CN102249446A - 多适应压力式一体化净水器 - Google Patents

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多适应压力式一体化净水器,涉及水处理技术领域,具体涉及到常规中小型自来水厂结构复杂管理难和其它一体化净水设备适应差的问题,所述净水器包括有反馈可调节的混凝剂投加装置、折板反应室、待沉淀水均匀分配器、斜管沉淀室、污泥收集室、砂滤室、连接管或虹吸反冲洗管道系统,其特点将常规自来水的混凝、沉淀、过滤、排泥集于一个压力式罐体内,通过连接管或虹吸反冲洗系统实现自动制水和反冲洗,利用水源水原有重力势能,完成整个净水流程,出水还可利用原有压力输送至高位清水池,根据制水量不同制成相应大小的压力式罐体,它便于运输、建设、管理和运行成本低,是解决农村、学校、部队和应急供水不同水源水自来水厂建设的一体化净水器。

Description

多适应压力式一体化净水器
技术领域
[0001] 本发明属于水处理技术领域,具体涉及到常规中小型自来水厂结构复杂管理难和其它一体化净水设备适应差的问题。
背景技术
[0002] 据报道,我国还没有享受自来水的人数约5亿多,占农村总人口的55%以上,但常规自来水厂占地面积大,结构复杂,建设周期长,管理不便,许多农村地区不适合建设常规自来水厂。另外,庞大配水管网系统也存在诸多问题:(1)管道的长距离和大口径,导致投资昂贵;(¾管路水头损失大,泵站耗能高,日常运行费用多;C3)管道二次污染,带来水质难于保证,同时增加了消毒剂投加量;(4)管网渗漏、爆管、断水等问题,使安全隐患多,维修成本大。特别是农村山区地区或应急状态,他们的水源地多数在山区,那里电力供应困难,管理水平低,经济效益差,不能建设常规水厂。
[0003] 一体化净水器市场已有应用,但多数装置结构复杂,自动化程度不高,适用性不强,设备之间结构不紧凑等方面缺点,有的需要电力供应才能运营操作,有的排泥困难,有的混凝药剂靠人工控制喉管的高低来控制投加量,有的药剂投加后混合不恰当,有的絮凝反应时间短、产生絮凝体小、矾花易出池外,有的絮凝反应后到达到沉淀区不均勻、易产生短路和死水区,有的过滤池采用轻质滤料、易产生偏流、造成出水差,有的反冲洗系统制造复杂、耗能动力多、反冲洗水量多。
[0004] 因此,研究净水效果好、占地小、安装方便、适用性强、操作简单、加混凝剂均勻、反应时间恰当、进水均衡、结构紧凑、可全自动控制的多适应压力式一体化净水器,是解决农村、厂矿、学校、部队和应急供水不同水源水的中小型自来水厂建设的有效措施,就近利用水资源净化成安全可靠的饮用水,同时无需投入大量管网系统成为这些地区水处理供水行业关键问题。同时针对山区城镇、农村人口相对分散、交通不便、不适合大型自来水工程开展,综合山区水源海拔高(高位水库、塘坝、山溪)等特点,一体化净水器充分利用水源原有重力势能,完成整个净水流程,设备出水还可利用原有压力将水输送至高位清水池与无塔供水设备,充分利用水源压力完成供水过程,节约建设成本与能源,节省运行与使用成本。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于针对上述存在问题和不足,研究利用水源水的高程(水压)进行全程程制水和反冲洗,科学布置,结构紧凑,工艺完善,技术成熟,功能稳定可靠的多适应压力式一体化净水器。本发明多适应压力式一体化净水器,能净化不同制水量不同水源水的水质,它净水能力大、净化效果好、设备结构简单,易安装易操作。将凝聚、沉淀、净化等工序集于单一罐内完成,减少占地面积和连接管路,关键是通过多适应压力式一体化净水器解决了常规水厂需要多个反应池、沉淀池、过滤池和依靠水泵进行制水与反冲洗,解决了其它一体化净水设备无反馈可调节的混凝加药装置的问题,也解决了常规的虹吸无阀滤池需要在滤池上方建造冲洗水箱,造价成本高等问题,通过虹吸无阀压力式一体化设备实现了砂滤池的自动反冲洗和排坭作业,通过全水力压力式一体化净水设备实现了全罐体的反冲洗和排坭作业。设备操作简单、维修方便,易组装和移位,采用全水力自动控制系统运行等特点。
