装有软接叶轮的絮凝反应排架装置

摘要

本发明公开了一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，包括由多个相互平行的格条构成的排架，排架用框架固定，在每个格条上安装有多个柔性连接的叶轮，叶轮由主轴、轮毂和叶片组成，叶片和轮毂之间用弹簧进行连接，在水流冲击下，叶片带动轮毂围绕主轴转动；排架以成对的形式安装，上下两层排架上的格条相错布置，每个排架上的叶轮并排设置，即相邻叶轮最大转动半径相切，下层排架的每个叶轮的安装点正对上层排架四个叶轮间的空隙中心。当水流流过叶轮时，叶轮发生自转，保证絮凝紊动性，在流量增大时，叶轮会在水流冲击力作用下使叶轮旋转半径减小，过水断面积增大，水流流速降低，从而实现水头损失的减少，保证流量增大时水头损失的基本稳定。

权利要求

1.一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，包括由多个相互平行的格条构成的排架，排架用框架固定，其特征在于，在每个格条上安装有多个柔性连接的叶轮，所述的叶轮由主轴、轮毂和叶片组成，轮毂通过键连接于主轴上，主轴通过螺纹与格条相固定，叶片和轮毂之间用弹簧进行连接，在水流的冲击下，叶片带动轮毂围绕主轴转动；

所述的排架以成对的形式安装，上下两层排架上的格条相错布置，每个排架上的叶轮并排设置，即相邻叶轮最大转动半径相切，下层排架的每个叶轮的安装点正对上层排架四个叶轮间的空隙中心。

说明书

装有软接叶轮的絮凝反应排架装置

技术领域

[0001] 本发明涉及给水技术领域的装置，特别是一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置。

背景技术

[0002] 絮凝装置经过机械絮凝池的搅拌装置、隔板絮凝池的隔板装置和折板絮凝池的折板装置的不断改进，发展到了目前的网格絮凝池的网格装置，其目的是为了使具有絮凝性能的微絮粒在外力作用下相互碰撞而达到较好的絮凝效果。

[0003] 机械絮凝池是在每个絮凝池内部安装搅拌器对水流进行搅拌。为满足絮体形成的要求，各个絮凝池的搅拌器的搅拌强度从头至尾逐渐降低。机械絮凝池搅拌装置的优点为可根据水量、水质的变化随时调节各个絮凝池的搅拌强度，已达到最佳的絮凝效果，所以絮凝设备絮凝效果好，消耗能量少，可适用于各种规模的水处理厂。但与折板和隔板絮凝池的絮凝装置相比絮凝时间长，增设了一套机械设备，使工程造价增加，同时也增加了设备管理维修的工作量。

[0004] 为了解决机械絮凝反应装置的工程造价等问题，后续研发了隔板絮凝装置。而隔板絮凝反应装置是在絮凝池内设许多隔板构成一道道的廊道，廊道的宽度和深度根据絮凝体聚集结大所要求的不同的G值而定，水流在隔板装置的转弯处产生速度变化形成速度梯度，廊道内的水流速度和转弯的数目为速度梯度的控制因素。隔板装置的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好；缺点为絮凝时间长，絮凝池容积大，且水量变化时，絮凝效果不稳定。

[0005] 折板絮凝反应装置是在隔板絮凝装置的基础上发展起来的。折板絮凝反应装置在整个絮凝池中一般分为三段，其中第Ⅰ段布置成异波折板，第Ⅱ段布置同波折板，第Ⅲ段布置平板。水流流经折板装置时，第Ⅰ段产生缩放流动，第Ⅱ段产生曲折流动，第Ⅲ段产生直线流动，水流的紊流程度由大到小，以满足絮凝体增大结大的要求。折板絮凝装置提高了絮凝池的容积利用率和能量利用率，有效改善了水流中速度梯度的分布情况，使其趋于合理。因此，絮凝效果好，絮凝时间短，水头损失小，但安装比较困难。

