用于澄清含污泥的污水的澄清装置

摘要

一种用于澄清含污泥的污水的澄清装置，所述澄清装置包括：澄清池(2)；至少一活动臂形件(7)，其位于澄清池的上液位上方活动；至少一沟槽(8)，其由臂形件支撑，使得沟槽在其高度的一部分上浸没在澄清池的液体中；吮吸管(T1、T2)，其相对于沟槽进行保持，每个吮吸管在上部分包括能竖直地调节的通到沟槽中的一套筒(B1、B2)；以及，将污泥从沟槽排出的排出部件；至少一吮吸管(T1、T2)的套筒(B1、B2)相对于支撑沟槽的活动臂形件(7)和相对于吮吸管(T1、T2)自由地竖直滑动；并且，在套筒(B1、B2)上设置对于保持套筒的排出端部(E1，E2)连续地露出沟槽(8)中的水面是必需的和足够的浮动性余量，使得套筒的排出位置相对于沟槽中的污泥和液体位置(16)自动地进行调节。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于澄清含污泥的污水的澄清装置，所述澄清装 置包括：

－澄清池，其用于通过倾析沉积在澄清池的底部的污泥来澄清含 污泥的污水，而澄清的水在澄清池的上部位置被排出；

－至少一活动臂形件，其位于澄清池的上液位上方，用以扫掠液 体的整个表面；

－至少一沟槽，其由活动臂形件支撑，使得沟槽在其高度的一部 分上浸没在澄清池的液体中；

－吮吸管，其相对于沟槽进行保持，伸向澄清池的底部，每个吮 吸管在上部分包括能竖直地调节的一套筒，所述套筒在低于澄清池中 的液位的一位置通到沟槽中，浸入的吮吸管允许将液体和来自澄清池 的底部的污泥给送到沟槽中；

－将污泥从沟槽排出的排出部件。

本发明更为特别地不过非惟一性地涉及一种用于澄清来自废水处 理和净化的污水的澄清装置，在废水处理和净化中污泥主要地通过生 物净化形成。

背景技术

用于澄清污水的澄清装置或澄清器是这样的工程，其允许：

－澄清污水，

－通过重力倾析分离净化生物和最稠密的处理污水的微粒，

－对这些污泥进行增稠，即加密，

－收集和滞留应被提取的污泥：

－和在上游在处理系统中进行再循环；

－和/或向污泥处理和/或排出系统排出。

在有限的时间内收集和提取在工程底部的污泥是就澄清器的经济 和技术方面的主要挑战。

实际上，如果污泥的提取不足够和/或在整个工程表面上并不等 效，这会在工程底部产生这些污泥的蓄积；这些污泥的馏分缺氧(延 长缺氧条件)，这会产生物理－机械和生物降解，和继而对整个处理 系统的重要干扰，如：

－处理水的品质劣化：悬浮物质浓度和磷浓度增加，

－污泥倾析能力劣化和从而处理能力劣化，即澄清器的技术－经 济效率劣化，

－污泥的净化质量和从而整个净化系统的处理效率劣化，

－待处理污泥的性能劣化，

这都对处理成本具有经济方面的影响。

此外，在工程底部的污泥蓄积对污泥的回收设备产生较大的机械 限制和在这些设备上产生隐藏的可靠性问题，这：

－降低工程的可用性，

－和增加维护成本(劳动力成本)和设备的更新成本。

相反地，由于污泥的提取流量：

－在处理系统上进行再循环，包括澄清器本身，其应被最小化以 限制：

－澄清器的单位表面面积的质量载荷(kg干物质/m².h)，

－投资成本(提取泵和循环泵的尺寸)和污泥提取装置的运 营成本，

－和/或向污泥处理工厂进行排出，污泥处理工厂应被最小化以优 化污泥系统的定尺寸和技术－经济运行。

在工程底部的污泥回收装置的效率、牢固性和可靠性从而是对于 提取污泥而言的主要挑战：

－对于限制污泥在工程中的停留时间所必需的，

－和足以不增加水系统和/或污泥排出和处理系统的工程和处理 设备的液力负荷和单位质量负荷。

本发明所针对的用于澄清的装置，或称为吮吸式的澄清器，良好 地适于大型澄清工程，即这样的工程：所述工程的澄清池在圆形概念 上具有的直径一般地大于25m。吮吸管直接地伸入在工程底部被倾析 的污泥床中，和扫掠整个底部表面。这些管通到位于表面的污泥回收 沟槽中，其液力位置被保持低于澄清器的液力位置。

