專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，城市污水的產(chǎn)生量也與日增多，而由于社會(huì)對(duì)環(huán)保的高度關(guān)注，污水廠的數(shù)量也在飛速增長(zhǎng)，污泥作為污水廠的副產(chǎn)物也不可避免的大幅度增長(zhǎng)。如何經(jīng)濟(jì)、有效、安全地處理和處置這些污水廠產(chǎn)生的大量污泥，已成為我國(guó)污水處理領(lǐng)域亟待解決的難題。而且，這一難題在城市化水平較高的大中城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)表現(xiàn)得更加突出，已在一定程度上制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。為了解決污泥二次污染的問(wèn)題，以減少污水處理廠剩余污泥產(chǎn)生量為目的的污泥源頭減量技術(shù)的研究取得了顯著的成效，尤其以隱性生長(zhǎng)、解偶聯(lián)生長(zhǎng)、生物捕食作用最為明顯。但是，研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)伴隨著剩余污泥排放量減少的同時(shí)，惰性無(wú)機(jī)物質(zhì)(淤沙)卻又逐漸積聚在污水處理系統(tǒng)中。 這種現(xiàn)象還在沒(méi)有設(shè)置初沉池的污水處理廠或基于碳源策略而超越初沉池的污水處理廠顯現(xiàn)出來(lái)，較為直觀的現(xiàn)象就是污水廠污泥的有機(jī)質(zhì)與污泥總量的比值低，有的甚至低至 0. 2^0. 3。顯然，這種情況不僅影響污水處理效果，而且污泥淤沙的集聚將加速設(shè)備的磨損， 影響污水處理廠的正常運(yùn)行。因此，如何實(shí)現(xiàn)污泥中生物物質(zhì)和無(wú)機(jī)淤沙的分離已成為污水處理系統(tǒng)又一個(gè)亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種可以從污泥中高效分離出淤沙的污泥淤沙分離器。解決污水處理廠淤沙對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器，該分離器主要分為兩個(gè)部分 預(yù)處理區(qū)與核心分離區(qū)。預(yù)處理區(qū)為桶狀，其內(nèi)橫向設(shè)置有篩網(wǎng)，主要用于攔截污泥中的毛發(fā)、草葉及其大顆粒物質(zhì)。核心分離區(qū)是由上部的圓柱型筒身與下部的圓錐狀結(jié)構(gòu)共同組成，圓柱型筒身從頂端插入有可調(diào)節(jié)式溢流排泥口，圓錐狀結(jié)構(gòu)的底端接有可調(diào)節(jié)式底流排沙口，進(jìn)料口與圓柱形筒身呈切線。另外，環(huán)繞所述溢流排泥口外壁與圓柱型筒身之間嵌入有子圓錐結(jié)構(gòu)，并在溢流出泥口與底流出沙口中心均插入有調(diào)節(jié)棒。所述活性污泥由預(yù)處理區(qū)的進(jìn)泥管輸入本分離器，預(yù)處理區(qū)的出泥管通過(guò)管路連接核心分離區(qū)的進(jìn)料口，分離后的淤沙從底流出沙口排出，活性污泥從溢流出泥口排出。本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)式利用淤沙和污泥在粒徑和密度上的差異，使兩者在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生不同的回旋半徑，從而將這兩者分離。所述分離器的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下 預(yù)分離區(qū)
直徑2d < D1 < 3d，d為污泥管道直徑；篩網(wǎng)厚度5mm彡δ ^ 20mm ； 核心分離區(qū) 直徑 D2 ( 125mm ；
溢流排泥口直徑0. 25D2 ^ do ^ 0. 35D2 ； 進(jìn)料口直徑0. 2D2彡di彡0. 3D2 ； 底流排沙口 0. ID2彡du彡0. 18D2 ；
底流排沙口與溢流排泥口的比值n=du/do 0.4 ^n ^ 0.6 ； 溢流出泥口插入深度0. 5 D2彡1彡0. 8 D2 ； 圓柱段長(zhǎng)度1. 0 D2彡h彡1. 5 D2 ； 錐段角度10°彡α彡20° 子錐段角度β =0. 5 α。本分離器的工作過(guò)程是污泥與淤沙混合樣首先經(jīng)過(guò)預(yù)分離區(qū)，將大顆粒物質(zhì)、草葉及其毛發(fā)等容易堵塞核心分離區(qū)底流出沙口的物質(zhì)進(jìn)行去除；然后污泥由進(jìn)料口切向進(jìn)入核心分離區(qū)內(nèi)作螺旋運(yùn)動(dòng)，污泥在腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生螺旋流，并分為活性污泥和淤沙兩部分分別由溢流排泥口和底流排沙口排出。在核心分離區(qū)內(nèi)部，同時(shí)存在著向下運(yùn)動(dòng)的外螺旋和向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)螺旋流動(dòng)。核心分離區(qū)內(nèi)顆粒分級(jí)過(guò)程的基本原理是離心沉降，顆粒在離心力的作用下具有向圓柱段外壁沉降的趨向。淤沙由于受到較大的離心力作用，向圓柱段壁面運(yùn)動(dòng)并隨外旋流從圓錐段底部排出形成底流，活性污泥則由于所受的離心力較小，來(lái)不及沉降就隨內(nèi)旋流從溢流口排出形成溢流，故而使活性污泥與淤沙分離出來(lái)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
