一種垂向渦流強化分離裝置及高效固液分離的造粒流化床的制作方法

本實用新型屬于水處理領域，涉及造粒流化床，具體涉及一種垂向渦流強化分離裝置及高效固液分離的造粒流化床。

背景技術：
隨著國家對環境保護工作的關注和水資源短缺的加劇，水質凈化和廢水回收利用越來越受到重視。以懸浮層固液分離為理論基礎的水處理技術與裝備大量被研制開發，并廣泛應用于實際工程，典型設備包括法國威立雅Actiflo澄清池、法國Degremont公司DensaDeg高密度澄清池和Philip等人研制的高效載體絮凝裝置等。上述設備均成功實現了水處理技術的集成與設備化，水質凈化效果明顯，但同時也存在一定的技術缺陷。如Actiflo澄清池通過在斜管區下部形成高密度、大顆粒絮體懸浮層，大幅縮短了絮凝時間，表面負荷可達80m/h以上，但絮凝區占地面積較大、附屬設備較多；DensaDeg高密度澄清池工藝，將混凝、澄清、斜管沉淀、污泥回流等工藝有機組合，表面負荷能達到20-50m/h，但絮凝區占地面積較大；載體絮凝裝置也能實現較高的表面負荷，但附屬設備過于繁雜。國內部分水廠還采用沉淀和濃縮，上清液排放或回收，污泥經脫水后排放。這種方法效率低，投資大，占地面積大，運行費用高，管理麻煩，效果也不夠理想。現有技術中公開了一種高效固液分離器和一種高效一體化泥水分離設備，同樣具備反應區、分離區和污泥濃縮區，具有高濃度SS和一般濃度廢水處理的固液分離作用，但是二者的分離區需要采用濾網過濾，才能達到在分離區進行固液分離的作用。這種方式的缺點是濾網容易堵塞，需要布置沖洗系統；同時，由于濾網的截留使得泥水顆粒聚集在濾網附近，沖洗不及時會影響出水。此外，現有的濾網對造粒區的顆粒只有截留作用，導致大顆粒的生成量很小，不利于提升固液分離效率。

技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于，提供一種垂向渦流強化分離裝置，解決現有技術中分離區不能使造粒區的顆粒進一步長大成大顆粒，導致固液分離效率低的技術問題。本實用新型還提供一種高效固液分離的造粒流化床，解決現有的造粒流化床形成大顆粒的效率低，導致造粒流化床的固液分離效率低的技術問題。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案予以實現：一種垂向渦流強化分離裝置，包括設置在中心的攪拌軸套筒，攪拌軸套筒周圍設置有多根豎向固定在一起的波紋管，波紋管的兩端夾在一對十字交叉架之間，十字交叉架的中心安裝在攪拌軸套筒的兩端。一種高效固液分離的造粒流化床，包括基架，基架上固定安裝有罐體，所述的罐體從底部到頂部依次為污泥濃縮區、造粒區、分離區和集水區，其特征在于：所述的分離區內安裝有垂向渦流強化分離裝置；所述的垂向渦流強化分離裝置能夠使得分離區中的水產生垂向的渦流。所述的垂向渦流強化分離裝置包括設置在中心的攪拌軸套筒，攪拌軸套筒周圍設置有多根豎向固定在一起的波紋管，波紋管的兩端夾在一對十字交叉架之間，十字交叉架的中心安裝在攪拌軸套筒的兩端，十字交叉架的端部固定在分離區的罐體內壁上。本實用新型還具有如下區別技術特征：所述的污泥濃縮區內安裝有刮泥裝置，罐體外壁上設置有連通罐體內污泥濃縮區的排泥管。所述的刮泥裝置包括設置在罐體底部內側的刮泥板，刮泥板通過設置在罐體外的刮泥驅動電機帶動旋轉。