專(zhuān)利名稱(chēng)：復合沉淀池
專(zhuān)利權人：中國市政工程西北設計研究院有限公司
發(fā)明人：史春海、王海梅、孔令勇
專(zhuān)利號：ZL 2010 2 0526832.4
授權時(shí)間：2011年04月13日
01
發(fā)明創(chuàng )新點(diǎn)
本發(fā)明屬于給水處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。這種復合沉淀池的特征在于：斜管沉淀池的前端設有一段長(cháng)度為12～25m的平流沉淀池。復合沉淀池其斜管沉淀池的池底與平流沉淀池的池底位于相同的水平線(xiàn)上；復合沉淀池的池底裝有刮泥小車(chē)，在平流沉淀池的前端設有凹于池底的集泥坑。復合沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池的優(yōu)化組合。它使污泥盡可能在位于斜管沉淀池前端的平流沉淀池去除，改善排泥效果，減輕了斜管沉淀池的泥量負荷，增強沉淀效果。與單一沉淀池相比，占地面積小，工程投資省，運行費用低，抗沖擊負荷能力強，沉淀效果好，在城市給水處理領(lǐng)域內具有明顯的先進(jìn)性和實(shí)用性。
02
應用領(lǐng)域和范圍
本發(fā)明的復合沉淀池可應用于給水處理領(lǐng)域的大中型給水處理廠(chǎng)和中小型給水廠(chǎng)，特別適用于冬季低溫低濁、夏季高濁的水質(zhì)。
03
實(shí)施效果
本專(zhuān)利復合沉淀池由于技術(shù)成熟、出水水質(zhì)好、實(shí)施簡(jiǎn)單，極易推廣使用，已在幾十個(gè)大型給水處理廠(chǎng)工程中應用，取得了良好的、積極的效果。
（1）復合沉淀池在我院完成的《西安市自來(lái)水公司曲江水廠(chǎng)技術(shù)改造工程》中得到了成功應用，為我國北方城市新建水廠(chǎng)的沉淀池設計提供了寶貴經(jīng)驗。曲江水廠(chǎng)設計規模60萬(wàn)m3/d，遠期可達到80萬(wàn)m3/d，于2008年試運行，2009年底四個(gè)系列完成改造正式投入運行以來(lái)，各項技術(shù)指標均達到或優(yōu)于設計要求，達產(chǎn)后出廠(chǎng)水濁度長(cháng)期在0.3NTU以下。
圖1 曲江水廠(chǎng)工程應用
（2）烏魯木齊市南郊凈水廠(chǎng)及配套管線(xiàn)工程近期設計規模20萬(wàn)m3/d，遠期可達到40萬(wàn)m3/d，于2014年7月試運行，各項技術(shù)指標均達到或優(yōu)于設計要求。
圖2 烏魯木齊市南郊水廠(chǎng)工程應用
（3）福建長(cháng)樂(lè )市東區水廠(chǎng)EPC工程一期工程規模10萬(wàn)m3/d，遠期總規模20萬(wàn)m3/d。2012年6月水廠(chǎng)試運行，至今各項技術(shù)指標和工程質(zhì)量均達到或優(yōu)于設計要求，出廠(chǎng)水濁度長(cháng)期在0.3NTU以下。
圖3 長(cháng)樂(lè )東區水廠(chǎng)工程應用
（4）新疆庫尉經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區工業(yè)供水工程近期設計規模40萬(wàn)m3/d，遠期可達到80萬(wàn)m3/d，2015年底安裝調試運行，各項技術(shù)指標均達到或優(yōu)于設計要求。
圖4 新疆庫尉工業(yè)水廠(chǎng)工程應用
