沉淀池和在沉淀池的流入区域中引导分流的方法

摘要

一种沉淀池(1)设有输入结构(2)，待分离的悬浮液通过其高度可调节的输入开口(3)流入池中。从输入结构流出的体积流量可以根据当前载荷以及输入开口的高度可变性通过形成使液流水平地流过的输入开口(3a)或使液流竖直地流过的输入开口(3b)而被引导，或者可选地可被拆分为水平子流量Q

说明书

技术领域

本发明涉及一种沉淀池，其至少临时用于分离至少两相的悬浮液、特别是用于将作为净化生物质的固体混合物的污泥与作为流体的净化清水分离，其中总体积流量Q

背景技术

这样的沉淀池在世界范围内用于废水处理厂的生物处理阶段，例如作为初级、中级和二级澄清池。在该过程中，在总流量Q

如今，二级澄清池越来越多地配备有根据EP1607127B1的输入结构，其中来自该输入结构的输入流基本上被水平地引导穿过输入开口，该输入开口可以通过改变其边界的相对位置和绝对位置而调节至能量最优状态。Q

体积流量Q

基本竖直引导的流入方向在英美地区中特别常见，例如在US4222879A中进行了描述。基本上水平引导的流出方向在欧洲经常使用，例如在EP1607127B1中进行了描述。这两种变型的共同点在于装置的某些部分(例如美国公开文本中的“静水井(stilling well)”和“折流板”，或欧洲公开文本中的“输入管”、“管环”和“环板”)各自形成一个空间，该空间在悬浮液通过输入开口进入到发生沉淀过程的区域中之前被流过。该区域或所形成的装置形成沉淀池的所谓的输入结构。

为了完整起见，应注意的是，借助于挡板或皮带清理和抽吸清理，回流污泥流量Q

输入结构具有多种功能。最重要的两个功能一方面是有目的地消耗将悬浮液输送到输入结构所需的流入体积流量的动能，另一方面是确保悬浮液到输入开口(即，到输入结构与沉淀室之间的交界面)的尽可能均匀且均等分布的流入。沉淀池的在其中产生沉淀过程的区域被定义为沉淀室。这是在水平方向上紧接或环绕输入结构的区域。根据此定义，输入结构的内部、输入结构的结构下方的区域和所谓的污泥漏斗中的区域不属于沉淀池的沉淀室，输入结构下方的区域和污泥漏斗的区域既不属于输入结构也不属于沉淀室。

从曝气池到二级澄清池(即，进入到输入结构中)的流入通常在高速下并因此在较高的动能下(通常在大约70cm/s至1.5m/s的最大流速下)发生，从而避免沉淀过程。然而，在输入开口处并因此进入到沉淀池的沉淀室中的最佳输入速度的度量值准确地讲并非是由用于避免沉淀的高能量的方面产生，相反是由为了使能量输入最小化而通过优化来避免扰乱沉淀过程的方面产生。输入开口处能量流的确定性度量值是密度弗劳德数F

进入二级澄清池的输入流总是高度湍流的，雷诺数Re>>500。对于沉淀池，通过其进入的湍流动能尤其是在沉淀池的物相分界(其被称为二级澄清池中的污泥液位)处具有使密度分层流不稳定的不利特征。污泥液位的湍流不稳定的结果是细小的悬浮颗粒旋转进入到清水中，随后在体积流量Q

尽管在该领域进行了长期的研究工作并做出了各种根本性改进，但这些池仍无法最佳地起作用，尤其是在Q

发明内容

鉴于现有技术中描述的缺点，技术问题是设计一种优化的沉淀池，其同时具有以下特征：第一，在高载荷下具有尽可能最高的分离性能，第二，对于所有载荷都具有更好的出水值，第三，由于连续的能量优化，内部载荷增加较少，第四，低干扰运行、特别是在池的主流量中不必要的流量分量方面。解决该技术问题的本发明的基础是，在低载荷下，从输入结构流出的体积流量可以不像EP1607127B1所述的那样较深地且主要水平地引入到池中，而是必须将至少一个足够大的分流流量Q

