CN106976952A - 一种导流结构及给水厂臭氧接触池水力效率优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导流结构及给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，导流结构包括固定架和导流折板；导流折板是由若干条形平板，两两之间以一定角度固定连接形成的折线形结构；导流折板的两端固定连接在固定架中。优化系统包括臭氧接触池，臭氧接触池包括曝气室和反应室，反应室内可拆卸的固定有多个导流结构，多个导流结构沿反应室长度方向依次排列，从而反应室内壁和多个导流结构中的导流折板在反应室内形成多个水流通道。该系统优结构简单，容易在实际工程中操作。只需在臭氧接触池中加设导流结构即可，不需要对原有的接触池结构进行较大的改动，且对于新建的接触池亦能在反应池内快速安装，因此具有高度的广泛性与适用性。
Description
技术领域
本发明专利涉及城市给水厂水处理领域，具体涉及一种导流结构及给水厂臭氧接触池水力效率优化系统。
背景技术
有机污染物是最常见的水体污染，人工合成的有机添加物是水体有机污染的主要成分，其在环境中不易被水体自净过程去除，对人体健康和水环境均构成了严重威胁。目前，常规饮用水处理工艺难以去除水体中的痕量有机污染物，因此迫切需要进行深度处理，其中臭氧处理工艺即为其中一种给水深度处理方式。
臭氧处理的主要反应器为臭氧接触池，是将臭氧气体扩散到处理水中使之与水全面接触并完成反应的水处理构筑物。其于二十世纪六十年代起源于德国，被随后被欧美等发达国家广泛应用于饮用水的净化处理和污水的深度处理中，二十世纪七十年代传入我国，部分水厂率先引用该技术后，在给水处理方面取得了较好的净水效果，目前全国已建及在建具有臭氧工艺的水厂共75个，大部分集中在浙江、广东等东南沿海地区。可以预见，随着我国对给水厂出水水质的进一步严格要求，未来臭氧接触池将会广泛地应用于给水处理中。
臭氧接触池在运行过程中往往伴随着一些亟待解决的问题。目前国内水厂常用的池型为隔板式接触池。然而隔板式池型在运行时往往存在相当大体积的回流与死水区，即水流在池体竖直方向上的分量因此减少，这一区域的水往往难以与臭氧充分接触，因此大大影响了接触池的运行效率，阻碍了臭氧与处理水之间的气液传质，从而降低了臭氧接触池的净水能力。因此如何减少回流与死水区，从而优化池型结构，提高水利效率，则成为了目前国际范围内针对臭氧工艺研究的一个重点。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的第一个目的是提供一种可以方便安装的导流结构。
本发明的第二个目的是提供一种能够提高给水厂内臭氧接触池运行的水力效率，减少池内的回流与死水区，增大气液传质效率，从而增强臭氧接触池净水效能的接触池优化系统。
为实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种导流结构，包括固定架和导流折板；
所述导流折板是由若干条形平板，两两之间以一定角度固定连接形成的折线形结构；
所述导流折板的两端固定连接在固定架中。
作为优化，所述导流折板为多个，且相互平行的固定在固定架中。
作为优化，所述导流折板采用不锈钢制作。
作为优化，所述条形平板的长度300-500mm，厚度为3-5mm，相邻两个条形平板之间的夹角为90°。
为实现上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：一种给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，包括臭氧接触池，所述臭氧接触池包括曝气室和反应室，所述反应室底部具有进水口，曝气室和反应室通过进水口连通；所述反应室内可拆卸的固定有多个上述的导流结构，多个导流结构沿反应室长度方向依次排列，从而反应室内壁和多个导流结构中的导流折板在反应室内形成多个水流通道。
作为优化，所述多个水流通道的长度相等。
作为优化，所述导流结构底部高度与反应室进水口上端持平，导流板整体高度不低于2m，最大高度不高于反应室实际水深的1/2。
作为优化，所述导流结构宽度B设置为0.5m和1m两个标准模数，其在反映室内的安装个数视反应室的具体长度而定，即：N＝(W/B)×(M/L)；
其中N：导流结构设置个数；
W：反应室宽度；
B：导流结构宽度；
M:反应室长度；
L：导流结构长度。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1、本发明提供的优化系统优结构简单，容易在实际工程中操作。只需在臭氧接触池中加设导流结构即可，不需要对原有的接触池结构进行较大的改动，且对于新建的接触池亦能在反应池内快速安装，因此具有高度的广泛性与适用性。
