一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统的制作方法

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1.本发明属于水处理设备技术领域，涉及一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统。


背景技术：

2.在水处理领域中，絮凝工艺及设备占有重要的地位。目前絮凝池药剂投加方式主要通过池体上部进水管加入絮凝剂，其搅拌方式主要为单独设置搅拌设备进行机械搅拌，可能会存在搅拌不充分、且机械设备常在水下工作，比较容易损坏，维修成本较高的情况；
3.而涡旋絮凝可使絮粒在其前进方向的两侧受到不同的速度影响，增大了絮体半径，从而提升絮凝效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统，克服现有技术中存在的机械搅拌不充分、比较容易损坏，维修成本较高的问题。本发明安全可靠，处理效果好，节能环保，成本低廉。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统，其特征在于：包括进水系统和絮凝搅拌系统，进水系统与絮凝搅拌系统通过法兰连接，絮凝搅拌系统包括絮凝罐，絮凝罐内设置有搅拌装置，搅拌装置包括上、下设置的十字支撑板，两个十字支撑板之间通过固定杆连接，十字支撑板与栅板之间通过连接轴连接，十字支撑板单面开孔，栅板两端有多个孔，连接轴一端插入十字支撑板孔中，另一端插入栅板孔中；进水系统包括冲击式叶轮，冲击式叶轮包括叶片，叶片与中心转轴通过螺纹旋转连接，中心转轴与固定杆连接，固定杆与上部十字固定板镶嵌连接；十字固定板与絮凝罐罐体顶部固定连接，固定杆同时穿过两个十字支撑板。
7.每两个栅板之间的切向角度相反。
8.栅板的角度调节范围在45
°‑
60
°
之间。
9.进水系统包括进水管，进水管的进水口为切向式。
10.中心转轴内设置有密封轴承，密封轴承与固定杆连接。
11.絮凝罐顶部设置有出水系统，出水系统包括出水溢流堰、出水溢流堰外侧设置有出水溢流槽，出水溢流槽上设置有出水管。
12.絮凝罐底部设置有排泥系统，排泥系统包括锥斗，锥斗与排泥管连接，排泥管上设置有排泥阀门，锥斗的倾斜角度为45
°‑
60
°
。
13.与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
14.1、本发明进水处安装6-8个切向进水管。水流通过切向进水管相对于絮凝罐轴心旋转进入。进一步地，水流直接冲击到反应器壁面上，产生边界层分离，达到初步混合水和药剂的效果；进一步地，，从不同的进水管进入的水流推动冲击式叶轮并带动栅板旋，对水流产生扰动生成涡旋。进一步地，在水流冲击叶轮时，水流会发生流态变化，促使药剂在水体中的分散。
15.2、本发明在搅拌系统中安置可调节角度的栅板，栅板旋转扰动水体形成涡旋，使颗粒碰撞的机会增多，絮体颗粒变大，有利于颗粒的沉淀；此外，每两个栅板的倾斜角度是相反的，所以当水流通过窄口向扩口流动时，会由于壁面的角度发生变化进一步发生边界层分离，从而增加微粒碰撞、接触的机会，使微小絮粒形成更大更密实的絮体，从而提高设备絮凝效果和处理负荷。
16.3、进一步地，本设备从上方溢流堰出水，使上层液体均匀溢出，提高出水稳定性和出水质量。
17.4、设备处理效果好、结构紧凑、模块化、占地小、投资省、无多余机械设备、安装快捷、维护简单、可重复转场使用，自动化程度高，适用于具有各种类型的原水。当原水水源与设备有一定高差可利用原水自身的势能转换为设备动能，从而实现水处理设备的无动力运行。。
附图说明：
18.图1为絮凝搅拌系统的结构图。
