申请日2016.02.02
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号B01D21/02; B01D21/08; B01D21/24; B01D21/26; B01D36/04; C02F9/04; C02F103/44
摘要
本发明的目的是提出一种螺旋竖流沉淀池以及应用该沉淀池的雨水和洗车水处理系统。本发明的水处理系统由雨水调蓄收集器、雨水弃流器、隔油沉沙池、雨水过滤器、絮凝投药器、絮凝反应器、螺旋竖流沉淀池、清水池构成。所述清水池内设潜水泵，所述潜水泵出水口连接洗车高压水枪，以构成洗车用水循环回路。本发明采用螺旋竖流沉淀池，占用空间小、设备运行维护简单，造价便宜，能同时满足雨水、洗车水处理需要。本发明的雨水和洗车水处理系统能够为开发商、物业管理公司和洗车店提供相应的利益分配，促进各方使用本处理系统，同时解决了我国在雨水收集回用、洗车循环水处理、雨水调蓄的推广和应用中遇到的主要问题，将为我国的节水环保事业做出重要贡献。
摘要附图
权利要求书
1.一种螺旋竖流沉淀池，包括上部为圆筒状、下部为半球状或锥筒状的壳体，所述壳体的上部设有进水管、出水管，壳体的中部设有中心管，所述中心管的顶端与进水管连通;壳体底部设有潜污泵，所述潜污泵设有通往壳体外部的污泥输出管;其特征在于所述中心管为上小下大的锥形管，中心管的内壁设有螺旋形导流槽，所述进水管与中心管的内壁相切，且进水管与导流槽相接;所述中心管的底端封闭，中心管的底部设有与中心管内壁相切的水平出口，所述水平出口与导流槽相接。
2.根据权利要求1所述的螺旋竖流沉淀池，其特征在于所述壳体上方内壁设有环形集水槽，所述出水管与集水槽相通;集水槽与中心管之间设有挡板，所述挡板的底端低于集水槽的顶端;所述壳体上方中部设有集油口，所述集油口与一个通往壳体外部的油污管连通;集油口流水面与集水槽流水面等高。
3.根据权利要求2所述的螺旋竖流沉淀池，其特征在于所述壳体内设有水平滤网，所述滤网的边缘与壳体内壁连接，滤网的中部设有供中心管穿过的通孔，所述通孔的内缘与中心管的外壁连接。
4.一种雨水和洗车水处理系统，其特征在于由屋面雨水调蓄专用雨水斗、雨水弃流器、隔油沉沙池、雨水过滤器、絮凝投药器、絮凝反应器、权利要求1或2或3所述螺旋竖流沉淀池、清水池构成;所述雨水调蓄收集器的出口与雨水弃流器入口连接，所述雨水弃流器的出口与雨水过滤器连接，所述隔油沉沙池的出口与雨水过滤器连接，所述雨水过滤器的出口与絮凝投药器连接，所述絮凝投药器的出口与絮凝反应器连接，絮凝反应器的出口与所述的螺旋竖流沉淀池连接，所述的螺旋竖流沉淀池的出口与清水池连接，以构成洗车用水循环回路。
5.根据权利要求4所述的洗车循环水处理系统，其特征在于所述絮凝投药器由上部的储药部和下部的投药部构成，所述储药部为一顶部开口的腔体，所述腔体的底端与投药部相通;所述投药部为管状结构，所述投药部沿其轴向设有若干出药孔。
6.根据权利要求4或5所述的雨水和洗车水处理系统，其特征在于所述屋面雨水调蓄专用雨水斗包括下排水管和上排水管，所述下排水管的侧部设有下排水口，所述上排水管的侧部和/或顶部设有上排水口;所述上排水管和下排水管套接，或者上排水管通过一个高度调节管与下排水管连接，所述高度调节管与下排水管和/或上排水管套接，以使上排水口与下排水口的距离可调。
7.根据权利要求6所述的雨水和洗车水处理系统，其特征在于所述下排水管内侧或者外侧活动安装有流量调节板，所述流量调节板设有过流口，所述过流口的高度与下排水口的高度对应，以使流量调节板相对下排水管移动时，流量调节板能够遮挡部分下排水口，从而调节下排水口的过水面积。
