一种具有浮渣分离机构的沉淀池及其使用方法

技术领域

本发明涉及污水生物处理领域，尤其涉及一种具有浮渣分离机构的沉淀池及其使用方法。

背景技术

在污水生物处理行业中，主要由各种生物体组成的活性污泥在沉淀池进行泥水分离操作时，如果因各种原因上浮至水面，就可能引起污泥上浮现象。污泥上浮一方面会导致泥水分离效果变差，使得出水中有机物浓度和悬浮固体浓度升高，另一方面则可能减少回流至曝气池的污泥量，给污水生物处理的控制带来困难。此外，污水中密度小于水的难降解杂质或者从外部环境意外落入沉淀池的漂浮杂质，也会在水面上随上清流出，导致出水水质下降。因此，在沉淀池(例如二沉池)中分离去除由上浮污泥以及各种可漂浮杂质构成的浮渣对保证出水水质显得尤为重要。然而，现有技术中分离浮渣的机械刮除、膜过滤等技术往往存在分离效果不佳、建设或运行成本过高、结构或操作复杂等问题。因此，仍然需要改进的具有浮渣分离机构的沉淀池。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有浮渣分离机构的沉淀池以解决前述现有技术中的问题。具体而言，本发明提供以下技术方案。

在一个方面，本发明提供一种具有浮渣分离机构的沉淀池，包括池体、出水部和第一出渣堰，第一出渣堰以环绕池体的整个内壁的方式设于池体的上部内壁上使得池体内的水面不与池体的内壁接触，并且第一出渣堰的入口与池体内水面平齐使得在混合液导入池体时池体中水面上漂浮的浮渣被池体上部的上清夹带进入第一出渣堰，所述出水部是设置于第一出渣堰的下方的出水堰并且具有位于池体内水面下方的出水堰入口用于排出池体上部的上清，和/或是设置于第一出渣堰的下部的第二出水管并且具有位于第一出渣堰内水面下方的出水管入口用于排出第一出渣堰中的上清。

进一步地，在所述第一出渣堰的内部还设有第二出渣堰，第二出渣堰的入口低于第一出渣堰的入口并且与第一出渣堰内的水面平齐以便第一出渣堰中漂浮的浮渣被第一出渣堰中的上清夹带进入第二出渣堰。

进一步地，所述第二出渣堰环绕设置于池体的整个内壁。

进一步地，所述第二出渣堰是散布在第一出渣堰中的一个或多个出渣管，所述一个或多个出渣管的入口端面与第一出渣堰内的水面平齐以便第一出渣堰中漂浮的浮渣被第一出渣堰中的上清夹带进入其中。

进一步地，所述池体的下部还设有曝气装置用于对池体中的混合液进行曝气。

进一步地，所述池体的下部还设有排泥管用于排出池体下部的浓缩混合液。

在另一个方面，本发明提供一种用于沉淀池的浮渣分离方法，包括以下步骤：

S00，提供根据权利要求1-5中任一项的所述具有浮渣分离机构的沉淀池；

S10，向池体导入流量为Q1的混合液并使混合液在池体中进行泥水分离；

S20，当池体中水面上没有浮渣时，从池体下部排出流量为Q2的浓缩混合液，从出水部排出流量为Q3的第一上清，从第一出渣堰排出流量为Q4的第二上清，其中Q1＝Q2+Q3+Q4，并且Q3+Q4>0；

S30，当池体中水面上出现浮渣时，从池体下部排出流量为Q2的浓缩混合液，从出水部排出流量为Q3'的第一上清，从第一出渣堰排出流量为Q4'的第二上清，并且从第一出渣堰排出流量为Q5的浮渣，其中Q1＝Q2+Q3'+Q4'+Q5，并且Q5>0。

