一种基于气水混合的水力旋流净水装置的制作方法

1.本发明实施例涉及市政自来水终端水处理技术与设备领域，具体涉及一种基于气水混合的水力旋流净水装置。


背景技术：

2.在经济发展、科技进步、城镇化加快的进程中，一些工农业生产生活中产生的含污染物污水未经处理直接排放水体，造成城市取水水源受到污染。而现在自来水厂常规水处理工艺
″
混凝-沉淀-过滤-加氯消毒
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，不但难以去除水中溶解性有机物和重金属，而且会产生消毒副产物。再加上我国管网普遍老化腐蚀，在输水过程中自来水还会受到二次污染。随着物质生活水平的提高，人们越来越关注环境污染问题，对饮水水质也提出了更高的要求，因此，进行饮用水深度处理改善水质，获得优质直饮水是饮水安全健康保障的一种重要措施。
3.管道直饮水是在市政供水管网的终端对自来水进行进一步处理获得优质直饮水，最普遍采用的水处理工艺为反渗透膜法。为保障反渗透膜的稳定运行和使用寿命，必须设置预处理装置对进水进行净化，保证进膜的水质干净，减轻对膜的污染。
4.目前水质净化预处理常用的方法主要有混凝沉淀、石英砂过滤和pp棉过滤三种。混凝沉淀需要在原水中加入药剂与水中颗粒物、胶体等杂质絮凝沉淀后去除，这种处理方式增加投药成本，并且药剂及其衍生物可能对人体有害而造成水质二次污染；石英砂过滤可以截留原水中的泥沙、较大颗粒物和胶体等杂质，但需要反冲洗排污和定期更换滤料，费水、费时、费力、费材料；pp棉过滤能拦截原水中颗粒杂质，但pp棉滤芯的孔隙易于堵塞造成更换周期短。现有水质净化预处理方式仍然存在很多缺陷和不足。
5.因此，如何提供一种新型的水质净化预处理装置，使其无需外力，无需要投加药剂和更换滤料，水质处理效果好，运行稳定，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为此，本发明实施例提供一种基于气水混合的水力旋流净水装置，以解决现有技术中由于水质净化预处理方式存在的缺陷和不足而导致的成本高、处理过程复杂和处理效果不好的问题。
7.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
8.一种基于气水混合的水力旋流净水装置，包括主筒体、活性炭仓、分离仓、沉淀仓、气水混合单元、活性炭吸附单元、水力旋流分离单元、出口三通电磁阀和排污口电磁阀，所述主筒体上端设有出口三通电磁阀，所述主筒体下端设有排污口电磁阀，所述气水混合单元设有多个，多个所述气水混合单元设于所述主筒体的外部侧边，所述主筒体由上到下依次分为活性炭仓、分离仓和沉淀仓，所述活性炭仓内设有活性炭吸附单元，所述分离仓内设有水力旋流分离单元。
9.进一步地，所述气水混合单元包括第一管道、水射器、气水混合仓和第二管道，所
述第一管道上设有水射器，所述第一管道一端为原水进水口，所述第一管道另一端与气水混合仓连通，所述第二管道一端与所述气水混合仓连通，所述第二管道另一端与所述分离仓连通，且所述第二管道位于所述分离仓的中上部。
10.进一步地，所述水力旋流分离单元包括喷嘴、水力转子、中心轴、上固定杆和下固定杆，所述喷嘴设于所述第二管道与分离仓连通的端口，所述喷嘴靠近水力转子的中上部位置，且所述喷嘴呈圆周同向旋转方向排列固定，所述分离仓内设有上固定杆和下固定杆，所述上固定杆和下固定杆之间设有中心轴，所述中心轴上端与上固定杆中部固定连接，所述中心轴下端与下固定杆中部固定连接，所述中心轴上套设有水力转子。
11.进一步地，所述活性炭吸附单元包括上部筛板、水帽、活性炭滤料和下部筛板，所述上部筛板和下部筛板设于所述活性炭仓内，所述上部筛板或下部筛板至少之一上设有水帽，所述上部筛板和下部筛板之间装设有活性炭滤料。
12.进一步地，所述下部筛板包裹有细密尼龙纱网。
13.进一步地，还包括收集漏斗，所述沉淀仓内设有收集漏斗，且所述收集漏斗呈倒锥形，所述沉淀仓通过收集漏斗与所述分离仓隔开。
14.进一步地，包括大法兰，所述分离仓通过大法兰与所述活性炭仓连接。
15.进一步地，所述水力转子直径为主筒体直径的1/2至2/3，所述水力转子长度为分离仓长度的1/3至2/3。
16.进一步地，所述喷嘴直径为第二管道管径的1/10至1/3。
17.进一步地，所述主筒体、第一管道和第二管道均为不锈钢材质。
