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1、(10)申请公布号 CN 103611338 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103611338 A (21)申请号 201310608135.1 (22)申请日 2013.11.25 B01D 21/26(2006.01) (71)申请人 韦志锋 地址 400042 重庆市渝中区大坪石油路 1 号 申请人 重庆科技学院 (72)发明人 韦志锋 曾小波 赵鸿雁 (54) 发明名称 带斜板的转筒式污水沉淀器 (57) 摘要 一种能够加快污水处理中的沉淀过程， 澄清 水体， 提高污水处理效果的带斜板的转筒式污水 沉淀器。筒内带有平行重叠排列弧板组的活动 筒体偏心固定在转轴上， 。
2、相邻弧板间隙构成若干 个长度很长的浅层沉淀池， 被处理水体和沉降的 沉淀物在沉淀浅层中相互稳定运动并分离。转轴 转动时， 由于回转中心到各处池壁的向径均不相 同， 偏心筒壁在径向产生位移 （筒壁至回转中心的 径向距离增长或者缩短） ， 筒壁形状迫使流体离心 或者向心流动， 形成连续不断的流体层流运动， 不 断破坏阻滞平衡， 促进絮核相互接触、 碰撞、 黏附、 聚合， 形成密实絮体与水分离， 使原水得以澄清净 化。本发明绕转轴转动， 池壁处形成剪切流， 对淤 泥有冲刷作用， 清除可能的淤积、 堵塞非常方便。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 8 页 (19)中华人。
3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103611338 A CN 103611338 A 1/1 页 2 1. 活动转筒偏心固联在转轴上 ； 筒内固联相互平行、 重叠排列的弧板 ； 所述相互平行、 重叠排列的弧板数量不少于 2 块 ； 所述弧板轴线与转筒体轴线平行或者重合。 权 利 要 求 书 CN 103611338 A 2 1/6 页 3 带斜板的转筒式污水沉淀器 技术领域 0001 本发明涉及一种能够加快污水处理中的沉淀过程， 澄清水体， 提高污水处理效果 的带斜板的转筒式污水沉淀器。 背景技术 0002 近些年，。
4、 我国经济高速发展， 城市污水排放量持续增加， 城市水环境受到严重污 染， 污水问题已是当前中国一个严峻的环保和经济问题。 由于污水处理成本高， 财政投入难 以为继， 使得我国污水处理率很低， 污水处理的成本和处理效率极大地制约了污水处理业 的发展。 因此， 研究和开发成本低， 速度快、 效率高的污水处理新工艺、 新设备是污水处理业 的发展方向。 0003 沉淀池是利用重力沉降作用将密度比水大的悬浮颗粒从水中去除的处理构筑物， 是污水处理中应用最广泛的处理单元之一， 用于污水处理、 生物处理的后处理以及深度处 理等工序。但自然沉淀不仅时间很长， 通常水体还存在厚重的沉淀阻滞区， 悬浮物多， 水。
5、体 混沌， 所以， 静态沉淀池有占地面积大， 有效池容小， 排泥困难， 处理效率低等缺点。如何能 充分利用自然沉淀， 缩短其沉淀净化时间， 提高净化率？ 0004 斜管沉淀池利用倾斜的平行管或平行管道 （有时可利用蜂窝填料） 将水体分割成 一系列浅层沉淀层， 被处理水体和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。具有沉淀 面积大， 沉淀效率高、 沉淀时间短、 占地少等优点， 是一种高效沉淀设备， 广泛使用于小城镇 污水处理厂。但当水体固体负荷过大时， 其处理效果不太稳定 ； 耐冲击负荷的能力也较差。 尤其严重的是其斜板 （管） 容易发生污泥黏附、 堵塞和藻类孳生现象， 给维护管理工作带来 困难，。