为了允许单独地调节每个管的吮吸流量，每个管在固定的不过可 调节的溢流位置配有伸缩性的套筒。该套筒安装在每个吮吸管的出口， 液体和污泥的排出在伸缩性套筒的上端部上方执行。在澄清器中的液 位和在沟槽中污泥的排出伸缩性管的上出口的液位之间的差异被使用 作为用于吮吸和从而提取污泥的动力。每个套筒的位置的调节应保证 在工程底部的污泥的排出，使得不存在蓄积和污泥床基本上在工程底 部的整个表面上具有相同的厚度。

根据现有技术，对套筒的上边部的位置的调节借助于套筒钩挂在 其上的链条、或螺杆或开槽杆获得，链条或杆体本身钩挂在支承件上。

对每个套筒的位置的调节要求：

－相对长时间的重复的手动实验过程，对于直径等于或大于25m 的工程大约为一天，和繁重的过程，旨在测量和获得对于每个管所需 的和足够的污泥的提取质量流，

－在一般地组成活动臂形件的转动桥上进行的人为干预和操作， 该转动桥具有坍倒的风险，出于操作者和设备的安全性的原因坍倒风 险应被限制。

待排出的污泥的流量是可变的，特别是在根据大气限制，特别是 在暴雨的情形下的净化站污泥的情形中。不过在其它条件中，待排出 污泥的流量会小很多。

在实际上，在根据现有技术的澄清器中，对套筒的位置的调节被 执行以用于最大的待排出流量。对套筒的位置的调节频率被限制，并 且在任何情况下套筒的位置并不根据净化站的实际需要连续地和/或 实时地进行调节。

在回收沟槽中的污泥的液位应必需地进行保持：

－低于在澄清器中的液位，以允许通过由于位置差造成的抽吸污 泥的动力来提取污泥；

－和低于吮吸管的恢复位置，即管应必需地相对于在沟槽中的液 位露出，以能够平衡经过每个吮吸管的流量，以获得在吮吸管之间提 取的质量流的良好分配；经过每个吮吸管的流量与所载送的流体的黏 度和从而污泥的浓度成反比。

液力位置的差异借助于外部泵送进行保持，外部泵送允许从沟槽 排出污泥，组成用于排出这些污泥的排出部件。

吮吸管的套筒的上端部从而应同时：

－连续地，且无论净化站的运行流量如何，足够高以从沟槽中的 液位露出，

－和相对于在澄清器的澄清池中的上部液力位置尽可能低，以保 证在吮吸管中的最大贯穿流量和允许在净化站以最大液力能力和/或 单位质量能力运行时提取所需的和足够的污泥质量。

为了满足这两个相对的限制，吮吸管的套筒的恢复位置在原则上 一次对于全部进行调节，并且并非可连续地调节的，这要求在沟槽中 的泵送流量应持久地尽可能强，以使得管的套筒的调节应是正确的， 即在下雨和/或净化站的最大运行流量或载荷的情形下，套筒露出。

根据这些调节，和由装置所引起的运行，保持污泥的提取和再循 环流量无调节可能地保持恒定和最大，与净化站的实际运行液力工况、 污泥的生产和提取污泥的实际需要无关。

根据这些调节和由装置所引起的运行，污泥的提取和再循环流量 实际上在净化站以小液力和/或单位质量流量运动的周期上过大(夜间 周期、干燥天气周期、引起较少的污泥生产的较少污染的污水)在水 系统上引起：

