一种微涡旋絮凝反应池的制作方法

本实用新型涉及市政给水净化、工业给水的原水预处理等领域，特别涉及一种微涡旋絮凝反应池。
背景技术：
：絮凝是水中细小的矾花颗粒长大的过程。絮凝效果的好坏取决于下面两个因素：一是混凝剂水解后产生的络合物形成吸咐架桥的联结能力，这是由混凝剂的性质决定的；二是微小颗粒碰撞的几率和如何控制它们进行合理的有效碰撞，这是由设备的动力学条件所决定的。导致水流中微小颗粒碰撞的动力学致因是什么，人们一直未认识清楚。水处理工程学科认为速度梯度是水中微小颗粒碰撞的动力学致因。按照这一理论，要想增加碰撞几率就必须增加速度梯度，增加速度梯度就必须增加单位水体的能耗，也就是增加絮凝池的流速。但是絮凝过程是速度受限过程，随着矾花的长大，水流速度将不断减少。絮凝的动力学致因是惯性效应。因为水是连续介质，水中的速度分布是连续的，没有任何跳跃，水中两个质点相距越近其速度差越小，当两个质点相距为无穷小时，其速度差亦为无穷小，即无速度差。水中的颗粒尺度非常小，比重又与水相近，故此在水流中的跟随性很好。如果这些颗粒随水流同步运动，由于没有速度差就不会发生碰撞。由此可见要想使水流中颗粒相互碰撞，就必须使其与水流产生相对运动，这样水流就会对颗粒运动产生水力阻力。由于不同尺度颗粒所受水力阻力不同，所以不同尺度颗粒之间就产生了速度差。这一速度差为相邻不同尺度颗粒的碰撞提供了条件。如何让水中颗粒与水流产生相对运动呢？最好的办法是改变水流的速度。因为水的惯性(密度)与颗粒的惯性(密度)不同，当水流速度变化时它们的速度变化(加速度)也不同，这就使得水与其中固体颗粒产生了相对运动。为相邻不同尺度颗粒碰撞提供了条件。这就是惯性效将的基本理论。改变速度方法有两种：一是改变水流时平均速度大小。二是改变水流方向(此方法可通过在絮凝池内安装扰流絮凝设备来实现)。因为湍流中充满着大大小小的涡旋，因此水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流作涡旋运动时在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动，为不同尺度颗粒沿湍流涡旋的径向碰撞提供了条件。不同尺度颗粒在湍流涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的，这个作用将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小，其惯性力越强，惯性效将越强絮凝作用就越好。由此可以看出，如果能在絮凝池中大幅度地增加湍流微涡旋的比例，就可以大幅度地增加颗粒碰撞次数，有效地改善絮凝效果。要达到好的絮凝效果除了要有颗粒大量碰撞之外，还需要控制颗粒合理的有效碰撞。使颗粒凝聚起来的碰撞称之为有效碰撞。一方面，如果在絮凝中颗粒凝聚长大过快会出现两个问题：(1)矾花长过快其强度则减弱，在流动过程中遇到强的剪切就会使吸咐架桥被剪断，被剪断的吸咐架桥很难再连续起来，这种现象称之为过反将现象，将该被绝对禁止；(2)一些矾花过快的长大会使水中矾花比表面积急剧减少，一些反将不完善的小颗粒失去了反将条件，这些小颗粒与大颗粒碰撞几率急剧减小，很难再长大起来。这些颗粒不仅不能为沉淀池所分离，也很难为滤池截留。另一方面，絮凝池中矾花颗粒也不能长得过慢，矾花长得过慢虽然密实，但当其达到沉淀池时，还有很多颗粒没有长到沉淀所需的尺度，出水水质也不会好。由此看到在絮凝池设计中将控制矾花颗粒的合理长大。矾花的颗粒尺度与其密实度取决两方面因素：其一是混凝水解产物形成的吸咐架桥的联结能力；其二是湍流剪切力。正是这两个力的对比关系决定了矾花颗粒尺度与其密实度。