CN104193027A - 重力式一体化净水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力式一体化净水器，属于水处理领域，所述净水器包括有可调节的混凝剂投加装置、漩流反应室、沉淀水缓冲区、斜管沉淀区、泥渣沉淀区、无阀过滤腔、冲洗存水箱、清水池、连接管和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、排泥集于一个立式圆柱形壳体内，通过连接管和虹吸反冲洗系统实现自动制水和反冲洗，利用源水原有重力势能，完成整个净水流程，出水还可利用原有压力输送至清水池，根据制水量不同制成不同直径的罐体。一体化净水器运输、建设、管理和运行成本低，在具有一定自流水源的地方，即使缺乏电能也能建造出一个全自动、低能耗的净水工厂。适用于城镇、农村、居民点、工矿企业等生活用水及生产用水的净化处理。

Description

重力式一体化净水器

技术领域

本发明涉及一种重力式一体化净水器，属于水处理领域。 

背景技术

目前我国还没有享受自来水的人数约占农村总人口的55％以上，由于自来水厂占地面积大，结构复杂，许多农村地区不适合建设自来水厂。特别是农村山区地区或应急状态，水源地电力供应困难，管理水平低，经济效益差。 

市售一体化净水器，多数装置存在结构复杂，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。针对山区城镇、农村人口相对分散、交通不便等特点，重力式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，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

本发明的目的在于利用水源水的水压进行全程制水和反冲洗，重力式一体化净水器结构紧凑，设备结构简单、净化效果好、易安装易操作，减少占地面积和连接管路，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，虹吸无阀重力式一体化设备实现了过滤腔的自动反冲洗和排泥作业，设备具有操作简单、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。 

本设备的显著性特点和创新性主要体现以下方面： 

本发明的重力式一体化净水器，包括立式圆柱形壳体，进水口(6)、出水管(13)、排泥口(16)、人孔(14)、U型管出口(24)，水箱人孔(12)，其特征在于：立式圆柱形壳体内依次为水箱(1)、净化过滤腔(2)、斜管沉淀区(3)、混凝反应系统，所述混凝反应系统上方为斜管沉淀区(3)、下方为旋流反应室(7)，所述混凝反应系统通过沉淀水缓冲区(25)与斜管沉淀区(3)连接在一起。 

所述的重力式一体化净水器，根据净水能力的大小，制成不同直径(1500mm到10000mm)的罐体，单台设备净水能力可达10-250m³/h。 

水源水进水采用重力式水流落差，水头损失小，只要水头落差8m，就可完成全程制水，还可将出水送到高位清水池。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，克服了压力式一体化净水设备需要高压力的缺点。 

所述的重力式一体化净水器，在进水管处设置了投药口投加混凝剂，通过管道混合器，充分与原水高速混合。 

所述的重力式一体化净水器，在反应室采用两级圆锥形无级变速漩流反应方式，使水中的胶体物质、悬浮物和药剂与椎形反应室壁碰撞，在碰撞过程中相互聚集，逐渐形成较坚实的矾花颗粒，并在水力作用下矾花不断的长大和积累。这种圆锥形无级变速漩流反应方式，在反应时间上只是传统的折板反应的4～5分之一。在设计上反应时间可达到6min。椎形反 应室底部直径增大，水流速度逐渐变小。水流从椎形反应室底部流入反应腔，反应腔底部设有排泥口。 

所述的重力式一体化净水器，在结构布置方面将其分为两段，大大地降低了反应腔的高度，在两段反应室过渡之间自然形成了一个悬浮泥渣层，这些悬浮的泥渣层中含有大量的絮凝剂的高分子与水中杂质胶体形成的综合物，且具有更充分的活性，通过处理水中剩余的杂质胶体的稳定性可起到进一步破坏作用和拦截作用，使其水中剩余的杂质颗粒和矾花进一步更大的整集，为沉淀创造更好条件。 