18.本发明实施例具有如下优点：
19.本技术利用气水混合单元和水力旋流分离单元，空气通过水射器进入气水混合仓内，市政自来水或原水从第二管道的进水口进入气水混合仓内，气水混合仓内的气水混合水流通过喷嘴喷出。利用气水混合产生的湍流作用和水力转子产生的旋流离心力作用把原水中的颗粒物质和胶体进行分离排放。处理时无需外力，减少能源消耗；本技术还利用活性炭吸附单元，使去除杂质后的原水受压力影响进入活性炭吸附单元，进一步提高了水质处理的效果，且处理过程中无需投加药剂和更换滤料，运行稳定。本技术一方面利用空气辅助水力动能，实现零能耗工作；另一方面实现水质高效低成本净化处理，大幅延长活性炭滤料的使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
21.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
22.图1为本发明的结构示意图；
23.图2为主筒体的结构示意图；
24.图中：
25.1主筒体；2活性炭仓；3分离仓；4沉淀仓；5气水混合单元；501第一管道；502水射器；503气水混合仓；504第二管道；6活性炭吸附单元；601上部筛板；602水帽；603活性炭滤料；604下部筛板；7水力旋流分离单元；701喷嘴；702水力转子；703中心轴；704上固定杆；705下固定杆；8出口三通电磁阀；9排污口电磁阀；10收集漏斗；11大法兰。
具体实施方式
26.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本技术实施例提供了一种基于气水混合的水力旋流净水装置，旨在解决现有成本高、处理过程复杂等问题，实现水质处理效果好，运行稳定的效果。如图1-2，具体包括主筒体1、活性炭仓2、分离仓3、沉淀仓4、气水混合单元5、活性炭吸附单元6、水力旋流分离单元7、出口三通电磁阀8和排污口电磁阀9，主筒体1由上到下依次分为活性炭仓2、分离仓3和沉淀仓4。主筒体1上端设有出口三通电磁阀8，主筒体1下端设有排污口电磁阀9，出口三通电磁阀8控制两个阀门的开启，一个阀门是纯净水进水阀门，另一个是过滤后的原水的出水阀门。排污口电磁阀9控制排污口阀门的开启。
28.如图1所示，气水混合单元5设于主筒体1的外部侧边，气水混合单元5设有多个。本发明实施例设有2个气水混合单元5，2个气水混合单元5分别设置在主筒体1左侧边和右侧边。气水混合单元5包括第一管道501、水射器502、气水混合仓503和第二管道504，第一管道501上设有水射器502，利用水射器502吸入空气。第一管道501一端为原水进水口，第一管道501另一端与气水混合仓503连通。空气从水射器502进入，通过第一管道501进入气水混合仓503。市政自来水或类似带压原水从第一管道501一端的原水进水口进入，流向第一管道501的另一端，进入气水混合仓503。空气和原水在气水混合仓503内进行气水混合形成湍流，且左右两路并联运行。第二管道504一端与气水混合仓503连通，第二管道504另一端与分离仓3连通，且第二管道504位于分离仓3的中上部。气水混合形成的湍流通过第二管道504进入分离仓3内。
29.如图1所示，分离仓3内设有水力旋流分离单元7。水力旋流分离单元7包括喷嘴701、水力转子702、中心轴703、上固定杆704和下固定杆705，喷嘴701设于第二管道504与分离仓3连通的端口，且喷嘴701靠近水力转子702的中上部位置呈圆周同向旋转方向排列固定，喷嘴701直径为第二管道504管径的1/6。分离仓3内设有上固定杆704和下固定杆705，上固定杆704和下固定杆705之间设有中心轴703，中心轴703上端与上固定杆704中部固定连接，中心轴703下端与下固定杆705中部固定连接，中心轴703上套设有水力转子702。水力转子702直径为主筒体1直径的7/12，水利转子的直径略小于主筒体1的直径大小。水力转子702长度为分离仓3长度的1/2。水利转子可围绕中心轴703做圆周运动。
30.气水混合后的水流通过喷嘴701喷出，左右喷嘴701喷出的水流沿圆周同方向推动水力转子702高速旋转，水体中的杂质在离心力的作用下被甩向主筒体1内壁，在重力的作