[0006] 本设备的显著性特点和创新性主要体现以下方面:
[0007]( —)设备的结构多适应压力式一体化净水器可根据净水能力的大小,制成不同直径GOOmm到2500mm)的压力式罐体,单台设备净水能力可达l-50m3/h,比其它一体化净水设备只有几种规格和没有小流量方面已有显著性进步。压力式罐体配套连接管成为全水力压力式一体化净水器,压力式罐体配套虹吸无阀反冲系统成为虹吸无阀压力式一体化净水器,克服了其它一体化净水器的固定结构,未能适应各种水源和现场的情况。
[0008] ( 二)水源水进水在水库或山溪河流为水源时可以采用重力式水流落差,水头损失小,只要水头落差5m,就可完成全程制水,具还可将出水送到高位清水池。若水源点在设备基础的下方时,只要水泵抽到设备进水口处还有0. 05MPa的压力即可,因此克服其它压力式一体化净水设备需要高压力的缺点。
[0009](三)混凝工艺通过特制有反馈计量可调节的重力式投加装置投加混凝剂,根据水源水和出厂水浊度变化调整混凝投加量,克服某些水厂混凝药剂靠人工控制喉管的高低或球阀调节投加量不准确的问题,也可适应不同水源水质条件时需要投加强化混凝剂的特殊净化处理。在进水管处设置了高速旋转叶轮管道混合,取消了传统管道混合平板浆叶,在投药口投加混凝剂后能高速混合,浆叶与水流接触面更大更均勻。在反应室采用改进型旋流折板反应室,水流经过众多网孔,造成一次次水流的起伏变化与流向改变,从而大在地提高絮凝颗粒碰撞与凝聚,沿水流方向折板孔隙增大,水流速度逐渐变小。经过上述改进混凝反应时间从常规混凝大于20分钟缩短到10分钟。反应室排泥器克服了某些一体化净水器的反应室排泥困难问题。
[0010](四)沉淀工艺在待沉淀区加装待沉淀水均勻分配器,克服某些一体化净水器在絮凝反应后到达到沉淀区水流不均勻、易产生短路和死水区现象,也克服了常规水厂占较大容积的进水分配区。
[0011](五)过滤工艺过滤区与沉淀区待滤水连接采用连通管或虹吸无阀反冲洗系统, 从而实现一种相同内部结构的压力式罐体适应不同水源条件不同需要的净化制水工艺的一体化净水器。连通管与压力式罐体相连成为可自动控制的全水力压力式一体化净水器, 虹吸无阀反冲洗系统与压力式罐体相连成为全自动的虹吸无阀压力式一体化净水器。克服了其它一体化净水器适应性差,不能适应各种水力条件的缺点。
[0012] 全水力压力式一体化净水器技术方案是这样实现的:
原水经管道自流到管式混合器,并在混合器前,用加药装置的计量泵注入絮凝药剂,通过混合器的作用使药剂与水中的杂质进行均勻混合后流入高效组合式一体化净水设备,进行絮凝、沉淀、过滤、消毒后,水箱贮存供用户使用。当滤层进水阻力增大时,用手动或自动控制阀门采用水箱水对滤层进行重力式反冲洗操作。
该方式的一体化净水设备有两个阀门,一个是进水阀,另一个是反冲洗排污阀。工作时打开进水阀,并闭反冲洗排污阀;反冲洗时,关闭进水阀,打开反冲洗排污阀。可根据水源水质和过滤效果进行调整反冲洗时间和冲洗周期。过滤后水质达到生活用水卫生标准的要求,作为生活用水使用。[0013] 虹吸无阀压力式一体化净水器技术方案是这样实现的:
当水源水经过管道与加药泵投加混凝剂在特制管道混合器混合,进入罐体中部反应室,生成较大絮凝体缓慢上升到待沉淀水均勻分配器,在斜管沉淀区达到沉淀与分离,絮凝体下沉到污泥收集区,经过沉淀区的净化水经过收集管到达砂滤区,砂滤后水质达到生活饮用水卫生标准的要求,作为自来水使用。当使用一段时间后,滤层不断截留悬浮物,过滤水头损失逐渐增加,使虹吸上升管中的水位逐渐升高。当水位升高到水从虹吸辅助管流下, 将虹吸管中全部空气带走,形成连续虹吸水流。此时,滤层上部的压力骤降,促进罐体外水箱内的水循着过滤水的相反方向进入虹吸管,滤料因而受到反冲洗,冲洗废水由排水水封井流到下水道。冲洗过程中,水箱内水位逐渐下降,当水位下降到虹吸破坏斗以下时,管口与大气相通,虹吸破坏,冲洗结束,过滤重新开始,新的净水周期开始。
[0014] 本发明新颖性在于压力式罐体内部结构固定,直径大小可随制水量大小而调整, 设备外围管可随水源和设备基础、水箱位置而变化,压力式罐体进行优化使用原材料少、制作加工工序简单,运输和安装方便,混凝剂投加可根据水源水和出厂水进行调节,反冲洗不需要反冲洗泵,斜管和反应排污能自动控制,解决了农村希望尽快实现自来水的要求,为农村饮用水工程提供了一种操作简单效果好的净水设备,同时也解决农村自来水建设难、管理难的问题,本发明也克服了人们对一体化净水器适应差的偏见,该产品的应用带来非常明显社会和经济效益,农村饮用水水质提高,将进一步减少水性疾病,提高群众生活水平和幸福指数。本发明解决了中小型自来水建设和管理一直渴望解决、但始终未能获得成功解决的技术难题。
[0015] 本发明实用性在于它能净化不同水源水的水质,能制成直径为400_2500mm的压力式罐体,适用于农村、厂矿、学校、部队和应急供水不同水源水的中小型自来水厂建设。它制造成本低,运行成本低,操作简单、维修方便、不需要电力供应可制成全自动控制进行制水和反冲洗,制造出符合《生活饮用水卫生标准》的生活用水和工业用净水,也可在中水回用、矿山污水和工业废水中应用,也可作为自来水企业净化处理的中试设备。
附图说明
[0016] 图1为本发明的压力式罐体结构示意图。
[0017] 图2为本发明的外围连接管结构示意图
[0018] 图3为本发明的虹吸反冲洗管道系统
[0019] 图4为使用本发明的全水力压力式一体化净水器结构示意图
[0020] 图5为使用本发明的虹吸无阀压力式一体化净水器结构示意图
[0021] 图中标号:1、压力式罐体,2、混凝反应系统,3、斜管沉淀区、4砂过滤区,5、虹吸反冲洗管道系统,6、水箱,7、罐体直径Φ,21、进水管,22、进水阀,23、混凝加药装置投加口, 24、管道混合器,25、折板反应室,26、反应室出水口和待沉淀水的缓冲区,27、待沉淀水均勻分配器,28、反应室排泥器,31、斜管,32、待滤水收集区,33、待滤水连接管,34、污坭收集区,35、排污管,36、排污阀,37、自动排气进气阀,41、布水器,42、石英砂,43、出水区,44、出水管,45、待滤水进口与反洗水出口,46、消毒装置投加口,51、外围连接管,52、虹吸上升管, 53、虹吸下降管,M、虹吸辅助管,55、强制冲洗管,56、虹吸破坏管,561、抽气管,57、U形管出水口,58、虹吸破坏头,59、水封井,61、水箱溢流口,62、水箱进水与反冲洗管,63、水箱体。
5具体实施方式
[0022] 下面通过二个设备例子,进一步描述本发明。
[0023] 某农村有山溪水为源水,水源坡头下方8m处拟建小型水厂,供应给农民使用,日供水量需600m3,建成自动控制的全水力压力式一体化净水器,如图4所示。具体如下:
[0024] 本设备采用直径2000mm的压力式罐体1配套连接管51,压力式罐体1内有混凝反应系统2、斜管沉淀区3、砂过滤区4,混凝反应系统2上方为斜管沉淀区3、下方为过砂滤区4,混凝反应系统2通过待沉淀水的缓冲区2与斜管沉淀区3连接一起,斜管沉淀区3通过待滤水连接管33和连接管51与砂过滤区4相连接,压力式罐体1的出水管44与水箱6 相连接。