－泵送能量的过度消耗(通过循环泵)，

－泵送硬件的无效磨损，在维护成本和设备的更新频率上具有后 果，

－在澄清器上的单位质量液力超载会导致带动在澄清的处理水中 的悬浮物质，即处理水的品质的劣化，

－引起气泡的风险增大和从而从沟槽排出污泥的排出装置的停车 风险增大。

根据这些调节和所引起的运行，所提取的污泥浓度实际上比大部 分时间所需的污泥浓度小，待排出和待处理的污泥量从而无效地比在 净化站以小液力和单位质量的流量运行的周期所需的污泥量高，这因 此在污泥系统上引起这样的后果：

－泵送能量的过度消耗，

－污泥系统的液力超载(继而运行条件的劣化)，

－和/或处理工厂的运行时间的延长，增加电消耗、硬件磨损和劳 动力成本，

－反应物的消耗的显著增大，

－所处理污泥的干燥度的可能减小和从而所处理污泥量的可能减 小，这导致所处理污泥的装卸和排出/管理成本提高。

此外，根据现有技术，即便存在用于调节套筒的使用预防措施， 全部或部分吮吸管的淹没风险——在回收沟槽中的位置应大于套筒的 溢流位置时——在以下的情形下不被掌控：

－异常的液力流量，

－从沟槽排出污泥的排出泵的功能障碍和/或停止，会在每个配备 给吮吸管的伸缩性套筒的调节装置的位置引起纤维废料和韧皮纤维的 蓄积，具有对于设备寿命所引起的风险，和对于人员和硬件而言需要 长时间的和有风险的清洁操作。

发明内容

本发明的目的特别是在于提供一种用于澄清含污泥的污水的澄清 装置，其类型如前文所述，允许：

－减小污泥的提取流量和改良对污泥在具有吮吸管的澄清器的工 程底部的停留时间的掌控，

－从而降低澄清器的运营成本，特别是污泥的再循环的泵送成本，

－减少泵送设备的运行时间和从而降低这些设备的维护和更新成 本。

更为总体地，本发明提出使得以下方面可靠化：

－具有吮吸管的澄清器的运行，

－和从而城市和/或工业污水的处理站的水和污泥系统的运行。

在该背景下，本发明特别是针对这样的目标：

－按照净化站的实际需要对于至少一吮吸管，实时地调节澄清器 的污泥的提取流量，

－和摆脱至少一吮吸管的淹没风险。

为此，根据本发明，一种用于澄清含污泥的污水的澄清装置，其 类型如前文所述，其特征在于，至少一吮吸管的套筒相对于支撑沟槽 的活动臂形件和相对于吮吸管自由地竖直滑动；并且，在套筒上设置 对于保持套筒的排出端部连续地露出沟槽中的水面是必须和足够的浮 动性余量，使得套筒的排出位置相对于沟槽中的污泥和液体位置自动 地进行调节。

优选地，每个吮吸管配有一套筒，所述套筒相对于活动臂形件和 相对于吮吸管自由地竖直滑动；并且，在每个套筒上设置对于保持套 筒的排出端部连续地露出沟槽中的水面是必需的和足够的浮动性余 量。

每个套筒可以一种材料制成，所述材料的密度大于沟槽的液体的 密度；并且，为了保证浮动性余量，套筒配有浮动装置，浮动装置浸 没在沟槽的液体中并且将套筒的上边部保持在沟槽中的液体位置上方 一恒定距离处。套筒和吮吸管可以聚氯乙烯制成。

浮动装置可由浮标组成，浮标围绕相应的套筒。浮标可具有呈环 形件的形状或O形圈的形状。每个浮标可以膨胀的聚苯乙烯制成。

有利地，浮动装置能调节地安装在套筒上，使得浮动装置的位置 在高度上是能调节的。

给同一澄清器的吮吸管配备的不同的浮动装置就尺寸和/或材料 密度而言不同，使得每个套筒的排出端部的位置能够从一吮吸管到另 一吮吸管变化和从而允许每个吮吸管的抽吸能力的单独调节。