①污泥淤沙分離器核心分離區(qū)前段增加預(yù)處理區(qū)，避免毛發(fā)等雜物堵塞底流出沙口， 降低了運(yùn)行管理難度。②核心分離區(qū)通過(guò)圓柱狀結(jié)構(gòu)與圓錐狀結(jié)構(gòu)結(jié)合的方式，使得污泥在圓柱狀結(jié)構(gòu)形成旋流，通過(guò)粒徑與密度不同使得污泥與淤沙在圓柱段分布不同，淤沙分布于外壁，活性污泥位于圓柱段中心，從而過(guò)渡到圓錐段形成不同的螺旋流，從而將淤沙與活性污泥分離開(kāi)。③溢流出泥口四周嵌入子圓錐蓋的形式，避免了蓋上流逃沙的問(wèn)題，同時(shí)提高了污泥進(jìn)入核心分離區(qū)的旋轉(zhuǎn)角速度，更有利于分離。④溢流出泥口與底流出沙口均采用插入調(diào)節(jié)棒的形式進(jìn)行調(diào)節(jié)。針對(duì)表征不同的污泥可以通過(guò)調(diào)節(jié)溢流出泥管與底流出沙管來(lái)達(dá)到最優(yōu)的分離效果，增強(qiáng)了污泥淤沙分離器的適用范圍。同時(shí)由于調(diào)節(jié)棒的存在降低了強(qiáng)制渦對(duì)分離過(guò)程的影響，提高分離效率。


圖1為污泥淤沙分離器示意圖2為污泥淤沙分離器預(yù)分離區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為污泥淤沙分離器核心分離區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1，本分離器由預(yù)處理區(qū)1與核心分離區(qū)2兩部分構(gòu)成?；钚晕勰嘤深A(yù)處理區(qū)的進(jìn)泥管11輸入，預(yù)處理區(qū)的出泥管12通過(guò)管路連接核心分離區(qū)的進(jìn)料口 21，分離后的淤沙從底流出沙口 22排出，活性污泥從溢流出泥口 23排出。在管路上設(shè)置有閥門(mén)3和泵 4，在預(yù)處理區(qū)1前設(shè)置有反沖洗水出口 A，后設(shè)置有反沖洗進(jìn)水口 B。參見(jiàn)圖2，預(yù)處理1為桶狀，其內(nèi)橫向設(shè)置有篩網(wǎng)13，用于攔截污泥中的毛發(fā)、草葉及大顆粒物質(zhì)。12為出泥管，11為進(jìn)泥管。參見(jiàn)圖3，核心分離區(qū)2上部為圓柱型筒身24，下部為圓錐形狀結(jié)構(gòu)25，圓柱型筒身從頂端插入有可調(diào)節(jié)式溢流出泥口 22，所述圓錐形狀結(jié)構(gòu)底端接有可調(diào)節(jié)式底流出沙口 23，進(jìn)料口 21與圓柱形筒身呈切線布置；環(huán)繞所述溢流排泥口外壁與圓柱型筒身之間嵌入有子圓錐蓋沈結(jié)構(gòu)，并在溢流出泥口與底流出沙口中心均插入有調(diào)節(jié)棒27。本分離器的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)建立分離粒度d5(l與核心分離區(qū)直徑D2之間的關(guān)系，即可得出分離器各部分的尺寸。發(fā)明人在對(duì)多個(gè)污水廠污泥粒徑分布進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)大部分淤沙的粒徑在58 以上，因此確定分離粒度為d5(l=58 然后得出的尺寸參數(shù)如下
預(yù)分離區(qū)
直徑2d < D1 < 3d (d為污泥管道直徑) 篩網(wǎng)厚度5mm < δ ^ 20mm 核心分離區(qū) 直徑 D2 ( 125mm ；
溢流口直徑 0. 25D2 ^ do ^ 0. 35D2 ； 進(jìn)料口直徑0. 2D2彡di彡0. 3D2 ； 底流口 0. ID2 彡 du 彡 0. 18 ； 排口比0. 4彡η彡0. 6 ； 溢流口插入深度0. 5 D2彡1彡0. 8 D2 ； 圓柱段長(zhǎng)度1. 0 D2彡h彡1. 5 D2 ； 錐段角度10°彡α彡20° 子錐段角度β =0. 5 α。核心分離區(qū)直徑A的確定是通過(guò)以下公式推導(dǎo)獲得的
分離器核心分離區(qū)內(nèi)的淤沙能否被分離，取決于淤沙在分離區(qū)的回轉(zhuǎn)半徑大小，每個(gè)粒徑ds與密度P s的淤沙在核心分離區(qū)都有特定的回轉(zhuǎn)半徑，回轉(zhuǎn)半徑越大越容易被分離，因此存在一個(gè)特定的回轉(zhuǎn)半徑r。，在該半徑下的淤沙，有50%可以被分離出，另外50% 不能被分離。本次污泥淤沙分離器核心區(qū)直徑D2，我們采取估算的方式，取其分離粒度 d50=58 因此由離心力、浮力及其斯托克斯力三力平衡可得
