專利名稱：渦流網格絮凝反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微渦流混凝水處理技術領域中使用的絮凝反應器，特 別是涉及一種渦流網格絮凝反應器。所述的渦流網格絮凝反應器適宜于在水處 理中混凝反應工藝環節中使用。
背景技術：
2007年7月1日正式實施的《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)加強 了對水質有機物、微生物和水質消毒等方面的要求，要求出廠水濁度保持在 1NTU以下。根據國家環保環保總局(2007/06/05)發布的《2006年中國環境狀 況公報》可知全國地表水總體水質屬中度污染。水源水質的普遍污染已成為 水環境污染控制與水資源保護領域的突出問題。我國城市供水行業面臨水源水 質污染、供水水質標準提高的雙重壓力。
我國目前大多數的自來水廠還是采用常規處理工藝即原水》混凝+沉淀 ">過濾今消毒來進行飲用水生產。鑒于常規處理工藝已不能適應現有水源水質 的變化，加之不少水廠工藝老化、生產效率低、三耗(能、藥、水)量大、供 水能力不足、水質不能達標，因此很多水廠需要進行技術改造以增加處理水量， 改善出水水質。增設預處理或深度處理工藝的做法，將增大占地面積，增加水 處理成本，因此在工程應用中全面推廣會有一定的難度。結合我國當前經濟情 況，改進和強化傳統凈水處理工藝是目前水廠為提高產水量和改善出水水質較 為經濟實效的技術手段之一。而在整個強化常規處理工藝中強化混凝具有舉足 輕重的地位。實踐證明，設計時混凝工藝選定的合理，不僅提高出水水質，還 能達到節能、節藥、降低運行費用的目的。然而，目前我國水處理廠采用的絮 凝處理工藝都是根據傳統絮凝劑的特點設計的，不僅技術設備落后，混凝水力 條件差，而且還不能充分發揮新型絮凝劑的作用特性，因此，研制開發高效混 合反應設施已成為水處理行業的一個重要研究方向。
由Kolmogoroff的微渦旋尺度理論可知微渦旋尺度與礬花顆粒尺度相 近時絮凝反應最充分。混凝反應區布置網格，其目的就是為了形成微小的渦旋流動，微渦流有利于水中微粒的擴散，充分利用流體能量，增加脫穩膠粒的碰 撞機率。網格反應池因其水頭損失小、絮凝時間短、脫穩膠粒碰撞機率多及水 力能量利用效率高等優點而倍受歡迎。然而，工程運用中發現末端池底存在積 泥現象，網眼易被漂浮物或滋生的藻類堵塞，同時因其施工制作要求高、使用 壽命短等缺點而難以在生產中全面推廣。面對目前水源水質的變化及水質標準
的不斷提高，華東交通大學在2001年申請的國家實用新型專利一渦流反應器 (ZL00249081.1)目前已顯示出產品老化、適應性不強及效率欠佳的缺點，這嚴 重制約著微渦流混凝工藝在生產中的進一步推廣。
為了克服網格反應池以及老一代渦流反應器存在的物理缺陷，結合渦旋理 論及小網格絮凝技術，進一步提高微渦流混凝工藝的效率，急需開發一種更有 效的替代品。 發明內容
本實用新型的目的是要提供一種用以替代折板、波紋板、網格等設備且結 構簡單、絮凝反應效果好的改進型渦流網格絮凝反應器。它綜合渦旋理論及小 網格絮凝技術，不但能有效地提高出水水質、提高水處理混凝工藝中的絮凝反 應效率，而且還節能降耗、節約水處理廠擴能投資，優化水處理工藝運行管理。
本實用新型的目的是這樣實現的
渦流網格絮凝反應器，它包括一個空心球籠體，其中空心球籠體表面由 多個平行的且同軸的橫向分布的圓環和多個縱向分布的圓弧組成；多個橫向分 布的圓環和多個縱向分布的圓弧交叉隔離出多個網格狀孔洞。 渦流網格絮凝反應器，其中圓環和圓弧的表面凹凸不平。 渦流網格絮凝反應器，其中空心球籠體由兩個對稱的網格狀半球形籠體 組成。
渦流網格絮凝反應器，其中由網格狀孔洞構成的空心球籠體的表面開孔 率為55%-70%。