[0025] 打开进水阀22关闭排污阀36,水源水通过自流进入混凝反应系统2的进水管21, 在进水管中通过可调节混凝加药装置22投加混凝剂,在进水管21中进行管道混合23,进入折板反应室M进行反应混合,形成较大絮凝体的胶体,在反应室出水口 25到待沉淀水的缓冲区26。含有胶体的待沉淀水进入斜管沉淀区3,水经过斜管31缓慢上升,颗粒沉降到污坭收集区34,经过沉淀的水到达待滤水收集区32,通过待滤水连接管33、连接管51和待滤水进水口 45,到达压力式罐体1内的砂过滤区4,在石英砂42中过滤,进一步净化,通过布水器41到达出水区43,经过出水管44到达水箱6,得到符合标准的生活饮用水。
[0026] 设备使用一段时间后,石英砂42滤层不断截留悬浮物,过滤水头损失逐渐增加, 这时自动控制系统打开排污阀36,关闭进水阀22,水箱6的水通过出水管44到达砂过滤区 4进行反冲洗石英砂42,冲洗水经过连通管51达到沉淀区3,冲洗沉淀区斜管31,冲洗后污水到达污坭收集区34,从排污管35排出。经过若干时间的冲洗后,关闭排污阀36,打开进水阀22,冲洗结束,过滤重新开始,新的净水周期开始。
[0027] 某农村有山溪水为源水,水源坡头下方IOm处拟建小型水厂,供应给农民使用,日供水量需800m3,没有电力供应。因此,采用虹吸无阀压力式一体化净水器,如图5所示。具体如下:
[0028] 本设备采用直径2200mm的压力式罐体1配套虹吸反冲洗管道系统5,压力式罐体 1内有混凝反应系统2、斜管沉淀区3、砂过滤区4,混凝反应系统2上方为斜管沉淀区3、下方为过砂滤区4,混凝反应系统2通过待沉淀水的缓冲区2与斜管沉淀区3连接一起,斜管沉淀区3通过待滤水连接管与U形管57与砂过滤区4相连接,压力式罐体1的出水管44 与水箱6相连接。
[0029] 水源水通过自流进入混凝反应系统2的进水管21,在进水管中通过可调节混凝加药装置22投加混凝剂,在进水管21中进行管道混合23,进入折板反应室M进行反应混合, 形成较大絮凝体的胶体,在反应室出水口 25到待沉淀水的缓冲区26。含有胶体的待沉淀水进入斜管沉淀区3,水经过斜管31缓慢上升,颗粒沉降到污坭收集区34,经过沉淀的水到达待滤水收集区32,通过待滤水连接管33与U形管、U形管出水口 57和待滤水进水口 45,到达压力式罐体1内的砂过滤区4,在石英砂42中过滤,进一步净化,通过布水器41到达出水区43,经过出水管44到达水箱6,得到符合标准的生活饮用水。
[0030] 设备使用一段时间后,石英砂42滤层不断截留悬浮物,过滤水头损失逐渐增加, 使虹吸反冲洗管道系统5中虹吸上升管52的水位逐渐升高,当水位升高到水从虹吸辅助管54流下,依靠水流通过抽水管561抽气和挟气作用使虹吸管真空增大,虹吸下降管53等的作用,将虹吸管中全部空气带走,形成连续虹吸水流。此时,滤层上部的压力骤降,促进罐体外冲洗水箱6内的水循着过滤水的相反方向进入虹吸管,滤料因而受到反冲洗,冲洗废水由排水水封井59流到下水道。冲洗过程中,水箱6内水位逐渐下降,当水位下降到虹吸破坏斗58以下时,虹吸破坏管M把小斗中的水吸完,管口与大气相通,虹吸破坏,冲洗结束, 过滤重新开始,新的净水周期开始。
[0031] 多适应压力式一体化净水器能制成不同直径的设备处理不同制水量和不同水源水质,去除源水中悬浮物、有机物、微生物等物质要求,保证净化效果,达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。因此,多适应压力式一体化净水器可解决常规中小型自来水厂占地面积大、结构复杂、建设周期长、管理不便和其它一体化净水设备结构复杂、自动化程序不高、 适用性不强、设备之间结构不紧凑等方面问题。