[0006] 网格絮凝反应装置是目前絮凝效率最高的絮凝反应装置。其工作原理是，反应池中的水流过网格时速度突然变大，网格后流速急骤变化，惯性效应强，有利于颗粒碰撞以及絮凝，同时水流过网格的格条两侧后产生众多较小的涡旋，这些涡旋不断地进行能量传递，形成越来越多更小的涡旋，随着小涡旋的产生和逐渐增多，颗粒不断结大。但网格反应装置在流量增大时水流经过网格的水头损失变大，而流量变小或处于正常水平时它的水头损失较小，网格反应装置对于这种由于流量变化而引起的水损变化没有很好地调节作用，造成絮凝效果不稳定，尤其会影响大流量时絮体的絮凝。

发明内容

[0007] 针对现有网格絮凝反应装置难以调节流量变化而引起的水头损失变化的缺陷，本发明的目的在于，提供一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，该装置通过排架上安装柔性叶轮实现对水头损失进行控制。当流量变大时，由于水流的冲击作用而使叶轮旋转半径减小，从而降低水流流速，实现水头损失减少，使其保持基本恒定。絮凝紊动性是通过水流冲击叶轮转动增加水流紊动来实现，同时叶轮转动增加了絮体碰撞的机会。

[0008] 为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

[0009] 一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，包括由多个相互平行的格条构成的排架，排架用框架固定，其特征在于，在每个格条上安装有多个柔性连接的叶轮，所述的叶轮由主轴、轮毂和叶片组成，轮毂通过键连接于主轴上，主轴通过螺纹与格条相固定，叶片和轮毂之间用具有一定强度的弹簧进行连接，在水流的冲击下，叶片带动轮毂围绕主轴转动；

[0010] 所述的排架以成对的形式安装，上下两层排架上的格条相错布置，每个排架上的叶轮并排设置，即相邻叶轮最大转动半径相切，下层排架的每个叶轮的安装点正对上层排架四个叶轮间的空隙中心。

[0011] 本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，当水流流过叶轮时，叶轮会发生自转，保证了絮凝紊动性，而且在流量增大时这种柔性连接的叶轮会在水流冲击力的作用下使叶轮旋转半径减小，叶轮旋转半径的减小使水流通过叶轮与叶轮之间的过水断面积增大，水流流速降低，从而实现了水头损失的减少，这样就保证了流量增大时水头损失的基本稳定。

[0012] 本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，与目前开发使用的网格絮凝反应装置相比，具有以下优点和创新：

[0013] 1、对由于流量变化而引起的水头损失不稳定有很好的调节作用

[0014] 在已有的网格絮凝反应装置中，网格投入使用后就不可以再调节网孔大小，这样就会导致流量变化时水头损失有很大变化(如流量小时水头损失小，流量大时水体损失大)，使得絮凝效果不稳定。而本发明的排架装置是通过在排架上安装柔性连接的叶轮，而使水头损失在流量变化时保持恒定，减少了能量的损耗且有利于絮体的絮凝，保证了出水水质的稳定性。

[0015] 2、在叶轮搅拌剪切力作用下，更利于微絮体絮凝

[0016] 本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，由于增加了柔性连接的叶轮而使水力紊动性比其他絮凝反应装置更大，微絮体在叶轮搅拌剪切力作用下，形成了密实节团体，并根据絮体形成过程中速度梯度递减的原理，调整排架的疏密程度，有利于絮体的形成。

附图说明

[0017] 图1(a)、图1(b)、图1(c)和图1(dc)为本发明一个实施例给出的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置结构示意图。其中，图1(a)为小流量时叶轮转动示意图，图1(b)为图1(a)的1-1剖面示意图，图1(c)为大流量时叶轮转动示意图，图1(d)为图1(c)的2-2剖面示意图。

[0018] 图2为本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置的立体图。

[0019] 图3为叶轮结构及安装图。

[0020] 图4为絮凝反应池流程示意图。

[0021] 图中的标号分别表示：1、叶片，2、格条，3、弹簧，4、支架，5、框架，6、墙体，7、轮毂，8、键，9、主轴，10、螺纹，11、吸泥机，12、防水套管，13、泵，14-16、入水口。

