本發(fā)明涉及水資源保護與水環(huán)境治理領域，具體是一種小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置。

背景技術：

混凝沉淀是飲用水和各種污廢水處理中最基本也是最為重要的處理工藝，通過向水中投加混凝劑及助凝劑如聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等，使水中難以沉淀的顆?；ハ嗑酆隙纬赡z體，然后與水體中的雜質結合形成更大的混凝體，通過固液分離后凈化水體?；炷恋碓谒幚碇械膽梅浅V泛，它既可以降低原水的濁度、色度等水質的感觀指標，又可以去除多種有毒有害污染物。

截止2015年底，我國城鎮(zhèn)人口占總人口比重為56.1％，仍有超過6億農村常住人口用水依賴量大面廣的小型供排水處理工程。為了去除懸浮物、雜質或污染物，混凝沉淀常常應用于農村自來水廠、污水處理站以及應急供水系統(tǒng)，但在設計上直接套用大中型集中供水自來水廠和污廢水處理廠的混凝沉淀池，參照《污水混凝與混凝處理工程技術規(guī)范》HJ 2006-2010設計的混凝沉淀系統(tǒng)，通常由溶液池、溶解池、沉淀池、攪拌機、曝氣機等多個構筑物和裝置設備等組成，工藝流程較為繁瑣，空間利用率不高；混凝劑或助凝劑的投加主要依據(jù)經驗，為保證出水水質，過量投藥較為常見，這不僅提高了水處理藥劑成本，還造成了一定的水質污染。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，混凝沉淀工藝在小型農村供排水處理實踐中存在以下不足：(1)城鎮(zhèn)集中式規(guī)?；幚淼幕炷恋碓O施在小型分散式農村供排水處理中的適用性較差，土建和工程建設費用高，急需混凝沉淀系統(tǒng)的小型化、設備化；(2)廣大農村地區(qū)經濟條件落后，技術人員缺乏，不易管理流程較為繁瑣的投藥、混凝、沉淀等工藝，現(xiàn)行混凝沉淀系統(tǒng)的簡單化和智能化不足；(3)混凝沉淀過程中混凝劑與助凝劑投加盲目，投藥的針對性和科學性有待提高。

因此，如何將混凝沉淀系統(tǒng)進行設備化、小型化、簡單化、智能化，將投藥、混凝、沉淀等過程一體化設計，并進行自動化控制，為農村供排水處理提供成套適用設備，對建設美麗鄉(xiāng)村，改善農村人居環(huán)境，保障農村地區(qū)用水安全，具有極大的經濟、社會、環(huán)境效益和應用前景。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置，主要應用于小型分散式農村供排水處理，不用建設單獨的投藥、混凝、沉淀設施，依靠混凝與沉淀系統(tǒng)一體化設計，實現(xiàn)了混凝沉淀系統(tǒng)的設備化和處理流程簡單化，減少了混凝沉淀工藝的占地；通過進出水濁度在線監(jiān)測，精細化控制混凝藥劑的投加量，避免了傳統(tǒng)混凝沉淀系統(tǒng)藥劑投放的粗放與盲目性，提高了混凝沉淀技術在小型分散式供排水處理中的經濟性和適用性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置，包括混凝凈化器，混凝凈化器呈上部圓柱體、下部圓錐體的錐筒狀，混凝凈化器內設有位于圓柱體區(qū)域的混凝反應區(qū)、絮體分離區(qū)及位于圓錐體區(qū)域的絮體沉淀區(qū)，絮體分離區(qū)位于混凝反應區(qū)外部兩側，其特征在于：還包括與混凝凈化器連通的混凝加藥控制系統(tǒng)，混凝反應區(qū)中部設有藥劑混合器，混凝反應區(qū)的底部設有與空氣壓縮機相連的曝氣裝置，混凝反應區(qū)的頂部兩側設有齒形溢流槽，混凝加藥控制系統(tǒng)包括與藥劑混合器連通的進水管、混凝劑投加管、設于絮體分離區(qū)外部兩側的出水管、設于進水管上的進水電磁流量計、進水濁度在線監(jiān)測傳感器、設于混凝劑投加管上的加藥罐、混凝劑計量泵、設于出水管上的出水濁度在線監(jiān)測傳感器、以及與進水電磁流量計、進水濁度在線監(jiān)測傳感器、混凝劑計量泵相連的工控機。