这些含悬浮及胶体物质矾花颗粒的原水以较缓的速度进入斜管沉淀区中，在拥挤的矾花絮体的网捕作用下逐渐沉淀到池底，通过排泥管排掉，水质得到澄清。另外，斜管布置的倾斜方向与水流进口旋流的方向相反，可进一步加速泥渣沉淀，提高净水器的工作效率。 

经反应、沉淀后的待滤水经进水下降管流入过滤腔，待滤水自上而下地通过无烟煤、石英砂双层滤料过滤，滤后清水从连通管进入到过滤腔上部的冲洗存水箱内贮存，待该水箱充满后，水再从冲洗存水箱上面的出水槽溢流出水管流入到清水池。 

在过滤腔运行中，滤层不断的截流悬浮物，滤层阻力逐渐增加，因而促使虹吸上升管内的水位不断升高，当水位达到顶部虹吸形成口时，水自该管中落下开始抽气，带走虹吸下降管中的空气，当虹吸管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，使过滤腔形成负压，这时上部冲洗贮水箱内清水通过连通管倒流入下水室，下水室的水由下而上，通过整个滤层形成了滤床的反冲洗。当过滤腔上部的冲洗水箱水面下降至冲洗水箱内的虹吸破坏管管口露出时，反冲洗的虹吸被破坏，过滤腔的反冲洗结束，过滤腔又开始正常过滤供水。 

当过滤腔还没达到期终水头损失时，为了管理上的需要可提前进行反冲洗。开启强制反冲洗阀门，立即使过滤腔形成反冲洗。 

本发明新颖性在于净水器罐体直径大小可随制水量大小而调整，内部结构固定，设备外围管可随水源和设备基础、水箱位置而变化；采用两级圆锥形无级变速漩流反应方式，减少了反应时间；在结构布置方面将其分为两段，大大地降低了反应池的高度，结构优化后使用原材料少、制作加工，运输和安装方便。无阀过滤腔的强制反冲洗，能使过滤腔还没达到期终水头损失时，为了管理上的需要可随时提前进行强制反冲洗。其突出的优点在于：进行强制反冲洗时，并不需要像以往必须配备有压力水源及相应电源设备设施等。只要具有一定自流水源的地方，即使缺乏电能也能建造出一个全自动、低能耗的净水工厂。这对于广大的农村及边远地方，特别是在西南山区地区具有重要的意义。 

本发明混凝剂、消毒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。无阀过滤腔的各进水、出水、冲洗及排水管路均可免去人工进行阀门操作控制，而靠水力作用自动运行冲洗。它的过滤水头低(一般澄清池出水高度只要高出清水出水槽一米多即能满足过滤腔进水压力要求)故运行费用少、自动化运行程度高、管理方便，适合各类管理水平的企业，安全可靠，设备一体化(过滤腔、反冲洗水箱、进水箱、虹吸管组装为一体)结构紧凑。用户只需按要求做好设备基础和接通进出水管即可投入运行。 

附图说明

图1为本发明重力式一体化净水器结构示意图； 

图2为本发明的虹吸反冲洗管道系统 

图中标号：水箱(1)、净化过滤腔(2)、斜管沉淀区(3)、混合器(4)、加药口(5)、进水阀(6)、漩流反应池(7)、虹吸破坏斗(8)、排气管(9)、虹吸上升管(10)、虹吸下降管(11)、人孔1(12)、净水管(13)、人孔2(14)、出水閥(15)、排污管(16)、反冲调节器(17)、虹吸破坏管(18)、通气阀(19)、抽气管(20)、强制冲洗阀(21)、虹吸辅助管(22)、清水池(23)、U型管出口(24)、沉淀水缓冲区(25)以及支架和管道等。 

具体实施方式

立式圆柱形罐体内有水箱(1)、净化过滤腔(2)、斜管沉淀区(3)、混凝反应系统、所述混凝反应系统上方为斜管沉淀区(3)、下方为旋流反应腔(7)，所述混凝反应系统通过沉淀水缓冲区(25)与斜管沉淀区(3)连接一起。净化过滤腔(2)通过连通管与水箱(1)连接一起，净水管(13)经过消毒机(26)与水箱(1)相连接。 