吸咐架桥的联结能力是由混凝剂性质决定的，而湍流的剪切力是由构筑物创造的流动条件所决定的。因此，如何根据上述特性在絮凝池的设计中有效的控制湍流剪切力并保证絮凝效果，成为本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现要素：本实用新型的目的在于，通过内置扰流絮凝设备，增加流动的边界、絮凝的动力学梯度碰撞、惯性碰撞和涡旋衰减等条件，合理控制涡旋产生的尺度与数量，提高絮体颗粒有效的碰撞几率，使絮体颗粒均匀密实，得到满足沉淀要求的絮凝效果。为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种微涡旋絮凝反应池，所述反应池的池体为钢筋混凝土结构，包括絮凝段和过渡段，所述絮凝段和过渡段之间设置有隔墙，其中：所述絮凝段内部设置有两道隔墙，用以将所述絮凝段间隔为絮凝一区、絮凝二区和絮凝三区；所述过渡段内部设置有一道隔墙，用以将所述过渡段间隔为过渡一区和过渡二区；所述过渡二区的后段设置有配水花墙，用以供经过处理的水流通过；所述絮凝一区和所述絮凝二区之间底部连通，所述絮凝二区和所述絮凝三区之间顶部连通，所述絮凝三区和所述过渡一区之间底部连通，所述过渡一区和所述过渡二区之间顶部连通；所述絮凝一区、絮凝二区和絮凝三区的内部分别设置有不同大小的扰流絮凝设备。根据本实用新型提出的微涡旋絮凝反应池，其中，所述扰流絮凝设备包括不锈钢框架和均匀分布在所述框架内部的尼丙共聚材料，所述不锈钢框架上包括隔板，所述隔板上设置有翼片。根据本实用新型提出的微涡旋絮凝反应池，其中，所述过渡二段的底部设置有斜坡，经过处理的水流通过所述斜坡被引导穿过所述配水花墙下部的通孔而进入下一道工序。与现有絮凝池相比，本实用新型提出的微涡旋絮凝反应池具有下述优点：(1)处理效率高、占地面积小混合、絮凝、沉淀部分都相应地采用了高效的处理设备，混合高效、充分，絮凝时间短(仅为8－12分钟)；提高了处理效率提高，节省占地，大大降低混合絮凝沉淀池的土建投资，较其它常规水处理工艺节省占地近40～50％,同时节省基建投资30％以上。(2)处理后出水水质好经混合絮凝沉淀工艺处理后，沉后水浊度稳定在3NTU以下，滤后水稳定在1NTU以下。(3)抗冲击负荷能力强、适用水质广泛当水量、水质有些变化时，絮凝沉淀设备加强了接触絮凝作用，抗冲击负荷能力强。(4)运行启动方便、操作简单工艺设备运行初期启动调试方便快捷，工艺设备安装完毕后，投药正常，1－2小时即可得到理想的出水水质。(5)施工简便、设备使用年限长本工艺池体为矩形，便于施工。主要设备采用不锈钢及乙丙共聚材质，设备的使用寿命长。(6)制水成本低、经济效益显著采用先进的混合、絮凝、沉淀设备，比常规工艺节省投药量；主体设备采用优质材料加工而成，使用年限长，降低设备折旧率；混合、絮凝、沉淀部分无机械设备，节省大量电费；管理人员少，降低运行管理费；设备整体水头损失小，取水泵的运转扬程降低，降低了水泵的运行费用。附图说明图1为本实用新型的扰流絮凝设备的安装示意图；图2为本实用新型的一种微涡旋絮凝反应池的剖面图。附图标记说明：11-絮凝一区；12-絮凝二区；13-絮凝三区；21-过渡一区；22-过渡二区；30-配水花墙。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参阅图1，为本实用新型的扰流絮凝设备的安装示意图。本实用新型分别在絮凝一区、絮凝二区和絮凝三区的流道中设置扰流絮凝设备，包括不锈钢框架和均匀分布在所述框架内部的尼丙共聚材料，该不锈钢框架上设置隔板，隔板上增设翼片。一方面隔板分隔了流动空间，另一方面隔板上设置的翼片可以看成是隔板表面粗糙度的强化。