CN110467247A - 机械动力旋流反应器及反应池*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械动力旋流反应器，包括：导流筒，所述导流筒的侧面开设有通口；驱动单元，用以提供动力；螺旋桨，所述螺旋桨包括桨叶和连接轴，连接轴位于所述导流筒内且沿所述导流筒的轴向延伸，连接轴一端与所述桨叶连接，另一端与所述驱动单元连接；所述驱动单元驱动所述连接轴转动以带动所述桨叶以预设转速转动；射流管，所述射流管与所述导流筒垂直且相切设置，所述射流管与所述通口连通；进水管，所述进水管由所述导流筒的底端延伸至所述导流筒内部并与所述导流筒连通。本发明还提供一种反应池***。与相关技术相比，本发明的机械动力旋流反应器及反应池***结构简单、尺寸小、净水效果好且适用范围广。

Description

机械动力旋流反应器及反应池***

技术领域

本发明涉及工业净水设备领域，尤其涉及一种机械动力旋流反应器及反应池***。

背景技术

将混浊水变清的水质净化技术通常不是简单的过滤，而是先要向水中加入混凝剂，让原先均匀分散在水中的杂质之间稳定的架构打散、然后再重新凝聚在一起，这样才能通过沉淀、过滤等方法将杂质从水中分离出来。水质净化的主要工艺流程是：原水→加混凝剂(药剂)→混合→反应→沉淀、澄清、过滤。其中常见的混凝剂主要是铝盐和铁盐，以及一些高分子材料。药剂跟原水的混合、反应过程的效果好坏，跟药剂以及反应工艺和结构有很大关系。

目前常见的水处理常见的反应工艺和结构为迂回曲折的水流反应，例如往复回转池、旋流池、折板反应池、孔室反应池等，设计和施工控制得好的话效果也不错。但这种结构的反应池只能利用进水的水位差作为水流流动和反应的动力，为了保证要达到理想的效果，通常这种构筑物要做得很大，有些结构在迂回的路径上还要加上格栅等附件，结构也会做得比较复杂，造价高，施工不方便。

对于中小型自来水厂、污水厂等常见的单池规模在几百吨/日到几万吨/日的水处理构筑物来讲，目前普遍存在反应池尺寸较大、结构复杂、但效果不太好的情况，现场观察普遍有矾花稀小甚至不起矾花、进入沉淀池后水质仍然混浊不透明、后续滤池反冲频繁、药剂消耗量大等现象，这些现象的原因就是反应效果不好。

因此，有必要提供一种新的机械动力旋流反应器以及反应池***解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种结构简单、尺寸小、适用范围广且净水效果好的机械动力旋流反应器以及反应池***。

本发明提供一种机械动力旋流反应器，包括：导流筒，所述导流筒呈两端开口且内部中空的圆柱状，所述导流筒的侧面开设有通口；驱动单元，所述驱动单元固定安装于所述导流筒顶端，用以提供动力；螺旋桨，所述螺旋桨包括桨叶和连接轴，所述连接轴位于所述导流筒内且沿所述导流筒的轴向延伸，所述连接轴一端与所述桨叶连接，另一端与所述驱动单元连接；所述驱动单元驱动所述连接轴转动以带动所述桨叶以预设转速转动，使得所述导流筒内部产生由下向上的吸力；射流管，所述射流管与所述导流筒垂直且相切设置，所述射流管与所述通口连通；进水管，所述进水管由所述导流筒的底端延伸至所述导流筒内部并与所述导流筒连通。

