CN203295281U

CN203295281U - 自来水净化一体化罐

Info

Publication number: CN203295281U
Application number: CN2013200827871U
Authority: CN
Inventors: 管刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2023-02-21

Abstract

一种能够集现有自来水厂中的絮凝，净化，沉淀，过滤，硬水软化工艺于一体的自来水净化一体化罐。它是由带有变径的双椭圆封头焊接而成立式容器罐，在罐内由进水喇叭口将罐内空腔分隔成上下两室，下室为矾花沉淀室，上室为自来水净化室，净化室内设计有矾花导流桶及导流管，导流管穿过喇叭口壁与矾花沉淀室相通，自来水净化室与矾花沉淀室通过旁路管相联，矾花导流桶、导流管、矾花沉淀室旁路管相联与净化室构成并联管路。净化室上方分别设计有泡沫珠过滤床，离子交换床。集各工艺一体的自来水净化一体化罐能够实现工艺技术目的科学技术依据原理是流体流动中的守恒原理与流体流动中的内部结构所决定。

Description

自来水净化一体化罐

技术领域

本实用新型涉及一种自来水净化装置设备，特别是涉及一种自来水在加药工艺后，集现有自来水厂中的絮凝、沉淀、净化、过滤工艺及增加离子交换工艺于一体的自来水净化一体化罐。

背景技术

目前城市自来水厂采用的净化工艺设备仍然是以土建为主，建立混凝土结构的初滤池，加药池，沉淀池，过滤池，清水储存池。传统的自来水净化工艺土建成本高，占地面积大，建设周期长；絮凝后矾花在沉淀池是完全靠形成的矾花自身重力作用沉降，这种沉降速率对应一定的矾花沉降速率是一定的，当水源在汛期或者其它原因导致水质浊度变高，SS、COD等杂质增多或者其它污染时，这时沉降池矾花沉降速率达到最大值后，多余的矾花、SS、COD就会进入后续的由活性碳、石英砂组成的过滤池，当过滤池无法完全实现吸附过滤掉水中的悬浮物时，出水口的自来水浊度就会变高，SS、COD含量就会增加，导致自来水质量不合格。现有的传统自来水厂工艺没有对清水中溶解有Ca²⁺、Mg²、NH⁺、PO₃ ^3-+形成的硬水作软化处理。

发明内容

为了克服现有自来水厂的土建投资成本高，配套的沉降池、过滤池占地面积大；现有自来水的处理工艺对水源浊度要求高，没有对硬水进行软化处理，更没有进行脱氮脱磷工艺处理等缺陷。本实用新型提供一种自来水净化一体化罐，该自来水净化一体化罐不仅克服了土建投资成本高，对水源浊度没有要求，占地面积少，出水质量稳定，而且能对硬度水进行软化处理，并能脱氮、脱磷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用钢板制成一个有双椭圆封头上部位带有变径段的立式容器罐，在罐内中下部位用一钢制喇叭口，大口朝上与罐内壁搭接满焊；喇叭口将容器内空间分隔成上下两室，上室为自来水净化室，下室为矾花沉淀室；小口朝下与进水口相连；在净化室轴向正中心安装有矾花导流桶，导流桶底部接有导流管，导流管穿过喇叭口壁进入矾花沉淀室，矾花在沉淀室受重力作用沉降；在净化室中上部侧壁与沉降室上部同方位侧壁开口，用钢管将上下两室联通，与净化室上部位形成并联管路。在净化室上部的变径处，小径上部装有格栅，格栅下部悬浮有泡沫珠过滤床层，格栅上部装有离子交换床层。

本实用新型解决其技术问题所采用技术方案所依据的科学原理是：(1)流体流动中的守恒原理，(2)流体流动中的流体内部结构(3)离子交换原理。

各功能部位组成的本实用新型自来水净化一体化罐与科学原理，通过实验确定进水泵参数能够实现加药后的自来水集沉淀、净化、过滤、软化工艺一体化的目的。

本实用新型的有益效果是，可以节省自来水厂建设投资成本，减少占用土地面积，对水源浊度要求不高，能对硬水进行软化处理，整个水净化过程不问断，效率高，出水质量稳定，结构简单、制造、安装方便。

附图说明

图1是本发明的自来水净化一体化罐纵剖面图.

图中1.进水口，2.矾花沉淀室，3.矾花导流管，4.喇叭口，5.净化室，6.矾花层，7.清水区，8.泡沫珠过滤层，9.格栅，10.离子交换床层，11.净水区，12.净水出口，13.上椭圆封头，14.变径，15.旁路管，16.矾花导流桶，17.水流方向示意，18.矾花泥层排出口，19.下椭圆封头.20.大筒体，21.小筒体。

具体实施方式

下面结合附图与所依据的科学原理和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种自来水净化一体化罐，由上椭圆封头13、下椭圆封头19、小简体21、变径14、大简体20组焊而成的立式容器罐，在罐的内部的中下部位设有一大口朝上喇叭口4将罐的内空间分隔成了两空腔，下空腔为矾花沉淀室2，上空腔为自来水净化室5，在喇叭口上方安装一个矾花导流桶16，矾花导流桶16与大筒体20同心，矾花导流桶16底部连有矾花导流管3，矾花导流管3穿过喇叭口4与矾花沉淀室2相通，矾花导流桶16、矾花导流管3、矾花沉淀室2、旁通管15共同形一条与净化室5上部形成并联管路，在小筒体21与变径14的部安装有格栅9，格栅9作用一是支承其上面的离子交换床层，作用二是阻止其下面的泡沫珠过滤床层8上浮。