装置可包括对每个套筒的移动进行竖直导向的导向装置，该导向 装置相对于用于支撑的活动臂形件自由地竖直滑动。

有利地，装置包括对每个套筒的移动进行竖直导向的导向装置， 导向装置相对于用于支撑的活动臂形件自由地竖直滑动。导向装置可 包括：与一梯子相似的扁平构件，扁平构件的下部分以具有两个分支 部分的夹钳的形式实施，这两个分支部分钩挂在径向相对的孔洞中， 所述孔洞设置在套筒的上端部，扁平构件的竖直平面相对于臂形件和 沟槽的径向方向成直角定向；固定在臂形件上的导向板体，导向板体 配有被构件竖直地贯穿和保证导向扁平构件的孔隙。孔隙可配有以摩 擦系数小的材料制成的垫块。

作为变型，每个套筒可以这样的材料制成：所述材料具有的表观 密度小于沟槽和澄清池的液体的密度，并且每个套筒配有在导向系统 ——特别是导向杆——上负重的能调节的压块，能调节的压块用于对 套筒的在沟槽中的上部的排出端部的位置进行调节。

保证浮动性余量的浮动装置被优化以方便套筒的自由地竖直运动 和不干扰从沟槽所排出的污泥的水平流动。

附图说明

除了上文所展示的布置，本发明包括一定数量的其它布置，这将 在下文参照非限制性的附图详细地进行描述。附图中：

图1是根据本发明的澄清装置的示意性局部竖直剖视图，活动臂 形件未示意；

图2是位于根据本发明的澄清装置的活动臂形件下方的沟槽与四 个套筒的具有移除部分的透视图；

图3以正视图示出配有浮标和竖直导向部件的套筒；

图4是图3的元件的分解正视图；和

图5是根据本发明的澄清装置的沟槽和套筒的一部分的示意性俯 视透视图。

具体实施方式

参照图1，可以看见用于澄清污水1的装置A，在示例中，污水通 过位于装置A的下部分的管路到达，装置包括澄清池2。一般地，澄清 池2是圆形的，其直径对于更为特别地由本发明所涉及的澄清器类型而 言为至少20m。在图1上，仅仅示出澄清池2的一半，另一半相对于圆 形澄清池的几何竖直轴线Y-Y是对称的。

污泥沉积于澄清池的底部，以形成污泥层3，而澄清的水4在装置 的上部位置从溢流口5之上排出，并被接纳在沟渠6中，以通过未显示 的部件进行回收。根据图1的实施例，澄清池2的底部2p的斜度或多或 少是明显的或水平的。

装置A包括至少一活动臂形件7，在图2上可视，不过在图1上不可 视。臂形件7从澄清池2的中心区域径向地延伸，在中心区域臂形件被 中心或周沿(未显示)电机带动转动和支撑。臂形件7的径向外端部通 过未显示的一支承腿进行支撑，支承腿在下部分配有滚动机构，滚动 机构置位于与澄清池2的圆柱形壁体相连在一起的滚道2b上，能向外 径向凸出。臂形件7组成转动桥，该转动桥示意性地示出，允许通过360° 转动扫掠澄清池2的整个液体表面。臂形件7被设计成允许操作者在该 臂形件上完全安全地进行移动，以执行装置的必需调节。

尽管澄清池一般地是圆形的，本发明也适用于矩形池，被根据澄 清池的尺寸特别是长度平移活动的臂形件超出。

至少一沟槽8通过臂形件7进行支撑，例如借助于未显示的拉杆， 使得沟槽在其高度的一部分上浸没在澄清池2的液体中。沟槽8具有基 本上矩形的横截面，在上部分打开和在所有其它边侧上封闭。在图2 上，沟槽的一纵向壁体是打开的，以使沟槽内部是可视的。沟槽的壁 体的上边部8b位于澄清的水的上部位置4a之上，即位于澄清池2中的上 液位之上。