19.图2为絮凝搅拌系统的俯视图。
20.图3为叶轮系统的结构图。
21.图4为叶轮系统的俯视图。
22.图5为絮凝罐和出水系统的结构图。
23.图6为絮凝罐和出水系统的俯视图。
24.图7为排泥系统的结构图。
25.图8为排泥系统的俯视图。
26.图9为整体系统的结构图。
27.图10为整体系统的俯视图。
28.图中：13-进水管，
29.141-叶片，142-中心转轴，143-固定杆，144-十字固定板，
30.31-絮凝罐，
31.321-十字支撑板，322-栅板，323-连接轴，324-固定杆，
32.41-溢流堰，42-溢流槽，43-出水管，
33.51-锥斗，52-排泥管，53-排泥阀门。
具体实施方式：
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
35.本发明为一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统，包括絮凝罐、进水系统、加药系统、絮凝搅拌系统、出水系统以及排泥系统。所述的絮凝搅拌系统包括栅板、十字支撑板、连接轴以及固定杆等；水从底部的进水系统切向进入絮凝罐中，然后推动叶轮使水体旋转起来。进一步地，水体与絮凝搅拌系统中的栅板碰撞，使水体与药剂充分反应，并且由于冲击叶轮与栅板的存在，会发生涡旋絮凝，使水中颗粒碰撞机会大大增加。
36.下面对本发明进行详细的描述：
37.本发明基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统包括进水系统、加药系统、絮凝搅拌系统、出水系统以及排泥系统。
38.所述进水系统包括进水阀门、流量计、进水管13以及冲击式叶轮。其中进水管13与进水阀门各布置8个，进水管13沿着絮凝罐31外筒壁均匀布置。水流经管道絮凝罐31外壁面切向进入罐内，水流相对于罐体轴心以旋流的形式进入，一部分水流冲击叶片141带动栅板322旋转，另一部分水流在旋流过程中与壁面碰撞发生边界层剥离产生涡旋。
39.冲击式叶轮包括叶片141、四周有若干螺纹口的中心转轴142、固定杆143、十字固定板144。中心转轴142，叶片141与中心转轴142通过螺纹旋转连接。在运行过程中，可以通过调节叶片141角度以适应于不同工况。当进水量较小时，叶轮14与中心转轴142轴向呈45
°
，避免水流直接冲击叶轮14所产生的能量耗散；当进水量较大时，叶轮14发生转动，水流直接冲击叶轮14产生一部分的能量耗散。固定杆143与上部十字固定板144承插连接。十字固定板144与絮凝罐体顶部固定连接，叶片141受到原水冲击时带动栅板322及中心转轴142同时旋转，从而达到栅板322扰动水体产生涡旋的目的。
40.所述的加药系统包括加药泵以及加药管。利用三通实现加药与进水同步完成。
41.所述絮凝搅拌系统包括絮凝罐31和搅拌装置。搅拌装置包括上、下的十字支撑板321、栅板322、连接十字支撑板321与栅板322之间的连接轴323以及连接上下两个十字支撑板321之间的固定杆324。十字支撑板321单面开孔，栅板322两端有多个孔(保证栅板插入方向可调节)。在使用时，连接轴323一端插入十字支撑板321孔中，另一端插入栅板322孔中，因而栅板322可以转动。当进水量发生变化时，可以调节栅板322的角度来适应不同的进水量，栅板322的角度调节范围在45
°‑
60
°
之间。
42.每两个栅板之间切向角度都是相反的，水流首先通过窄口，然后通过扩口。由于壁面不再是顺流向的平板，而是有一定扩张角度的壁面，其效果是在流动方向上主流的速度在下降，相应的压力再增加。根据边界层理论，流体经过栅板后就会混合均匀。