所述的造粒區內安裝有內筒，內筒通過連接環固結在罐體內，內筒與罐體同中心軸設置；內筒的底端與水平設置的進水管相連通，進水管穿過罐體側壁伸出至罐體外部；所述的內筒的頂端開放，內筒中安裝有攪拌裝置，攪拌裝置的攪拌軸伸出內筒的頂端，穿過分離區和集水區，伸出罐體頂端，攪拌軸通過安裝在罐體頂端的攪拌驅動電機帶動旋轉。所述的垂向渦流強化分離裝置中心設置有攪拌軸套筒，攪拌軸穿過攪拌軸套筒。所述的罐體的底部和內筒的底部均為錐形斗底。所述的進水管上還布置有進水濃度計、混凝劑投加管和助凝劑投加管，混凝劑投加管布設在進水濃度計之前，助凝劑投加管布設在進水濃度計之后。所述的集水區頂部的罐體頂蓋上設置有出水管。本實用新型與現有技術相比，具有如下技術效果：(Ⅰ)本實用新型的垂向渦流強化分離裝置能夠產生垂向渦流，垂向渦流對進入裝置的小顆粒有二次促進生長，提高大顆粒的產出率，提高分離效率。本實用新型的造粒流化床由于采用了垂向渦流強化分離裝置，也能夠提高大顆粒的產出率，提高分離效率。本實用新型很好地利用了由底部造粒區上升到分離區的顆粒的高密度性能。原水中的細小顆粒經過在造粒區的結團絮凝過程，逐漸形成了具有較大有效密度的球形體。較大的球體顆粒經過內筒后直接翻入污泥濃縮區，體積較小的顆粒則進入垂向渦流強化分離區，該顆粒在一定上升流速作用下在分離區形成垂向渦流，由于顆粒密度較大，而形成的渦流又不會破碎，小顆粒不斷進行接觸絮凝，逐漸長大。(Ⅱ)垂向渦流強化分離裝置很好的結合了造粒流化床運行過程中具有較高的上升流速的特點。由于渦流的形成必須具有一定的上升流速，否則極易發生破碎，或無法形成較大顆粒。而造粒流化床本身具有較高的上升流速，正好為波紋處渦流的形成提供了條件，促進了固液分離過程。(Ⅲ)本實用新型的造粒流化床還能夠解決現有技術中分離區采用濾網過濾易堵塞、需要布置沖洗系統以及沖洗不及時會影響出水的技術問題，提高分離效率，保證出水水質。垂向渦流強化分離裝置具有免沖洗的優點。小顆粒在接觸絮凝作用下不斷的長大，長大到一定程度后，在重力作用下自動落入到污泥濃縮區。而后渦流開始形成，小顆粒開始長大，如此循環。附圖說明圖1是垂向渦流強化分離裝置的正視剖面圖。圖2是垂向渦流強化分離裝置的俯視圖。圖3是高效固液分離的造粒流化床的整體結構示意圖。圖4是圖3中A-A截面的結構示意圖。圖中各個標號的含義為：1-基架，2-罐體，3-污泥濃縮區，4-造粒區，5-分離區，6-集水區，7-垂向渦流強化分離裝置，8-刮泥裝置，9-排泥管，10-進水管，11-進水濃度計，12-混凝劑投加管，13-助凝劑投加管，14-出水管；(4-1)-內筒，(4-2)-連接環，(4-3)-攪拌裝置，(4-4)-攪拌軸，(4-5)-攪拌驅動電機；(7-1)-攪拌軸套筒，(7-2)-波紋管，(7-3)-十字交叉架；(8-1)-刮泥板，(8-2)-刮泥驅動電機。以下結合實施例對本實用新型的具體內容作進一步詳細解釋說明。具體實施方式以下給出本實用新型的具體實施例，需要說明的是本實用新型并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本實用新型的保護范圍。實施例1：遵從上述技術方案，如圖1和圖2所示，本實施例給出一種垂向渦流強化分離裝置，包括設置在中心的攪拌軸套筒7-1，攪拌軸套筒7-1周圍設置有多根豎向固定在一起的波紋管7-2，波紋管7-2的兩端夾在一對十字交叉架7-3之間，十字交叉架7-3的中心安裝在攪拌軸套筒7-1的兩端。