一种微涡反应器的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种微涡反应器。


背景技术：

2.絮凝是指使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快粒子的聚沉，达到固-液分离的目的，这一现象或操作称作絮凝。
3.通常絮凝的实施靠添加适当的絮凝剂，其作用是吸附微粒，在微粒间“架桥”，从而促进集聚。胶乳工业中，絮凝是胶乳凝固的第一阶段。絮凝剂通常为铵盐一类电解质或有吸附作用的胶质化学品。
4.微涡流混凝技术是在多相流动物系反应控制惯性效应理论基础上对传统反应沉淀技术进行改进而得，它涉及了给水处理中混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺，微涡反应器中的填料有空心网孔球、十字形扰流构件等，这些填料能在反应器内形成微小的涡旋流动，促进水中微粒扩散，通过充分利用流体能量，增加脱稳胶粒碰撞几率，从而提高凝聚和絮凝效率。
5.在水处理过程中对于粒径大于1μm的颗粒絮凝主要机制是水的慢速混合。搅拌产生的速度梯度导致悬浮颗粒间的碰撞被称为宏观絮凝或同向絮凝。然而，在宏观絮凝的混合过程中，絮体颗粒会受到剪切力的作用，从而导致一些絮体聚集体的瓦解、破损或絮体的破碎。混合一段时间之后，形成稳定尺寸分布的絮体。絮体颗粒的形成和破碎几乎平衡。因此，可以通过控制溶液的水力条件及化学絮凝剂的使用来保证悬浮颗粒形成稳定分布的絮体。目前，常采用机械搅拌器加速絮凝反应。其机械设备昂贵、且机器搅拌器一直在水中运行会不停耗费电源，耗能高；同时随着使用时间的增加，机械搅拌器上会附着很多黏着物，影响机械搅拌器的使用，维护成本高。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微涡反应器。
7.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
8.一种微涡反应器，包括外部框架和涡街环；所述外部框架为多层结构，每层都固定有多个涡街环；所述涡街环通过通杆固定于外部框架上。
9.进一步的，所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。
10.进一步的，所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端。
11.进一步的，所述圆轮圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。
12.进一步的，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。
13.进一步的，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料。
14.本实用新型的有益效果：
15.1、对水质、水量变化适应能力强
16.因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度，而是依赖亚微观涡流的形成；
17.2、混凝效率高
18.微涡反应器创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件，其混凝效率大大优于传统混凝工艺，也优于网格混凝工艺，反应时间可以缩短到5~8分钟，与传统工艺相比，产水量可以提高1~2倍，占地少，投资省；
19.3、实施简便
20.微涡反应器既适于新建水厂，也适于老水厂传统工艺的改造，它对池型及前后序工艺（混合、沉淀）的衔接均无特殊要求。对老水厂改造的施工简便，只要拆除反应池内原有设施并适当分隔和安装涡流反应器支架，反应器直接投入池内即可使用；
21.4、运行稳定、药耗低
22.微涡流使混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，使微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。且在水力条件的作用下可自行旋转，有利于防止淤泥，抑制藻类的滋生。
附图说明
23.图1是本实用新型的正视图。
24.图2是本实用新型的俯视图。
25.图3是本实用新型的侧视图。
具体实施方式
26.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后
……
）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
30.本实施例中，如图1、图2和图3所示，一种微涡反应器，包括外部框架和涡街环；所述外部框架为多层结构，每层都固定有多个涡街环；所述涡街环通过通杆固定于外部框架上。在本实施例中，外部框架为6层结构，每层安装4个涡街环。
31.在本实施例中，所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架。
32.在本实施例中，所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端。
33.在本实施例中，所述圆轮圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。
34.在本实施例中，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。
35.进一步的，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料，在本实施例中可以采用抗臭氧紫外线氟碳涂料。
36.该涂料是由氟碳树脂、抗臭氧颜填料、助剂、防锈颜料、溶剂等于固化剂配套组成的特种涂料；其防腐性能优异，具有良好的力学性能，漆膜坚韧、耐冲击；具有良好的附着力、柔韧性、耐磨性和封闭性能，该涂料无毒，无环境污染，涂层耐水、耐油、耐化学药品。