进一步地，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'大于0，Q4和Q4'等于0。

进一步地，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'等于0，Q4和Q4'大于0。

进一步地，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'大于0，Q4和Q4'大于0。

进一步地，还包括在步骤S10之前的如下步骤：

S02，向池体导入流量为Q1'的混合液，启动曝气装置对池体中的混合液进行曝气，以将混合液中的可漂浮污泥和杂质夹带上浮至水面，

S04，从第一出渣堰排出流量为Q5'的浮渣，其中Q1'＝Q5'。

根据本发明的具有浮渣分离机构的沉淀池，浮渣的分离和排出可以和泥水分离以及出水和出泥同步进行且不受外部风力影响，可显著改善沉淀池的浮渣分离效果和抗外部干扰的能力。

在本文中所用的术语具有其在本领域内公知的含义，然而为清楚起见，仍然给出以下定义。

术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

“基本”或“基本上”并不排除“完全”的意思。如一个成分“基本上不含”Y，也可以是完全不含有Y。在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。如果需要，“基本”或“基本上”可以以上浮动范围代替或从本发明定义中删除。“含有”既包括提到的因素，也允许包括附加的、不确定的因素。“大约”、“约”、“左右”在限定具体数值的情况下，是指该具体数值具有以该具体数值为基础的上下浮动的范围，浮动范围可以是该具体数值的+/-5％，+/-4％，+/-3％，+/-2％，+/-1％，+/-0.5％，+/-0.2％，+/-0.1％，+/-0.05％，+/-0.01％等。

附图说明

图1为根据本发明一个实施方式的具有浮渣去除机构的沉淀池的结构示意图。

图中各标记的含义如下：1-沉淀池、10-池壁、11-出水堰、111-出水堰入口、12-第一出渣堰、13-第二出渣堰、2-进水管、21-进水阀、3-进气管、31-进气阀、4-排泥管、41-排泥阀、5-第一出水管、51-第一出水阀、6-第二出水管、61-第二出水阀、7-出渣管、71-出渣阀、8-曝气装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的一些实施方式进行进一步的介绍，但并非意欲限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明的具有浮渣去除机构的沉淀池包括池体1，池体1的下部设有进水管2用于将需要泥水分离的混合液导入池体1，池体1的上部内壁上设置有第一出渣堰12，第一出渣堰12环绕池体1的整个内壁并且与池体1内的水面平齐使得池体1内的水面不与池体1的内壁接触，并且在混合液不断导入池体1时使得水面上漂浮的由污泥和/或其他杂质组成的浮渣被池体1上部的上清夹带进入第一出渣堰12。

在一些情况下，在第一出渣堰12的下方设有出水堰11，出水堰11的下部设有第一出水管5，出水堰11的上端与第一出渣堰12的底部之间的空隙作为出水堰入口111，以便池体1上部的上清从出水堰入口111进入出水堰11，并从第一出水管5排出作为出水。出水堰入口111设置于第一出渣堰12的下方可有效避免池体1中(特别是水面)的污泥和杂质沉降进入其中。此外，第一出渣堰12的底部和出水堰入口111的侧壁均倾斜设置，可以有效避免污泥或杂质的积聚，从而防止积聚的污泥和杂质进入出水堰11。

在一些情况下，在第一出渣堰12的内部还设置有第二出渣堰13，第二出渣堰13略低于第一出渣堰12并且与第一出渣堰12内的水面平齐以便第一出渣堰12中在水面上漂浮的浮渣被第一出渣堰12上部的上清夹带进入第二出渣堰13，第二出渣堰13中的浮渣通过出渣管7排出。在一些情况下，由出渣管7排出的浮渣可以导入上游的调节池或曝气池，以进行进一步的处理。在一些情况下，第二出渣堰13可以环绕设置于池体1的整个内壁。在另一些情况下(未示出)，第二出渣堰13可以是散布在第一出渣堰12中的入口端面与第一出渣堰12内的水面平齐的若干个(例如2～12个，例如4、6、8、10个)出渣管7。

在一些情况下，在第一出渣堰12的下部设有第二出水管6，以便将进入第一出渣堰12的上清排出作为出水；或者，例如从第二出水管6排出的上清可导入第一出水管5作为出水的一部分。

在一些情况下，池体1的下部还可设置曝气装置8，曝气装置8与进气管3连接，以便在需要时将曝气气体导入池体1对其中的混合液进行曝气，使其中的可上浮污泥和杂质快速上浮至水面，从而加速浮渣的分离。

在一些情况下，池体1的下部还设有排泥管4，以便在需要时将池体1下部的浓缩混合液(或称为污泥)排出，排出的污泥可以例如回流至上游曝气池。

在一些情况下，进水管2上设有进水阀21，进气管3上设有进气阀31，排泥管4上设有排泥阀41，第一出水管5上设有第一出水阀51，第二出水管6上设有第二出水阀61、出渣管7上设有出渣阀，以便通过控制这些阀来实现各种期望的排渣方法。