用下沿内壁沉降到沉淀仓4内。沉淀仓4内设有收集漏斗10，且沉淀仓4通过收集漏斗10与分离仓3隔开，水体中的杂质进入到收集漏斗10内，防止杂质堵塞排污口。收集漏斗10呈倒锥形，易于收集水体中的杂质。利用气水混合产生的湍流作用和水力转子702产生的旋流离心力作用把原水中的颗粒物质和胶体进行分离排放。处理时无需外力，减少能源消耗。利用空气辅助水力动能，实现零能耗工作。
31.如图2所示，活性炭仓2内设有活性炭吸附单元6。活性炭吸附单元6包括上部筛板601、水帽602、活性炭滤料603和下部筛板604，上部筛板601和下部筛板604设于活性炭仓2内，上部筛板601或下部筛板604至少之一上设有水帽602，本发明实施例在上部筛板601上设有两个水帽602。上部筛板601和下部筛板604之间装设有活性炭滤料603。下部筛板604包裹有细密尼龙纱网。细密尼龙纱网的网眼小，小于活性炭滤料603的颗粒大小，可避免活性炭滤料603从下部筛板604漏出。
32.在水质净化预处理过程中，关闭沉淀仓4底部的排污口电磁阀9，开启出口三通电磁阀8的出水口阀门。随着气水混合的湍流和空气进入分离仓3内，经过水利转子，带动水利转子做高速旋转。水中的杂质在离心力的作用下被甩向主筒体1内壁，在重力的作用下沿内壁沉降到沉淀仓4内，同时进入的空气也下沉。水体的上层清液在压力推动下进入活性炭仓2，上层清液从下部筛板604进入，通过活性炭滤料603，从上部筛板601的水帽602处滤出。上层清液经过活性炭滤料603，进一步去除水中的色素、异味、生化有机物、降低水的余氯值及农药污染和其他对人体有害的污染物。提高了水质处理的效果，且处理过程中无需投加药剂和更换滤料，运行稳定。实现水质高效低成本净化处理，大幅延长活性炭滤料603的使用寿命。水帽602进一步滤除水中的杂质，保证水质净化预处理的处理效果更好。经过活性炭滤料603吸附处理后的净化水从主筒体1顶部出水口导出。
33.还包括大法兰11，分离仓3通过大法兰11与活性炭仓2连接，易于实现对分离仓3和活性炭仓2的拼接。主筒体1、第一管道501和第二管道504均为不锈钢材质，不锈钢材质不易生锈，使用寿命较长。
34.本发明可实现三种使用状态，分别为制水状态、正洗状态和反洗状态。制水状态是将原水沉淀杂质、过滤后，将净化水导出，是本发明实现的主要目的。正洗状态和反洗状态是将污水从排污口排出，对装置进行冲洗排污，保证装置的干净、无污染。
35.当装置处于制水状态时，打开原水进水阀门，切换出口三通电磁阀8到出水位置，关闭排污口电磁阀9进行制水。随着气水混合的湍流和空气进入分离仓3内，经过水利转子，带动水利转子做高速旋转。水中的杂质在离心力的作用下被甩向主筒体1内壁，在重力的作用下沿内壁沉降到沉淀仓4内，同时进入的空气也下沉。水体的上层清液在压力推动下进入活性炭仓2，上层清液从下部筛板604进入，通过活性炭滤料603，从上部筛板601的水帽602处滤出。经过活性炭滤料603吸附处理后的净化水从主筒体1顶部的出水口导出。
36.当装置处于正洗状态时，打开原水进水阀门，通入净化水，关闭出口三通电磁阀8，打开排污口电磁阀9进行正洗排污，通过水流开关控制排放时间和排放量。净化水从原水进水口进入，经过分离仓3和沉淀仓4，将分离仓3和沉淀仓4冲洗干净后，污水从排污口流出，实现对分离仓3和沉淀仓4的正洗排污。
37.当装置处于反洗状态时，关闭原水进水阀门，切换出口三通电磁阀8到进水口，通入净化水，打开排污口电磁阀9进行反洗排污，通过水流开关控制排放时间和排放量。净化
水从出口三通电磁阀8的进水口进入，经过活性炭仓2、分离仓3和沉淀仓4，将活性炭仓2、分离仓3和沉淀仓4冲洗干净后，污水从排污口流出，实现对活性炭仓2、分离仓3和沉淀仓4的反洗排污。
38.本发明实施例的使用过程如下：
39.水质净化预处理过程中，关闭沉淀仓4底部的排污口电磁阀9，开启出口三通电磁阀8的出水口阀门。随着气水混合的湍流和空气进入分离仓3内，经过水利转子，带动水利转子做高速旋转。水中的杂质在离心力的作用下被甩向主筒体1内壁，在重力的作用下沿内壁沉降到沉淀仓4内，同时进入的空气也下沉。水体的上层清液在压力推动下进入活性炭仓2，上层清液从下部筛板604进入，通过活性炭滤料603，从上部筛板601的水帽602处滤出。经过活性炭滤料603吸附处理后的净化水从主筒体1顶部出水口导出。
40.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。