6、 这大大限制了它的使用范围。 0005 沉淀的类型可根据沉淀物质的性质、 絮凝性、 浓度分为四类。 0006 （1） 自由沉淀 0007 颗粒在沉淀过程中呈离散状态， 互不干扰， 其形状、 尺寸、 密度等均不改变， 下沉速 度恒定。 0008 (2） 絮凝沉淀 0009 水中悬浮物浓度不高， 絮凝性颗粒互相凝聚， 其粒径和质量， 随深度增加而增大， 颗粒沉速加快。 0010 （3） 成层沉淀 0011 又叫 （拥挤沉淀） 。絮凝性颗粒在水中的浓度较大， 颗粒间发生絮凝， 颗粒间相互干 涉， 呈网状绒体， 形成清水与浑水的明显界面并逐渐下移。沉淀速度就是界面下移的速度。 沉淀速度慢。 0012 。
7、(4) 压缩沉淀 0013 当悬浮物浓度很高， 颗粒互相接触， 并部分地受到压缩物支撑。 在上层颗粒的重力 作用下， 下层颗粒间的水被挤出， 污泥层被压缩。 0014 可见， 自由沉淀， 絮凝沉淀过程的沉速大， 沉淀效率高 ； 成层沉淀 （拥挤沉淀） ， 压缩 说 明 书 CN 103611338 A 3 2/6 页 4 沉淀过程因为颗粒间相互干涉和下层的支撑作用， 沉速低， 效率低， 是沉淀处理的瓶颈。如 果扩大、 延长自由沉淀， 絮凝沉淀过程， 缩小或者消除成层沉淀， 压缩沉淀过程， 必定能够缩 短沉淀时间， 提高沉淀效率。 但如何才能扩大、 延长自由沉淀， 絮凝沉淀过程， 缩小或者消除 。
8、成层沉淀， 压缩沉淀过程呢？ 0015 成层沉淀 （拥挤沉淀） ， 压缩沉淀过程最大特征就是颗粒间相互干涉且存在下层支 撑作用。如果能够用水力作用冲击、 破坏颗粒间的相互干涉作用， 破坏层间的支撑作用， 就 可以缩小或者消除成层沉淀， 压缩沉淀过程！ 0016 尤其是成层沉淀 （拥挤沉淀） ， 由于悬浮物密度大， 粘度大， 悬浮颗粒相互干涉。悬 浮颗粒在水中受到重力、 浮力、 水阻力和网络状颗粒相互干涉阻力的平衡作用， 呈网状绒 体， 形成清水与浑水的明显界面， 下沉速度极为缓慢。 0017 如果水层间产生相对滑动位移， 一方面， 同层絮凝体沿水平方向同向运动， 相互挤 压， 絮凝体质量、 密。
9、度随水力作用的增大而增加 ； 另一方面， 上下层间的支撑面滑移错位， 阻 滞平衡网络被剪切破坏， 支承作用消失， 平衡因素改变， 体系失衡， 引发整个体系的坍塌。 0018 上层坍塌絮团向下冲击运动， 沿途卷带网罗胶粒， 形成更大， 更实絮体， 沉速不断 加快。 其过程实质就是絮凝沉淀！坍塌物质的冲击、 挤压作用， 将相互作用颗粒中间隙液体 挤出， 固体颗粒群被浓缩。 0019 由此可知， 水层间的相对滑动位移， 可以有效地扩展、 延伸絮凝沉淀过程， 有效地 缩小或者消除成层沉淀， 压缩沉淀过程， 缩短沉淀时间， 提高沉淀效率。 0020 流体运动方式分为层流和湍流 （紊流） 。雷诺数较小 （。
