[0001]
本发明属于水处理技术领域，尤其是涉及一种用于处理低温低浊水的微漩涡混凝装置。
背景技术：
[0002]
低温低浊水的处理是给水处理工程中的难题之一，是市政工程领域函待解决的难题之一。在给水处理领域中，并没有给出低温低浊水的明确定义。在我国北方冬春季气候寒冷，水温可降至0℃~2℃，浊度可降至10ntu~30ntu（有时可达10ntu以下）；我国南方地区以长江水系为代表的区域，随着冬季的来临，水温可降至3℃~7℃，浊度一般在20 ntu~50 ntu范围内变化，把每年11月至次年3月温度低于10℃或浊度低于10 ntu的地表水称为低温低浊水。低温低浊水的处理难度较大，即使加大絮凝剂的投加量仍然很难达到国家饮用水的水质标准。因此，开发出适用于低温低浊水处理的净水工艺是当前给水工程技术领域需要解决的问题。
[0003]
低温低浊水难以处理的原因主要包括以下两个方面：（1）混凝剂水解过程是吸热反应，而温度较低时，混凝剂的水解速度变慢，不利于聚合反应的发生，胶粒间很难有吸附架桥作用；温度低时，水的粘度增大，削弱了水中杂质粒子的运动；温度低时，胶体的水化作用突出，不利于胶体凝聚，同时溶解度大的气体吸附在絮体四周，形成的絮体密度较小而容易破碎；（2）浊度低时，水中的杂质颗粒以细小的状态溶于水中，混凝所形成的絮体体积小、密度轻，容易在过滤的过程中穿透滤层而使出水浊度增大；浊度低时，由于粒子数目少，不利于粒子之间的互相碰撞，从而阻碍了矾花的形成，为了增加颗粒间的碰撞几率需增大搅拌强度，但同时又会增加水流的剪切强度，使先前形成的不稳定的絮凝体被破坏，进而增加了出水的浊度。
[0004]
基于低温低浊水的这些水质特性，就需要比常规工艺更加有效的方法，以目前的常规水处理工艺很难满足水质标准。目前常见的絮凝反应设备，主要是通过流道控制，改变水流方向和速率来进行絮凝过程的紊流控制，如复式隔板絮凝池、折板絮凝池等工艺。此类絮凝工艺中，很难对流体局部旋涡进行有效强化控制，旋涡的能量利用效率不高。同时，旋涡的空间分布难以控制。因此，絮凝反应效率较低，反应停留时间较长，设备能耗高、占地多、抗负荷冲击能力较差。鉴于上述的缺点，本发明专利开发了一种新型微漩涡混凝装置，该装置通过在混凝池内设置两个涡流反应区，借助涡流发生器和星型翼片的协同作用，在装置内部形成高比例高强度的微旋涡，加速混凝剂和胶体之间的碰撞几率，促使胶体颗粒迅速充分脱稳，改善和强化低温低浊水混凝效果。该装置用于解决高原高寒地区净水装备面临的低温低浊水混凝难题，集成于取水、净化、贮存及配水功能于一体的应急净水方舱中以满足高原高寒地区灾害现场安置人员的供水保障需求。
技术实现要素：
[0005]
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种具有混凝效率高、占地
面积小、出水水质优、水质及水量变化适应能力强的微漩涡混凝装置。
[0006]
为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：一种微漩涡混凝装置，所述微漩涡混凝装置包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有进水区、第一反应区、第二反应区和过渡区，所述进水区设置在第一反应区的下方，所述过渡区布置在第二反应区的下方；所述进水区、第一反应区与第二反应区、过渡区之间设有分隔板，所述分隔板的上部设有多个过流通道以连通第一反应区和第二反应区，所述第一反应区内从下至上设有多个涡流隔板以在垂直方向上间隔出多个涡流产生区，所述进水区与第一反应区之间设有涡流隔板，所述涡流隔板上设有涡流通孔，每个涡流产生区内均设有多个涡流发生器，所述涡流发生器悬浮在涡流产生区内；所述第二反应区内设有星形翼片阵列，所述星形翼片阵列以星形翼片为单元；所述进水区的壳体侧壁上设有进水口，所述过渡区的壳体侧壁上设有出水口；所述星形翼片阵列与出水口之间的空间形成壳体内的过渡区。
[0007]
本发明在采用上述技术方案的同时，还可以采用或者组合采用如下技术方案：作为本发明的优选技术方案，每一层上涡流隔板的涡流通孔大小分别相同，下一层涡流隔板的涡流通孔的大小小于上一层涡流隔板的涡流通孔的大小。
[0008]
作为本发明的优选技术方案，星形翼片上设有相互垂直的长翼和短翼。
[0009]
作为本发明的优选技术方案，相邻的两个星形翼片中，长翼与相邻的星形翼片的短翼相对布置。
[0010]
作为本发明的优选技术方案，所述涡流发生器为多孔空心球，其表面开孔率为45~65%，所述多孔空心球的球体外表面为粗糙表面。
[0011]
作为本发明的优选技术方案，所述进水区的壳体底部设有第一排污口。
[0012]
作为本发明的优选技术方案，所述过渡区的壳体底部设有第二排污口。
[0013]
作为本发明的优选技术方案，所述第二反应区的壳体上部设有溢流口。
[0014]