根据本发明的具有浮渣分离机构的沉淀池，当用其实施排渣方法时包括以下步骤：

S10，在关闭进气阀41的情况下，控制进水阀21从进水管2向池体1导入流量为Q1的混合液并使得混合液在池体1中完成泥水分离，

S20，当池体1中水面上基本没有浮渣存在时，控制排泥阀41以便从排泥管4得到流量为Q2的浓缩混合液(或称为污泥)，并且控制第一出水阀51和第二出水阀61之一或二者以便从第一出水管5得到流量为Q3的上清，从第二出水管6得到流量为Q4的上清，其中Q1＝Q2+Q3+Q4，并且Q3+Q4>0，也即有上清排出而无浮渣排出；

S30，当池体1中水面上出现浮渣时，控制第一出水阀51和第二出水阀61之一或二者以便从第一出水管5得到流量为Q3'的上清，从第二出水管6得到流量为Q4'的上清，并且控制出渣阀71以便从出渣管7得到流量为Q5的浮渣，其中Q1＝Q2+Q3'+Q4'+Q5，并且Q5>0，也即有浮渣排出。

在一些情况下，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'大于0，Q4和Q4'等于0，也即所有上清均从第一出水管5排出。

在一些情况下，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'等于0，Q4和Q4'大于0，也即所有上清均从第二出水管6排出。

在一些情况下，在步骤S20和S30中，Q3和Q3'大于0，Q4和Q4'大于0，也即上清从第一出水管5第二出水管6同时排出。

当进入的混合液中含有较多浮渣时，可适当减小Q3'，使更多的上清进入第一出渣堰12以更快更多地将池体1水面的浮渣带入第一出渣堰12。当第二出水管6排出的上清夹带有浮渣时，可适当减小Q4'，使更多的上清进入第二出渣堰13以便更快更多地将第一出渣堰12中的浮渣带入第二出渣堰13。

在一些情况下，在步骤S20和S30中，Q2>0，也即所示沉淀池以连续方式进行泥水分离。

在一些情况下，在步骤S20和S30中，Q2＝0，也即所示沉淀池以间歇方式进行泥水分离，此时所示排渣方法还包括：

S40，在池体1上部的上清排出后，关闭进水阀21，并且控制排泥阀41使得Q2>0以将池体下部的污泥排出。

在一些情况下，若以上排渣方法无法有效分离排出池体1的混合液中的浮渣时，还可在上述步骤S10之前进行如下步骤以强化浮渣分离：

S02，关闭排泥阀41、第一出水阀5和第二出水阀6，控制进水阀21从进水管2向池体1导入流量为Q1'的混合液，打开进气阀41将曝气气体从进气管导入曝气装置8对池体1中的混合液进行曝气(优选微曝气)，利用曝气产生的微气泡将混合液中的可漂浮污泥和杂质迅速夹带上浮至水面，

S04，打开出渣阀71，使得池体1水面处的混合液夹带浮渣连续经过第一出渣堰12和第二出渣堰13后直接从出渣管7排出流量为Q5'的浮渣，其中Q1'＝Q5'。

在一些情况下，上述间歇排渣方法还包括：

S06，当池体1混合液中的浮渣基本排除干净后，关闭进气阀31停止曝气并且任选地关闭进水阀21，以便混合液在池体1中完成泥水分离。

上述排渣方法可用于池体1混合液含有较多可漂浮污泥或杂质的情况，其中通过曝气可加快浮渣的形成和分离，并且曝气还可破碎部分污泥或杂质使其中可漂浮部分上浮至水面而可沉淀部分沉降，从而更有效地进行浮渣分离。

本发明通过控制各个阀门可灵活地调节浮渣分离的强度和频次，因此可适应各种工况。

本发明池体1中的水面被第一出渣堰12环绕而不与池壁接触，因此有效避免了浮渣靠近或接触池壁后发生滞留而不能随上清排出的问题。特别地，当风(尤其在室外)吹过沉淀池时，本发明不但不会发生因风吹动浮渣聚集于池壁处而无法排出的问题，相反地还可利用任何方向的风力吹动浮渣加速离开水面而进入第一出渣堰12，由此有效改善和加强了沉淀池的浮渣分离效果。

根据本发明的具有浮渣分离机构的沉淀池，浮渣的分离和排出可以和泥水分离以及出水和出泥同步进行，不受外部风力影响，可极大地提高浮渣分离效率，并且浮渣分离机构结构简单、成本低廉、操作方便、抗干扰能力强，因此可广泛用于污水生物处理行业。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

以上通过举例说明的方式描述了本发明。但是，应当理解，本发明绝不仅仅限于这些具体实施方式。普通技术人员可以对本发明进行各种修改或变动，而这些修改和变动都属于本发明的保护范围。