CN1018662B - 生产净化水系统的改进 - Google Patents

Abstract

一种改进了的生产净化水的系统包括自流进水装置，旋桨混合器，多级网板搅拌反应装置，30°～40°倾角斜管(板)异向流沉淀池装置。并通过虹吸排泥和从含有橡胶粒滤料滤池底部空间直接用泵抽吸清水而供管网。该系统的全部净化水构筑物高度降至3米之内。该系统的水上水厂的吃水深度在1～3米，并且可移动。

Description

本发明涉及一种生产净化水系统，特别是在水上生产净化水的系统。

目前所使用的生产净化水工厂大都修建在靠近江河，湖泊的岸边，即在陆上。水厂所使用的净化构筑物的高度通常为5～7米。

英国本世纪60年代中期，曾在一条冬季取水困难而多变的河流上利用二个大浮筒作支撑，二个浮筒中间的上部为投药及小型净化设备，下部为小型清水池。这只是一种应急的临时装置。

在本世纪70年代中期，美国曾在一座水库中将一个停留时间为二小时的平流式沉淀池，一个由塑料粒、无烟煤和石英砂组成的三层滤料池和一个清水池固定在水中，而仓库、配电、管理及附属设施仍设在岸上。

前述的两个水上装置只是照搬陆上水厂5～7米高的净化构筑物，所以吃水深度都在6～8米，在枯水期就需要停靠在7～9米水深的地方，因此，无法在一般河流、湖泊地区推广使用，更谈不上在水上建立可移动的、完整的、一体化的净水加工厂。因为在枯水期，停靠在7～9米深的河床内，这样的净化构筑物距离岸边就很远，上岸工程就很大，如加大浮体的面积来降低吃水深度，则工程费用就更大了。

随着工业和生活的发展，用水量大大增加，如在陆地上修建净化水的工厂，占地是个非常突出的问题，一般一座小型水厂用地为0.5～0.7米²/米₃·日，这不仅增加了工程费用，而且也侵占了大片土地，因此，修建一种不占土地，能象船一样在水中移动的水上水厂便非常重要了。但到目前为止，由于不能缩小净化构筑物的高度，致使吃水深度过大（6～8米）还没有成功使用的先例。

本发明的目的之一是提供一种生产净化水的系统，水的各级工艺技术，而不是简化工艺流程本身。

本发明的目的之二是提供一种吃水深度在1.0～3.0米，可移动的，完整的，一体化的水上水厂。

本发明在保证产水量不变和净化水质符合卫生标准的前题下，将全部净化构筑物高度从常规水厂的5～7米降低到2.5米左右，不超过3米，并与船仓有机地结合起来，使其浮体重心下降到水源水平面附近，这样因重心的降低，整个浮体就像不倒翁那样，绝不会被风浪击倒。本发明的水上水厂浮体的吃水深度保持在1.0～3.0米之内，这样的水上浮体既安全又稳定、可靠。

众所周知，陆地上的水厂一般使用一级泵房及其一系列设备将水从水源，如河流，湖泊和水库，抽送到水厂进行净化。考虑到枯水期和汛期水源水位的变化，进水口大都修建在枯水期水位标高之下，而且进水口是固定的，以保证无论在任何情况下都能向水厂提供足够的进水量。但是，这样便带来了一个问题，在汛期大量流砂会随水侵入取水口，给净化带来了困难，不可避免地出现不符合卫生标准的自来水，即出现浑水。