作为本发明的优选技术方案，所述第一反应区的壳体顶部设有第一盖板。
[0015]
作为本发明的优选技术方案，所述第二反应区的壳体顶部设有第二盖板。
[0016]
本发明提供一种微旋涡混凝装置，具有如下有益效果：（1）本发明所提供的微旋涡混凝装置在涡流产生区内使用悬浮在涡流产生区内的涡流发生器，使得通过涡流发生器的孔的水流流速及流向发生变化，加之涡流发生器的内外表面的摩擦阻力，使得水流产生微旋涡流动，低温低浊水的絮凝效果好，且涡流发生器的结构简单，安装和维护方便，在上向流水流中会浮动和微旋转，且不易被漂浮物堵塞；（2）本发明所提供的微旋涡混凝装置在第二反应区内使用星形翼片阵列，使得被星形翼片分隔的流体以及水平相邻的两片星形翼片之间的同一流道内的流体发生容并、干涉作用，从而加强了旋涡的宏观均布；通过适当控制星形翼片单元之间的距离，可以实现旋涡宏观整体控制的均匀性，使得絮凝效率明显提高；（3）本发明所提供的微旋涡混凝装置由于装置结构紧凑、絮凝加药量低、流程操作简单，大大节省了一体化应急净水方设备的投资成本，特别适合低温低浊水的处理，能够为高原高寒地区净水方舱提供高效低温低浊水的预处理，处理得到的水的浊度可以达到10 ntu以下。
附图说明
[0017]
图1为本发明所提供的微漩涡混凝装置的图示。
[0018]
图2为图1中a-a方向的剖视图。
具体实施方式
[0019]
参照附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
[0020]
参照附图1-2，微漩涡混凝装置包括壳体100，壳体100内设有进水区110、第一反应区120、第二反应区130和过渡区140。进水区110的壳体100侧壁上设有进水口111，第一反应区120内设有多个涡流产生区121，在本实施例中，设有3个涡流产生区121，当然在其他的实施例中，也可以设置多两个或者其他多个，且这些变化均落在本发明的保护范围内。进水区110主要作用是使原水和药剂充分混合后进入后续絮凝反应区（包括第一反应区120和第二反应区130）；三个涡流产生区121内分别填充有涡流发生器121a，涡流发生器121a是以abs塑料为材料制成的多孔空心球体，表面开孔率为45%-65%，球体内外表面制成糙面，涡流发生器121a壁厚一般为2 mm左右，水流经过涡流发生器121a表面时水力条件被改变，水流的流速、流向均发生了变化，加之涡流发生器121a内外壁面打毛所产生的磨擦阻力，使水流产生微旋涡流动，众多的微旋涡流动能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞；涡流产生区121与进水区110之间、相邻涡流产生区121之间设有涡流隔板122，涡流隔板122上设有涡流通孔，每一层上涡流隔板122的涡流通孔大小分别相同，下一层涡流隔板122的涡流通孔的大小小于上一层涡流隔板122的涡流通孔的大小，经过不同的涡流隔板122的水流状态均发生变化，进一步加强低温低浊水的絮凝反应。
[0021]
当水流通过分隔板101上设有的过流通道进入到第二反应区130时，由于絮凝装置在垂直水流方向设置星形翼片阵列131，在水力作用下，星形翼片阵列131内星形翼片可发生一定程度的微旋转，扰动局部水流的方向，在本实施例中，过流通道设置为多个过流孔101a，当然在其他的实施例中，过流通道也可以设置为狭长条过流口，且这些变化均落在本发明的保护范围内；当水流流经星形翼片时被切割、碰撞、反弹，速度、大小、方向连续变化，大旋涡变成小旋涡，小旋涡最后变成高强度高频率的微旋涡，并呈阵列式分布形成涡街，离心惯性效应成倍放大，大幅度地增加了颗粒碰撞次数，提高有效碰撞率，增强絮凝效果；通过控制星形翼片阵列131内星形翼片单元结构之间的距离，可以实现旋涡宏观整体控制的均布性，使水在第二反应区130中进行具有较高凝聚效率的微旋涡混凝。
[0022]
完成混凝后的水途经过渡区140到出水口141，随着从第二反应区130内出来的水流进入过渡区140，流速得以降下来，水流能量逐渐减少，大块絮体由于重力作用沉淀至池底；后期要定期进行排污。在过渡区140的侧壁设有出水口141，经过充分絮凝反应的水从此处排出，进入到后续的水处理系统中；进水区110和过渡区140的底部分别设置有排污口102，后期将定期对该装置进行排污处理。
[0023]
壳体100的顶部设有第一反应区盖板103和第二反应区盖板104，第二反应区130的壳体侧壁上设有溢流口105。
[0024]
本发明的工作原理：经原水泵加压后的原水经管道混合器与药剂充分混合后进入微旋涡混凝装置，从装置的进水口111进入进水区110后进入第一反应区120，在第一反应区120中填充有涡流发生器121a，水流经过涡流发生器121a表面时水力条件被改变，水流的流
