专利名称：套筒式变流速旋流组合反应器及高效复合沉淀池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体混合反应装置及水处理装置。
背景技术：
目前，城市中水正在逐步推广应用，但传统城市污水处理厂的二级水处理池效率较低，出水无法满足中水回用的要求，主要原因是悬浮物、总磷含量超标。现有的流体混合反应装置包括沉淀池，体积较大，流体混合、反应、絮凝、排泥需要较大空间，进水、搅拌、排泥均需消耗大量电量，而且混合均匀度较差、反应速度慢。
发明内容
本发明要提供一种套筒式变流速旋流组合反应器及高效复合沉淀池，解决流体混合、反应、絮凝、排泥速度慢、耗能高、混合均匀度较差的技术问题，并解决中水处理效率低的问题。
本发明套筒式变流速旋流组合反应器的技术方案包括外筒和内筒，其特征在于圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管连接，变径内筒的上端浸没在外筒内，并置有内筒搅拌器；外筒下部的切向与进水及加药管相连接。
上述出水扩散管是喇叭口形。
上述进水及加药管与外筒下部连接处连接旋流引导器，该旋流引导器呈切向向上旋流状。
本发明套筒式变流速旋流高效复合沉淀池的技术方案在沉淀池的上部有出水槽，在沉淀池中部是澄清区，在沉淀池底部连通有排泥管，其特征在于沉淀池内竖直装有套筒式变流速旋流组合反应器，该组合反应器由圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管连接，出水扩散管出口位于沉淀池下部的悬浮污泥层，变径内筒的上端浸没在外筒内，并置有内筒搅拌器；外筒下部的切向与进水及加药管相连接。
上述沉淀池中部的澄清区设有斜管。
上述排泥管上安有电动排泥阀，该阀与沉淀池内的界面计电连接。
有益效果本发明利用水力混凝反应动力学原理，水流在外管与变径内管交界处呈旋流变速运动，与混凝剂混合均匀、混合速度快；水流在变径内筒内与絮凝剂混合，搅拌区域体积小，搅拌器耗能少，絮凝体随内筒直径的逐渐扩大而缓速下沉，最终从出水扩散管排出；可使进水在同一沉淀池里完成混合、反应、絮凝体的成长与脱气排泥四个流程，集混合、反应、絮凝与脱气排泥功能于一体，大大提高流体净化的效率。具有混合均匀、反应完全、絮凝、排泥速度快的特点，可用于污水、中水净化处理。
当被处理的水流在外筒旋流引导器6的作用下产生向上的变流速旋转水流，进水及加药管1投加的药剂在此进一步进行混合与反应。由于变径内筒的结构特点，使得进水在外筒旋流向上时的流速是逐渐变慢的，这符合混合反应的原理。
进水流经外筒2的顶端时跌入变径内筒进口，在此设有内筒搅拌器，同时在此处投加高分子絮凝剂。在跌水和搅拌器的共同作用下，进水与高分子絮凝剂充分混合后，由上至下流速逐渐变慢进入出水扩散管5。这一过程完成了混合、反应、絮凝体的成长与脱气四个流程。
变径内筒3的下端连接出水扩散管5，通过其将带有小絮颗粒的进水均匀地送入辐流式沉淀池7的悬浮污泥层16，它使小絮颗粒通过池内已生成的浓度高的大絮粒群之间进行接触絮凝，从而使这些小絮粒迅速地吸附在大絮粒群上，从而提高了截留速度和提高了絮粒的沉速。
为了保证较好的接触絮凝效果，必须保持悬浮污泥层16有一定的高度，同时悬浮污泥层16又不能影响澄清区15的出水，为实现这一目的，在池内设置了泥渣界面计13。当泥渣层达到一定的高度时，界面计给出信号，控制电动排泥阀14排泥；当泥渣层降到指定高度时，电动排泥阀14自动关闭。
为了保证较好的出水效果，根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池的澄清区设置异向流斜管12，以缩短沉淀时间、增大表面负荷。同时，在斜管上生成的生物膜也有助于进一步降低出水中的有机物含量。
该发明利用套筒式变流速旋流组合反应器组成的高效复合沉淀池作为中水处理工艺中的一个重要环节——混凝沉淀，去除水中的悬浮物、总磷等。再配合中水的其他处理环节，使之达到中水回用的水质标准。通过本发明水处理装置的处理，在进水为城市污水处理厂的二级处理出水条件下，出水中SS可降到5mg/l以下；TP可降到1mg/l以下。
图1是本发明的结构示意图；图2是旋流外筒与进水及加药管连接示意图；图3是图2的A-A剖面图；图4是套筒式变流速旋流高效复合沉淀池的结构示意图。
图中1-进水及加药管、2-外筒、3-变径内筒、4-内筒搅拌器、5-出水扩散管、6-旋流引导器、7-沉淀池、8-絮凝剂投加口、9-混凝剂投加口、10-排泥管、11-出水槽、12-斜管、13-界面计、14-电动排泥阀、15-澄清层、16-悬浮污泥层。