沟槽的底部8c从外径向端部到坑井8d基本上是水平的，所述坑井 设置在沟槽8的内径向端部。虹吸管9的竖直分支部分9a伸入坑井8d中， 虹吸管的另一竖直分支部分9b组成活动的液压密封件。竖直管路10连 接到液压密封件，以排出在坑井8d的底部由虹吸管9提取的污泥。源 自液位差的用于排出管道10中的污泥的最大动力高度等于在在澄清池 中的澄清的水的上部位置4a和在沟槽中的位置上方的吮吸管的露出位 置之间的高度差。

管道10连接到污泥的回收槽坑11。槽坑11被形成溢流口的一隔板 12a分成两个隔室12、13。污泥到达一隔室12中，而泵14位于另一隔室 13中，污泥从所述另一隔室中溢流。泵14组成使污泥向未显示的曝气 池排出的排出部件。泵14的流量得到调节。待处理污水的进入管道1 连接到围绕管道10的圆柱形竖直部分1a。

吮吸管T1、T2相对于沟槽8保持在沟槽之下和伸向澄清池2的底 部，以使得其下端部进入污泥床3中。吮吸管T1、T2以从几何轴线Y-Y 隔开不同的径向距离布置，并且数目足以保证沉积污泥的令人满意的 排出。根据在图1上所示的示例，为了进行简化，仅仅示出两吮吸管 T1、T2，不过管的数目可更多和达到20或20以上。吮吸管T1、T2可 固定在沟槽的底部8c之下，所述底部包括正对吮吸管T1、T2的孔口。

每个管T1、T2在上部分包括套筒B1、B2，套筒以低于在澄清池 中的液位4a的一位置15通到沟槽8中。在澄清器中的液位4a和在套筒的 出口的沟槽中的污泥的排出位置15之间的差异被使用作为用于吮吸和 提取位于澄清器2的底部的污泥的动力。套筒B1、B2是圆柱形管形形 状并接合在管T1、T2内部。

根据本发明，对于至少一吮吸管，优选地对于每个吮吸管，套筒 B1、B2相对于相关联的管和相对于活动臂形件7自由地竖直滑动。在 套筒B1、B2和相关联的管T1、T2之间的竖直滑动借助于合适的密封 件以几乎密封的方式得到保证。

每个套筒B1、B2具有对于保持套筒的上部排出端部E1、E2连续 地露出沟槽中的水面而言是必需和足够的浮动性余量。套筒的排出位 置相对于沟槽8中的液体和污泥的位置16自动地进行调节。

有利地，为了保证这种浮动性余量，套筒B1、B2配有由浮标F1、 F2组成的浮动装置，所述浮标浸没在沟槽8的液体中和将套筒的上边 部保持在在沟槽中的液体位置16之上一恒定距离处。如在图2－4上可 视，浮标可具有环形件的形状，或O形圈的形状，以围绕相应的套筒 B1、B2。

每个浮标沿着竖直方向以可调节的方式安装在套筒上，特别是在 所述套筒上通过拧紧，借助于与套筒相连在一起的打开的螺旋形紧固 环J(图4)安装在套筒上，以使得其位置在高度上是能容易调节的。

浮标F1、F2可以膨胀聚苯乙烯或密度小于沟槽8的液体密度的其 它材料制成。利用这类浮标，相应的套筒可以一种材料制成，这种材 料的密度大于沟槽的液体的密度。套筒B1、B2和管T1、T2有利地以 PVC制成(聚氯乙烯)。

作为变型，每个套筒可以小于沟槽的和澄清池的液体的密度的表 观密度实施，在此情形下，在套筒本身中存在浮动性余量。为了进行 套筒在沟槽中的上部排出端部的位置的调节，从而设置可调节的压块， 通过负重在活动的导向系统——特别是导向杆——上，所述压块作用 套筒上。根据这种变型，套筒的材料的固有密度可或者小于液体的密 度，或者大于液体的密度，在此情形下，在材料中设置封闭的真空空 间，以减小表观密度。

