CN108640327B - 一种集约式除浊及除垢的净水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集约式除浊及除垢的净水设备，该净水设备对原水进行除浊及除垢处理，集曝气吹脱和微絮凝过滤于一体，具有大幅度降低水的浊度，高效过滤的优点，有效地解决了占地面积大，管道复杂的问题，同时也具有运行流量可变范围大，对原水要求低的优点。同时，由于原水在经过过滤机构前，已经进行了二级净化处理，使得过滤机构的使用周期大大增加，减少了反冲洗的次数，从而降低了运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及给水技术领域，涉及一种集约式除浊及除垢的净水设备。
背景技术
模拟和强化胶体及颗粒物在河流流动过程中的沉降净化作用，设计和建设了饮用水净化厂：原水通过提升，在重力作用下依次流经反应池、沉淀池及滤池等功能性净水单元，实现混凝反应、颗粒沉降及拦截，达到去除原水中无机、有机及微生物颗粒物和胶体的目的。依据水力高程在平面上依次布置各净水单元，平行单元水量通过设置配水设施达到均匀配水，单元之间通过管道连接。净水单元的平面布置使得净水厂占地面积大，配水设施、连接管道及控制阀门多且设置复杂，管理不便，建设费用和运行成本高，水厂周边区域的城市化限制了水厂扩建及改造，使得水厂建成后不能搬迁或易地再用。
降低净水厂占地面积，提高单位面积净水效率是净水领域研究目标和方向。净水领域工作者研发和应用了包括隔板、折板及网格等高效混凝反应单元、包括斜板、斜管、气浮、高密度澄清、加砂澄清及结团凝聚等沉淀及澄清单元以及包括以快滤池为基础均质滤料、多级滤料及新材料滤料等高效过滤单元，尽管这些单元净化工艺大大提高了净水效率，但其净水单元平面布置理念仍然未改变，单元之间的连接及配水等复杂实施问题依然存在。
目前国内外研发的集反应和沉淀或澄清单元的一体化小型澄清设备和过滤设备，相对于以混凝土结构为主的水厂具有占地面积小、建设及管理操作方便等优点，在小城镇及工业净水处理中应用比较广泛。但是同样存在平面布置设备、设备之间连接复杂、配水、澄清及过滤设备之间相互匹配的问题。因此开发集成反应、澄清、过滤及泥渣浓缩、气水反冲滤料为一体的(平面)集约式净水设备，对于中小型供水系统，甚至是农村地下饮用水的处理具有非常重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种集约式除浊及除垢的净水设备，该净水设备能够实现原水的除浊及除垢处理，集曝气吹脱和微絮凝过滤于一体，具有大幅度降低水的浊度，高效过滤的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集约式除浊及除垢的净水设备,包括用于给原水加药的加药机构，所述净水设备还包括进水机构、曝气吹脱机构、沉淀机构和过滤机构；原水经过加药机构产生絮凝体和少量二氧化碳气体后，经由进水机构依次进入曝气吹脱机构、沉淀机构和过滤机构；其中，曝气吹脱机构用于对加药后的原水进行曝气吹脱处理将产生的絮凝体和气体从原水中分离；沉淀机构用于对经过曝气吹脱处理后的原水中的固体物进行沉淀处理；过滤机构用于对经过沉淀处理后的原水中的剩余杂质进行过滤处理。
可选地，所述曝气吹脱机构包括第一筒体，第一筒体内部空间形成曝气吹脱室，第一筒体底部安装有曝气盘；所述沉淀机构包括设置在第一筒体外侧的第二筒体，第一筒体和第二筒体之间形成沉淀区域；所述过滤机构包括设置在第二筒体外侧的第三筒体，第三筒体和第二筒体之间形成过滤区域，过滤区域内设置有过滤件；第二筒体的底端和第三筒体的底端通过筒底连接。
可选地，所述进水机构包括盘绕在所述第三筒体外壁上的进水管，所述进水管的出水端安装有布水喷头，该布水喷头伸入所述第一筒体内。