通过烧杯取样的静沉对比试验发现，使用本实用新型的絮体沉速较常规对比样沉淀速度明显增加，絮体粒度均匀、颜色深，说明沉淀效果是理想的。本实用新型的扰流絮凝设备所述不锈钢框架上包括隔板，所述隔板上设置有翼片。本实用新型在絮凝池流道增加扰流絮凝设备具有三个作用：A：速度梯度速度为矢量因素，只有粒子的速度出现梯度变化，才能使涡旋中的粒子在运动过程中接触、碰撞，涡旋尺度越小，对粒子运动影响越大。微涡旋絮凝设备对涡旋尺度及速度的控制，达到对粒子运动速度的合理控制，提高絮体粒子碰撞的有效几率，使絮体粒子凝并长大。可节省絮凝时间。B：惯性效应水流流经扰流絮凝设备后，对水中涡旋运动惯性效应的合理控制，进行惯性衰减，大涡旋逐渐衰减成小的涡旋，在衰减的过程中不断的消耗能量，涡旋的尺度决定对粒子运行影响程度的大小，所以涡旋的惯性衰减，提高了絮体粒子碰撞长大的几率。C：絮凝过程中的剪切力控制(扰流絮凝设备对剪切力的控制)絮凝过程中除了需关注颗粒的碰撞长大过程之外，还要控制颗粒的破碎过程，剪切力控制与宏观的流道尺度、流速密切相关，与水流涡旋强度直接联系。在一定的宏观流动条件下，颗粒尺度只能增长到一定水平而不能继续长大，主要决定于有效碰撞与剪切力的相互平衡。因此，必须控制剪切力水平，在絮凝的前端主要保证碰撞的强度，后部使颗粒长大是主要的。这要求合理的絮凝水力分级。图2为本实用新型的一种微涡旋絮凝反应池的剖面图。本实用新型的微涡旋絮凝反应池包括絮凝段和过渡段，所述絮凝段和过渡段之间设置有隔墙，其中：所述絮凝段内部设置有两道隔墙，用以将所述絮凝段间隔为絮凝一区11、絮凝二区12和絮凝三区13；所述过渡段内部设置有一道隔墙，用以将所述过渡段间隔为过渡一区21和过渡二区22；所述过渡二区22的后段设置有配水花墙30，用以供经过处理的水流通过；所述絮凝一区11和所述絮凝二区12之间底部连通，所述絮凝二区12和所述絮凝三区13之间顶部连通，所述絮凝三区13和所述过渡一区21之间底部连通，所述过渡一区21和所述过渡二区22之间顶部连通；所述絮凝一区11、絮凝二区12和絮凝三区13的内部分别设置有不同大小的扰流絮凝设备。以下是在某市政给水工程应用本实用新型的一具体实施例。在该实施例中，共采用2座钢筋砼结构的微涡旋絮凝反应池和斜板沉淀池，两座同时运行，单池处理能力为600m3/h，最大处理能力为700m3/h。主要技术参数包括：1)沉淀池所需进水管压力：0.1-0.2MPa2)外形尺寸：18.1x16.2x5.5m(2座微涡旋絮凝反应池和斜板沉淀池共建)3)混合时间：3S4)絮凝时间：12～30min5)上升流速：2.2～2.5mm/s6)沉淀后出水水质：浊度≤5NTU微涡旋絮凝反应池：在反应池中顺着水流方向设置隔板，垂直水流方向设置翼片，使水流产生高频谱微涡旋，为药剂与水中的颗粒充分接触提供微水动力学条件，产生密实的矾花。按照反应要求进行水力分级和流态控制，得到理想的反应效果，反应时间按12～30min考虑，施工简单，安装方便，管理维护简单，对原水水量和水质变化的适应性较强，可适应难处理期及微污染水质，絮凝效果稳定。翼片隔板絮凝设备技术参数表序号名称参数1规格及数量1240x940mm、1240x1300mm、1960x1240mm30套2设备本体材料尼丙共聚3配套安装托架316L不锈钢4工作压力常压5工作介质温度常温6絮凝时间12～30min7水头损失0.10～0.20m8单套额定通过流量600m3/h从以上数据可以看出，应用本实用新型后该市政给水工程具有较强的日处理能力，沉淀后出水水质优良，有效解决现有絮凝反应池处理效果不佳的问题，并且有效降低了制水成本，经济效益显著。本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。当前第1页1 2 3