CN105498567B - 排污扩散器预掺混方法及一种强预掺混排污扩散器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及排污扩散器预掺混方法及一种强预掺混排污扩散器，包括：污水进水管，环形压力水室，收缩管段，径喉管段，扩散管段，以上几部分为同轴的流通管道；包括：吸水喇叭口和与之相接的吸水主管段，内套筒吸水主管段置于外套筒进水室之中，并与之同轴，构成了环形污水进水室的内、外壁面；而吸水喇叭口置于外套筒之外，外套筒收缩管段末端与吸水主管段管路末端构成了射流喷口。本发明利用废水排出时的压力，以空心旋转或非旋转水射流形态射出，在其空心部位造成了负压，环境水体被吸入负压带，射流裹夹环境水体，在扩散器中预先掺混混合，大幅度地降低废水的浓度或温度，而后自扩散器排口排出。可大幅度降低其排污混合区的面积，满足环境要求。

Description

排污扩散器预掺混方法及一种强预掺混排污扩散器

技术领域

本发明涉及扩散器中添加强预掺混的方法和一种强预掺混排污扩散器，是一种用于环保的水工方法和设施。

背景技术

沿水域(江、河、湖、海)分布的城市都会向所临水域排放大量的污水，包括：废温水（温排水）、污水等。特别是大型火、核电厂将排放数量可观的温排水，对水域环境和水生态有着严重的负面影响。排水的排放口浓度或水温通常高于环境标准限值，为此环境管理部门会要求在排口周围设置混合区，混合区内污水浓度或废水温度允许超标，但混合区外浓度与温度必须达到国家水质标准。如何减小混合区范围，即污水浓度与废热水温度尽快达标，以减小超标区域范围，一直是国内外研究者探讨的主要课题。

排水引流管终端通常采用名为“扩散器”的装置，扩散器是由一个或多个开有孔口的导管组成；还有的是沿排放母管末段的长度方向布置若干个有一定形状出流口的支管。其目的均是增大排出污水与环境水体的接触混合面积，增强其稀释度，进而减小混合区范围，使得污水、废热水排放尽快满足有关水体排污的国家标准。这对火、核电厂大量温排水排放的环境负面影响的消除；对节约排水工程投资方面尤其意义重大。

增大排污扩散器出流处稀释度的重要途径之一是污水自扩散器出流前尽可能地掺入环境水体，即加入一个预稀释过程，这一点在海洋排污中尤显重要。因为不仅可以达到预先稀释的目的、减小污水到达自由表面的浓度, 而且由于污水与环境水体的密度差的减小, 延缓污水在环境水体中的上升速度，同时掺混更充分，到达水面污水的稀释度更能满足环境评价要求。再者预稀释装置的加装，在同等条件下，可以起到类同于无预稀释扩散器需增加排放管数量才能达到的目的。现有诸多实用的各种结构的排污扩散器无预掺混效果，污水稀释度低下，而预掺混扩散器的理念和据此理念而生的扩散器尚未出现。

发明内容

为了大力提高现有扩散器的稀释效果，本发明提出了排污扩散器预掺混方法及一种强预掺混排污扩散器。

所述扩散器增加预掺混方法是：利用污水原有排放的压力，在扩散器中形成空心旋转（或非旋转）射流，其空心部位出现较高真空，使得大量（倍于污水流量）环境水体被吸入扩散器中，并在其喉部与污水预先强烈掺混稀释，大幅度地降低污水浓度或温度，而后自扩散器排口排出，在排放口近区再形成一般扩散器出口射流均有的对环境水体的卷席掺混，即本扩散器可以实现污水（温排水）与环境水体的二次掺混稀释。

本发明的目的是这样实现的：排污扩散器预掺混方法，所述的方法为：

将污水以空心旋转或非旋转水射流形态射出，在其空心部位造成负压；

利用负压吸入大量环境水体；

利用污水的空心旋转或非旋转射流裹夹环境水体，可将环境水和污水掺混混合，形成混合水，预先大幅降低排污水浓度；

混合水通过扩口排出后，出现二次掺混稀释现象。

一种根据上述方法设计的强预掺混排污扩散器，包括两大管路部分，其一为外套筒部分，包括：污水进水管，环形压力水室，收缩管段，等径喉管段，扩散管段，以上几部分为同轴的流通管道；其二为内套筒部分，即吸水管路部分，包括：吸水喇叭口和与之相接的吸水主管段，内套筒吸水主管段置于外套筒进水室之中，并与之同轴，构成了环形污水进水室的内、外壁面；而吸水喇叭口置于外套筒之外，外套筒收缩管段末端与吸水主管段管路末端构成了射流喷口。