可选地，所述曝气吹脱机构还包括设置在所述第一筒体内的排渣件，该排渣件用于将絮凝体从原水中分离。
可选地，所述排渣件包括设置在第一筒体内壁上的排渣槽和与该排渣槽连通的排渣管，絮凝体进入排渣槽内后经过排渣管排出所述净水设备；该排渣槽的顶端与所述第二筒体的顶端齐平。
可选地，所述排渣槽为设置在第一筒体内壁上的环形槽，该环形槽的纵截面自上至下形成为窄区域和宽区域，所述排渣管与环形槽连通的一端安装在宽区域位置。
可选地，所述过滤件包括设置在过滤区域底部的环形分隔板，该环形分隔板将过滤区域分成上部过滤区域和下部集水区域，上部过滤区域内沿所述第三筒体的轴线方向自上至下依次设置有均质滤料层和承托层；该环形分隔板上安装有多个短柄滤头，短柄滤头的下端位于下部集水区域内。
可选地，所述净水设备还包括水收集装置，该水收集装置用于收集下部集水区域中的水。
可选地，所述水收集装置包括安装在下部集水区域中的环形集水管以及与该环形集水管连通的出水管，该环形集水管上分布有多个进水孔，下部集水区域中的水经进水孔进入环形集水管内，并通过出水管导出到净水设备的外部。
可选地，所述净水设备还包括反冲洗装置，该反冲洗装置包括安装在所述第三筒体的内壁上的环形集水槽以及与该环形集水槽连通的反冲洗排水管。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明对原水进行除浊及除垢处理，集曝气吹脱和微絮凝过滤于一体，具有大幅度降低水的浊度，高效过滤的优点，有效地解决了占地面积大，管道复杂的问题，同时也具有运行流量可变范围大，对原水要求低的优点。同时，由于原水在经过过滤机构前，已经进行了二级净化处理，使得过滤机构的使用周期大大增加，减少了反冲洗的次数，从而降低了运行成本。
附图说明
图1为设备正常运行时的断面图；
图2为设备反冲洗时的断面图；
图3为排渣槽剖面图；
图4为集水管平面图；
图5为排渣槽的排渣示意图；
附图标记说明：1加药机构；2进水机构；21进水管；3曝气吹脱机构；31第一筒体；32曝气盘；33排渣件；331排渣槽；332 排渣管；4沉淀机构；41第二筒体；5过滤机构；51第三筒体；52 过滤件；521环形分隔板；522均质滤料层；523承托层；524短柄滤头；6筒底；7水收集装置；71环形集水管；72出水管；73进水孔；8反冲洗装置；81环形集水槽；82反冲洗排水管，9通气管，10第一排污管，11电磁流量计，12第二排污管，13溢流管，14盖子，141通气孔，142通气管。
具体实施方式
本发明公开了一种集约式除浊及除垢的净水设备，参见图1，包括用于给原水加药的加药机构1，该净水设备还包括进水机构2、曝气吹脱机构3、沉淀机构4和过滤机构5；原水经过加药机构1产生絮凝体和少量二氧化碳气体后，原水经由进水机构2依次进入曝气吹脱机构3、沉淀机构4和过滤机构5；其中，曝气吹脱机构3用于对原水进行曝气吹脱处理将产生的絮凝体和气体从原水中分离；沉淀机构4用于对经过曝气吹脱处理后的原水中的固体物进行沉淀处理；过滤机构5用于对经过沉淀处理后的原水中的剩余杂质进行过滤处理。在本实施例中，加药机构1采用管式静态混合器，原水中加的药为酸和PAC混凝剂，原水中加入PAC混凝剂后，产生絮凝体，加入酸后产生少量二氧化碳气体；本实施例利用曝气吹脱机构3将絮凝体和产生的气体从原水中去除，能够得到初步除浊以及除垢的目的；本实施例中的沉淀机构4能够进一步地去除原水中的固体物，采用沉淀的原理，对原水进一步净化；本实施例中的过滤机构5能够对原水中剩余的杂质进行过滤处理，保证原水的净化效果。采用上述技术方案，多次对原水进行除浊及除垢处理，集曝气吹脱和微絮凝过滤于一体，具有大幅度降低水的浊度，高效过滤的优点，有效地解决了占地面积大，管道复杂的问题，同时也具有运行流量可变范围大，对原水要求低的优点。同时，由于原水在经过过滤机构5前，已经进行了二级净化处理，使得过滤机构5的使用周期大大增加，减少了反冲洗的次数，从而降低了运行成本。
