CN105217760A - 一种双层异向循环机械絮凝增效装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层异向循环机械絮凝增效装置，其包括电机减速器、联轴器、传动转轴、搅拌桨、导流筒和固定支架，所述搅拌桨包括上层搅拌桨与下层搅拌桨，所述上层搅拌桨与所述下层搅拌桨异向安装于所述传动转轴上；所述导流筒的筒壁为一曲面，所述导流筒包括上层导流筒与下层导流筒，且所述上层导流筒对应安装于所述上层搅拌桨的外侧，所述下层导流筒对应安装于所述下层搅拌桨的外侧。本发明采用双层异向推流式搅拌桨，结合双层曲面导流筒，形成上下双层异向循环，充分利用絮凝构筑物有效容积，提高了机械絮凝过程能量转换效率，节约能耗，同时提高了絮凝效果，减少短流现象，提高了出水水质。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水处理絮凝工艺的双层异向循环机械絮凝增效装置。
背景技术
水处理絮凝工艺优化一般针对同向絮凝。同向絮凝主要是指由外力引起的絮体聚集或破碎，这种外力被称为G值，即速度梯度。我国现阶段进行絮凝构筑物设计时，通常使用絮凝区水头损失或机械功率(G值)等参数进行设计。但该G值是平均值，忽略了絮凝区域内G值的差异性分布，这一问题在机械絮凝池中表现的尤为突出。
机械絮凝池是通过驱动装置带动搅拌桨而使液体搅动以完成絮凝过程的构筑物。机械絮凝工艺占地面积小，水质及水量适应性强，在水处理行业得到广泛应用。机械絮凝池一般采用推流式桨叶，根据池深特点选择单层或者多层桨叶。但机械絮凝池内部G值分布不均匀，极易出现G值过高絮体被打碎或G值偏低絮体凝聚差等不利现象。同时，池内流态难以控制，极易发生短流现象，降低出水水质。
传统的强化絮凝装置是增加导流装置，使絮凝池内部流态稳定循环，增加絮体碰撞效率。但由于缺少对絮凝池内部G值分布规律的研究，机械絮凝导流装置通常仅为一个直导流筒，机械絮凝存在的短流现象并存在导流筒内G值过大造成絮体破碎，这些不利于絮凝的因素一直未得到较好解决。目前多数厂商生产的机械絮凝装置仍缺乏对机械絮凝原理的深刻认识，未能与机械絮凝工艺构筑物设计较好的结合。因此，机械絮凝增效装置研发的前提是全面分析絮凝池内部絮凝反应过程，针对絮凝池内部特点，研发可以提升絮凝效果的机械絮凝装置。
发明内容
本发明要解决的是现有技术的絮凝装置机械絮凝效率较低，易出现短流现象，出水水质差的问题，提供了一种双层异向循环机械絮凝增效装置。
本发明主要通过以下技术方案解决上述技术问题：
一种双层异向循环机械絮凝增效装置，其包括电机减速器、联轴器、传动转轴、搅拌桨、导流筒和固定支架，所述搅拌桨包括上层搅拌桨与下层搅拌桨，所述上层搅拌桨与所述下层搅拌桨异向安装于所述传动转轴上；所述导流筒的筒壁为一曲面，所述导流筒包括上层导流筒与下层导流筒，且所述上层导流筒对应安装于所述上层搅拌桨的外侧，所述下层导流筒对应安装于所述下层搅拌桨的外侧。
较佳地，所述搅拌桨的桨叶为三片推流式桨叶。推流式搅拌桨主要特点是推动水流由上游向下游方向移动。由于机械絮凝反应高效区间主要位于搅拌桨及其下游一定范围内。鉴于搅拌转速越快高效区间越广，但絮体也越易破碎的规律，本装置采用双层异向搅拌桨。通过双层异向搅拌，可以在较低搅拌转速的情况下增加搅拌桨下游高效区间，从而增加絮凝构筑物絮凝效率。配合双层导流装置，可增强双层异向搅拌循环效率，同时双层循环流态可在絮凝构筑物内部自然形成上下两部分絮凝区，形成阻隔层，减少絮凝构筑物短流现象的发生。
较佳地，所述搅拌桨的桨叶宽度为200-1000mm，所述搅拌桨的桨叶长度为400-2000mm，所述搅拌桨的桨叶叶轮倾斜角为15-35°。通过改变上下层搅拌桨的桨叶比例，可形成絮凝强度不同的双层循环，G值分布更利于絮凝反应。
较佳地，所述上层搅拌桨的推流方向向上。当驱动装置正向旋转时，上层搅拌桨推动水流向上，水流至自由液面后随之向下循环，下层搅拌桨推动水流向下，水流带动底部污泥向上循环，双层搅拌桨之间形成负压抽吸作用。
较佳地，所述导流筒的进出口均采用收口式。其中进口有利于减小搅拌桨转动带来的高紊流絮体破碎区域，出口有利于缩小下游中心低紊流区范围，扩大有效絮凝区域。曲面设计造成导流筒内外截面积变化，也扩大了导流筒内外有效絮凝区容积。
较佳地，所述导流筒采用永磁材料制成。导流筒使用永磁材料，可在其内外形成磁场，使水流切割磁力线后会使内部离子获得磁能而发生磁絮凝作用，降低了水的粘性，有利于提高絮凝速率以及后续过滤效果，并对重金属离子等特定污染物有明显的去除率。
较佳地，所述导流筒的半径为500-2500mm，所述导流筒的高度为1000-2000mm，所述上层导流筒与所述下层导流筒之间的垂直间距为300-1500mm，所述导流筒的筒外缘与水平面夹角为45-60°。双层导流筒与双层搅拌桨配套，相对位置及曲面设计根据搅拌桨运行时导流筒内外流态特点具体设计。