图1示出了一种自来水净化一体化罐的结构，这种结构的罐能实现沉淀、净化、过滤、离子交换工艺一体化的目的科学原理依据是流体流动中的守恒原理与流体流动中的流体内部结构，水流方向示意17示出了加絮凝剂等药的源水，充分搅均后经水泵输送到自来水净化一体化罐进水口1以水平切线方向进入喇叭口4，水在进入喇叭口4后由原来的水平方向流动改为沿喇叭口4以渐开线螺旋方式旋流上升，然后在大筒体20内以螺旋方式旋流上升，因喇叭口4，让流道突然扩大，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，发生边界层分离而产生大量旋涡，大大增加机械能消耗；大量的旋涡使得水中的悬浮物SS与分散的絮凝剂快速碰撞结合成小颗粒，小颗粒随水流以渐开线螺旋方式旋转继续上升。根据物体性质，作圆周运动的物体会产生向心运动趋势，由向心力公式F_向＝mv²/r，因实验测得小颗粒的质量与相同体积水的质量要大，所以在相同半径与相同速度情况下，向心力F_颗向＞F_水向，小颗粒会向净化室5中心运动，形成更大的颗粒——矾花；矾花和水在逆压强梯度下的继续螺旋式环流上升，机械能减少，矾花和水流速度减小，根据流体流动中的守恒原理，水的势能增加，压强增大；从流型的判据——雷诺数Re＝duρ/μ可知，当管径、密度、粘度一定时，速度减小到一定数值，当u满足Re＜2000后，水流形式会从湍流型态变成层流型态，矾花在层流型态下流动时会形成矾花层，当矾花层上升到矾花导流桶区域时，这时形成典型的流体对圆柱体绕流，会发生边界层分离现象。同时由于矾花较同体积水的的质量大，矾花向心力大于水的向心力，矾花比水先发生边界层分离，矾花聚集在矾花导流桶周围形成一层密实的矾花层6，而水会被矾花挤出继续螺旋环流上升。因实验测得矾花密度大于水的密度，当矾花层所到重力G＝F_浮+F_水推力时，矾花悬浮停留在矾花导流桶周围，当矾花层厚度积聚达到一定时，对水上升的阻力增大，F_水推力增大，推动矾花层往上移动，超过矾花导流桶6入口水平面时，矾花在向心力作用下向矾花导流桶中心移动，进入到矾花导流桶入口水平面上的矾花，失去水向上的F_水推力，重力G大于F_浮，矾花会沉入矾花导流桶6内，又由于矾花导流桶6入口是并联管路的始点，根据并联管路的特点，各支中流动的流体是由相同的势能差推动，所以矾花导流桶口上的矾花在势能差及重力双重作用下快速流进于矾花沉淀室，在矾花沉淀室又是一个流道突然扩大，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，发生边界层分离而产生大量旋涡，大大增加机械能消耗的过程，大块的矾花在旋涡的作下快速沉降到底部形成泥层，当泥层积累到一定量时，从安装在下封头19中心位置的18排泥口排出，沉清后的清水从沉淀室上部经旁路15到净化室5上部泡沫珠过滤层中间并联；在净化室5上部设计有变径14，净化后的清水从下往上流动过程中，由于变径14的作用，水流横截面积由大变小了，根据流体流动守恒原理有公式A₁u₁＝A₂u₂，A₁为流体大截面积，A₂为流体小截面积，u₁为流体在大截面积时速度，u₂为流体在小截面积时的速度；A₂变小，u₂必须增大，所以清水以较大的速度流过离子交换床层，溶解在清水中的Ca²⁺，Mg²⁺、NH⁺、PO₄ ^3-与离子交换床中的H⁺、OH^-交换，Ca²⁺，Mg²⁺、NH⁺、PO₄ ^3-固定在离子交换床层上，清水达到了软化、脱氮、脱磷目的后，进入软化清水层11，从上封头13顶上的出口12流出到供水储池。

本实用新型自来水净化一体化罐结构充分应用科学原理而设计，还选择了合适的给水泵的参数及合适的絮凝剂确保形成矾花的密度大于水的密度等方面优化处理。

Claims

1.一种自来水净化一体化罐，其特征是：由带变径的双椭圆封头焊接而成的立式容器罐，在罐内由进水喇叭口将罐内空腔分隔成上下两室，下室为矾花沉淀室，上室为自来水净化室，净化室内设计有矾花导流桶及导流管，导流管穿过喇叭口壁与矾花沉淀室相通，自来水净化室与矾花沉淀室通过旁路管相联，矾花导流桶、导流管、矾花沉淀室、旁路管相联与净化室构成并联管路，净化室上方分别设计有泡沫珠过滤床，离子交换床，集现有自来水厂中的絮凝、净化，沉淀，过滤工艺及硬水软化工艺于一体。

2.根据权利要求1所述的自来水净化一体化罐，其特征是：设计在净化室上部小筒体内的离子交换床能够与溶解于水中的Ca²⁺、Mg²⁺等进行离子交换而除去。

3.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：钢制容器罐上的变径能够改变水流速度，使得溶解于水中的离子能以较大的速度冲击离子交换床上要交换的离子。

4.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：罐内由喇叭口将罐内空腔分外上下两室，喇叭口将进水导流成以渐开线螺旋式环流上升。

5.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：旁路管、沉淀室、导流管、矾花导流桶连通与净化室形成了并联管路，矾花能够快速脱离净化室从矾花导流桶中进入矾花沉淀室沉降。

6.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：矾花导流桶与净化室同心，绕矾花导流桶环流的水发生界面分离现象，矾花聚集在矾花导流桶周围形成矾花层。

7.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：泡沫珠过滤床层能进一步过滤掉逃离矾花层的悬浮物SS。

8.根据权利要求1所述自来水净化一体化罐，其特征是：椭圆下封头结构是矾花泥层排出阻力最小的结构形式。