進一步的，混凝反應區(qū)內部安裝有多個豎直交錯設置的水體導流折板，多個水體導流折板之間形成導流通道，引導進水通過水體導流折板的底部或頂部在混凝反應區(qū)內按序流動。

進一步的，工控機用于根據(jù)進水電磁流量計測得的進水流量、進水濁度在線監(jiān)測傳感器測得的進水濁度、出水濁度在線監(jiān)測傳感器測得的出水濁度，通過控制混凝劑計量泵調整藥劑混合器中的混凝劑投加量。

進一步的，藥劑混合器包括藥劑混勻器及設于藥劑混勻器中的混凝劑投加噴頭，在藥劑混合器內部，進水管中的原水或污廢水與混凝劑投加管中預先配置好的混凝劑溶液充分混合，混凝劑投加噴頭下部呈漏斗狀，用于儲存混凝劑溶液，上部為球形帶孔管道，用于分散混凝劑溶液，混凝劑溶液自下而上經漏斗從上部小孔逸出，與原水或污廢水均勻混合，然后進入混凝反應區(qū)進行混凝。

進一步的，所述曝氣裝置包括設于混凝反應區(qū)的底部的曝氣管及與曝氣管連通的設于相鄰兩塊水體導流折板的中間位置的曝氣頭，空氣壓縮機與曝氣管相連，用于鼓入空氣攪動水體，強化混凝劑與污染物的高效接觸。

進一步的，絮體分離區(qū)內設有用于強化沉淀的絮體固液分離斜板和絮體固液分離組件，顆粒絮體在重力作用下經過絮體固液分離斜板進行固液分離，絮體固液分離斜板上方為清液，下方為固體沉淀。

進一步的，絮體固液分離斜板材質為塑料或玻璃鋼，固定在混凝凈化器的壁上，傾斜布置，傾角一般為45-60°，相鄰兩塊絮體固液分離斜板的間距8-10cm。

進一步的，絮體沉淀區(qū)設置有污泥斗，污泥斗的底部設有排泥閥，可定期通過重力排放泥渣，絮體沉淀區(qū)上部，在混凝反應器的圓柱體與圓錐體交接處，沿內壁設有沖洗管路，管路上開有朝向錐筒內壁的沖洗噴頭，利用進水沖洗絮體沉淀區(qū)，排出難以自然清除的泥渣。

進一步的，進水管上還設有進水泵、進水閥。

進一步的，混凝凈化器底部設有四個混凝凈化器支架，混凝凈化器支架上安裝有混凝凈化器腳輪，便于移動與搬運。

由于采用了上述方案，本發(fā)明突出的技術創(chuàng)新和顯著進步為：

(1)整合混凝、絮體分離與沉淀等過程，形成結構緊湊，流程連續(xù)的一體化凈化裝置，同一裝置具備多重功能，小巧靈活，裝置空間利用率高。

(2)設置水體導流折板，實現(xiàn)了水體在混凝反應區(qū)的有序流動，改善了污染物與混凝劑的接觸性能；每組水體導流折板的中間位置，設置了穿孔曝氣管，利用空氣攪動水體，破壞與沖洗折板表面附著的污垢，與此同時，避免污染物沉淀在混凝反應區(qū)底部淤積。

(3)混凝反應區(qū)內設置藥劑混合器，通過混凝劑噴淋管和藥劑混勻器，確保了藥劑與進水實的高效均勻混合，提高了混凝藥劑的使用效率與混凝效果。

(4)使用絮體固液分離斜板及其組件，利用淺池沉淀理論布設多層斜板，增加了絮體分離的表面處理負荷，有效提高了顆粒絮體的固液分離性能，降低了裝置的空間尺寸。

(5)利用濁度在線監(jiān)測與實時反饋，通過工控機自動調整混凝劑的投加量，在確?；炷恋硇Ч幕A上，提高了混凝劑投加的科學性和精細化水平，降低了藥劑用量與投藥費用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置中混凝凈化器的橫向剖面結構圖；