渦流網格絮凝反應器，其中分布在最上層和下層的端部圓環的內部有數 根加強筋。
渦流網格絮凝反應器，其中網格狀孔洞的形狀是不規則的四邊形。 由于本實用新型依據微渦流混凝工藝，設計了一種渦流網格絮凝反應器， 該絮凝反應器由具有一定粗糙度的縱向實心繩狀弧邊及橫向實心園環相互交 叉形成多個面積相近網格狀空心球體組成，因而，微渦流混凝過程中，渦流網格絮凝反應器在水流過孔流速、流向變化，加之構成網格狀的四條實心邊表面 的磨擦阻力，使水流產生微渦旋流動。眾多的微渦旋流動能有效地促進水中微 粒的擴散與碰撞。 一方面，混凝劑水解形成膠體在微渦流作用下快速擴散并與 水中膠體充分碰撞，使水中膠體快速脫穩。另一方面，渦流網格形成流層之間 較大的流速差，造成了流層中攜帶微粒的相對運動，同時渦流的旋轉作用形成 離心慣性力，造成微粒的沿旋渦徑向運動，故水中脫穩膠體在微渦流作用下具 在更多碰撞機會，因而具有更高的凝聚效率。同時，在水流作用下，渦流網格 絮凝反應器在水中可作微小運動，因此反應器表面的網狀孔洞不易堵塞。當混 凝反應區放置了大量的渦流反應器后，由于反應器內流速相對較小，大量較大 粒徑的絮體(礬花)在渦流反應器內積累懸浮于水中，對水流體中的脫穩膠體 產生吸附絮凝作用，被吸附的絮體顆粒又吸附水中絮體。成長過大的絮體在微 渦流的作用下會破碎成較小絮體從而保持絮凝能力，密實度較低的絮體在微渦 流的作用下會破碎并重新絮凝成密實度較高的絮體，有利于沉淀分離。立體接 觸絮凝可高效地去除水中膠體，渦流網格絮凝反應器內腔絮體能長期保持，反 應區外的絮體泥渣可以全部排除，因而排泥操作可以簡化，運行更穩定。
由于渦流網格絮凝反應器腔內大量絮體活性還能得到充分利用，這使得微
渦流混凝工藝的混凝劑消耗量明顯低于傳統工藝。渦流網格絮凝反應器用ABS 塑料制造，使用壽命可達數十年，長期使用、維護簡便。渦流網格絮凝反應器 既克服了老一代渦流反應器以及網格反應池存在的不足，又在老一代渦流反應 器及網格反應池的基礎上有所突破，從根本上提高了混凝反應的效率，對提高 產水量和處理水質都有顯著的效果，在微渦流混凝工藝中采用了渦流網格絮凝 反應器后，絮凝反應時間可以縮短到5 8分鐘。也明顯優于ZL00249081.1的 效果。基于渦旋理論及小網格絮凝技術，渦流網格絮凝反應器具有微渦流凝聚 及立體接觸絮凝的特點，使絮凝反應效率大大提高，絮體質量得到改善，沉淀 效率提高，沉淀出水濁度低于3NTU，從而保證了濾后出水濁度低于1NTU，使 出廠水濁度達到《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)，另外，還可以節約 大量的濾水池反沖洗水量。


圖l是本實用新型的渦流網格絮凝反應器的立體結構示意圖。 圖2是本實用新型的側面示意圖。圖3是本實用新型的俯視示意圖。
附圖標記具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型的渦流網格絮凝反應器作進一步的詳細描述。
實施例1、渦流網格絮凝反應器，它包括一個空心球籠體1，其中空心 球籠體1表面由多個平行的且同軸的橫向分布的圓環4和多個縱向分布的圓弧 3組成；多個橫向分布的圓環4和多個縱向分布的圓弧3交叉隔離出多個網格 狀孔洞2。
實施例2、渦流網格絮凝反應器，其中圓環4和圓弧3的表面凹凸不平。 其余同實施例l。圓環4和圓弧3的內、外表面上都具有一定的粗糙度，便于 截留掛住水中的絮狀物。
實施例3、渦流網格絮凝反應器，其中空心球籠體l由兩個對稱的網格
狀半球形籠體組成。其余同實施例l。疊放有利于運輸方便。
實施例4、渦流網格絮凝反應器，其中由網格狀孔洞2構成的空心球籠
體1的表面開孔率為55%-70%。其余同實施例1。這樣的開孔率對于截留掛住 水中的絮狀物比較有利。網狀孔洞(2)面積的大小可以根據處理原水水質而 定。