式中..μ—流體粘度，取0. OOlPa . S; P——淤沙密度，p =2. 65g/cm3,P——污泥密度，P =Ig/ cm3
d50——淤沙分離器分離粒度，58；
r。——粒徑為d5(l淤沙在核心分離區(qū)的回轉(zhuǎn)半徑，(°)；
vt——淤沙的切向速度，cm ；
vro——淤沙的徑向速度，cm;
淤沙的切向速度的初始速度Vt來(lái)自于進(jìn)料速度vi，分離過(guò)程中必然造成一定的動(dòng)能損失，取Vt=O. 5^0. Svi,由于污泥淤沙分離器主要依靠動(dòng)能損失來(lái)達(dá)到分離效果，因此取 vi=6 8m/s，vt=4 6. 4m/s。由于粒徑為d5(l的淤沙在核心分離區(qū)的回轉(zhuǎn)半徑r0需要通過(guò)模擬及其實(shí)驗(yàn)確定， 因此在開(kāi)發(fā)階段我們?nèi)”Ｊ刂祌。=0. 5d。(d。為溢流口直徑)。淤沙的徑向速度Vra可以根據(jù)連續(xù)方程求得，由于溢流流量比底流流量高出許多倍，而且底流口直徑比溢流口直徑略小，為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，取底流口直徑du=do，因此得出
權(quán)利要求
1.一種適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器，其特征在于分離器由預(yù)處理區(qū)與核心分離區(qū)兩部分構(gòu)成；所述預(yù)處理區(qū)為桶狀，其內(nèi)橫向設(shè)置有篩網(wǎng)，用于攔截污泥中的毛發(fā)、草葉及大顆粒物質(zhì)；所述核心分離區(qū)上部為圓柱型筒身，下部為圓錐形狀結(jié)構(gòu)， 所述圓柱型筒身從頂端插入有可調(diào)節(jié)式溢流出泥口，所述圓錐形狀結(jié)構(gòu)底端接有可調(diào)節(jié)式底流出沙口，進(jìn)料口與圓柱形筒身呈切線布置；環(huán)繞所述溢流排泥口外壁與圓柱型筒身之間嵌入有子圓錐蓋結(jié)構(gòu)，并在溢流出泥口與底流出沙口中心均插入有調(diào)節(jié)棒；所述活性污泥由預(yù)處理區(qū)的進(jìn)泥管輸入本分離器，預(yù)處理區(qū)的出泥管通過(guò)管路連接核心分離區(qū)的進(jìn)料口，分離后的淤沙從底流出沙口排出，活性污泥從溢流出泥口排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器，其特征在于所述分離器的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如下預(yù)分離區(qū)直徑2d < D1 < 3d，d為污泥管道直徑； 篩網(wǎng)厚度5mm彡δ ^ 20mm ； 核心分離區(qū) 直徑 D2 ( 125mm ；溢流排泥口直徑0. 25D2 ^ do ^ 0. 35D2 ； 進(jìn)料口直徑0. 2D2彡di彡0. 3D2 ； 底流排沙口 0. ID2彡du彡0. 18D2 ；底流排沙口與溢流排泥口的比值n=du/do 0.4 ^n ^ 0.6 ； 溢流出泥口插入深度0. 5 D2彡1彡0. 8 D2 ； 圓柱段長(zhǎng)度1. 0 D2彡h彡1. 5 D2 ； 錐段角度10°彡α彡20° 子錐段角度β =0. 5 α。
全文摘要
發(fā)明提出一種適用于去除污水處理廠活性污泥中淤沙的分離器，其目的是為了解決污水處理廠淤沙對(duì)污水處理系統(tǒng)的影響。該分離器根據(jù)污水廠活性污泥和淤沙在密度和粒度方面的差異，基于旋流分離技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)了污泥中有機(jī)質(zhì)和淤沙的分離和分流。本發(fā)明提出的分離器由兩部分構(gòu)成預(yù)處理區(qū)與核心分離區(qū)。預(yù)處理區(qū)為桶狀，由篩網(wǎng)與圓桶外殼構(gòu)成，主要用于攔截污泥中的毛發(fā)、草葉及其大顆粒物質(zhì)。核心分離區(qū)是由圓筒狀結(jié)構(gòu)與圓錐狀結(jié)構(gòu)共同組成。頂端為可調(diào)節(jié)式溢流出泥口，中部為圓柱型筒身，下部為圓錐形分離區(qū)，底端為可調(diào)節(jié)式底流出沙口。進(jìn)料口與圓柱形筒身呈切線相接。該分離器具有占地面積小，分離效率高，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B03B5/32GK102302974SQ20111015901
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者何小玲, 吉芳英, 宗述安, 張軒, 徐璇, 晏鵬, 胡學(xué)斌, 陸磊 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)