速、流向均发生了变化，使水流不断产生微旋涡流动，众多的微旋涡流动能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞；当水流通过第二反应区130时，絮凝池在垂直水流方向设置以星形翼片为单元的星形翼片阵列131，水流流经翼片时被切割、碰撞、反弹，速度、大小、方向连续变化，大旋涡变成小旋涡，小旋涡最后变成高强度高频率的微旋涡，进一步提高有效碰撞率，增强絮凝效果；充分絮凝反应后的水从出水口经过过渡区140从出水口流出；沉淀的絮体定期从排污口102排出。
[0025]
本发明从功能来看划分为五个区域，依次为进水区110、第一反应区120、第二反应区130和过渡区140。进水区110主要是使原水和药剂充分混合后能够顺利进入后续絮凝反应区；第一反应区120主要是利用涡流发生器121a使水流产生微旋涡流动，加强絮凝反应；第二反应区130主要是利用星形翼片阵列131实现旋涡宏观整体控制的均布性，使水在第二反应区130中进行具有较高凝聚效率的微漩涡混凝；过渡区140主要是使流速降下来，大块絮体由于重力作用沉淀至池底，保证充分絮凝反应后的水从出水口141排出。整套装置结构紧凑，絮凝药剂使用量少，流程简单，运行费用和能源消耗低。
[0026]
上述具体实施方式用来解释说明本发明，仅为本发明的优选实施例，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种微漩涡混凝装置，所述微漩涡混凝装置包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有进水区、第一反应区、第二反应区和过渡区，所述进水区设置在第一反应区的下方，所述过渡区布置在第二反应区的下方；所述进水区、第一反应区与第二反应区、过渡区之间设有分隔板，所述分隔板的上部设有多个过流通道以连通第一反应区和第二反应区，所述第一反应区内从下至上设有多个涡流隔板以在垂直方向上间隔出多个涡流产生区，所述进水区与第一反应区之间设有涡流隔板，所述涡流隔板上设有涡流通孔，每个涡流产生区内均设有多个涡流发生器，所述涡流发生器悬浮在涡流产生区内；所述第二反应区内设有星形翼片阵列，所述星形翼片阵列以星形翼片为单元；所述进水区的壳体侧壁上设有进水口，所述过渡区的壳体侧壁上设有出水口；所述星形翼片阵列与出水口之间的空间形成壳体内的过渡区。2.根据权利要求1所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，每一层上涡流隔板的涡流通孔大小分别相同，下一层涡流隔板的涡流通孔的大小小于上一层涡流隔板的涡流通孔的大小。3.根据权利要求1所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，星形翼片上设有相互垂直的长翼和短翼。4.根据权利要求3所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，相邻的两个星形翼片中，长翼与相邻的星形翼片的短翼相对布置。5.根据权利要求1所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述涡流发生器为多孔空心球，其表面开孔率为45~65%，所述多孔空心球的球体外表面为粗糙表面。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述进水区的壳体底部设有第一排污口。7.根据权利要求1-5中任意一项所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述过渡区的壳体底部设有第二排污口。8.根据权利要求1-5中任意一项所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述第二反应区的壳体上部设有溢流口。9.根据权利要求1-5中任意一项所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述第一反应区的壳体顶部设有第一盖板。10.根据权利要求1-5中任意一项所述的微漩涡混凝装置，其特征在于，所述第二反应区的壳体顶部设有第二盖板。
技术总结
本发明提供一种微漩涡混凝装置，包括壳体，壳体内设有进水区、第一反应区、第二反应区和过渡区，进水区设置在第一反应区的下方，过渡区布置在第二反应区的下方；进水区、第一反应区与第二反应区、过渡区之间设有分隔板，分隔板的上部设有多个过流通道以连通第一反应区和第二反应区，第一反应区内从下至上设有多个涡流隔板，涡流隔板上设有涡流通孔，每个涡流产生区内均设有多个涡流发生器；第二反应区内设有星形翼片阵列；进水区的壳体侧壁上设有进水口，过渡区的壳体侧壁上设有出水口。本发明所提供的微旋涡混凝装置结构紧凑、絮凝加药量低、流程操作简单，大大节省了一体化应急净水方设备的投资成本，特别适合低温低浊水的处理。理。理。
技术开发人、权利持有人：钟颖虹 吴雅琴 杨波 郑宏林 谢永军 周倪民