8.根据权利要求7所述的雨水和洗车水处理系统，其特征在于所述下排水管在下排水口的外侧还活动套接有外格栅。
说明书
螺旋竖流沉淀池及应用该沉淀池的雨水和洗车水处理系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及到一种螺旋竖流沉淀池及应用该沉淀池的该沉淀池的雨水和洗车水处理系统。
背景技术
竖流沉淀池又称立式沉淀池，是池中废水竖向流动的沉淀池。池体平面图形为圆形或方形，水由设在池中心的进水管自上而下进入池内中心管，中心管下设伞形挡板使废水在池中均匀分布后沿整个过水断面缓慢上升，悬浮物沉降进入池底锥形沉泥斗中，澄清水从池四周沿周边溢流堰流出。竖流沉淀池中的水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤，因而竖流式沉淀池的效率比平流式沉淀池要高。但普通竖流沉淀池前面需要配合体积比较大絮凝反应器池。而且竖流沉淀池用在小型水处理系统时，体积仍然显的太大，需要占用空间多。
雨水收集回用推广在中国已经有20年的历史，各地政府先后都出台了关于推广建议或强制要求，在北方地区基本是强制要求，在南方地区主要是推广。雨水收集处理主要用于绿化用水和清洗路面。国家2006年也已经颁布相应设计规范《建筑与小区雨水利用工程技术规范》。但雨水收集回用设施建设和使用情况很不理想，基本可以总结为：项目可以不建的就不建，政府要求必须建的就偷工简料应付建，建好的大多数根本不用，完全没达到节约水源的效果，反而造成了社会财富浪费。造成这种结果的主要原因是现行主要的雨水收集回用设施，对于项目建设方(主要是房地产开发商)、运营管理方(主要是物业管理公司)只有投入没收益，对于设施的使用方(主要是小区住户)来说也没有太大经济价值。
洗车行业是高耗水行业，也是节水控制的重点行业，国内许多城市出台了洗车店必须采用的节水、循环用水设备，而且各地对洗车业用水水费的定价基本都是居民生活用水的10倍。但普遍的调查结果是，洗车循环用水设备的推广和使用同样很不理想，原因是因为成本问题。真正能用的洗车水循环设备售价都在5万元以上。市面上的主要洗车循环水处理设施，基本是配有12根左右的过滤棉，过滤棉半个月就要更换一次，一根过滤棉的售价从100元到200多元不等，仅这一块每月的支出就高达3000多元，加上额外增加的电费、维修管理费，光日常运营成本就已经比用自来水高了。洗车店都是短期经营行为，根本不可能在经营期收回设备购置成本，更不用说运行成本。另外,洗车水循环设备比较大，占地方，在铺租普遍很贵的情况下，更不愿意为洗车水循环设备增加铺租成本。
国内越来越多的城市，出台了雨水径流管理规定，要求建筑工程雨水调蓄设施。基本都要求1万平方米屋面，就要设置500立方米的调蓄水池。主要原因是，城镇化的进程，导致硬化面积集聚增加，径流系数增加，雨水迅速排入城市排水管网，经常造成城市内涝，甚至多地出现城市内涝淹死人的情况。雨水调蓄设施，主要是建地埋调蓄水池和利用景观水池。但城市用地已经寸土寸金，基本都是设置红线内满铺的地下室。调蓄水池和景观水池的雨水调蓄方式空间成本很高。
为了充分利用雨水资源，推进国家节水战略，同时解决城市内涝。现在迫切需要研发出一套系统，以低成本的方式同时解决我国在雨水收集回用、洗车循环水处理、雨水调蓄的推广和应用中遇到的上述主要问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种螺旋竖流沉淀池以及应用该沉淀池的雨水和洗车水处理系统，该种竖流沉淀池成本低、占用面积小、运行维护简单、污水处理效率高，可以大大提高雨水和洗车水处理系统的实用性，以便于洗车循环水处理系统的推广使用。