2、本发明提供的优化系统使得反应室内部的流场分布更加均匀，大大减少了回流与死水区，水流从上到下依次经过导流折板形成的内缩段与渐扩段，增加了反应室内水流改为水流流量在反应室整体空间内分布的均匀性，使得流态更加接近于理想推流，未改进的接触池其水流进入反应室后大部分气体、液体往往贴着反应室墙壁流动，反应室大部分空间没有得到利用。而增设本导流结构后使得反应室内部流态及臭氧的分布更加均匀，从而有效提升了反应室内部空间的利用率。
3、导流结构较为简易且方便，造价低廉，将导流结构设置在反应池内，形成的额外水损微乎其微，同时不会增加能耗，因此，不会造成经济浪费，具有较高的经济适用性。
附图说明
图1为导流结构的结构图。
图2为图1的部分放大图。
图3为给水厂臭氧接触池水力效率优化系统的剖面图。
图4为图3的俯视图。
图中，10-导流结构、11-导流折板、12-固定架。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，具体地，“宽度”方向是指从纸面向里的方向，“长度”方向是与“宽度”方向垂直的纸面方向，厚度指导流折板的板厚。前述方向的定义仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：一种导流结构，包括固定架和导流折板；
所述导流折板是由若干条形平板，两两之间以一定角度固定连接形成的折线形结构；所述导流折板的两端固定连接在固定架中。
具体实施时，固定架可以为框形结构，为了方便安装最好是钢筋焊成。每个导流折板上下端牢固焊接在框型结构内侧，其竖直方向用细长的钢筋焊接以更为牢固地固定在框型结构中以防水流冲击而变形。所述导流折板为多个，且相互平行的固定在固定架中。这样是为了保持进入反应室的水流流态更加均匀，水位上升保持同步以防止产生水位差。导流折板最少为两个。其具体个数视反应室的具体长度而定。
作为改进，所述导流折板采用不锈钢或制作。不锈钢均为牢固耐用的材料，而且无毒无害，非常适用于本发明导流结构，同时这也扩大了本发明导流结构的使用范围，比如可以放心的应用于生活饮用水处理。
作为进一步的改进，所述条形平板的长度l为300-500mm，厚度b为3-5mm，相邻两个条形平板之间的夹角为90°(见图2)。选择此参数的目的是使得进入导流结构的水流能够保持相对较短而有效的流动距离以及折返角度，从而保证最大程度地整流效果以及最大限度得减小水头损失。
实施例2：一种给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，包括臭氧接触池，所述臭氧接触池包括曝气室和反应室，所述反应室底部具有进水口，曝气室和反应室通过进水口连通；所述反应室内可拆卸的固定有多个实施例1所述的导流结构，多个导流结构沿反应室长度方向依次排列，从而反应室内壁和多个导流结构中的导流折板在反应室内形成多个水流通道。
导流结构相当于扰流单元，其设置的目的在于当处理水从曝气池流入反应室之时，水流经导流折板的整理，使得整体的流态分布变得更加均匀，改变了以往水流从曝气室进入反应室后整体贴壁行走，解决了反应室内产生大面积回水区与死水区，而使得水处理效率低下的问题。
水流通过导流折板后，在反应室内的速度分布更加均匀，其流态更加接近于理想的活塞流，从而大大减少了池内的回流区与滞水区，并且水流接近于活塞流后，未改进的接触池其水流进入反应室后大部分气体、液体往往贴着反应室墙壁流动，反应室大部分空间没有得到利用。而增设本导流结构后使得反应室内部流态及臭氧的分布更加均匀，从而有效提升了反应室内部空间的利用率。
由于导流结构是可以单独生产独立结构，因此该优化系统不需要对反应室做很大的改动，只需要在现有反应室设置用于安装导流结构的安装脚架，即可完成对现有反应室的改造，优化系统模块的安装不但效率高，而且可以尽可能的减少因为安装带来的误差，从而尽可能的保证反应室内形成的多个水流通道的等宽特性。
作为改进，所述多个水流通道的长度相等。即靠近反应室内壁的导流折板到反应室内壁的距离以及相邻反应室内壁之间的距离相等。多个水流通道的长度要根据实际反应池的尺寸而定，导流结构用于固定的固定架长度L分为1m、2m两个标准模块以方便量化生产及安装，每个导流结构内包含的导流板个数可以为2个。导流结构的选用视反应室具体长度而定。此设置方式目的是为使得导流折板尽可能将反应室分成长度相等的若干个均匀空间，以使得水流在其中分布更加平均、合理，以减少不必要的扰流及水力损失。