优选的，所述预设转速为30～60rpm之间。

优选的，所述桨叶的末梢最大周向线速度小于或等于2m/s。

优选的，所述通口包括两个且相对设置，所述射流管包括两个且分别与两个所述通口连通，两个所述射流管相互平行设置且出水方向相反。

优选的，所述射流管相对于所述桨叶更靠近所述导流筒的顶端。

优选的，所述桨叶的旋转平面与所述导流筒的横截面平行。

优选的，所述桨叶为不锈钢板焊接制成。

优选的，所述驱动单元包括驱动电机和与所述驱动电机连接的减速机，所述减速机的输出端与所述连接轴相连。

优选的，所述进水管包括水平设置的第一段和由所述第一段弯折延伸的第二段，所述第二段平行于所述导流筒的轴向并由所述导流筒的底端延伸至所述导流筒内。

本发明还提供一种反应池***，包括反应池和安装于所述反应池内的如本发明提供的上述机械动力旋流反应器。

与现有技术相比，本发明提供的机械动力旋流反应器及反应池***中，原水加药剂后由进水管经所述导流筒的底部进入至导流筒内，通过螺旋桨的旋转在所述导流筒内旋转产生由下向上的吸力，从而使加药剂的原水在导流筒内形成向上的水流，同时将反应池底部的水被强制吸入至导流筒内并沿导流筒向上流动，螺旋桨的旋转作用从而使得新进入的原水和药剂在导流筒内与反应池内的水充分混合，提高了净水效果；水流在旋转过程中经射流管流出，由于射流作用，射流管的出水端周围的水被射流带动也产生沿导流筒切线方向的运动，同时导流筒外部的水向反应池底部流动以补充导流筒吸入的水流，从而产生自上而下的翻腾水流和沿导流筒切线方向旋转的水流，使得反应池内的水体完全被强制循环，从而使得未充分反应的药剂能重新进入导流筒内进行反应，提高了药剂反应率，有效改善水质净化效果；而上述机械动力旋流反应器及反应池***不仅结构简单，在相同的池容积的条件下使水体循环次数是传统技术的几倍，因此，可以使得反应池的尺寸大幅度减小，实现体积小的目的，另外，其净化过程通过射流作用使水体旋转流动，不受反应池形状的限制，因此适用范围更广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明机械动力旋流反应器的结构示意图；

图2为本发明反应池***的结构示意图；

图3为本发明机械动力旋流反应器在反应池内的工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本发明提供一种机械动力旋流反应器100，包括导流筒1、驱动单元2、螺旋桨3、射流管4以及进水管5。其中，图中虚线箭头带表水流方向。

所述导流筒1呈两端开口且内部中空的圆柱状，所述导流筒1的侧面开设有通口(图未示)。本实施方式中，所述通口作为出水结构，设置于导流筒1的靠近其顶端的位置。

所述驱动单元2固定安装于所述导流筒1的顶端，用以提供动力。本实施方式中，具体的，所述驱动单元2包括驱动电机(图未示)和与所述驱动电机连接的减速机(图未示)，所述减速机的输出端与所述螺旋桨3相连。当然，所述驱动单元2也可以为单独的驱动电机，这也是可行的。而减速机的作用是将所述驱动电机的转速部分转化为扭力，由高速度低扭力转化为满足转速要求的低转速高扭力结构，以提高驱动单元2的驱动性能和稳定性。

所述螺旋桨3包括桨叶31和连接轴32。所述连接轴32位于所述导流筒1内且沿所述导流筒1的轴向延伸。所述连接轴32一端与所述桨叶31连接，另一端与所述驱动单元2连接，具体与所述减速机的输出端相连。

所述驱动单元2驱动所述连接轴32转动，从而带动所述桨叶31以预设转速转动，使得所述导流筒1内部产生由下向上的吸力，即由导流筒1的低端向导流筒1的顶端方向的吸力。

本实施方式中，所述预设转速为30～60rpm之间。更优的，所述桨叶31的末梢最大周向线速度小于或等于2m/s。螺旋桨3除了提供吸力调整水流方向，还用于加快药剂与水的接触反应以生成矾花，如果转速太快，矾花会被打散，如果转速太慢，则达不到引流及加快药剂与水接触反应的目的，都会影响净化效果。