37.在本实施例中，外部框架用于将涡街环固定在池体中，可以选用不同材质，便于设备的模块化安装，在本实施例中，选用不锈钢为材料架设外部框架。
38.在本实施例中，涡街环由带有三个叶片的中空组件，内穿通杆组成，通杆两端固定于外部框架。通过一定的层数、间距搭配，可以将反应段分为三级（在本例中从上向下，一层和二层为一级，三层、四层为二级，五层、六层为三级，注：此划分方式并不固定）。一级反应最剧烈，保证药剂与水中的颗粒接触充分，为形成密实的矾花创造有利条件，二级、三级反应流速逐渐减小，在这期间密实的矾花逐渐形成，再经过两道过度段平缓推流，密实的矾花进入沉淀池，为后续的沉淀工作打好基础。
39.絮凝长大过程是微小颗粒接触与碰撞的过程，其动力学致因是惯性效应。惯性效应理论认为，当水流速度变化时水的惯性与水流中固体颗粒的惯性不同，其加速度也不同，使得水与其中固体颗粒产生了相对运动，水流就会对颗粒运动产生水力阻力。由于不同尺度颗粒所受水力阻力不同，所以不同尺度颗粒之间就产生了速度差，这一速度差为相邻不同尺度颗粒的碰撞提供了条件。
40.对于脉动涡流水体而言，其中充满着大大小小的随机涡旋，水流质点在运动时不断地在改变自己的运动方向。当水流做涡旋运动时相邻不同尺度颗粒在脉动涡旋中单位质量所受离心惯性力是不同的，在离心惯性力作用下固体颗粒沿径向与水流产生相对运动，这种相对运动将增加不同尺度颗粒在湍流涡旋径向碰撞的几率。涡旋越小，其惯性力越强，惯性效应越强絮凝作用就越好。因此，涡流中的微小涡旋的离心惯性效应是絮凝的重要的动力学致因。
41.根据以上理论，发明了集成式微涡反应器，放置在絮凝池水流通道上，水流通过时被设备切割、碰撞、反弹，速度发生激烈变化，大涡旋变成小涡旋，小涡旋最后变成高强度高频率的微涡旋，并呈阵列式分布形成涡街，离心惯性效应成倍放大，大幅度地增加了颗粒碰撞次数。
42.同时由于水流在通过反应设备时的惯性和边界效应，矾花产生强烈变形，在水流的揉动作用下变得更密实。并通过采用絮凝体分形控制技术对不同动力学条件下的颗粒数量、颗粒尺度、均匀度、密实度、形态进行分析，提出絮凝过程动力学控制参数，在设备上科
学合理地布设多层涡街装置，控制着絮凝池中矾花颗粒的合理长大，形成粒度均匀合适的更易于沉淀的密实矾花，有效地改善和提高了絮凝效果。
43.1、对水质、水量变化适应能力强
44.因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度，而是依赖亚微观涡流的形成；
45.2、混凝效率高
46.微涡反应器创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件，其混凝效率大大优于传统混凝工艺，也优于网格混凝工艺，反应时间可以缩短到5~8分钟，与传统工艺相比，产水量可以提高1~2倍，占地少，投资省；
47.3、实施简便
48.微涡反应器既适于新建水厂，也适于老水厂传统工艺的改造，它对池型及前后序工艺（混合、沉淀）的衔接均无特殊要求。对老水厂改造的施工简便，只要拆除反应池内原有设施并适当分隔和安装涡流反应器支架，反应器直接投入池内即可使用；
49.4、运行稳定、药耗低
50.微涡流使混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，使微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。且在水力条件的作用下可自行旋转，有利于防止淤泥，抑制藻类的滋生。
51.本实用新型通过在污水处理的絮凝阶段，增加无需能耗的机械装置，装置通过水的流动即可运行，结构简单，成本低。
52.本文揭露的结构、功能和连接形式，可以通过其它方式实现。例如，以上所描述的实施例仅是示意性的，例如外部框架结构层数、每层涡街环个数可以为其他层数或个数，每层的间距也并不固定，可以根据药剂与水中的颗粒反应情况增加或缩小距离；另外，在本文各个实施例中的各功能组件可以集成在一个功能组件中，也可以是各个功能组件单独物理存在，也可以两个或两个以上功能组件集成为一个功能组件。
53.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种微涡反应器，其特征在于，包括外部框架和涡街环；所述外部框架为多层结构，每层都固定有多个涡街环；所述涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架；所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端。2.根据权利要求1所述的一种微涡反应器，其特征在于，所述圆轮圆心为一个小圆环，所述小圆环与中空杆截面的尺寸相同，并通过焊接固定连接；所述圆轮与小圆环通过六根圆弧钢条连接。3.根据权利要求1所述的一种微涡反应器，其特征在于，所述叶片为圆弧形钢板，其叶片的弧度以及长度与圆弧钢条相同，三个所述叶片均匀分布在中空杆上。4.根据权利要求1所述的一种微涡反应器，其特征在于，所述外部框架和涡街环的表面均涂有防腐防水涂料。

技术总结
本实用新型公开了一种微涡反应器，包括外部框架和涡街环；所述外部框架为多层结构，每层都固定有多个涡街环；所述涡街环通过通杆固定于外部框架上；所述涡街环包括中空组件和通杆；所述通杆内穿于中空组件，使中空组件固定于外部框架；所述中空组件由两个圆轮、中空杆和三个叶片组成；所述叶片与中空杆固定连接形成转体，所述两个圆轮固定于转体的两端。本实用新型可以将微涡反应时间缩短到5~8分钟，产水量可以提高1~2倍，在投加相同混凝剂的情况下，微涡流混凝工艺所产生的絮体质量明显地优于传统工艺，具有很好的沉降性能，在进水浊度为100～2000 NTU时，配合沉淀池使用出水浊度最低可达5NTU以下。最低可达5NTU以下。最低可达5NTU以下。


技术研发人员：严博
受保护的技术使用者：四川达沃斯生态环保科技股份有限公司
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2022/5/25