本发明的螺旋竖流沉淀池包括上部为圆筒状、下部为半球状或锥筒状壳体，所述壳体的上部设有进水管、出水管，壳体的中部设有中心管，所述中心管的顶端与进水管连通;壳体底部设有潜污泵，所述潜污泵设有通往壳体外部的污泥输出管;关键在于所述中心管为上小下大的锥形管，中心管的内壁设有螺旋形导流槽，所述进水管与中心管的内壁相切，且进水管与导流槽相接;所述中心管的底端封闭，中心管的底部设有与中心管内壁相切的水平出口，所述水平出口与导流槽相接。
上述中心管设计成锥型，污水自进水管沿中心管的切线方向进入中心管内，同时在螺旋形导流槽的作用下，水流沿着中心管内壁螺旋向下旋转，其形成的微涡旋流可有效促进水中颗粒的扩散和碰撞，促进絮凝生成，使得中心管成为一个絮凝反应器。
水流沿着水平出口横向旋转流出，水流在沉淀池中的流态，变成了缓慢的螺旋向上流。相对应于普通竖流沉淀池为辐射式垂直向上的流态，本发明中形成的螺旋向上流有以下四点优点：1、螺旋向上形成的微涡流，进一步的促进絮凝，使得絮凝时间延长到超过30分钟;2、螺旋流作用形成一定的离心力，使比水重的杂质向外围运动，比水轻的杂质(主要是油污为主的浮渣)向中心运动，有助于两种杂质分离，最终分别处理去除;3、螺旋向上流的路径比垂直向上流的长，特别是比水重的絮凝体，水流路径平均增加了一倍左右，则沉淀时间平均增加一倍，沉淀效果显著提高;4、在下沉淀区，残余的杂质和絮凝剂缓慢螺旋向上运动，同时上部已经絮凝完成的絮凝聚合体向下沉淀，残余的杂质与絮凝聚合体碰撞几率大大提高，絮凝花进一步扩大，沉淀去除效果大大提高。
进一步地，所述壳体上方内壁设有环形集水槽，所述出水管与集水槽相通;集水槽与中心管之间设有挡板，所述挡板的底端低于集水槽的顶端;所述壳体上方中部设有集油口，所述集油口与一个通往壳体外部的油污管连通，集油口流水面与集水槽流水面等高。在水流上升到水面时，仍有极少量比水轻的杂质(主要是油污为主的浮渣)无法通过沉淀除去，此类轻杂质会缓慢浮到水面，并因离心力作用在水面中心聚集。由于挡板的隔断，轻杂质无法进入集水槽中，出水水质得到保障。集油口和集水槽同时进水，集油口周长远比集水槽周长小，集油口的进水量会远小于集水槽的进水量，一般为3%左右，由此，水面的轻杂质进入集油口被逐步排出沉淀池。
进一步地，所述壳体内设有水平滤网，所述滤网的边缘与壳体内壁连接，滤网的中部设有供中心管穿过的通孔，所述通孔的内缘与中心管的外壁连接。竖流式沉淀池中，水流方向与颗粒沉淀方向相反，其截留速度与水流上升速度相等，上升速度等于沉降速度的颗粒将悬浮在混合液中形成一层悬浮层，对上升的小颗粒进行拦截和过滤。在沉淀池中间位置增加一层滤网，进一步加强了中间悬浮层的形成，有效提高了对上升的颗粒的拦截和过滤效果，所能拦截颗粒更多更小。具体来说，所述滤网设于壳体的中部，滤网的网格空隙为1～2mm。
上述螺旋竖流沉淀池通过锥状的中心管，以及中心管内的螺旋导流槽和底部的水平出口，使得中心管内以及壳体内的水流为螺旋流，大大提高了污水中杂质絮凝的效果，并通过设置水平滤网来加强悬浮层提高过滤微小杂质的效果，通过设置挡板和集油口来单独排出油污等轻杂质，整个竖流沉淀池集絮凝和沉淀为一体，其污水处理效果和效率大大提高。本发明的螺旋竖流沉淀池，处理相同水量时，体积仅为普通竖流沉淀池的1/2左右，且沉淀池前需要的絮凝反应器相对来说也很小。