主要竖直地从输入结构中流出的优点是在一种池中实现的，在该池中输入开口位于凹部(所谓的污泥漏斗)附近，该污泥漏斗用于在将足够量的输入体积流量引导至污泥漏斗或直接引入到其中时抽吸污泥。在输入开口远离污泥漏斗或没有污泥漏斗的池中，当进入的体积流量首先直接被引导到底部并且位于该底部与限制该流量向上进入到输入结构下方的区域中的结构之间时，实现了主要竖直地流出的优点。

对不同载荷下的体积流量的不同控制可以通过如下方式来实现：将输入开口的边界相对于彼此定位为通过不同地定向的输入开口产生不同地定向的输入方向，或者引导部分流体积流量或全部体积流量临时穿过能够打开或至少部分地关闭的多个输入开口并根据载荷主要水平或主要竖直地从输入结构中流出。输入开口的总面积A

通过输入开口的变化的取向(通过改变输入开口的上边缘和下边缘的相对布置)或总流量到至少两个分流量的变化的拆分量(Q

根据权利要求4通过一种沉淀池实现了上述目的，在该沉淀池中多相流体在输入体积流量Q

本发明的有利的实施方式从属权利要求得出。

在池的输入结构的输入开口由两个高度可变的边界限定时得到池的一种有利的设计，这些边界被设计成使得至少一个边界可以被引导到另一个边界的悬伸量的上方和下方。例如，对于圆形的输入结构，这样的情况是输入开口由竖直伸缩的圆柱体和可竖直移位的环形板限定并且圆柱体的内径大于环形板的外径。如果圆柱体的高度可变的下边缘设置在环形板的上边缘的当前的悬伸量上方，则这两个部件形成大小可变的竖直定向的输入开口的边界，因此其主要被水平流过，同时能够根据当前载荷进行能量优化。如果圆柱体的下边缘设置在环形板的上边缘的悬伸量下方，则这两个部件形成大小可变的水平定向的输入开口的边界，因此其主要被竖直流过并且也进行能量优化。

在输入结构的输入开口由两个高度可变的边界限定时得到池的另一种有利的设计，其中下部流动边界被设计成至少两个部分。在下部位置，下部流动边界的两个部分具有不同的悬伸量，使得第二过流区域在两个部分之间打开，这样大致在五点钟至九点钟的方向上、或者与主液流方向相对地在最多大约十一点钟的方向上引导主要竖直流过的分流体积流量Q

在可变设计的输入开口设置在池的外周时得到圆形或矩形池的一种有利的设计。

通过借助于入口上方的导流板来确保进入的悬浮液流中的干扰只能由来自沉淀池的下部区域的较高密度的悬浮液提供，可以来促进较高密度的区域对絮凝体过滤作用的积极的束流干扰。

附图说明

在下文中参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式，在附图中：

图1a至图1c示出了圆形或矩形的沉淀池，在该沉淀池内设置有具有两个高度可变的边界的输入结构，它们被设计成使得至少一个边界可以被引导到另一个边界的悬伸量的上方和下方，因此使输入流量在低载荷下从输入结构被竖直地引出(图1a)并且在更高的载荷下被水平地引出(图1b和图1c)；

图2a至图2c示出了沉淀池，在该沉淀池内设置有具有两个高度可变的边界的输入结构，其中下部流动边界被设计为两部分。在最低位置，出水流量作为Q

图3a至图3b示出了沉淀池，在该沉淀池内设置有具有两个高度可变的边界和两部分式下部流动边界的输入结构。在最低位置，出水流量作为Q

图4a至图4b示出了沉淀池，在该沉淀池内设置有具有两个高度可变的边界和固定设置的导流板7的输入结构。在最低位置，出水流量通过导流板7的竖直偏转而作为Q

图5a至图5b示出了沉淀池，在该沉淀池内设置有具有两个高度可变的边界和位于其中一个边界处的角度可调节的导流板6的输入结构。在最低位置，出水液流通过角度可调节的导流板作为Q