较佳地，所述导流筒的顶部至液面距离为500-2000mm，所述导流筒的底部至池底距离为500-2000mm。双层絮凝区域除可通过改变上下层搅拌桨和导流筒尺寸，还可结合进出水方向等边界条件，形成强弱两级絮凝区域。强絮凝区靠近进水口，弱絮凝区靠近出水口，使同一絮凝池内形成强弱两级絮凝效果，提高了空间的使用效率，也更加有利于絮体的凝聚。
较佳地，所述传动转轴、固定支架均采用不锈钢制成。固定支架与池底固定连接，保证装置的稳定运行。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明采用双层异向推流式搅拌桨，结合双层曲面导流筒，形成上下双层异向循环，充分利用絮凝构筑物有效容积，提高了机械絮凝过程能量转换效率，节约能耗，同时提高了絮凝效果，减少短流现象，提高了出水水质。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的等轴侧视结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的俯视结构示意图。
图3为本发明较佳实施例的正视结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的搅拌桨结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
如图1-4所示，一种双层异向循环机械絮凝增效装置，其包括电机减速器1、联轴器2、传动转轴3、搅拌桨4、导流筒5和固定支架6，所述搅拌桨4包括上层搅拌桨41与下层搅拌桨42，所述上层搅拌桨41与所述下层搅拌桨42异向安装于所述传动转轴3上；所述导流筒5的筒壁为一曲面，所述导流筒5包括上层导流筒51与下层导流筒52，且所述上层导流筒51对应安装于所述上层搅拌桨41的外侧，所述下层导流筒52对应安装于所述下层搅拌桨42的外侧。所述搅拌桨4的桨叶为三片推流式桨叶。所述上层搅拌桨41的推流方向向上。所述导流筒5的进出口均采用收口式。所述导流筒5采用永磁材料制成。所述传动转轴3、固定支架6均采用不锈钢制成。采用三根支架连接双层曲面磁性导流筒5，底部支座扩大，与池底固定连接。
电机减速器1采用变频调节方式，功率根据水处理工艺要求具体选择，通常为3kW～15kW。搅拌桨、导流筒尺寸，相对位置及曲面设计根据搅拌桨4运行时导流筒5内外流态特点、以及边界条件具体设计。
通过实验验证，本发明的双层异向桨叶配合双层曲面导流筒的絮凝装置，相比传统的单层桨叶配合单层直筒，小絮体占比明显降低，大絮体占比明显上升，絮凝效果提升25％以上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种双层异向循环机械絮凝增效装置，其包括电机减速器、联轴器、传动转轴、搅拌桨、导流筒和固定支架，其特征在于，所述搅拌桨包括上层搅拌桨与下层搅拌桨，所述上层搅拌桨与所述下层搅拌桨异向安装于所述传动转轴上；所述导流筒的筒壁为一曲面，所述导流筒包括上层导流筒与下层导流筒，且所述上层导流筒对应安装于所述上层搅拌桨的外侧，所述下层导流筒对应安装于所述下层搅拌桨的外侧。
2.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述搅拌桨的桨叶为三片推流式桨叶。
3.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述搅拌桨的桨叶宽度为200-1000mm，所述搅拌桨的桨叶长度为400-2000mm，所述搅拌桨的桨叶叶轮倾斜角为15-35°。
4.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述上层搅拌桨的推流方向向上。
5.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述导流筒的进出口均采用收口式。
6.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述导流筒采用永磁材料制成。
7.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述导流筒的半径为500-2500mm，所述导流筒的高度为1000-2000mm，所述上层导流筒与所述下层导流筒之间的垂直间距为300-1500mm，所述导流筒的筒外缘与水平面夹角为45-60°。
8.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述导流筒的顶部至液面距离为500-2000mm，所述导流筒的底部至池底距离为500-2000mm。
9.如权利要求1所述的双层异向循环机械絮凝增效装置，其特征在于，所述传动转轴和所述固定支架均采用不锈钢制成。
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