圖2是本發(fā)明小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置中混凝凈化器的縱向剖面結構圖；

圖3是本發(fā)明小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置中混凝加藥控制系統(tǒng)的結構示意圖。

圖中：1—進水管，2—進水泵，3—進水閥，4—進水電磁流量計，5—空氣壓縮機，6—進水濁度在線監(jiān)測傳感器，7—加藥罐，8—進藥閥，9—混凝劑計量泵，10—混凝劑投加管，11—工控機，12—出水口濾網，13—出水濁度在線監(jiān)測傳感器，14—出水閥，15—出水管，16—藥劑混合器，17—混凝反應區(qū)，18—水體導流折板，19—絮體固液分離斜板，20—絮體分離區(qū)，21—井字支架，22—絮體沉降區(qū)，23—沖洗管，24—污泥斗，25—混凝凈化器支架，26—混凝凈化器腳輪，27—藥劑混勻器，28—混凝劑投加噴頭，29—絮體固液分離組件；30—混凝凈化器外殼，31—曝氣頭，32—曝氣管，33—沖洗噴頭，34—排泥閥，35—齒形溢流槽。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

參考圖1、圖2和圖3，本發(fā)明小型精細加藥混凝沉淀一體化裝置包括混凝凈化器及與混凝凈化器連接的混凝加藥控制系統(tǒng)。

所述混凝凈化器是上部呈圓柱體、下部呈圓錐體的錐筒狀容器，該容器可采用防腐防撞的不銹鋼材質制成，底部設有四個混凝凈化器支架25，混凝凈化器支架25上安裝有混凝凈化器腳輪26，便于移動與搬運。混凝凈化器內設有位于圓柱體區(qū)域的混凝反應區(qū)17、絮體分離區(qū)20及位于圓錐體區(qū)域的絮體沉降區(qū)22?；炷磻獏^(qū)17內設有曝氣管32、水體導流折板18、藥劑混合器16和齒形溢流槽35，混凝加藥控制系統(tǒng)設于混凝反應區(qū)17上部，混凝加藥控制系統(tǒng)包括進水管1、進水泵2、進水閥3、進水電磁流量計4、進水濁度在線監(jiān)測傳感器6、加藥罐7、進藥閥8、混凝劑計量泵9、混凝劑投加管10和工控機11。

不具備自然重力流條件時，利用進水泵2將混凝凈化器外的原水或污廢水經進水管1連續(xù)抽入混凝反應區(qū)17中的藥劑混合器16?；炷磻獏^(qū)17通過其底部的不銹鋼井字支架21固定在混凝凈化器上部的圓柱體區(qū)域內?；炷磻獏^(qū)17由高密度聚氯乙烯材質制成，做防水密封處理，確?；炷昂蟮脑蛭蹚U水不相互摻混。進水泵2的流量通過混凝加藥控制系統(tǒng)的進水閥3與進水電磁流量計4進行調控。

藥劑混合器16位于混凝反應區(qū)17的中部，包括藥劑混勻器27及設于藥劑混勻器27中的混凝劑投加噴頭28，在藥劑混合器16內部，進水管1中的原水或污廢水與混凝劑投加管10中預先配置好的混凝劑溶液充分混合?；炷齽┩都訃婎^28下部呈漏斗狀，用于儲存混凝劑溶液，上部為球形帶孔管道，用于分散混凝劑溶液?；炷齽┤芤鹤韵露辖浡┒窂纳喜啃】滓莩?，與原水或污廢水均勻混合。

混凝反應區(qū)17內部安裝有多個豎直設立的水體導流折板18，多個水體導流折板18之間形成導流通道。出于確保混凝效率考慮，相鄰兩塊水體導流折板18的間距不大于15cm，原水或污廢水在混凝反應區(qū)17內的停留時間不超過5分鐘。為引導原水或污廢水在混凝反應區(qū)17內按序流動，每塊水體導流折板18的頂部與底部均以插槽的方式固定在混凝反應區(qū)17的壁面上。