（5）蘭州新區第一水廠(chǎng)（石門(mén)溝廠(chǎng)）二期工程，加上一期已建規模6萬(wàn)m3/d，水廠(chǎng)總設計規模20萬(wàn)m3/d，已完成施工建設并通水運行。
圖5 蘭州新區第一水廠(chǎng)（石門(mén)溝廠(chǎng)）二期工程應用
（6）西安市長(cháng)安區子午水廠(chǎng)，設計規模4萬(wàn)m3/d，于2014年通水運行。
（7）西安市草堂水廠(chǎng)工程，設計規模15萬(wàn)m3/d，已完成施工建設并通水運行。
（8）甘肅省臨夏回族自治州引黃濟臨供水工程，規模為10萬(wàn)m3/d，已完成施工建設，進(jìn)行調試運行中。
（9）蘭州市水源地建設工程——彭家坪凈水廠(chǎng)，近期建設規模75萬(wàn)m3/d，遠期建設規模100萬(wàn)m3/d，凈水廠(chǎng)已完成土建施工，將于2019年底運行。
（10）銀川都市圈城鄉西線(xiàn)供水工程—銀川供水工程，設計規模50萬(wàn)m3/d，遠期90萬(wàn)m3/d，正在施工建設中。
（11）西咸新區第二水廠(chǎng)工程（一期） 近期規模20萬(wàn)m3/d，遠期50萬(wàn)m3/d正在施工建設中。
（12）漳州臺商投資區第三水廠(chǎng)及配水管網(wǎng)工程（一期），近期規模10萬(wàn)m3/d，遠期30萬(wàn)m3/d，正在施工建設中。
（13）南安市石井鎮第二水廠(chǎng)工程 近期規模5萬(wàn)m3/d，遠期15萬(wàn)m3/d，正在施工建設中。
（14）邳州市第二地面水廠(chǎng)工程 近期規模10萬(wàn)m3/d，正在施工建設中。
（15）尤溪城東水廠(chǎng)建設項目 近期規模4萬(wàn)m3/d，遠期6萬(wàn)m3/d，正在施工建設中。
04
產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)應用情況
本專(zhuān)利復合沉淀池已在多個(gè)大型給水處理廠(chǎng)工程中應用，出水水質(zhì)良好、推廣使用效果較好。
編號
項目名稱(chēng)
設計規模
1
蘭州市水源地建設工程-彭家坪水廠(chǎng)
近期規模75萬(wàn)m3/d，
遠期100萬(wàn)m3/d
2
西安市自來(lái)水公司曲江水廠(chǎng)技術(shù)改造工程
近期規模60萬(wàn)m3/d，
遠期80萬(wàn)m3/d
3
銀川都市圈城鄉西線(xiàn)供水工程—銀川供水工程
近期規模50萬(wàn)m3/d，
遠期90萬(wàn)m3/d
4
新疆庫尉經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區工業(yè)供水工程
近期規模40萬(wàn)m3/d，
遠期80萬(wàn)m3/d
5
烏魯木齊市南郊凈水廠(chǎng)及配套管線(xiàn)工程
近期規模20萬(wàn)m3/d，
遠期40萬(wàn)m3/d
6
西咸新區第二水廠(chǎng)工程（一期）
近期規模20萬(wàn)m3/d，
遠期50萬(wàn)m3/d
7
蘭州新區第一水廠(chǎng)（石門(mén)溝廠(chǎng)）二期工程
近期規模14萬(wàn)m3/d，
遠期30萬(wàn)m3/d
8
福建長(cháng)樂(lè )市東區水廠(chǎng)EPC工程
近期規模10萬(wàn)m3/d，
遠期20萬(wàn)m3/d
9
漳州臺商投資區第三水廠(chǎng)及配水管網(wǎng)工程（一期
