物进行分离，利用离心沉降原理，当待分离的两相混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于颗粒之间存在粒度和密度差，其受到离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，大部分粗重颗粒经旋流器底流口排出，而大部分细颗粒由溢流管排出，从而达到分离分级目的。在一些实施例中，介质回收子系统160内还设有磁分离机(图中未示出)。磁分离机是借助磁场力的作用，对磁性不同的物质进行分离。磁分离机可根据不同的载体选配，如选用砂子做载体时，可不配置磁分离机，以节省投资费用。

进一步的，经过介质回收子系统160分离后，污泥中的絮凝载体回流至絮凝反应池141重复利用，剩余污泥通过污泥回流泵一部分返回至功能反应池121重复利用，其余的进入污泥储池170以及污泥脱水子系统180进行脱水处理后外运处置或回收利用。对于剩余污泥的重复循环，可充分利用功能型吸附材料对污染物的去除能力，减少功能型吸附材料的投加量，节省运行费用。污泥脱水子系统180可以是脱水车间，或其他形式的脱水设备。

在一些实施例中，污泥回流泵为渣浆泵，渣浆泵的叶轮为橡胶叶轮，以避免污泥中重介质载体如：磁粉、砂子等颗粒对叶轮的磨损，增加污泥泵的使用寿命。

在一些实施例中，污泥脱水子系统180包括叠螺脱水机。

在一些实施例中，多效澄清池151上部设有由多组斜板154构成的斜板沉淀区，提高了水力上升流速，节约占地，另一方面将逃逸的絮凝物进一步沉淀分离，保证优异的澄清出水。

在一些实施例中，拦污池111、功能反应池121、混凝反应池131、絮凝反应池141以及多效澄清池151之间通过溢流堰连接。

在一实施例中，本功能型多效澄清系统由预处理子系统、功能反应子系统、混凝反应子系统、絮凝反应子系统、沉淀子系统、介质回收子系统160、污泥脱水子系统180、加药子系统(图中未示出)和电气自控子系统(图中未示出)几部分构成。

其中，预处理子系统包括设有格栅的拦污池111。

功能反应子系统包括一个功能反应池121、以及设置在功能反应池121内的一个导流筒和一台搅拌机。

混凝反应子系统包括一个混凝反应池131和一台搅拌机。

絮凝反应子系统包括一个絮凝反应池141，一个导流筒和一台搅拌机。

沉淀子系统包括澄清池、斜管、斜管冲洗装置、刮泥机153。

介质回收子系统160主要包括污泥泵、磁分离机(选配)和旋流分离器。

污泥脱水子系统180包括污泥储池170，污泥脱水机(图中未示出)及其控制系统(图中未示出)。

加药子系统包括功能型吸附材料的制备及投加装置，混凝剂的制备及投加装置，絮凝剂的制备及投加装置。

电气自控子系统包括搅拌机、加药泵、污泥泵等带电设备的供电与自动控制设备，可以采用计算机或单片机。

具体的，所述功能型多效澄清系统的处理流程包括：

1)污水经泵提升后进入拦污池111，首先通过格栅进行预处理，将粒径较大的污染物和垃圾去除，以免堵塞后续装置。

2)污水经过格栅拦截后，进入功能反应池121。在第一导流筒123和第一搅拌机122的作用下，污水与功能型吸附材料充分接触，混合，反应时间为10～20min。在不同功能型材料的作用下，特征污染物，如氟、cod、硬度、镁、硅、色度、tn等污染物可得到快速、高效的去除。

3)经过功能反应池121处理后，污水进入混凝反应池131，通过机械搅拌进行混凝反应，采用的搅拌机为快速搅拌机，反应时间为1～2分钟。良好的混凝反应是后续絮凝和沉淀的前提。

4)絮凝反应发生在絮凝反应池141，絮凝反应池141内装有第二搅拌机142、第二导流筒143、导流板和絮凝剂投加环等，能够形成第二导流筒143内外不同的絮凝能量差。导流筒内部絮凝速度快，由一个轴流搅拌机进行搅拌和提升，将由絮凝剂投加环投加的絮凝剂、回收的介质和回流污泥、待絮凝混凝水进行充分的搅拌混合，并推动混合液在反应器内不断循环流动，促使体积较大、密实、均匀的矾花的形成。

5)絮凝水通过水力隔墙和沉淀池之间的淹没堰进入多效澄清池151的预沉区，因加载后的絮体比重较大，具有极好的沉淀性能，可使绝大部分的悬浮固体在该区沉淀(超过90％)并浓缩。多效澄清池151内设置带有栅条的刮泥机153，提高污泥浓缩效果。

6)多效澄清池151上部设有斜板沉淀区，一方面提高了水力上升流速，节约占地，另一方面将预沉区逃逸的剩余矾花进一步分离，保证优异的澄清出水。整个斜板沉淀区的均匀配水非常重要，可以避免水流短路，使沉淀在最佳状态下完成。为防止设备长时间运行斜管堵塞，配置斜管冲洗装置。