螺旋桨3为适应小功率、低转速、高效率而特别设计，桨叶31为不锈钢板焊接形成的结构，桨叶31直径接近导流筒1的内径，两者之间的间隙较小，使得桨叶31低速旋转时导流筒1内也能形成足够大的均匀上升的水流，以提高工作稳定性。

本实施方式中，所述桨叶31的旋转平面与所述导流筒1的横截面平行，该设置使得螺旋桨3产生的吸力更大更可靠。

所述射流管4与所述导流筒1垂直且相切设置，所述射流管4与所述通口连通。导流筒1内的水经螺旋桨3的旋转作用由下向上流动，经射流管4流出，因射流管4与导流筒1垂直且相切设置，即射流管4水平设置并与导流筒1相切，该结构使得导流筒1内的水由射流管4流出时形成射流作用。

更优的，所述射流管4相对于所述桨叶31更靠近所述导流筒1的顶端。该结构使螺旋桨3在导流筒1内产生的吸力而调整的水流方向更稳定。

本实施方式中，导流筒1上的通口包括两个且相对设置，射流管4包括两个且分别与两个所述通口连通，两个所述射流管4相互平行设置且出水方向相反。该结构可加强射流作用的效果。

所述进水管5由所述导流筒1的底端延伸至所述导流筒1内部并与所述导流筒1连通。

具体的，所述进水管5包括水平设置的第一段51和由所述第一段51弯折延伸的第二段52，所述第二段52平行于所述导流筒1的轴向并由所述导流筒1的底端延伸至所述导流筒1内，即第二段52的出水口端朝上设置。

本发明还提供一种反应池***200，包括反应池10和安装于所述反应池内的如本发明提供的上述机械动力旋流反应器100。反应池10的侧面开设出水口进入下一级反应池或沉淀池。当然，反应池10的侧面开设的出水口的位置靠近反应池的底部更优。

本实施方式中，以所述反应池***200整体进行说明所述机械动力旋流反应器100的工作原理：

机械动力旋流反应器100安装于反应池10的平面中央，导流筒1的长度小于反应池10的深度，并使导流筒1的顶部高于反应池10内的水位，螺旋桨3的桨叶31位于导流筒1内部水位以下，螺旋桨3转动使导流筒1内产生由下向上的吸力，运行时，原水加入药剂后与由进水管5进入导流筒1内并形成向上的水流，由于螺旋桨3的作用，反应池10底部的水被强制吸入至导流筒1内并向上流动，螺旋桨3的旋转作用从而使得新进入的原水和药剂在导流筒1内与反应池内的水充分混合，提高净水效果。

由于导流筒1高于反应池10的水位，上升的水流不会从导流筒1的顶端翻出，只能在旋转过程中经射流管4沿导流筒1的切线方向流出，并形成射流作用。由于射流作用，射流管4的出水端周围的水被射流带动也产生沿导流筒切线方向的运动，同时导流筒1外部的水向反应池底部流动以补充导流筒吸入的水流，从而产生自上而下的翻腾水流和沿导流筒切线方向旋转的水流，使得反应池内的水体完全被强制循环，从而使得未充分反应的药剂能重新进入导流筒1内进行反应，提高了药剂与原水的分散混合率，有效改善水质净化效果。即使有部分新进入的药剂和原水未完全混合反应就离开了导流筒1，但由于导流筒1外的水体也是强制循环，最终这些未完全反应的药剂仍会重新进入到导流筒1内进行混合反应，另外，射流管4对导流筒1外的水体(即反应池10内的水体)有引射作用，新进入的原水和药剂在反应池10内仍有机会重新混合反应。

此外，由于导流筒1内、外都是旋转流动的水流，水流速度自导流筒1的中心向外存在速度差，水中的微小颗粒除了随水流旋转前进方向运动外，还会产生沿导流筒1的法线方向的横向运动，这样使得药剂和原水有更充足的混合反应机会。

