专利名称：一种高效漩流混凝沉淀器(池)的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效漩流混凝沉淀器(池)。属于水处理技术领域。
背景技术：
加药混凝沉淀工艺在工业和民用水处理中已被广泛采用，对混凝沉淀设备的研究一直是水处理研究的重点之一。一般我们将混凝沉淀分为三个过程混合过程、絮凝过程和沉淀过程。
1、混合过程传统的机械搅拌混合与孔室混合效果较差。近几年，国内外采用管式静态混合器使混合效果有了比较明显地提高，但由于人们对于多相物系反应中亚微观传质以及湍流微结构在胶体颗粒初始凝聚时的作用认识不清，故也妨碍了混合效果的进一步提高。
2、絮凝过程传统廊道反应、回转孔室反应以及回转组合式隔板反应的絮凝工艺，水在设备中停留20～30分钟，水中尚有很多絮凝不完善的小颗粒。近年来，国内出现了普通网格反应设备；国外推出了折板式与波形板反应设备，使絮凝效果有了比较明显地改善。但由于人们对絮凝的动力学本质认识不清楚，也就妨碍了絮凝效果的进一步提高。
3、沉淀过程传统的平流沉淀池优点是构造简单，工作安全可靠；缺点是占地面积大，处理效率低，要想降低出水的浊度就要加大沉淀池的长度。浅池理论的出现使沉淀技术有的长足的进步。七十年代以后，我国各地水处理厂普遍使用了竖流式沉淀池、斜管沉淀池，沉淀效果得到了大幅度提高。但经过几十年应用发现其可靠性远不如平流沉淀池，特别是高浊时期、低温低浊时期以及投药不正常时期。
发明内容
1、混合部分在这个部分必须使混凝剂水解产物迅速地扩散到水中的每一个细部，使所有胶体颗粒几乎在同一瞬间脱稳并凝聚，这样才能得到好的絮凝效果。因为在混合过程中同时产生胶体颗粒脱稳与凝聚，可以把这个过程称为初级混凝过程。但这个过程的主要作用是混合，因此一般称为混合过程。混合问题的实质是混凝剂水解产物在水中的扩散问题。
(1)宏观扩散，即使混凝剂水解产物扩散到水体各个宏观部位，其扩散系数很大，这部分扩散是由大涡旋的动力作用导致的，因而宏观扩散可以短时间内完成；(2)亚微观扩散，即混凝剂水解产物在极邻近部位的扩散，这部分扩散系数比宏观扩散小几个数量级。亚微观扩散究其实质是层流扩散，其扩散规律与用蜚克定律描写的宏观扩散规律完全不同。当研究尺度接近湍流微结构尺度时，物质扩散过程不一定是从浓度高的地方往低的地方扩散。在湍动水流中亚微观传质主要是由惯性效应导致的物质迁移造成的，特别是湍流微涡旋的离心惯性效应。在水处理反应中亚微观扩散是起决定性作用的动力学因素。
2、絮凝反应部分絮凝是水处理的最重要的工艺环节，出水水质主要由絮凝效果决定的。絮凝长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程。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高分子络合物形成吸附架桥的联结能力，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惯性效应。因为水是连续介质，水中的速度分布是连续的，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，当水流速度变化时他们的速度变化(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，即惯性效应作用。
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。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，涡旋越小，其惯性力越强，惯性效应越强絮凝作用就越好。由此可见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。