7)介质回收子系统160包括了磁分离机、旋流分离器和污泥回流泵。其中，磁分离机可根据不同的载体选配，如选用砂子做载体时，可不配置磁分离机，以节省投资费用。介质回收子系统160将介质回收到絮凝反应池141中，同时通过污泥回流保证絮凝反应池141内的污泥浓度，给良好的絮凝反应创造了有利条件，也增大了絮凝体的比重，提高了系统的抗冲击负荷能力，有利于污泥沉淀，出水澄清。剩余污泥一部分外排，一部分回流至功能反应池121，充分利用功能型吸附材料对特征污染物的去除能力，节省运行费用。没有回流至功能反应池121的剩余污泥进入污泥储池170，含水率较高，经过脱水处理后，外运处置或回收利用。

在一些实施例中，如图2所示，本实用新型所述功能型多效澄清系统有1个功能反应池121，1个混凝反应池131和1个絮凝反应池141。功能反应池121使特征污染物能够快速有效去除，絮凝反应池141内混合液不断循环流动，促使体积较大、密实、均匀的矾花的形成。

在一些实施例中，本实用新型所述功能型多效澄清系统装有两台污泥回流泵，一方面可以通过污泥回流来提高絮凝反应池141的污泥浓度，增大絮凝过程中的网捕作用，使出水清澈；另一方面可以回收污水中含有的砂子等重介质载体，增大絮体的比重，保证密实的絮体的形成，提高上升流速。

在一些实施例中，本实用新型所述功能型多效澄清系统采用的污泥回流泵是渣浆泵，叶轮是橡胶叶轮，可以避免污泥中的重介质载体如磁粉、砂子等颗粒对叶轮的磨损，增加污泥泵的使用寿命。

在一些实施例中，本实用新型所述功能型多效澄清系统的介质回收子系统160有一台旋流分离器和一台磁分离机(选配)，可将絮凝载体回收到水中，增大絮体的比重，保证密实的絮凝体的形成，提高上升流速；另一方面，絮凝载体的回收率可高达99％，大大节省运行费用。此外，可根据絮凝载体的种类选择是否配置磁分离机，实现载体的灵活选择和投加。

所述功能型多效澄清系统的效果在于：

(1)对特征污染物的去除效率高：在功能反应池121内针对特征污染物投加相应的功能型吸附材料，并配有第一搅拌机122和第一导流筒123对污水和药剂的充分混合，反应，可实现对特征污染物的快速、高效去除。

(2)沉淀效率高：由于本实用新型为能快速沉淀的矾花的形成创造了良好的条件，同时辅以加载沉淀、斜管分离的特性以及完善的水力设计，使系统的上升流速可高达20～50m/h，因此沉淀效率高。

(3)出水稳定优异：功能型吸附材料可针对性的实现对特征污染物的高效快速去除，同时在混凝反应池131内，良好的混凝絮凝条件，加强了对污染物的捕捉和聚集；加载沉淀辅以斜管对剩余矾花的捕捉，可产生优质出水。

(4)占地面积小：超高的上升流速、极短的反应时间，紧凑的结构设计，使本实用新型所述功能型多效澄清系统成为当前最紧凑的沉淀系统之一，占地为当前普遍使用的沉淀池的1/3～1/10。全系统的停留时间(包括反应和沉淀系统)约为30min，为该工艺技术在较大规模的应用中实现了装备化的可能性。

(5)节约运行药剂：格栅将大部分大颗粒固体去除，不仅避免了后续管道的堵塞，还可以使得药剂和污水处于较高的混合效果，增大药剂与污染物的反应几率。搅拌设计提高了药剂的反应效率，同时污泥回流的设置可进一步回收利用未完全反应的药剂，使得本实用新型达到相同反应效率所需的药剂大大减少。一般能节约20～50％的药剂使用量，大大节约运行费用。

(6)污泥可直接外运或回用：通过内置污泥储池170和叠螺脱水机，叠螺脱水机可根据污水处理现场是否有污泥脱水车间选配。排出的污泥含水率小于80％,可直接外运处置或回用。多效澄清池151具有污泥浓缩功能，剩余污泥直接通过管道进入污泥储池170和污泥脱水子系统180，省去常规系统的污泥浓缩池的同时，可使污泥在污泥储池170内缓冲调节，使脱水机稳定运行。

(7)布置灵活：由于本实用新型将药剂投加子系统和污泥脱水子系统180分开模块化布置，分别布置在几个面积较小的区域上。在现有污水处理厂或污水处理车间的升级改造项目中，能够在有限的空间内实现灵活布置。

(8)运输方便：本实用新型结构紧凑，占地面积极小，可布置在一个或两个集装箱内，给运输待来了极大的方便。

综上所述，所述功能型多效澄清系统，通过设置所述功能反应池利用功能型吸附材料针对性处置溶解性及小分子胶体类污染物；通过设置所述介质回收子系统，对絮凝载体进行回收，提升了经济效益；通过设置污泥脱水子系统，对污泥进行浓缩处理和回收利用，提升处置效率。

这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其它的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。