不同的浮动装置，或浮标F1、F2——配备给同一澄清器的吮吸管 T1、T2——可不同地进行实施，无论是在尺寸和/或在所使用的材料 密度上，以使得每个套筒的排出端部E1、E2可从一管变化到另一管， 和从而允许对于每个吮吸管的抽吸能力进行单独调节。

如在图2－4上所示，每个套筒如B1配有竖直导向装置17，所述竖 直导向装置能够沿着其在相对于沟槽8和臂形件7固定的吮吸管T1内 部的竖直移动几何轴线保持套筒B1。

根据图2－4的实施例，导向装置17包括扁平构件18，所述扁平构 件与一梯子相似，其下部分以具有两分支部分的夹钳19的形式实施， 所述两分支部分在径向相对的孔洞中钩挂，所述孔洞设置在套筒B1的 上端部。构件18的上端部20呈半环的方式被封闭，以组成一手柄，所 述手柄方便构件18的握持，以进行竖直移动。构件18的竖直平面相对 于臂形件7和沟槽8的径向方向以直角定向。固定在臂形件7下方的导向 板体21(图2和图5)配有正交于径向方向的孔隙22。该孔隙22被构件 18竖直地穿过和保证导向该构件。孔隙22有利地配有垫块23，垫块以 摩擦系数小的材料制成，特别是以PTFE(聚四氟乙烯)制成，允许限 制磨损风险和保证装置的持久性。垫块23可以由出于光滑性能和机械 强度进行识别的任何材料制成。

根据本发明的澄清装置的调节和运行如下。

对于经过管道1到达的任何流量的待处理污水和沟槽8中的所对应 的液体位置16，以及污泥床3，操作者通过调节浮标F1、F2的位置调 节套筒B1、B2的位置。对于每个套筒的这种调节被执行以使得套筒的 上部排出端部E1、E2处于合适的位置，当然低于位置4a，以保证经过 相应管T1、T2的污泥的令人满意的排出流量。

在执行这种调节时，位置16的高度变化引起上端部E1、E2的对应 高度变化，所述上端部从而保持在位置16上方一恒定距离处，以使得 在当沟槽8中的位置变化时不存在要进行的其它调节。

因此，根据本发明，吮吸管和套筒的排出位置取决于污泥在沟槽8 中的位置和因此变得内在地与沟槽的污泥的排出流量相关联。由此使 得，沟槽8的污泥的排出流量——已被随动和/或可容易地应净化站的 实际需要实时地随动——允许对澄清器的污泥的提取流量的实时优化 管控，并且这没有对已存管控的附加自动化，也不存在人员干预。

此外，本发明有利地消除吮吸管T1、T2和套筒B1、B2的所有淹 没风险，其排出端部——由于其浮动性——保持在沟槽8中的液体位置 16上方。

相反地，在不使用本发明的常规澄清器中，套筒将相对于臂形件7 进行保持。在执行对上端部的位置的调节时，该位置相对于臂形件7 和相对于沟槽8的底部是固定的。如果在沟槽中的液体位置16变化，则 在套筒的排出端部和在沟槽中的液体位置之间的距离变化，而根据本 发明，该距离保持是恒定的和允许在沟槽8中的液体位置16的自动调 节。实际上，如果液体位置16降低，根据本发明，套筒的排出端部也 降低，这提高液动力高度和使由吮吸管T1、T2所抽吸的污泥的流量增 大，以使得在沟槽8中的液体位置回升。相反地，在沟槽8中的液体位 置上升时，套筒的排出端部也上升，这减小液动力。

由本发明提出的部件是：

－简易的，

－牢固的，

－购买价格较低，

－非常容易地适于现有的澄清器。

由本发明所提出的部件不需要对土建工程和/或设备进行修改— —会影响对工程的保证。由本发明所提出的部件不会引起附加的维护 成本。由本发明所提出的部件不要求对在处理站上存在的自动化和调 节系统进行修改或对在处理站上存在的自动化和调节系统的修改要求 很少。