近期規模10萬(wàn)m3/d，
遠期30萬(wàn)m3/d
10
南安市石井鎮第二水廠(chǎng)工程
近期規模5萬(wàn)m3/d，
遠期15萬(wàn)m3/d
11
邳州市第二地面水廠(chǎng)工程
近期規模10萬(wàn)m3/d
12
甘肅省臨夏回族自治州引黃濟臨供水工程
近期規模10萬(wàn)m3/d
13
尤溪城東水廠(chǎng)建設項目
近期規模4萬(wàn)m3/d，
遠期6萬(wàn)m3/d
14
西安市長(cháng)安區子午水廠(chǎng)
設計規模4萬(wàn)m3/d
15
西安市草堂水廠(chǎng)工程
設計規模15萬(wàn)m3/d
…
…
…
05
技術(shù)優(yōu)勢
平流沉淀池和斜管沉淀池是給水處理領(lǐng)域很成熟的處理技術(shù)，而復合沉淀池是對這兩個(gè)池型進(jìn)行的優(yōu)化組合，既保留了他們的優(yōu)點(diǎn)，又克服了這兩種池型的缺點(diǎn)，因此具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。主要體現在以下幾點(diǎn)：
（1）結構簡(jiǎn)單，實(shí)施方便
復合沉淀池不額外增加斜管、斜板、過(guò)濾介質(zhì)以及其他機械設備等，只是對現有的兩個(gè)池型進(jìn)行的優(yōu)化組合，結構簡(jiǎn)單，很容易實(shí)施。
（2）適用性強，抗沖擊負荷能力加強
利用了斜管沉淀池適用冬季低溫低濁水，平流沉淀池可處理夏季高濁水質(zhì)的特點(diǎn)，更能適應各種原水水質(zhì)，抗沖擊負荷能力更強。
（3）改善排泥性能，提高沉淀效率
大量的礬花與泥污在前端平流段沉淀，從而減輕了斜管沉淀池的泥量負荷；使位于復合沉淀池后部的斜管沉淀池前端不再積泥，前端斜管不易損壞；池底裝有刮泥小車(chē)，實(shí)現了對復合沉淀池的機械排泥，徹底解決了沉淀池排泥不暢的問(wèn)題；減輕了后續構筑物濾池的負荷壓力，取得了更潔凈的處理水。
（4）降低運行成本
前端斜管不易損壞，延長(cháng)了斜管沉淀池的使用壽命，降低了斜管更換率；泥渣沉淀效率高，排泥通暢，減少了排泥次數、反沖洗次數，相應減少了自用水量；排泥廢水含水率降低，廢水量減少，降低了廢水提升費。
（5）出水水質(zhì)更好
優(yōu)化組合后增強了沉淀效果，減輕了后續構筑物濾池的負荷壓力，因此使出水水質(zhì)更好，也提升了產(chǎn)品品質(zhì)。
（6）節省占地及投資
復合沉淀池節省了占地面積，寒冷地區相應也減少了外圍護面積，節約了投資。
（7）實(shí)施效果穩定
目前應用的幾個(gè)大型給水廠(chǎng)，都已經(jīng)穩定運行了1年以上，經(jīng)歷了冬季原水低溫低濁、夏季洪水高濁的考驗，沉淀池運行良好，排泥通暢，水廠(chǎng)出水水質(zhì)長(cháng)期達到0.3NTU以下，實(shí)施效果穩定，證明了此專(zhuān)利應用于實(shí)際工程中是成功的。
06
專(zhuān)利運用及保護
（1）專(zhuān)利運用