打开进水阀(6)，关闭排污阀(16)，水源水通过自流进入混凝反应系统的进水管，在进水管中通过可调节混凝加药装置(5)投加混凝剂，在进水管中进行管道混合(4)，进入无极变速旋流反应室(7)进行反应混合，圆锥形无级变速漩流反应方式，让絮凝体在水力作用下不断的长大和积累，经过沉淀水缓冲区(25)，含有胶体的待沉淀水进入斜管沉淀区(3)，水经过斜管缓慢上升，在拥挤的矾花絮体的网捕作用下逐渐沉淀到池底，通过排泥管(16)排掉，经沉淀后的水溢流到进水下降管流入净化过滤腔(2)，使待滤水自上而下地通过无烟煤、石英砂双层滤料过滤，滤后清水从连通管(24)进入到过滤腔上部的冲洗存水箱(1)内贮存，待该水箱充满后，水再从冲洗存水箱上面的出水槽溢流出水管(13)流入到清水池(23)。 

设备使用一段时间后，滤层不断的截流悬浮物，滤层阻力逐渐增加，促使虹吸上升管(10)内的水位不断升高，当水位达到顶部虹吸形成口时，水自该管中落下开始抽气，带走虹吸下降管(11)中的空气，当虹吸管中的真空度达到一定值时，便发生虹吸作用，使过滤腔的滤室形成负压，这时上部冲洗贮水箱(1)内清水通过连通管(24)倒流入下水室，下水室的水由下而上，通过整个滤层形成了滤床的反冲洗。当过滤腔上部的冲洗水箱水面下降至冲洗水箱内的虹吸破坏管(18)管口露出时，反冲洗的虹吸被破坏，反冲洗结束，系统新的净水周期开始。 

当过滤腔还未达到期终水头损失时，为了管理上的需要可提前进行反冲洗。只需开启强制反冲洗阀门(21)，可立即使过滤腔很快形成反冲洗工况。其突出的优点在于：进行强制反冲洗时，不需要配备有压力水源及相应电源设备设施。 

Claims (5)

1.重力式一体化净水器，包括集中设置在包括立式圆柱形壳体内的进水反应区、沉淀区、过滤区、冲洗存水箱以及位于圆柱形壳体外的虹吸反冲洗装置，其特征在于所述混凝反应系统在结构上分为两段，上方为斜管沉淀区、下方为旋流反应室，所述混凝反应系统通过沉淀水缓冲区与斜管沉淀区连接在一起。所述反应腔底部设有排泥口。待滤水溢流到进水下降管流入过滤区，所述过滤区通过连通管与过滤区上部的冲洗存水箱连接。所述虹吸反冲洗装置的虹吸上升管连接于过滤区的顶部，所述冲洗存水箱通过出水管与清水池相连。

2.根据权利要求1所述的重力式一体化净水器，其特征在于：上述混凝反应系统有进水管、进水阀、可调节的混凝加药装置及投加口、管道混合器。

3.根据权利要求1所述的重力式一体化净水器，其特征在于：上述冲洗存水箱有水箱溢流口、消毒机及投加口，通过出水管与清水池相连。

4.根据权利要求1所述的重力式一体化净水器，其特征在于：上述虹吸反冲洗管道系统有虹吸上升管、虹吸下降管、虹吸辅助管、强制冲洗管、虹吸破坏管、抽气管、虹吸破坏头和水封井。所述虹吸反冲洗管道系统的虹吸上升管与U形管出水口、反洗水出口、虹吸辅助管、虹吸破坏管和虹吸下降管相连，虹吸辅助管与抽气管、强制冲洗管相连，虹吸破坏管通过虹吸破坏头与水箱相连接，形成虹吸无阀重力式一体化净水器。

5.根据权利要求1所述重力式一体化净水器可以制成高度和内部结构一致而不同直径的罐体。