本发明提供的净化水系统的任务就是解决这个问题。

下面参照附图，通过本发明最佳实施例，对本发明加以说明。

图1表示本发明流程示意图。

图2表示根据本发明的实施例的外观图。

图3表示本发明所示的实施例中净化水系统的剖视图。

图4表示本发明实施例中，根据图3所作的俯视图。

图5表示根据本发明的旋桨混合器和多级网板反应装置的剖视图。

图6表示本发明异向流沉淀池中斜板的角度（40°）与先有技术中的角度（60°）的比较图。

图7表示本发明的40°倾角斜管板异向流沉淀池。

参见图1，这是本发明一种流程示意图，清楚地说明了净化水的工艺流程，同时也体现了本发明净化水的系统。

水源中的水通过虹吸管之类的自流式进水装置（11）流入进水间（11a），然后由投药管（11b）加入助凝剂和混凝剂，经旋桨混合器（12）进入多级网板搅拌反应装置（13），从这里又进入倾角斜板（管）异向流沉淀池（14），沉淀在本池中的积泥由虹吸排泥管（16）中排出，清水流入滤池（15），经橡胶粒（15a）、无烟煤（15b）和石英砂（15c）组成的滤层进入滤池底部的空间（17），然后直接由泵（图中未标）从出水管（18）抽吸经消毒后到供水网。

本发明提供的净化水的系统使用的是与先有技术中完全不同的技术来取水，在上述实施例中使用的是虹吸式进水装置。原水通过虹吸装置（11）进入水厂，无需任何能源消耗，而且可以根据浮体内外的水位差自动调节进水量。因此在生产运行中，无需在增减流量时使用闸门开启度的方式来调节进水量。另外，由于虹吸进水口因水涨船高，永远处于水源水面以下合适的深度，比如：0.8～1.0米，不受水源水位变化的影响及漂浮物与流砂的干扰，从而提供了净化工艺的保证率，使净化后的水质稳定，始终符合卫生要求。

参照图5，本发明提供的净化水的系统使用一种旋桨混合器（12）。该混合器为一上口大，下口小的类似喇叭筒形的设备，筒的下部为进水口（12a），中部为混流叶桨（12b），上部为导流筒（12c）。叶桨中心轴（12d）由安装在其上方的电机（12e）驱动。原水在进水间（11a）投加混凝剂和助凝剂后，原水所含悬浮物在激烈的水力紊动作用下得到充分、快速的混合，并在转速较快和离心力的作用下提升水位0.5～0.8米，以满足后续工艺沉淀池虹吸排泥所需的水头。用上述混合器混合的时间为30～60秒。

本发明提供的净化水系统使用一种多级网板搅拌反应装置（13），参见图5。该装置有若干垂直于水面的网板（13a）与联接网板的立式驱动轴（13b），该轴由安装在其上方的电机（13c）驱动。整个反应池由逐级递减流速的多级网板搅拌装置组成。这是利用过网水流的流体力学条件使杂质凝聚的微涡流在反应池中密集出现，提高了反应絮凝效果，使反应时间缩短到3～6分钟，比常规的水厂缩短了1/3左右。

本发明提供的净化水系统使用30°～40°倾角斜管（板）异向流沉淀池（14），参见图7。该沉淀池包括：进水盖板阀（14a），30°～40°倾角斜管（板）（14b）泥沙浓缩室（14c）和虹吸排泥管（16）。该池高度为1.5～2.8米。沉淀池中的积泥利用高出浮体外水源水平面0.5～0.8米的作用水头，以大小虹吸方式间歇或连续排泥将泥排出浮体。

本发明使用的30°～40°倾角斜管（板）异向流沉淀池;既降低了沉淀池的高度，又增加了投影面积50%以上，参见图6。当斜边为1时，60°角的底边为0.5，而当角度是40°时，底边则为0.75;垂直方向的高度在60°时为0.87，在40°时为0.64。从这个示意图中，可以看出，倾角的变化，对高度和投影面积的影响是一目了然的。改进为40°度倾角斜管（板）沉淀池，其表面负荷达到18～19.6米³/米²时，比常规的60°倾角异向流管（板）沉淀池提高50%以上。

此外，由于沉淀池斜管（板）上面的清水区完全在浮体仓的内部，基本上不存在受阳光照射而出现局部射流和滋生青苔、藻类等现象。此处的清水区高度为0.5～0.8米，而常规水厂沉淀池的清水区高度则不小于1.2米。