公司為促進(jìn)專(zhuān)利價(jià)值實(shí)現，加快專(zhuān)利的有效實(shí)施，提升市場(chǎng)競爭力，在和各企業(yè)合作時(shí)，允許各企業(yè)免費使用本專(zhuān)利，不收專(zhuān)利費，提供免費服務(wù)；并簽定保護協(xié)議，保證買(mǎi)方在中國使用本專(zhuān)利技術(shù)的任何一部分，均不會(huì )遭受第三方提出的侵犯其合法權益的起訴或任何形式的索賠。為了公司具有自主知識產(chǎn)權的科研成果、專(zhuān)利技術(shù)和新軟件等的推廣，促進(jìn)科技進(jìn)步，提高設計水平，增強企業(yè)核心競爭力，公司特制定了《科技成果推廣管理規定》?？萍假|(zhì)量部將科技成果推廣費用納入年度預算。希望各業(yè)務(wù)部門(mén)在設計和投標活動(dòng)中積極采用，并提供技術(shù)支持及服務(wù)，不收取業(yè)務(wù)部門(mén)的費用，同時(shí)給予項目上繳比例中1%～3%的反饋。
（2）專(zhuān)利保護
為獲得自主創(chuàng )新能力和市場(chǎng)競爭優(yōu)勢，保護和管理公司的勘察設計業(yè)務(wù)、新技術(shù)、專(zhuān)利技術(shù)等的知識產(chǎn)權，同時(shí)尊重并合法利用他人的知識產(chǎn)權，公司特制定《知識產(chǎn)權保護管理規定》，由公司科技質(zhì)量部負責知識產(chǎn)權的保護和管理。知識產(chǎn)權工作經(jīng)費每年在科技質(zhì)量部預算中列支，具體按上一年度勘察設計產(chǎn)值的1‰～2‰，知識產(chǎn)權工作經(jīng)費主要用于知識產(chǎn)權管理、專(zhuān)利申請、審查與維持，商標注冊與續展，知識產(chǎn)權訴訟及競業(yè)限制等項開(kāi)支的費用。
（3）制度建設及條件保障和執行情況：
公司為保障專(zhuān)利技術(shù)、新技術(shù)等正常、安全的運用，制定了一系列的規章制度，主要有《知識產(chǎn)權保護管理規定》、《科技成果推廣管理規定》、《科學(xué)技術(shù)保密規定》、《科技研發(fā)項目管理制度》、《對外科研項目技術(shù)合作管理規定》、《科學(xué)技術(shù)研究管理條例》、《科技質(zhì)量獎勵條例》等，要求個(gè)人和部門(mén)都嚴格執行。
07
效益分析
1、在15個(gè)典型項目中，產(chǎn)水量共372萬(wàn)m3/d，年產(chǎn)水量為13.58億m3，工程建設總投資約88億元。全部勘察設計咨詢(xún)費12860萬(wàn)元，合同總額25963萬(wàn)元。
市政西北院獲得總承包項目一項，合同額10502萬(wàn)元（含設計費480萬(wàn)元）。
2、節約的運行成本
排泥水量減少，反沖洗次數減少，相應減少自用水量1%，原水費0.2元/m3；降低斜管更換率1%/年，表面負荷5.5m3 /（m2·h），斜管造價(jià)1500元/m2；排泥廢水按1%，排泥廢水含水率降低，廢水量減少30%，提升水泵揚程按15m，電價(jià)為0.5元/（kW·h）。
（1）已投產(chǎn)項目8個(gè)，按各水廠(chǎng)運行年份分別計算：
節省原水費：381425萬(wàn)m3×1%×0.2=762.85萬(wàn)元；
減少斜管更換費：1045萬(wàn)m3/5.5/24×1%×1500=118.75萬(wàn)元
減少原水提升費用：381425萬(wàn)m3×1%×30%×15×0.8×0.8/102/3.6×0.5=14.95萬(wàn)元；
近十年合計為業(yè)主節約運行費用：896.55萬(wàn)元。
（2）預計15個(gè)項目全部投產(chǎn)后每年可以為業(yè)主節約運行費用：320萬(wàn)元。
08
應用前景
1、社會(huì )效益狀況