混凝反應區(qū)17的底部，相鄰兩塊水體導流折板18的中間位置安裝雙向開孔的與曝氣管32連通的曝氣頭31，曝氣頭31具有分布均勻、孔口與進水方向平行的小孔。曝氣過程中，氣水比為5:1～10:1。曝氣管32與安裝在混凝反應區(qū)17上部的空氣壓縮機5相連，通過鼓入空氣攪動水體，強化混凝劑與原水或污廢水中污染物的高效接觸；與此同時，曝氣擾動還能破壞附著在水體導流折板18表面的污垢，減少絮體及沉淀在混凝反應區(qū)17底部的淤積。

原水或污廢水中的污染物經充分混凝后，形成的絮體混合液通過混凝反應區(qū)17兩側的齒形溢流槽35，流入混凝反應區(qū)17外部兩側的絮體分離區(qū)20和絮體沉降區(qū)22。為確保絮體分離和出水水質，絮體混合液在絮體分離區(qū)20與絮體沉淀區(qū)22中的停留時間不低于15min。

絮體分離區(qū)20內，混凝反應區(qū)17的兩側設置了用于強化沉淀的絮體固液分離斜板19和絮體固液分離組件29，顆粒絮體在重力作用下，經過絮體固液分離斜板19進行固液分離，絮體固液分離斜板19上方為清液，下方為固體沉淀。絮體固液分離斜板19材質為塑料或玻璃鋼，固定在混凝凈化器的壁上，傾斜布置，傾角一般為45°-60°，相鄰兩塊絮體固液分離斜板19的間距8-10cm。

絮體沉淀區(qū)22設置有污泥斗24，污泥斗24的底部設有排泥閥34，可定期通過重力排放泥渣。絮體沉淀區(qū)22上部，在混凝反應器的圓柱與圓錐交接處，沿內壁設有沖洗管路23，管路上開有朝向錐筒內壁的沖洗噴頭33，利用進水沖洗絮體沉淀區(qū)22，排出難以自然清除的泥渣。

絮體分離區(qū)20的外部兩側設有出水管15，經固液分離斜板19處理后的清液通過出水口濾網12進一步過濾，攔截浮渣或顆粒絮體后，通過出水管15外排。

混凝處理過程中，混凝劑的投放主要通過與混凝凈化器相連的混凝加藥控制系統(tǒng)進行精細化管理。如圖3所示，加藥控制系統(tǒng)包括加藥罐7、進藥閥8、混凝劑計量泵9、混凝劑投加管10、工控機11、進水濁度在線監(jiān)測傳感器6、出水濁度在線監(jiān)測傳感器13、進水電磁流量計4、進水閥3和出水閥14，混凝加藥控制系統(tǒng)通過線路與混凝凈化器相連。

工控機11與進水電磁流量計4、進水濁度在線監(jiān)測傳感器6、出水濁度在線監(jiān)測傳感器13和混凝劑計量泵9相連，根據(jù)進水流量、進水濁度、出水濁度，通過控制混凝劑計量泵9調整藥劑混合器16中的混凝劑投加量。

加藥罐7與工控機11位于混凝反應區(qū)17上部，加藥罐7中預先配置的混凝劑(無機類混凝劑如聚合氯化鋁，有機類混凝劑如聚丙烯酰胺等)溶液通過混凝劑計量泵9、進藥閥8和混凝劑投加管10進入混凝劑混合器16，與進水中的污染物在藥劑混勻器27內進行均勻混合。

進水管1與出水管15分別安裝有進水濁度在線監(jiān)測傳感器6和出水濁度在線監(jiān)測傳感器13，能夠實時地向工控機11反饋混凝前后濁度變化；進水管1上還裝有進水閥3和進水電磁流量計4，用于顯示和控制進水流量。

工控機11根據(jù)處理流量、進出水濁度的變化，參照《污水混凝與混凝處理工程技術規(guī)范(HJ 2006-2010)》或按照預先研究建立的進水濁度和原水或污廢水處理量對應的混凝劑投加量范圍，自動調整混凝劑計量泵9，增加或降低混凝劑用量，直至出水濁度達到預定的處理目標。一般來說，混凝劑品種的選擇及其用量，應根據(jù)原水或污廢水混凝沉淀試驗結果或參照相似水質條件下的運行經驗等，經綜合比較確定。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。