具体实施例方式
实施例如图1、2、3所示本发明套筒式变流速旋流组合反应器包括外筒和内筒，圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒3，变径内筒的下端与伸出外筒的喇叭口形出水扩散管5连接，变径内筒的上端浸没在外筒2内，并置有内筒搅拌器4，变径内筒上端可有絮凝剂投加口8，该口与絮凝剂加药管或絮凝剂加药器连接；外筒下部的切向与进水及加药管1相连接。进水及加药管1可设有混凝剂投加口9，该口与混凝剂加药管或混凝剂加药器连通。上述进水及加药管与外筒下部连接处连接旋流引导器6，该旋流引导器呈切向、向上旋流状连接在外筒壁上。
本发明套筒式变流速旋流高效复合沉淀池的实施例如图4所示在沉淀池7的上部有出水槽11，在沉淀池中部是澄清区15，澄清区设有斜管12。在沉淀池底部连通有排泥管10，其沉淀池内竖直装有套筒式变流速旋流组合反应器，该组合反应器由圆柱形外筒2和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管5连接，出水扩散管5出口位于沉淀池下部的悬浮污泥层16，变径内筒3的上端浸没在外筒2内，并置有内筒搅拌器4；外筒2下部的切向与进水及加药管相连接。上述排泥管上安有电动排泥阀14，该阀与沉淀池内的界面计13电连接。
工作过程本发明的套筒式变流速旋流组合反应器置于沉淀池7内，进水经过进水及加药管1与投加的混凝剂或除磷药剂混合，并经过进水及加药管1的初步混合，旋流进入外筒2。外筒连接一个旋流引导器6，进水经过该旋流引导器后产生一个向上的旋转流速。由于内筒是变径内筒3，外筒2与变径内筒3之间的间隙由下向上逐渐增大，使进水在外筒旋流向上时的流速逐渐变慢，这有利于流体均匀混合反应。当进水流经外筒的顶端时跌入变径内筒进口，在内筒搅拌器4的搅拌作用下与同时在此处投加的高分子絮凝剂混合均匀。在进水与高分子絮凝剂充分混合后，进水速度自变径内筒上端至下端逐渐变慢，变径内筒的下端连接出水扩散管5，其作用是将进水在沉淀池7内均匀地混合、反应、絮凝，絮凝后的泥渣经排泥管10排出。
权利要求
1.一种套筒式变流速旋流组合反应器，包括外筒和内筒，其特征在于圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管连接，变径内筒的上端浸没在外筒内，并置有内筒搅拌器；外筒下部的切向与进水及加药管相连接。
2.根据权利要求1所述的套筒式变流速旋流组合反应器，其特征在于所述出水扩散管是喇叭口形。
3.根据权利要求1所述的套筒式变流速旋流组合反应器，其特征在于所述进水及加药管与外筒下部连接处连接旋流引导器，该旋流引导器呈切向向上旋流状。
4.一种套筒式变流速旋流高效复合沉淀池，在沉淀池的上部有出水槽，在沉淀池中部是澄清区，在沉淀池底部连通有排泥管，其特征在于沉淀池内竖直装有套筒式变流速旋流组合反应器，该组合反应器由圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管连接，出水扩散管出口位于沉淀池下部的悬浮污泥层，变径内筒的上端浸没在外筒内，并置有内筒搅拌器；外筒下部的切向与进水及加药管相连接。
5.根据权利要求1所述的套筒式变流速旋流高效复合沉淀池，其特征在于所述沉淀池中部的澄清区设有斜管。
6.根据权利要求1所述的套筒式变流速旋流高效复合沉淀池，其特征在于所述排泥管上安有电动排泥阀，该阀与沉淀池内的界面计电连接。
全文摘要
一种套筒式变流速旋流组合反应器及高效复合沉淀池，在沉淀池的上部有出水槽，在沉淀池中部是澄清区，在沉淀池底部连通有排泥管，沉淀池内竖直装有套筒式变流速旋流组合反应器，该组合反应器由圆柱形外筒和锥形内筒同心套在一起；其中内筒是筒径上细下粗的锥形变径内筒，变径内筒的下端与伸出外筒的出水扩散管连接，变径内筒的上端浸没在外筒内，并置有内筒搅拌器；外筒下部的切向与进水及加药管相连接。出水扩散管是喇叭口形。进水及加药管与外筒下部连接处连接旋流引导器，该旋流引导器呈切向向上旋流状。解决流体混合、反应、絮凝、排泥速度慢、耗能高、混合均匀度较差的技术问题，可用于污水、中水净化处理。
文档编号B01D21/01GK1559648SQ20041003918
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月20日 优先权日2004年2月20日
发明者潘志军, 孔荟, 许启明, 骆平, 刘荣仁 申请人:北京恩菲环保股份有限公司