本发明的净水系统改进了滤层中的滤料，参见图1。本发明的净化水系统使用了由橡胶粒（15a），无烟煤（15b）和石英砂（15c）等滤料组成的轻型多层滤料滤池（15）。与惯用的滤料相比，橡胶粒具有较好的物理吸附作用，橡胶粒的“比表面”是石英砂的“比表面”的5倍。整个滤层的 截污量大，达到8公斤/米³，比被认为较先进的塑料粒、无烟煤和石英砂组成的轻型三层滤料的截污量大30～50%，且成本也低。

为了使滤池高度降低至2.5米，本发明使用一种抽吸式过滤方法，参见图1。在现有技术中，过滤后的水从滤池底部的出水口（18）流入一个蓄水池（图中未标）中，然后再由泵抽吸供水。本发明使用的滤池，不仅清水池的高度低于常规的滤水池中清水的高度，而且，滤池底部的出水口（18）是直接连接抽水泵（图中未标），从而省去了蓄水池。清水由泵直接从滤池底部空间（17）抽吸过滤，使滤池底部需要的水头（正水头或负水头）在整个过滤周期中由水泵吸水管的变化来达到总压差不变，即作用水头不变。这不仅保证过滤效能与一般重力滤池一样，还可以增加出口的负压来延长比一般重力滤池更长的过滤周期。

本发明的实施例每立方米构筑物产水量达2.0～2.2米³水/时，为一般陆上水厂0.7～1.0米³水/时的2倍。异向流斜管沉淀池表面负荷15～18米³/米²时，为一般同规模水厂的异向流斜管沉淀池表面负荷7～12米³/米²时的1.5倍。

根据本发明净化水系统的水上水厂，从原水进入，经过净化，到输送清水上岸的总停留时间为18～26分钟，为一般同规模陆上水厂总停留时间75～180分钟的1/3～1/5。

根据本发明制造的水上水厂，由于是在水中且利用虹吸进水和虹吸排泥装置，能节约大量能源，制水成本电耗平均0.18～0.22度/米³，为一般水厂成本电耗平均0.25～0.35度/米³的2/3左右。

根据本发明制造的水上水厂，管理集中，由于只有一个车间，而常规水厂按净化工序分至少有4至5个车间，即：取水、加药-沉淀，过滤，消毒，供水，故本发明的水上水厂又可节约人力、物力。加上前述的节约基建费用及电耗等，故制水成本也相应地降低，为陆地同等规模水厂的50～60%。

本发明的水上水厂建于水中，不需占用土地，同时由于布置紧凑，可移动，不受或少受地震影响。同时，还可以妥善解决现有城市供水系统中部分低压区的增压问题。另外，还可以大幅度缩短建设水厂的周期，一般中型水厂，在陆地建设需2～3年，而水上水厂则不到一年。

Claims (4)

1、一种置于船体上的生产净化水成套设备，包括虹吸管自流式取水装置，旋浆混合器，网板搅拌反应装置，以虹吸排泥的40°倾角斜板(管)导向流沉淀池，抽吸过滤式三层滤料滤池，消毒设备和供水管网，其特征在于所述成套设备的净化构筑物高度不超过3米，其中使用30°-40°倾角斜板(管)异向流沉淀池装置，其池高为1.5-2.8米，并具有利用高出水平面0.5-0.8米水头排出积泥的虹吸排泥装置，上述滤池的高度为2.5米。

2、根据权利要求1所述的生产净化水成套设备，其中旋浆混合器的特征是：该混合器为一个上部大，下部小的类似喇叭形的筒，其下部为进水口，中部为混流叶浆，上部为导流筒。

3、根据权利要求1所述的生产净化水成套设备，其中所述搅拌反应装置的特征是：该装置为主轴式多级网板搅拌反应装置，所述网板垂直于水面。

4、根据权利要求1所述的生产净化水成套设备，其特征是：所述三层滤料在所述滤池中自下而上的填充顺序为石英砂-无烟煤-橡胶粒的滤料滤层。

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