具体地，在又一实施例中，曝气吹脱机构3包括第一筒体31，该第一筒体31顶部开口，第一筒体31内部空间形成曝气吹脱室，第一筒体31底部安装有曝气盘32；沉淀机构4包括设置在第一筒体31 外侧的第二筒体41，第一筒体31和第二筒体41之间形成沉淀区域；过滤机构5包括设置在第二筒体41外侧的第三筒体51，第三筒体51 和第二筒体41之间形成过滤区域，过滤区域内设置有过滤件52。第二筒体41的底端和第三筒体51的底端通过筒底6连接。在本实施例中，第一筒体31的顶端位置高于第二筒体41的顶端位置，且第一筒体31的底端位置高于第二筒体41的底端位置。
在上述实施例中，加了药的原水经过进水机构后，进入第一筒体 31内，曝气盘对原水进行曝气吹脱，使得原水中产生的絮凝体浮在水面，并且将气体由第一筒体31的顶部开口排出。因沉淀机构4包括设置在第一筒体31外侧的第二筒体41，在原水进入第一筒体31的过程中，由于沉淀区域和曝气吹脱室处于连通状态，且第一筒体 31的顶端位置高于第二筒体41的顶端位置，因此，沉淀区域和曝气吹脱室的水位相同，使得原水在进入第一筒体31之后进入沉淀区域，因沉淀区域并不存在曝气扰动，处于一个相对静止的状态，原水中存在的固体物极易沉淀在曝气盘的下方区域中。经过沉淀处理的水经由第二筒体41的顶端流入过滤区域内，在过滤区域的过滤件52的过滤作用下，进一步净化。
在上述实施例中，采用曝气盘进行曝气吹脱，因原水中加有酸，曝气盘不能被酸腐蚀，保证曝气吹脱机构3具有较长的使用寿命。曝气盘包括多个曝气器，多个曝气器均连通通气管9，通气管9伸出净水设备外部。
进一步地，在上述实施例中，筒底6上设置有第一排污管10，由于第一筒体31的底端位置高于第二筒体41的底端位置，使得在沉淀区域沉淀的固体物沉淀到筒底6，经过一段时间后，可开启第一排污管10，将固体物排出。
具体地，在又一实施例中，进水机构2包括盘绕在第三筒体51 外壁上的进水管21，所述进水管21的出水端安装有布水喷头，该布水喷头伸入所述第一筒体31内。本实施例中，进水管21盘绕在第三筒体51的外壁上，能够有效节省设备的占地空间，使得本实施例的净水设备具有集约性。布水喷头能够将原水均匀的喷洒到第一筒体 31内。
具体地，在又一实施例中，曝气吹脱机构3还包括设置在第一筒体31内排渣件33，该排渣件33用于将絮凝体从原水中分离。
具体地，在又一实施例中，排渣件33包括设置在第一筒体31内壁上的排渣槽331和与该排渣槽331连通的排渣管332，絮凝体进入排渣槽331内后经过排渣管332排出净水设备。在本实施例中，排渣槽331的顶端与所述第二筒体41的顶端齐平，排渣管332的一端与排渣槽331连通，排渣管332的另一端依次穿过第一筒体31、第二筒体41和第三筒体51后伸出第三筒体51外部。当第一筒体31内的液面上升到排渣槽331的顶端时，絮凝体进入到排渣槽331内并由排渣管332排出净水设备。在本实施例中，布水喷头还能将水面上的絮凝体扫到第一筒体31的内壁周围，使得絮凝体容易地进入到排渣槽 331内，减小了后期过滤的负荷。