混合部分和絮凝反应部分可以用在絮凝池的流动通道上增设旋流球填料层办法来实现。由于通过旋流球水流的惯性作用，使大涡旋变成小涡旋，小涡旋变成更小的涡旋。增设小孔旋流球后有如下作用(1)过流的涡旋尺度大幅度减小，微涡旋比例增强，涡旋的离心惯性效应增加，有效地增加了颗粒碰撞次数；(2)由于过流的惯性作用，矾花产生强烈的变形，使矾花中处于吸附能级低的部分，由于其变形揉动作用达到高吸能级的部位，这样就使得通过旋流球之后矾花变得更密实。
3、沉淀部分传统沉淀理论认为斜板、斜管沉淀池中水流处于层流状态。其实不然，实际上在斜管沉淀池中水流是有脉动的，这是因为当斜管中大的矾花颗粒在沉淀中与水产生相对运动，会在矾花颗粒后面产生小旋涡，这些旋涡的产生与运动造成了水流的脉动。这些脉动对于大的矾花颗粒无什么影响，对于反应不完全小颗粒的沉淀起到顶托作用，故此也就影响了出水水质。为了克服这一现象，抑制水流的脉动，本专利采用了小孔径斜管沉淀技术。
4、工作原理与混凝剂混合均匀的被处理水在进入高效旋流混凝沉淀器的旋流区(1)时，在该区填充的微涡旋球的作用下不断改变流向形成微涡旋，使原水中在混凝剂作用下形成的微小絮体充分接触长大，絮体进入澄清区下部(2)后迅速沉淀，少量仍然细小的絮体流入澄清区中上部斜管区(3)中聚集长大沿斜管滑落至储泥区(4)，澄清区上部(5)澄清液经溢流堰入集水槽(6)排出。
5、设备特点(1)处理效率高、占地面积小、经济效益显著。
混合迅速约20秒，反应时间短15分钟，沉淀区上升流速度高3mm/s，因此可大大缩短水在设备中的停留时间，大幅度提高处理效率，因而也就节省了投资。与平流沉淀池比较可节省80％，比斜管沉淀池可节省40％。
(2)处理水质优良。
实践证明，本设备可使沉淀后出水浊度稳定在3NTU以下，这就为后续处理装置奠定了良好的基础。
(3)抗冲击能力强，适用水质广泛。
实践证明，此设备抗冲击能力较强，当原水浊度、进水流量、投加药量发生一些变化时，出水浊度不象传统工艺那样敏感。其原因是，本设备的沉淀区上升流速按3mm/s设计时尚有富余。
(4)运行成本低。
a.由于本设备采用了微涡旋理论且高度集成，可节省投药量b.出水浊度在3度以下，减轻了后续装置负荷。
c.对改造旧水厂，水量增加而管理人员无需增加，运行管理费用大为降低；d.基建费用的大幅度节省，可较大程度减低投资折旧率。
从以上四个方面来看，该设备的使用可使水处理成本显著降低。
随着我国城市建设和工业水处理的迅速发展，该设备可以有效解决传统混凝沉淀难以解决的问题。真正做到高效、节能造福于人民。
；1、旋流区2、澄清区3、斜管区4、储泥区5、澄清区6、集水槽。
权利要求
1.一种高效旋流混凝沉淀器(池)，其特征在于集成了强化混凝技术、微涡旋技术和高效沉淀技术等单元技术。
2.如权利1所述的强化混凝技术，其特征是所使用的专用混凝剂及布水器。
3.如权利1所述的微涡旋技术，其特征是在该技术中采用了将水流转化为微涡旋的旋流球。
4.如权利1所述的其特征在于该装置可以根据不同的需要建成砼体或钢结构。
5.如权利3所述的微涡旋的旋流球，其特征在于是由聚丙烯、聚乙烯、玻璃钢等材料制作的一种多孔镂空的球形填料。
全文摘要
本发明提出了一种高效漩流混凝沉淀器(池)，该装置通过将漩流反应器、斜(板)管沉淀器(池)、竖流式沉淀器(池)结合起来，分步去除原水中的悬浮物，使出水浊度达到要求。由于其高度集成，所以处理效率大大提高，水力停留时间大大降低，设备体积、占地面积大幅缩小，进而减少了工程投资。
文档编号B01D21/02GK1962019SQ200510117668
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者王小军 申请人:王小军