43.水流进入絮凝罐对叶轮施加力的同时，叶轮对水流施加反作用力迫使水流流态发生变化促使药剂在水体中进一步分散，并达到消能的作用。此外，水流对叶轮施加的带动栅板发生旋转，栅板旋转扰动水流产生小涡旋，而小涡旋对微小絮体的成长具有促进作用。
44.固定杆143从中心转轴142的轴承穿过后，同时也穿过两个十字支撑板321，最后到达絮凝罐31上方的十字固定板144。其中起固定作用的结构分别有搅拌系统中的两根十字支撑板321和絮凝罐31上方的十字固定板144，这三个结构将进水系统中的叶轮14和整个搅拌装置32牢牢地固定在絮凝罐31内部。
45.所述出水系统包括出水溢流堰41、出水溢流槽42及出水管43。出水溢流堰41是指絮凝罐31上端的三角溢流堰。液体经三角溢流堰均匀出水流至出水溢流槽42中，然后通过出水管43排出或流至下一处理单元。
46.所述排泥系统包括底部的锥斗51、排泥管52以及排泥阀门53。锥斗51与排泥管52连接，排泥管52上设置有排泥阀门53，当反应器连续进水时，反应器中源源不断的产生泥渣，这些泥渣具有吸附及拦截细小颗粒的作用，经过充分反应后泥渣在反应器内不断堆积，而锥斗的倾斜角度为45
°‑
60
°
，可以利用倾斜角度更好的排出堆积的泥渣。
47.实施例：
48.如图1至图10所示，一种基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统包括进水系统，进水系统包括进水阀门、流量计、进水管、冲击式叶轮14。水泵通过一根主干管将水引进设备，主干管上装有进水阀门，然后接入一个流量计用来调节流量，然后将一根主干管分为若干个支管，每个支管都有一个阀门来控制流量的开关，每一个支管上都要接有一个流量计用来控制每个进水口的流量，然后每个支管接到进水管13上，打开进水阀门后，水体就会冲击到叶轮14上。
49.加药装置即通过一个进水三通连接到进水主干管上，可以根据水量控制进药量。
50.絮凝搅拌系统包括絮凝罐31，搅拌装置32。搅拌装置32包括上、下的十字支撑板321、栅板322、连接十字支撑板与栅板之间的连接轴323以及连接上、下两个十字支撑板321之间的固定杆324。进水系统与絮凝搅拌系统通过法兰来连接，在安装时，首先将固定杆固定好，然后从下至上依次将其安装。
51.本发明的工作过程：
52.当反应器开始工作时，首先打开进水阀门，启动进水泵，由于本发明是基于冲击式叶轮的涡旋絮凝系统，本系统不需要很大的扬程，所以进水泵要选择低扬程，大流量的污水泵。启动水泵后，待处理的污废水在多个切向以旋流方式进入反应器。水会推动叶轮，进而改变水流的大小和方向，使其不随着原有的流线继续流动，避免无必要的流动。由于叶轮的旋转，会使水在底部有一个旋转的动力，这个动力迫使进入到反应器之中的水体一直旋转至反应器上部。形成旋涡的水体会碰撞安装在絮凝罐31内部的栅板322上，形成无数个大大小小的涡旋，增加颗粒碰撞的次数。由于每两个为一组的栅板322相向而放，所以水体在冲击栅板322时也会通过栅板322之间的孔隙流出。水体会首先通过窄口，然后通过扩口，由于壁面的角度倾斜，所以水体会在此处继续产生边界层分离，产生无数个大大小小的涡旋。
53.在絮凝罐31中的水体在与药剂充分混合絮凝反应之后，上层的液体会变清，然后通过絮凝罐31上方的三角溢流堰41流入至溢流槽42中，然后通过溢流槽42中的出水管43将处理后的水体排除或流入下一个反应单元。
54.水体与混凝剂在絮凝罐中充分反应后，会产生大量的悬浮泥渣，当泥渣累积到一定高度后，打开排泥阀门53，泥渣就会通过排泥管52排出。
55.另外，本发明也适用于处理高山上流下来的污废水，由于高山流下来的污废水具有比较大的流量和扬程，所以本发明也适用于处理高山流下来的污废水。
56.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。