實施例5、渦流網格絮凝反應器，其中分布在最上層和下層的端部圓環 5的內部有數根加強筋。其余同實施例l。
實施例6、渦流網格絮凝反應器，其中網格狀孔洞2的形狀是不規則的
四邊形。其余同實施例l。
工作原理
在微渦流混凝工藝中，渦流網格絮凝反應器可以直接投入絮凝反應區使 用，但須滿足一定的水力條件，如水流一般在基本垂直的條件下(即上向流或 下向流)。當水流穿過渦流網格絮凝反應器表面上的大量的網格狀孔洞時，形 成無數微小旋渦，眾多的微渦旋流動能有效地促進水中微粒的擴散與碰撞，使
水中膠體快速脫穩，提高絮凝反應效率；同時由于渦流網格絮凝反應器為空心 殼體，內部流速相對較小，大量較大粒徑的絮體(礬花)在渦流反應器內積累 懸浮于水中，對水流體中的脫穩膠體產生吸附絮凝作用，被 吸附的絮體顆粒又吸附水中絮體。成長過大的絮體在微渦流的作用下會破碎成較小絮體從而保持 絮凝能力，密實度較低的絮體在微渦流的作用下會破碎并重新絮凝成密實度較 高的絮體，有利于沉淀分離。此外，渦流網格絮凝反應器還具有防止水流短流， 使水流均勻分布以及提高流速梯度等作用，進一步提高水中膠體顆粒的凝聚和 絮凝效率。
渦流網格絮凝反應器綜合了網格絮凝反應的所有優點，而且絮凝效果還比 老一代渦流反應器及傳統網格絮凝池更好，主要是渦流網格絮凝反應器表面的 網格形狀不同于傳統網格絮凝池，構成網格的邊不同于傳統的扁平狀柵條，而 是采用具有一定粗糙度的實心繩狀，使水流流過時產生更大的磨擦以形成水力 條件更好的渦旋，因此效率較傳統工藝優良。目前，微渦流混凝工藝已經通過 多項工程實踐考驗，均取得了顯著的實際效果，其中包含了機械加速澄清池、 水力循環澄清池、網格反應池、波紋板反應池、隔板反應池等池型。近幾年經 過微渦流混凝工藝改造并陸續投入運行的各水處理廠，微渦流混凝工藝在提高 處理水量，優化水質方面都發揮了巨大的作用，取得了顯著的經濟效益和社會 效益，可以預計，在不久的將來，渦流網格絮凝反應器將會得到廣泛的應用。
權利要求1、一種渦流網格絮凝反應器，它包括一個空心球籠體(1)，其特征在于空心球籠體(1)表面由多個平行的且同軸的橫向分布的圓環(4)和多個縱向分布的圓弧(3)組成；多個橫向分布的圓環(4)和多個縱向分布的圓弧(3)交叉隔離出多個網格狀孔洞(2)。
2、 根據權利要求1所述的渦流網格絮凝反應器，其特征在于圓環(4)和圓弧(3)的表面凹凸不平。
3、 根據權利要求1所述的渦流網格絮凝反應器，其特征在于空心球籠體(1)由兩個對稱的網格狀半球形籠體組成。
4、 根據權利要求1所述的渦流網格絮凝反應器，其特征在于由網格狀孔洞 (2)構成的空心球體(1)的表面開孔率為55%-70%。
5、 根據權利要求1或2所述的渦流反應器，其特征在于分布在最上層和下 層的端部圓環(5)的內部有數根加強筋。
專利摘要本實用新型涉及一種微渦流混凝水處理技術領域中使用的絮凝反應器，特別是涉及一種渦流網格絮凝反應器。所述的渦流網格絮凝反應器適宜于在水處理中混凝反應工藝環節中使用。本實用新型的目的是這樣實現的渦流網格絮凝反應器，它包括一個空心球籠體，其中空心球籠體表面由多個平行的且同軸的橫向分布的圓環和多個縱向分布的圓弧組成；多個橫向分布的圓環和多個縱向分布的圓弧交叉隔離出多個網格狀孔洞。本實用新型綜合渦旋理論及小網格絮凝技術，不但能有效地提高出水水質、提高水處理混凝工藝中的絮凝反應效率，而且還節能降耗、節約水處理廠擴能投資，優化水處理工藝運行管理。
文檔編號B01D21/01GK201356992SQ20092014166
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月13日 優先權日2009年2月13日
發明者童禎恭, 胡鋒平, 鐘春華 申請人:華東交通大學