復合沉淀池前置平流段沉淀大量泥渣，解決了一般斜管沉淀池前端底部積泥斜管易受損的問(wèn)題；后段設置斜管沉淀池二次沉淀，使沉后水水質(zhì)更好。該工藝配合池底鋼絲繩牽引刮泥機，前端泥斗虹吸排泥管排泥，一臺刮泥機主機配套兩臺刮泥小車(chē)，刮泥機機械設備數量少，管理簡(jiǎn)單，排泥濃度高、排水量少；混凝劑投加量降低，節約了藥劑費用；由于投藥量減少，排泥量相應減少，由此帶來(lái)的環(huán)保效益也是可觀(guān)的；沉淀池自動(dòng)排泥，提高了自動(dòng)化水平，提高了科學(xué)管理水平；改善勞動(dòng)環(huán)境，降低了職工勞動(dòng)強度。
復合沉淀池經(jīng)過(guò)兩級沉淀，取得了良好的沉后水，使緊接的工藝處理流程后端的濾池運行更穩定，濾料的使用期限延長(cháng)，濾池平均反沖洗周期延長(cháng)，反沖洗水量大大減少，水廠(chǎng)生產(chǎn)自用水用水量降低，節約原水費用；水廠(chǎng)出水水質(zhì)更優(yōu)良，提高了居民的生活飲用水標準，提高了人民物質(zhì)文化生活水平。
2、行業(yè)影響力狀況
復合沉淀池沉淀效果好，適應各種原水水質(zhì)，抗沖擊負荷能力強，占地面積小，工程投資省，運行費用低，在城市水處理領(lǐng)域內具有明顯的先進(jìn)性和實(shí)用性，對行業(yè)的發(fā)展和水處理技術(shù)趨勢具有積極的影響。
尤其在北方寒冷地區需要設置在室內保溫的場(chǎng)合優(yōu)勢更大，由于復合沉淀池適應各種原水水質(zhì)，北方冬季原水低溫低濁時(shí)，也能正常處理，并不需要額外增加處理成本就能取得良好的出水水質(zhì)，運行費用低；且其占地面積小，相應設置外圍護結構小，節約了占地，節省了工程投資。
3、政策適應性
由于復合沉淀池是成熟工藝的改進(jìn)，不額外增加成本，且降低運行成本，就能取得更良好的出水水質(zhì)，占地面積小，工程投資小，且自動(dòng)化程度高、工人勞動(dòng)強度低，符合提高生活飲用水標準、節能降耗等的要求，是屬于國家政策明確鼓勵、支持的。
09
獲獎情況
使用復合沉淀池工藝的工程主要獲獎情況如下：
（1）西安市自來(lái)水公司曲江水廠(chǎng)技術(shù)改造工程獲得：
2013年中國勘察設計協(xié)會(huì )全國優(yōu)秀工程勘察設計行業(yè)獎二等獎、
2012年甘肅省優(yōu)秀勘察設計二等獎、
2011年中建總公司優(yōu)秀設計獎二等獎、
2010年公司優(yōu)秀咨詢(xún)獎、優(yōu)秀設計獎、
中建總公司2010年科學(xué)技術(shù)獎。
（2）烏魯木齊市南郊凈水廠(chǎng)及配套管線(xiàn)工程獲得：
2013年省發(fā)展和改革委員會(huì )省優(yōu)秀咨詢(xún)成果獎二等獎、
2013年公司優(yōu)秀咨詢(xún)獎、
2018年中國建筑勘察設計一等獎、
2018新疆維吾爾自治區優(yōu)秀工程勘察設計行業(yè)獎一等獎、
（3）蘭州新區第一水廠(chǎng)（石門(mén)溝廠(chǎng)）二期工程獲得：
2015年公司優(yōu)秀咨詢(xún)獎。
（4）蘭州市水源地建設工程獲得：
2016年度甘肅省優(yōu)秀工程咨詢(xún)成果一等獎。
（5）邳州市第二地面水廠(chǎng)工程獲得：
2017年度甘肅省優(yōu)秀工程咨詢(xún)成果二等獎。
（6）長(cháng)樂(lè )市東區水廠(chǎng)EPC工程獲得：
2017年度甘肅省優(yōu)秀工程勘察設計二等獎。
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