作为进一步的改进，所述导流结构底部高度与反应室进水口上端持平，导流板整体高度不低于2m，最大高度不高于反应室实际水深的1/2(见图3)。，设置在此高度可以使得反应室内的流态得到最大程度得改善，而高于或低于此高度的设置则会使得导流结构的整流效果降低。
具体实施时，所述导流结构宽度B设置为0.5m和1m两个标准模数，其在反映室内的安装个数视反应室的具体长度而定，以尽量减少设置个数，方便安装为原则。即：
N＝(W/B)×(M/L)
其中N：导流结构设置个数；
W：反应室宽度；
B：导流结构宽度(0.5m/1m)；
M:反应室长度；
L：导流结构长度；
本发明给水厂臭氧接触池水力效率优化系统的运行原理如下：
当臭氧接触池的入口阀门开启，处理水从入口先进入到第一个曝气室内，曝气室内底部有曝气头，均匀释放臭氧，之后气液两相流从第一个曝气室底部进入到反应室1，水流流至作导流折板处，由于导流折板的分流作用，水流均匀地从导流折板所分成的若干个水流通道继续向上流动。因各导流折板尺寸完全相同且并联，使得流量在导流折板所形成的若干水流通道间均匀分配，在同一反应室内各水流通道的能量分布也相同。各水流在水流通道内曲折上行，使得每一通道内的水流流线更加趋于平行，其速度分布亦更加均匀，这样就使得反应室内水流的流态更加接近理想的推流，从而将室内的回流与死水区大大减少甚至得到消除，缩短了反应池内因回流和死水区存在而导致的过长而无谓的停留时间，增大了池内的水力效率。
同时由于流入反应室的为气液两相流，该优化系统同样还使得流入反应室内的臭氧的分布更加均匀，从而有效加大了臭氧与处理水的接触面积，提高了气液传质效率，也使得室内臭氧与处理水的反应时间扩大，两者的在室内得到了更加充分的反应。随后，处理水流入下一个曝气室，进而流到反应室2，余下反应室内的导流折板设置与优化措施不变，最后处理水在最后一个反应室反应结束后从出水口溢流至下一给水处理单元，整体反应完成。
对臭氧接触池内部的结构进行合理优化进而提升接触池的水力效率，能够使在适当减少臭氧投加量的情况下达到未优化前同样的处理效果。故而该优化系统可以让给水厂对臭氧投加量进行适当缩减，减少了运行臭氧接触池而产生的资源浪费与不必要的开支，具有潜在的经济适用性，同时帮助水厂获得更加良好的资源、环境、社会可持续发展。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例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进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种导流结构，其特征在于：包括固定架和导流折板；
所述导流折板是由若干条形平板，两两之间以一定角度固定连接形成的折线形结构；
所述导流折板的两端固定连接在固定架中。
2.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于：所述导流折板为多个，且相互平行的固定在固定架中。
3.如权利要求1所述的导流结构，其特征在于：所述导流折板采用不锈钢制作。
4.如权利要求1-3任一项所述的导流结构，其特征在于：所述条形平板的长度为300-500mm，厚度b为3-5mm，相邻两个条形平板之间的夹角为90°。
5.一种给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，包括臭氧接触池，所述臭氧接触池包括曝气室和反应室，所述反应室底部具有进水口，曝气室和反应室通过进水口连通；其特征在于，所述反应室内可拆卸的固定有多个权利要求4所述的导流结构，多个导流结构沿反应室长度方向依次排列，从而反应室内壁和多个导流结构中的导流折板在反应室内形成多个水流通道。
6.如权利要求5所述的给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，其特征在于：所述多个水流通道的长度相等。
7.如权利要求6所述的给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，其特征在于：所述导流结构底部高度与反应室进水口上端持平，导流板整体高度不低于2m，最大高度不高于反应室实际水深的1/2。
8.如权利要求8所述的给水厂臭氧接触池水力效率优化系统，其特征在于：所述导流结构宽度设置为0.5m和1m两个标准模数，其在反映室内的安装个数视反应室的具体长度而定，即：N＝(W/B)×(M/L)；
其中N：导流结构设置个数；
W：反应室宽度；
B：导流结构宽度；
M:反应室长度；
L：导流结构长度。
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