[0022] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

[0023] 本发明的核心思想是，设计一种抵御水头损失不稳定性的絮凝反应排架装置，不仅能够抵御由于流量变化引起的水头损失变化，而且可增大絮体紊动性。其工作原理是，在絮凝反应排架装置上安装柔性连接的叶轮，当流量较小时，水流通过叶轮使叶轮发生转动，产生紊动性，使小絮体凝结为大絮体，并产生水头损失；当流量较大时，水流不仅推动叶轮转动，而且会对叶轮产生一个向上的推力，使叶轮的转动半径减少，叶片间的距离增加，使水流过水断面积增大，进而降低流速和水头损失，减小絮凝能耗，更有利于絮凝反应的进行；在排架格条上安装叶轮的另一个目的是对水流产生搅拌作用，然后通过外部施加的能量来造成大涡旋，大涡旋将能量传给小涡旋，随着小漩涡的增多，水的粘性开始增强，这也强化了絮体的聚集。

[0024] 如图1、2所示，本实施例给出一种装有软接叶轮的絮凝反应排架装置的具体结构，包括由多个相互平行的格条2构成的排架，排架用框架5固定，在格条2上安装软接的叶轮，该叶轮由主轴9、轮毂7和叶片1组成，具体连接方式为：将叶片1和轮毂7间用具有一定强度的弹簧3进行连接，轮毂7与主轴9采用键8连接，通过螺纹10将主轴9与格条2固定，再将格条2用框架5固定，形成排架结构。

[0025] 将排架以成对的形式安装，上下两层排架上的格条2相错布置，每个排架上的叶轮并排设置，即相邻叶轮最大转动半径相切，下层排架每个叶轮的安装点正对上层排架四个叶轮间的空隙中心，这样形成了上下层叶轮交替的布置，不会产生部分水流直接通过排架的现象，增加了絮体间相互碰撞的概率。

[0026] 如附图3所示，叶轮的安装形式：主轴9与格条2采用螺纹10固定，主轴9与轮毂7采用键8连接，叶片1与轮毂7之间用一根具有一定强度的弹簧3进行软连接，在水流的冲击下，叶片1带动轮毂7围绕主轴9转动。

[0027] 本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，在运行中可归纳为两种工况：

[0028] 一、小流量运行工况：

[0029] 如图1(a)所示，为小流量通过上述装有软接叶轮的絮凝反应排架装置时的运行示意图，结合图1(b)的1-1剖面图可知，当小流量通过格条2时，水流会冲击叶片1使叶轮转动，此时叶轮的转动半径为图1(b)中虚线圈的半径。

[0030] 二、大流量运行工况：

[0031] 如附图1c、图1d所示，当大流量通过上述装有软接叶轮的絮凝反应排架设备时，水流会对叶片1产生冲击力，由于叶片1与轮毂7之间采用软连接，使得叶片1向水流方向翻折，叶轮的转动半径相对于小流量时减小，叶轮间的过水断面增大，进而流量变大，此时相对于小流量时流速和水头损失基本保持不变，从而实现在流量变化时水头损失恒定。

[0032] 本发明的装有软接叶轮的絮凝反应排架装置的具体安装方式和运行流程为：

[0033] 将上述装有软接叶轮的絮凝反应排架装置通过支架4固定在絮凝池的墙体6上，上下两个排架装置构成一组絮凝装置，水流由上向下或由下向上通过装有软接叶轮的絮凝反应排架装置，如附图2所示。

[0034] 如附图4所示，该图为装有软接叶轮的絮凝反应排架装置安装在絮凝反应池中时的流程示意图，首先原水由进水口14进入密排架段Ⅰ，冲击叶轮1转动产生絮凝所需紊动性以及调节水头损失，然后由进水口15进入疏排架段Ⅱ，冲击叶轮转动产生紊动、调节水头损失，进一步使絮体絮凝，最后经入水口16进入无排架段Ⅲ，形成密实絮体后进入下一个处理工艺。该反应池的排泥是由吸泥机11实现的。