實施例2：遵從上述技術方案，如圖1至圖4所示，本實施例給出一種高效固液分離的造粒流化床，包括基架1，基架1上固定安裝有罐體2，所述的罐體2從底部到頂部依次為污泥濃縮區3、造粒區4、分離區5和集水區6；所述的分離區5內安裝有垂向渦流強化分離裝置7，所述的垂向渦流強化分離裝置7能夠使得分離區5中的水產生垂向的渦流。垂向渦流強化分離裝置7包括設置在中心的攪拌軸套筒7-1，攪拌軸套筒7-1周圍設置有多根豎向固定在一起的波紋管7-2，波紋管7-2的兩端夾在一對十字交叉架7-3之間，十字交叉架7-3的中心安裝在攪拌軸套筒7-1的兩端，十字交叉架7-3的端部固定在分離區5的罐體2內壁上。污泥濃縮區3內安裝有刮泥裝置8，罐體2外壁上設置有連通罐體2內污泥濃縮區3的排泥管9。刮泥裝置8包括設置在罐體2底部內側的刮泥板8-1，刮泥板8-1通過設置在罐體2外的刮泥驅動電機8-2帶動旋轉。造粒區4內安裝有內筒4-1，內筒4-1通過連接環4-2固結在罐體2內，內筒4-1與罐體2同中心軸設置；內筒4-1的底端與水平設置的進水管10相連通，進水管10穿過罐體2側壁伸出至罐體2外部；內筒4-1的頂端開放，內筒4-1中安裝有攪拌裝置4-3，攪拌裝置4-3的攪拌軸4-4伸出內筒4-1的頂端，穿過分離區5和集水區6，伸出罐體2頂端，攪拌軸4-4通過安裝在罐體2頂端的攪拌驅動電機4-5帶動旋轉。垂向渦流強化分離裝置7中心設置有攪拌軸套筒7-1，攪拌軸4-4穿過攪拌軸套筒7-1。罐體2的底部和所述的內筒4-1的底部均為錐形斗底。進水管10上還布置有進水濃度計11、混凝劑投加管12和助凝劑投加管13，混凝劑投加管12布設在進水濃度計11之前，助凝劑投加管13布設在進水濃度計11之后。集水區6頂部的罐體2頂蓋上設置有出水管14。原水在造粒區4內，經過攪拌裝置4-3的攪拌不斷上升，顆粒逐漸變大，到達內筒4-1頂端時大顆粒翻下去，進入污泥濃縮區3直至沉降至罐體2底端，小顆粒繼續隨著水流上升至分離區5。隨水流上升的小顆粒進入分離區5的垂向渦流強化分離裝置7中，在垂向渦流強化分離裝置7的作用下，水流在波紋管7-2的波紋處形成渦，對小顆粒的二次生長起到促進作用，小顆粒逐漸長大，長到一定程度后由于重力作用自動掉落至污泥濃縮區3，清水在集水區6經過出水管14排出。下面以給水廠反沖洗廢水處理為例說明本實施例的造粒流化床的具體實施方式及處理效果。反沖洗廢水濁度60～131NTU，懸浮物濃度(SS)為90～111mg/L，采用本實施例的造粒流化床進行處理。通過混凝劑投加管12向進水管10中的原水投加混凝劑PAFC，并充分混合，使得廢水中的顆粒進行微脫穩，隨后通過助凝劑投加管13向進水管10中的原水投加助凝劑PAM并立刻進入內筒4-1進行強制攪拌，使得脫穩后的顆粒逐漸絮凝長大，并隨著水流上升。當水流越過內筒4-1頂端，大顆粒翻入污泥濃縮區3，通過排泥管9排出，細小顆粒隨著水流進入分離區5的垂向渦流強化分離裝置7中，在一定的上升流速下，水流在波紋管7-2的波紋處形成渦流，小顆粒在渦流中通過接觸絮凝逐漸長大，長大后的顆粒，通過重力作用自動落入污泥濃縮區3，通過排泥管9排出。分離區5的顆粒落下后，新的顆粒又一次形成，如此循環，將水中的細小顆粒去除，達到去除反沖洗廢水中細小顆粒，降低水的濁度的效果。而且在一定范圍內，上升流速越大，去除效果越明顯。試驗結果表明，原水經處理后濁度從100NTU左右下降到2-5NTU左右，降低了95％-98％。原水的SS也從110mg/L降低至3mg/L。相應的，水中的粒子數量也應該有很大程度的減少，水中的顆粒物質絕大多數都已經被去除，去除效果非常明顯。