进一步的，所述的内、外套筒中心轴线同轴，所述的污水管的中心轴线垂直于内、外套筒的中心轴线。

进一步的，所述的污水进水管环绕环形压力水室均布，对旋转射流型为切向布置，不少于1对，即2根相距180°相向安置；对非旋转射流型，为径向安置，不少于1根。

进一步的，所述的内、外套筒的截面形状均为圆形。

进一步的，所述的收缩管段的半角为8~15°。

进一步的，所述的扩散管段的半角为2~8°。

本发明产生的有益效果是：本发明利用废水排出时的压力，以空心旋转（或非旋转）水射流形态射出，在其空心部位造成了负压，环境水体被吸入负压带，射流裹夹环境水体，在扩散器中预先掺混混合，大幅度地降低废水的浓度或温度，而后自扩散器排口排出。增大的混合水量从扩散器排放口射出后，形成通常扩散器出流口外常有的射流卷吸掺混过程，可大幅度降低其排污混合区的面积，易于满足环境评价要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一、二所述方法和扩散器的原理、结构示意图；

图2是本发明的实施例六所述旋转射流的排污进水管切向布置与环形室连接的结构示意图；

图3是本发明的实施例六所述非旋转射流的排污进水管径向布置与环形室连接的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是排污扩散器预掺混方法，所述的基本原理为：

利用废水排出时的压力，在扩散器中以空心旋转（或非旋转）水射流形态射出，在其空心部位造成了负压，使得大量（数倍于废水射流流量）环境水体被吸入负压区域，旋转（或非旋转）的污水射流裹夹所吸入的环境水体，自喉管段至扩散段途中强烈掺混混合，预先大幅度地降低污水的浓度或温度，而后自扩散器排口排出。所排出的水量是排放废水的数倍，故又称之为水流放大式扩散器。增大量的混合水体从扩散器排放口射出后，形成通常扩散器出流口外常有的射流卷吸掺混，故而该排污扩散器使得环境水体对污水或温排水进行了二次掺混稀释，可大幅度降低排污混合区的面积，易于满足污水排放环境评价要求。

所述的方法具体步骤为：

1.在扩散器中将排污水以空心旋转（或非旋转）水射流形态射出，在其空心部位造成负压。本实施例排污水管直连环形进水室，使污水流出时形成环形喷射流。在环形射流的中心形成负压，图1中以单线箭头表示带有压力的排污水，从排污水管进入环形进水室，并形成旋转（或非旋转）射流，裹夹环境水体经喉管、扩散管排出。

2.利用真空吸入大量环境水：利用污水压力环形射流中心的负压区吸取大量的环境水。图1中用空心箭头表示环境水，从吸水喇叭口中流入。

3.利用环境水和污水的预先掺混混合：在扩散器中排污水的空心旋转（或非旋转）射流裹夹着环境水，两者之间出现大紊动流态，必定强烈掺混，快速的将两种水混合起来。

4.将混合水通过扩散口排出：利用扩散段使混合水增压后，自扩散器出口射出，在环境水体中出现卷席掺混的再稀释过程。图1中用空心箭头和单线箭头表示混合水流。

实施例二：

本实施例是一种根据实施例一所述方法设计的强预掺混排污扩散器，如图1所示。本实施例包括：两大管路部分。其一为外套筒部分，包括：污水切向（非旋转射流为径向）进水管7，环形进水室3，与进水室3联通的收缩管段4，与收缩管段4衔接的等径喉管段5，以及与喉管段5相接的扩散管段6。以上几部分组成同轴的流通管道；其二为内套筒部分，即吸水管路部分，包括：吸水喇叭口1和与之相接的吸水主管段2。内套筒吸水主管段2置于外套筒进水室3之中，并与之同轴，构成了环形污水进水室3的内、外壁面；而吸水喇叭口1置于外套筒之外。外套筒收缩管段4末端与吸水主管段2管路末端构成了射流喷口，是空心旋转（或非旋转）射流形成的必备条件。