10、Re2320） 时， 黏滞力对流场 的影响大于惯性力， 流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减， 流体分层流动， 相邻流体层间只 有分子热运动造成的动量交换， 互不混合， 质点作平滑直线运动， 流体微团的轨迹没有明显 的不规则脉动， 流体流动稳定， 为层流 ； 反之， 若雷诺数较大时， 惯性力对流场的影响大于黏 滞力， 流体流动不稳定， 流速的微小变化容易发展、 增强， 形成紊乱、 不规则的湍流流场 ： 流 线不再清楚可辨， 流场中有许多小漩涡， 层流被破坏， 相邻流层间不但有滑动， 还有混合 ； 流 体作不规则运动， 有垂直于流道方向的分速度产生， 为湍流， 或紊流。 0021 设计一个转轴驱动的。
11、偏心转筒沉淀器， 由于转筒沉淀器的偏心设置， 回转中心到 池壁的各处向径均不相同。转筒转动时， 偏心筒壁在径向产生位移 （筒壁至回转中心的径 向距离增长或者缩短） ， 筒壁形状迫使流体离心或者向心流动， 形成连续不断的流体层流运 动。 0022 本发明的核心是利用转筒转动时， 各方向偏心筒壁至回转中心的向径的不同， 偏 心筒壁不断在径向产生位移， 形成理想层流 （不产生滞流、 回流、 分流、 歧流， 流体微团轨迹 保持同向， 没有不规则脉动） 。利用层流的水力作用， 消除沉淀阻滞区， 即缩小或者消除拥挤 沉淀和压缩沉淀过程， 提高沉淀过效率。 为保证理想状态的层流的产生， 本发明设计转动筒 体。
12、偏心与转轴联接， 构成平面转动机构。偏心筒体绕转轴中心转动， 保证了池体、 池水只在 相互平行的平面内运动， 不产生横向分流。 发明内容 0023 为解决传统沉淀构建物固定不动， 只能被动实现重力沉降， 无法消除沉淀阻滞区， 效率低下的状态 ； 以及排泥困难， 需要额外配置排泥专用设备， 成本高 ; 斜管沉淀池对水量 说 明 书 CN 103611338 A 4 3/6 页 5 冲击负荷和水温变化适应能力不强 ； 传统斜板 （管） 容易发生污泥黏附、 堵塞， 影响沉淀效果 的缺陷， 本发明利用层流运动特性， 综合浅池理论、 动态絮凝原理和斜板技术， 将带斜板的 活动污水沉淀器偏心固定联接在转轴。
13、上。利用转筒转动时， 由于各处筒壁至回转中心的向 径不相同， 筒壁不断在径向产生位移 （筒壁至回转中心的径向距离增长或者缩短） ， 筒壁周 期性地迫使流体离心或者向心流动， 形成连续不断的流体层流运动。 层流运动加快了同层、 层间悬浮絮核的碰撞、 黏附、 交联， 形成更大絮体而沉淀 ； 清除沉淀阻滞区， 加速沉淀过程， 澄清水体， 提高污水处理效果， 形成层流沉淀效应。 。 0024 等距或者变距平行排列、 重叠组合的弧板组， 沿污水沉淀器轴线横向设置， 轴线与 转筒体轴线平行或者重合， 固定在转筒内部。相邻弧板将原水分隔成不同的单元， 弧板间 间隙构成一个个浅层沉淀池， 被处理水体和沉降的沉。
14、淀物在沉淀浅层中相互稳定运动并分 离。 0025 本发明改变了传统斜板 （管） 静止不动的状态。随着转轴的转动， 变径转动壁板作 变速运动， 对固液边界区域上的沉淀絮团有作很强的冲刷作用， 可以避免沉淀物在斜板 上淤积、 黏附。 0026 本发明解决其技术问题所采用的技术方案 ： 0027 活动转筒偏心固联在转轴上 ； 筒内固联相互平行、 重叠排列的弧板 ； 所述相互平 行、 重叠排列的弧板数量不少于 2 块 ； 所述弧板轴线与转筒体轴线平行或者重合。 0028 本发明的有益效果是， 大幅度提高单位占地面积的沉淀面积， 沉淀能力强， 沉淀 时间缩短 ； 消除沉淀阻滞区， 提高澄清效果， 出水悬。