Claims (7)

1.多适应压力式一体化净水器,其特征是是由压力式罐体(1)内混凝反应系统O)、斜管沉淀区(3)、砂过滤区(4)和外围连接管(51)或虹吸反冲洗管道系统(¾组成,所述混凝反应系统(2)上方为斜管沉淀区(3)、下方为过砂滤区G),所述混凝反应系统(2)通过待沉淀水的缓冲区06)与斜管沉淀区C3)连接一起,所述斜管沉淀区C3)通过待滤水连接管 (33)与外围连接管(51)或反冲洗管道系统(5)与砂过滤区(4)相连接,所述外围连接管 (51)或虹吸反冲洗管道系统(5)通过连接管(33)和待滤水进水口 05)将斜管沉淀区(3) 与砂过滤区(4)相连接、并与压力式罐体(1)相连接,所述罐体(1)通过出水管G4)与水箱(6)相连,所述压力式罐体(1)可以制成高度和内部结构一致而不同直径Φ (7)的罐体。
2.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于:上述混凝反应系统(2)有进水管、进水阀0¾、有反馈可调节的混凝加药装置及投加口 、管道混合器(M)、折板反应室(25)、反应室出水口和待沉淀水的缓冲区(沈)、待沉淀水均勻分配器 (27)、反应室排泥器(¾),所述混凝反应系统的上方为斜管沉淀区(3),待沉淀水的缓冲区06)和待沉淀水均勻分配器(XT)与斜管(31)相连接。
3.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于:上述斜管沉淀区 (3)有斜管(31)、待滤水收集区(32)、待滤水连接管(33)、污坭收集区(34)、自动排气进气阀(37)、排污管(3¾和排污阀(36)组成,所述待滤水收集区(3¾通过待滤水连接管(33) 与外围连接管(51)或虹吸反冲洗管道系统(5)和待滤水进水口 05)与砂过滤区(4)相连接。
4.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于:上述砂过滤区(4) 有布水器(41)、石英砂02)、出水区03)、出水管(44)、待滤水进口与反洗水出口(45)、消毒装置投加口(46),所述砂过滤区(4)通过出水管04)与水箱(6)相连、待滤水进口与反洗水出口 G5)与外围连接管(51)或虹吸反冲洗管道系统(5)相连。
5.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于上述虹吸反冲洗管道系统(5)有虹吸上升管(52)、虹吸下降管(53)、虹吸辅助管(M)、强制冲洗管(55)、虹吸破坏管(56)、抽气管(561)、虹吸破坏头(58)和水封井(59),所述虹吸反冲洗管道系统(5) 的虹吸上升管(52)与U形管出水口(57)、反洗水出口(45)、虹吸辅助管(M)、虹吸破坏管 (56)和虹吸下降管(53)相连,虹吸辅助管(54)与抽气管(561)、强制冲洗管(55)相连,虹吸破坏管(56)通过虹吸破坏头(58)与水箱(6)相连接,形成虹吸无阀压力式一体化净水ο
6.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于上述外围连接管 (51)通过连接管(3¾和待滤水进水口 0¾将斜管沉淀区(¾与砂过滤区(4)相连接、并与压力式罐体(1)相连接,形成全水力压力式一体化净水器。
7.根据权利要求1所述的多适应压力式一体化净水器,其特征在于上述水箱(6)有水箱溢流口(61)、水箱进水与反冲洗管(62)、水箱体(6¾组成,所述水箱(6)通过水箱进水与反冲洗管(62)和出水管(44)与压力式罐体(1)相连。
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