图6a、图6b示出了本发明基本上与输入结构是设置在矩形或圆形的池内以及是设置在池的中央还是外周无关。图6a将图1表示在外周上，图6b通过举例的方式示出了根据本发明的相同设计为中央式布置。所有图均以高度简化的竖直截面示出了沉淀池。相同的元件各自具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a至图1c中所示的示例性地和局部示出的池1为圆形或矩形(1a或1b)，其具有由边界4和5a限定的输入结构2，该输入结构具有输入开口3，该输入开口可以根据载荷并因此根据其具有可变的高度扩张量的壁4而在高度扩张量上进行变化并且其装置5a在高度上也是可变的，这形成了基本上水平地流通的输入开口3a或者基本成一定角度、竖直地或向内流通的输入开口3b。

图1a示出了在低载荷下的情况，其中壁4一直向下延伸并且其下边缘降低到低于装置5a的悬伸量。有利地，壁4向下跨过装置5a的悬伸量的大小可以至少和装置5a的外边缘与壁4的内边缘之间所测量的水平距离相同。这形成了开口3b，其至少与水平方向成45°的角度向内倾斜。分离镜面10对应于低载荷而位于较深的位置。在这种构造中，壁4的下边缘和装置5a的外边缘形成基本成一定角度、竖直地或向内流通的输入开口3b。

图1b示出了中等载荷下的情况。分离镜面10已经略微上升，壁4已经缩短成使得悬伸量的下边缘现在位于装置5a的悬伸量上方。现在，根据本发明的目的，壁4的下边缘和装置5a的外边缘形成基本上水平地流通的输入开口。输入开口处的液流的这种水平取向通过壁4的下部区域中的偏转引导板4a来提供支持，这阻止了高载荷下沿着壁4的竖直液流并将其向内引导到水平平面中。结果，该液流因此抵住装置5a被水平地向外挤压。

图1c示出了高载荷情况。分离镜面10已经极大地升高。现在壁4更短，并且装置5a现在也已经向上稍许移动。壁4和装置5a一起(同样通过偏转引导板4a来提供支持)形成输入开口，根据本发明，其针对高载荷仍然基本上水平地流通，但是现在通过流动边界的悬伸量的增大的高度差随着增大的输入扩张量h

图2a至图2c示出了由边界4和5b和限定的输入结构2，其具有输入开口3a和/或3b，该输入开口根据载荷并因此根据其具有可变的高度扩张量的壁4的可调节的高度以及其也可在高度上进行变化的装置5来形成基本上水平地流通的输入开口3a(图2b和图2c)或者基本成一定角度、竖直地或向内流通的输入开口3b(图2a和图2b)。多部分的下部偏转件5b(其是示例性地具有部分P

图3a和图3b示出了具有包括附加的液流偏转件5c的多部分的下部偏转件的输入结构2。在图3a中，偏转件5c在9-11点钟的方向上向后引导体积流量，而在图3b中体积流量主要水平地向前流出。

图4a和图4b示出了具有单部分的下部偏转件5a和附加的刚性设置的流动板7的输入结构2。在图4a中，板7在竖直方向上引导体积流量，而在图4b中体积流量主要水平地向前流出。

图5a和图5b示出了具有单部分的下部偏转件5a和附加的角度可调节的导流板6的输入结构2。在图5a中，板6在竖直方向上引导体积流量，而在图5b中体积流量基本上水平地向前流出。

图6a和图6b示出了根据本发明的相同特征在外周式设计(图6a)和中央式设计(图6b)中是可行的。

图7、图8和图9再次通过穿过不同的沉淀池几何形状截取的示意性截面示出了根据本发明的特征不取决于池的几何形状，并且通过举例的方式应用在用于圆形沉淀池的中央式设计中(图7和图8)，并且在用于圆形(图9a和图9b)和矩形(图9c和图9d)的沉淀池的外周式设计中也是可行的。

附图标记列表

1a圆形池

1b矩形池

2输入结构

3输入开口

3a基本上水平地流通的输入开口

3b基本上成一定角度、竖直地或向内流通的输入开口

4高度或竖直扩张量可调节的壁

4a壁4的下部区域中的偏转引导板

5a作为下部且临时作为内部偏转件的单部分或多部分装置

5b多部分装置，其作为具有部分P

5c对应于5b的装置，其具有用于体积流量Q

6角度可调节的导流板

7刚性设置的导流板

8清水排放口

9污泥排放口

10分离镜面

P具有半板P

Q

Q

Q