为实现实施例一所述的强预掺混原理，本实施例设计了一个内外两层管的“套管”结构。内层管为吸水管及其喇叭口，外层是环形进水室，以及与之连接的收缩管、喉管和扩压管。

内外套管形成射流喷口，使污水压力在扩散器中产生吸力；吸水管则将环境水吸入，两者结合完成预掺混过程。

内、外套管的截面形状可以选用圆形、正方形，或其他正多边形。但以圆形为最佳，既节省材料，也易加工制造。旋转射流则应为圆形截面。

污水管与环形进水室连接有多种方案，视旋转或非旋转射流而定。对旋转型，污水管与环形进水室为切向连接，且成对相向（180°）安置，至少为1对；对非旋转型，污水管与进水室为径向连接，至少为1根。收缩管的作用是可与吸水主管之间形成射流口，其收缩的半角一般选取8~15°。

扩散管的作用是将混合后的水流增压，以便混合后的水流排出，其扩散半角选取2~8度。

特大量排放污水情况下，如核电厂温排水排放时，对本实施例所述类型的扩散器也可以采用毌管多支扩散器制式的布置方式，即在一根或两根污水引水母管上各自成排地安装多个单只预掺混扩散器，以适应特大流量的排污。

本实施例所述的扩散器有较广的用途，小到小企业的少量污水排放，如数m³/h，大到如百万千瓦级核电机组的温排水排放（50m³/s以上）,都可按此方案设计扩散器。所以它的大小、多少，是因用途而定的。一个可预估的应用为：50m³/s的核电机组所排出的冷却水（50度以下度温水），可分两条母管排放到海域，每根母管上配置4~5个扩散器，每个外径约2m，长接近7m。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于各个管的细化。本实施例所述的外套管中心轴线与内套管的中心轴线共轴，所述的旋转射流的污水管的中心轴线与环形进水室相切，并成对出现；对非旋转射流而言，则污水管中心线与环形进水室径向相符。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于污水管的细化。本实施例所述的污水管环绕压力进水室均布不少于1根（旋转射流为1对），视具体情况而定。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于各管截面形状的细化。本实施例所述的内、外套管的截面形状均为圆形。

本实施例所述的截面均为垂直于水流方向的截面。

圆形是最常用的截面形状，制造方便，最节省材料。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于污水管的细化。本实施例所述的污水管呈切向（旋转），如图2所示或径向（非旋转），如图3所示状态与环形压力水室连接。

本实施例将一对排污水管在压力水室的切向，相差180度相向布置，使进入的污水在环形压力室中形成旋流，充分利用旋转的污水射流，强烈地裹夹、掺混被吸入的环境水，其掺混稀释效果是非旋转空心射流所不及的。

实施例七：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于收缩管段的细化。本实施例所述的收缩管段的半角为8~15°。

经试验，此角度范围内的缩口较有效，抽吸效果好。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于扩散管段的细化。本实施例所述的扩散管的半角为2~8°。

经试验，这个范围的出流流态较好。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如旋转或非旋转型的污水管进水布置、两层套管的连接方式、步骤的先后顺序以及各项角度数据等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的理念和范围。

Claims (4)

1.一种强预掺混排污扩散器，其特征在于，包括两大管路部分，其一为外套筒部分，包括：污水进水管，环形压力水室，收缩管段，等径喉管段，扩散管段，以上几部分为同轴的流通管道；其二为内套筒部分，即吸水管路部分，包括：吸水喇叭口和与之相接的吸水主管段，内套筒吸水主管段置于外套筒进水室之中，并与之同轴，构成了环形污水进水室的内、外壁面；而吸水喇叭口置于外套筒之外，外套筒收缩管段末端与吸水主管段管路末端构成了射流喷口，所述的内、外套筒中心轴线同轴，所述的污水管的中心轴线垂直于内、外套筒的中心轴线，所述的污水进水管环绕环形压力水室均匀切向布置，不少于1对，即2根相距180°相向安置。

2.根据权利要求书1所述的扩散器，其特征在于，所述的内、外套筒的截面形状均为圆形。

3.根据权利要求2所述扩散器，其特征在于，所述的收缩管段的半角为8~15°。

4.根据权利要求3所述扩散器，其特征在于，所述的扩散管段的半角为2~8°。