15、浮物 SS 大大降低， 水体泾渭分明 ； 水力 条件好， 沉淀效率高 ； 大幅提高池体表面负荷 ； 减少占地面积 ； 不积泥， 不堵塞， 清除积淤方 便， 彻底克服了传统斜板 （管） 沉淀技术容易堵塞问题， 扩大了斜板 （管） 沉淀技术的使用范 围。 附图说明 0029 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0030 图 1 是本发明卧式带斜板的转筒式污水沉淀器轴向剖视图。 0031 图 2 是本发明卧式卧式带斜板的转筒式污水沉淀器 F F 向剖视图。 0032 图 3 是本发明卧式带斜板的转筒式污水沉淀器三维外观图。 0033 图 4 是本发明卧式带斜板的转筒式污水沉淀器三维轴向剖视图。。
16、 0034 图 5 是本发明转筒内固联的斜板组的三维轴向剖视图。 0035 图 6 是本发明立式带斜板的转筒式污水沉淀器轴向剖视图。 0036 图 7 是本发明立式带斜板的转筒式污水沉淀器三维外观图。 0037 图 8 是本发明立式带斜板的转筒式污水沉淀器三维轴向剖视图。 0038 图中 ： 1. 偏心转筒 2. 平行重叠排列弧板组 3. 联接肋板 4. 转轴 0039 5. 澄清水 6. 出水口 7. 挡水板 8. 出水斗 9. 排水槽 0040 10. 进水管 11. 污水 12. 沉淀污物 13. 积泥槽 0041 14. 排泥孔 15. 出水堰 16. 集水槽 17. 滑动轴承 004。
17、2 18. 伞形挡板 19. 排水管 20. 基座 说 明 书 CN 103611338 A 5 4/6 页 6 具体实施方式 0043 在图 1 所示实施例中， 本发明卧式带斜板的转筒式污水沉淀器 （1） 偏心与转轴 （4） 联接， 转筒 （1） 形状为圆台式形状， 筒内固联一组相互平行、 重叠排列的圆台式弧板 （2） ， 弧 板组 （2） 轴线与转筒体 （1） 轴线平行重合。圆台式的筒壁与圆台式弧板相互平行排列， 呈右 低左高相互平行地固定在池体内部。 相邻弧板和筒壁与弧板在轴向上构成若干个右低左高 的斜管结构。 0044 原水 （11） 从池体右侧进水管 （10） 流入， 向左运动， 从。
18、左侧的出水口 （6） 溢出， 进入 排水槽 （9） ， 输送到下一工序。 0045 由于平行重叠排列弧板组 （2） 最上层的弧板左端高出水面， 限制了上层水体的流 动。从进水口 （10） 流入的污水 （11） ， 受右低左高重叠排列的平行重叠排列弧板组 （2） 的限 制， 分别流进入平行重叠排列弧板组 （2） 平行弧板间右低左高的斜管结构间隙空间， 沿弧板 间隙空间发散运动。当向上分速度大的颗粒要向上运动， 则受内层倾斜扩展的弧板的下表 面限制， 只能沿着弧板壁面运动。而固液边界的粘性最大， 不久便会耗尽能量而下沉。向 两侧分速度大的颗粒， 被两侧弧板限制， 在固液边界前停止。 向前运动速度大。
19、的颗粒也受 外层向上倾斜扩展的弧板上表面限制， 也会在固液边界耗尽能量。所以， 平行重叠排列 弧板组 （2） 的相邻弧板间、 弧板与筒壁间， 构成若干个长度很长的浅层沉淀池， 被处理水体 （11） 和沉降的沉淀物 （12） 在沉淀浅层中相互稳定运动并分离。固液边界区域是加速沉 淀形成的主要区域。 0046 即使是浅层沉淀池， 也同样存在沉淀阻滞区， 只是阻滞区的大小、 位置和稳定性有 所不同而矣。阻滞区内悬浮物密度大， 粘度大， 悬浮颗粒相互干涉作用增大， 颗粒在水中受 到重力、 浮力和水阻力、 颗粒相互干涉阻力的的平衡作用， 下沉速度极为缓慢。 0047 传统沉淀构建物固定静止不动， 只能被。