本发明的雨水和洗车水处理系统由屋面雨水调蓄专用雨水斗、雨水弃流器、隔油沉沙池、雨水过滤器、絮凝投药器、絮凝反应器、权利要求1或2或3所述螺旋竖流沉淀池、清水池构成;所述雨水调蓄收集器的出口与雨水弃流器入口连接，所述雨水弃流器的出口与雨水过滤器连接，所述隔油沉沙池的出口与雨水过滤器连接，所述雨水过滤器的出口与絮凝投药器连接，所述絮凝投药器的出口与絮凝反应器连接，絮凝反应器的出口与所述的螺旋竖流沉淀池连接，所述的螺旋竖流沉淀池的出口与清水池连接，以构成洗车用水循环回路。
本发明处理屋面雨水的流程为：屋面雨水→雨水弃流过滤装置→雨水过滤器→絮凝投药器→絮凝反应器→螺旋竖流沉淀池→清水池。
本发明处理洗车水的流程为：洗车水→沉沙隔油池→雨水过滤器→絮凝投药器→絮凝反应器→螺旋竖流沉淀池→清水池。
进一步地，所述絮凝投药器由上部的储药部和下部的投药部构成，所述储药部为一顶部开口的腔体，所述腔体的底端与投药部相通;所述投药部为管状结构，所述投药部沿其轴向设有若干出药孔。絮凝剂装在储药部内，并在重力作用下滑落到投药部内，污水流经投药部时，与水位等高部分的絮凝剂会溶解在污水内，实现投药。关键的是，投药的剂量是随着污水的水位高低自动调整，从而做到可根据流量确定投药量。所述絮凝投药器，无需人员看护和干预，而且也无需经常加药，降低了人力成本。
进一步地，所述屋顶雨水调蓄专用雨水斗包括下排水管和上排水管，所述下排水管的侧部设有下排水口，所述上排水管的侧部和/或顶部设有上排水口;所述上排水管和下排水管套接，或者上排水管通过一个高度调节管与下排水管连接，所述高度调节管与下排水管和/或上排水管套接，以使上排水口与下排水口的距离可调。
上述屋顶雨水调蓄专用雨水斗中，通过改变上排水口与下排水口的距离，可以调节上排水口与屋面建筑完成面之间的高度，从而根据需求调节屋面蓄水池的蓄水高度，同时可根据天沟底与屋面建筑完成面的高差不同情况进行调节。在调节及安装完毕后，可以利用专用胶水将上排水管、高度调节管、下排水管粘牢即可。
进一步地，所述下排水管内侧或者外侧活动安装有流量调节板，所述流量调节板设有过流口，所述过流口的高度与下排水口的高度对应，以使流量调节板相对下排水管移动时，流量调节板能够遮挡部分下排水口，从而调节下排水口的过水面积。流量调节板可根据后续处理设备负荷能力的要求，或者天面蓄水池排空时间的要求，对下排水口过水流量进行调节。
进一步地，所述下排水管在下排水口的外侧还活动套接有外格栅，用于阻挡杂物，防止下排水口堵塞，表面清理方便。需要时还可抬起外格栅，对下排水口进行查看和清通。该屋顶雨水调蓄专用雨水斗对日常维护的要求非常简单，每隔一段时间，物业管理人员对屋面雨水斗进行巡查，如果发现下排水口的外格栅有杂物堵塞的情况，及时进行表面清理即可，与一般屋面雨水斗维护完全相同。
本发明中的洗车废水收集管、清水池、隔油沉沙池、雨水溢流沉沙井、雨水弃流器、雨水过滤器、絮凝反应器均为现有技术，此处不再赘述。
本发明的洗车循环水处理系统采用螺旋竖流沉淀池，体积小，设备运行维护简单，造价便宜，能同时满足雨水、洗车水处理需要，可埋设在室外，也可设置在地下室的无用空间内。本发明将建筑屋面作为调蓄水池，屋面雨水处理后作为洗车水的补水，建设和运营成本都很低。本发明对于开发商来说，用很低的成本就满足了政府关于雨水收集回用、雨水调蓄的强制要求;对于物业管理公司来说，管理和维护本发明可以通过卖水给洗车店取得收益;对于洗车店来说，不用投资购置洗车水循环设备就可取得价格远低于自来水的洗车用水。本发明同时解决了我国在雨水收集回用、洗车循环水处理、雨水调蓄的推广和应用中遇到的主要问题，将为我国的节水环保事业做出重要贡献。