由于反应池10内的水流不是从入水口到出水口的简单流动，通过所述机械动力旋流反应器100后形成变速、往返、上下翻腾和旋转的复杂流动，整个反应池10内的水流中到处充满了无数的细小漩涡，这些小漩涡极大地强化了药剂和原水的反应效果。

实验证明，本发明的机械动力旋流反应器100在相同容积的反应池的条件下使水体循环次数是现有传统技术的几倍，因此，可以使得反应池10的尺寸大幅度减小，实现体积小的目的，另外，其净化过程通过射流作用使水体旋转流动，不受反应池形状的限制，可以应用在圆形、方形和其他不规则形状的反应池上，因此适用范围更广。

与现有技术相比，本发明提供的机械动力旋流反应器及反应池***中，原水加药剂后由进水管经所述导流筒的底部进入至导流筒内，通过螺旋桨的旋转在所述导流筒内旋转产生由下向上的吸力，从而使加药剂的原水在导流筒内形成向上的水流，同时将反应池底部的水被强制吸入至导流筒内并沿导流筒向上流动，螺旋桨的旋转作用从而使得新进入的原水和药剂在导流筒内与反应池内的水充分混合，提高了净水效果；水流在旋转过程中经射流管流出，由于射流作用，射流管的出水端周围的水被射流带动也产生沿导流筒切线方向的运动，同时导流筒外部的水向反应池底部流动以补充导流筒吸入的水流，从而产生自上而下的翻腾水流和沿导流筒切线方向旋转的水流，使得反应池内的水体完全被强制循环，从而使得未充分反应的药剂能重新进入导流筒内进行反应，提高了药剂反应率，有效改善水质净化效果；而上述机械动力旋流反应器及反应池***不仅结构简单，在相同的池容积的条件下使水体循环次数是传统技术的几倍，因此，可以使得反应池的尺寸大幅度减小，实现体积小的目的，另外，其净化过程通过射流作用使水体旋转流动，不受反应池形状的限制，因此适用范围更广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械动力旋流反应器，其特征在于，包括：

导流筒，所述导流筒呈两端开口且内部中空的圆柱状，所述导流筒的侧面开设有通口；

驱动单元，所述驱动单元固定安装于所述导流筒顶端，用以提供动力；

螺旋桨，所述螺旋桨包括桨叶和连接轴，所述连接轴位于所述导流筒内且沿所述导流筒的轴向延伸，所述连接轴一端与所述桨叶连接，另一端与所述驱动单元连接；所述驱动单元驱动所述连接轴转动以带动所述桨叶以预设转速转动，使得所述导流筒内部产生由下向上的吸力；射流管，所述射流管与所述导流筒垂直且相切设置，所述射流管与所述通口连通；

进水管，所述进水管由所述导流筒的底端延伸至所述导流筒内部并与所述导流筒连通。

2.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述预设转速为30～60rpm之间。

3.根据权利要求2所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述桨叶的末梢最大周向线速度小于或等于2m/s。

4.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述通口包括两个且相对设置，所述射流管包括两个且分别与两个所述通口连通，两个所述射流管相互平行设置且出水方向相反。

5.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述射流管相对于所述桨叶更靠近所述导流筒的顶端。

6.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述桨叶的旋转平面与所述导流筒的横截面平行。

7.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述桨叶为不锈钢板焊接制成。

8.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机和与所述驱动电机连接的减速机，所述减速机的输出端与所述连接轴相连。

9.根据权利要求1所述的机械动力旋流反应器，其特征在于，所述进水管包括水平设置的第一段和由所述第一段弯折延伸的第二段，所述第二段平行于所述导流筒的轴向并由所述导流筒的底端延伸至所述导流筒内。

10.一种反应池***，其特征在于，包括反应池和安装于所述反应池内的如权利要求1-9任意一项所述的机械动力旋流反应器。