20、动实现重力沉降， 无法消除沉淀阻滞区， 所 以效率低下。 0048 本发明通过转轴 （4） 驱动转筒转动。由于转筒 （4） 的偏心设计， 各处筒壁至回转 中心的向径不相同， 向径呈现连续不断的变化。 在半个回转周期中， 一侧的筒壁离回转中心 不断接近， 而对应侧筒壁离回转中心不断远离 ； 接近侧对水体的有效容积逐渐减少， 远离侧 对水体的有效容积逐渐增多， 接近侧筒壁迫使水体向远离侧流动 ； 在回转进入另半个回转 周期， 原先的远离侧的向径不断缩短， 筒壁逐渐向回转中心靠近， 成为接近侧 ； 而原先的接 近侧的向径不断增长， 筒壁逐渐远离回转中心， 成为远离侧， 对应两侧筒壁运动性质相互转 换。
21、， 水体又从原先的远离侧 （现在的接近侧） 流向原先的接近侧 （现在的远离侧） 一侧。 所以， 偏心转筒 （1） 周而复始的回转运动， 促使流体不断反复地从一侧流向另一侧， 形成不 断左右移动的层流运动。 0049 同一水层间中的悬浮絮核随水体运动， 由于不同尺度颗粒所受阻力不同， 不同尺 度之间的颗粒产生速度差。 速度快的絮核赶上速度慢的絮核， 互相碰撞凝聚， 形成更大的絮 凝体。 0050 一些运动速度快的絮核， 它们沿途也没有与其他絮核接触碰撞机会， 率先运动到 池壁附近。 受池壁边界层流体粘性影响和池壁形状阻碍， 逐渐在池壁附近边界聚集， 絮核密 度逐渐提高， 间距越来越小。 絮核聚集。
22、， 密度提高， 间距缩小， 有利絮核间的黏附、 交联， 聚结 形成大尺寸、 大质量、 坚固、 密实的大絮体而沉淀。 说 明 书 CN 103611338 A 6 5/6 页 7 0051 最后到达的是大尺寸的絮粒， 其拥有巨大的表面积， 将剩余的聚集胶粒网捕、 卷扫 形成密实大絮体， 并发生沉淀。 0052 相邻水层存在速度差， 速度快的水层的颗粒速度快， 它们扫掠过层面， 很容易捕获 邻层中运动速度慢的颗粒， 结合成大的絮粒。 0053 无论絮粒大小， 快慢， 在切向水力和重力的共同作用下， 逐渐由池体中心向池体两 侧下部运动聚集。池壁附近边界区域是加速沉淀形成的主要区域。 0054 层流体。
23、层间相对滑动， 粒子沿层面相对运动， 平衡网络被剪切移位， 支承面滑移错 位， 支承作用消失， 体系失衡， 网络平衡体系坍塌。 上层坍塌絮团向下冲击运动， 沿途卷带网 罗胶粒， 形成更大， 更密实沉淀絮体与水分离， 使原水得以澄清净化。 0055 层流体在左右方向上不断地相对滑动， 沉淀阻滞区的阻滞平衡不断被剪切破坏， 失衡的阻滞体系不断坍塌， 固体颗粒群也不断被聚集浓缩。故偏心转筒 （1） 的转动作用使 得原水 （11） 得到反复净化， 沉降分离彻底， 悬浮物大大降低。 0056 沉淀器右侧有积泥槽 （13） ， 平行弧板左高右低地向积泥槽 （13） 倾斜， 利于沉淀物 （12） 逐渐向积泥。
24、槽 （13） 滑移汇集。 0057 平行重叠排列弧板组 （2） 轴线与转筒体 （1） 轴线平行或者重合， 变径弧板作用原 理与变径壁板 （1） 的相同。 0058 本发明改变了传统斜板 （管） 静止不动的状态。变径壁板 （1） 、 变径弧板随转轴 （4） 转动作变速运动， 对固液边界区域上的沉淀絮团有作很强的冲刷作用。随着池体 （1） 不 断转动， 在切向水力冲刷作用和沉淀絮体 （12） 自重的下滑力分力不断变大的双重作用下， 絮团 （12） 滑动粘滞性阻力大大减小。切向水力和下滑分力不断地驱动絮体沿弧面向下滑 移运动， 最后滑落到右侧积泥槽 （13） ， 避免了沉淀物在弧板上淤积、 黏附现象。
25、。 0059 在图 6 所示实施例中， 本发明立式带斜板的转筒式污水沉淀器转筒体 （1） 由基座 （20） 上的滑动轴承 （17） 支承， 转筒 （1） 下部有转轴 （4） 与其偏心联接 ； 转筒 （1） 形状为圆台 式形状， 筒内固联一组相互平行、 重叠排列的圆台式弧板 （2） ， 弧板组 （2） 轴线与转筒体 （1） 轴线重合。圆台式的筒壁与圆台式弧板相互平行排列， 筒壁母线与圆台式弧板母线均向轴 心倾斜。平行重叠排列弧板组 （2） 的相邻弧板、 以及弧板与转筒 （1） 筒壁间在纵向截面上构 成若干个斜管结构。 0060 污水 （11） 由设在池中心的进水管 （10） 自上而下进入池内， 。
26、管下伞形挡板 （18） 使 污水 （11） 水平均匀扩散， 然后分别向上流进入平行重叠排列弧板组 （2） 相邻弧板板间的斜 管结构间隙空间。向上分速度大的颗粒向上运动， 受外层向心倾斜扩展的弧板的内表面限 制， 只能沿着弧板内壁表面运动。而固液边界的粘性最大， 不久便会耗尽能量而下沉 ； 水 平分速度大的颗粒， 被内外层环绕弧板限制， 在固液边界前停止。斜管结构的浅层沉淀 池， 使被处理水体 （11） 和沉降的沉淀物 （12） 在沉淀浅层中相互稳定运动并分离。固液边 界区域是加速沉淀形成的主要区域。 0061 同理， 转轴 （4） 驱动转筒 （1） 转动。在任意轴线垂面上， 偏心设计的筒壁也呈。
27、现同 期性地连续接近或者远离回转中心。接近侧对水体的有效容积逐渐减少， 远离侧对水体的 有效容积逐渐增多， 接近侧筒壁迫使水体向远离侧流动。 周而复始， 流体不断反复地从一侧 流向另一侧， 形成不断左右移动的层流运动。层流运动不仅加快同层、 层间悬浮絮核的碰 撞、 黏附、 交联， 形成更大絮体而沉淀 ； 而且能不断地破坏阻滞平衡， 反复清除沉淀阻滞区， 说 明 书 CN 103611338 A 7 6/6 页 8 加速沉淀过程， 澄清水体， 提高污水处理效果。 0062 立式带斜板的转筒式污水沉淀器对沉淀阻滞区的清除作用和对沉淀絮体的冲刷 作用与卧式带斜板的转筒式污水沉淀器的作用等效。 006。
28、3 立式带斜板的转筒式污水沉淀器的下部是积泥槽 （13） ， 收集沉淀污物， 积泥槽 （13） 上的排泥孔 （14） 是为了排出沉淀污物。 0064 无论是卧式、 立式， 无可通过快速反复左右转动转轴， 就会在弧板面上形成强烈湍 动的剪切流， 即可对斜板造成高速冲刷作用， 清除可能的淤积、 堵塞非常方便。 说 明 书 CN 103611338 A 8 1/8 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 9 2/8 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 10 3/8 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 11 4/8 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 12 5/8 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 13 6/8 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 14 7/8 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 15 8/8 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 103611338 A 16 。