进一步地，在又一实施例中，参见图3和图5，排渣槽331为设置在第一筒体31内壁上的环形槽，该环形槽的纵截面自上至下形成为窄区域A和宽区域B，所述排渣管332与环形槽连通的一端安装在宽区域B位置。在本实施例中，排渣槽331上下宽度不一致，窄区域 A限制了进入排渣槽内的水的流量，保证了宽区域B内能够形成有自由液面的非满流。夹杂着混凝体的水流能够均匀的从环状窄区域A入口跌落到宽区域B，消除了排渣槽内的水流对进水的影响。若排渣槽 331的宽度上下相同且较窄，则靠排渣管332近的排渣槽331内絮凝体随水流动的速度快，靠排渣管332远的排渣槽331内絮凝体随水流动的速度慢，且当靠近排渣管332的排渣槽331一侧由于水流速度较大，导致较多的不含有絮凝体的水流出，而水流速度较小的排渣槽 331的一侧的絮凝体无法及时排出去。若将排渣槽331的宽度整体设置为较宽，虽然能够避免上述情况的发生，但是会存在大量水的流失；且第一筒体31与第二筒体41之间水将无法溢流至第二筒体41与第三筒体51之间的过滤区域，影响到整个设备的运行；而本实施例中，将排渣槽331的宽度设置为上窄下宽，混合了絮凝体的水通过窄区域进入宽区域，在避免了大量水的流失的同时，由于水流从窄区域到达了一个较为宽敞的宽区域，当絮凝物由宽区域流入排渣管332时，就能够有效避免水流流速不一致的问题，保证絮凝体均匀高效地进入排渣管332。
具体地，在又一实施例中，过滤件52包括设置在过滤区域底部的环形分隔板521，该环形分隔板521将过滤区域分成上部过滤区域和下部集水区域，上部过滤区域内沿第三筒体51的轴线方向自上至下依次设置有均质滤料层522和承托层523；该环形分隔板521上安装有多个短柄滤头524，短柄滤头524的下端位于下部集水区域内，上部过滤区域处理后的水经过短柄滤头524后进入下部集水区域。在本实施例中，进入第三筒体51内的原水在经过均质滤料层522、承托层523和短柄滤头524后得到进一步的过滤。
进一步地，在又一实施例中，净水设备还包括水收集装置7，该水收集装置7用于收集下部集水区域中的水。
具体地，在又一实施例中，参见图4，水收集装置7包括安装在下部集水区域中的环形集水管71以及与该环形集水管71连通的出水管72，该环形集水管71上分布有多个进水孔73，下部集水区域中的水经进水孔73进入环形集水管71内，并通过出水管72导出到净水设备的外部。在本实施例中，出水管72的一端与环形集水管71连通，出水管72的另一端穿过第三筒体51后伸出净水设备的外部。本实施例，在环形集水管71上的多个进水孔73自靠近出水管72到远离出水管72相邻进水孔73的间距依次增大，使得下部集水区域中的水均匀进入到环形集水管内。本实施例中的下部集水区域为环状，环形集水管71内为满管流动，所以在距离出水管72近的地方，流量大(同一时间流出的水多)；距离出水管72远的地方，流量小(同一时间流出水少)。为了消除这种影响在环状集水管71底部间距不等地设有进水孔73，靠近出水管72处进水孔73相对稀疏一点。
进一步地，在又一实施例中，参见图2，净水设备还包括反冲洗装置8，净水设备使用一段时间后，滤料的纳污能力明显下降，水流阻力显著增加，在此时需要对过滤件52进行反冲洗。具体地，该反冲洗装置包括安装在第三筒体51的内壁上的环形集水槽81以及与该环形集水槽81连通的反冲洗排水管82。在本实施例中，水由出水管 72进入过滤区域，依次经过短柄滤头524、承托层523和均质滤料层 522，第三筒体51中的水位上升，当水位上升到环形集水槽81位置时，水被环形集水槽81收集，通过反冲洗排水管82排出净水设备，实现对过滤件52的冲洗的目的。可选地，在本实施例中，环形集水槽81的纵截面为L形。
进一步地，在又一实施例中，所述净水设备还包括与加药机构1 连接的电磁流量计11，用于监测进入进水管21的水的流量。
进一步地，在又一实施例中，进水管21的进水端设置有第二排污管12，该第二排污管12用于当进水管21发生堵塞时，对进水管 21进行疏通。
进一步地，在又一实施例中，第三筒体51的外壁的上部位置还设置有溢流管13，该溢流管13用于当第三筒体51内水位过高时排水，起到保护作用。
进一步地，在又一实施例中，净水设备还包括盖子14，盖子14 中心位置设置有通气孔141，进水管21的出水端穿过通气孔141进入第一筒体31内部；盖子14的边缘分布有多个通气管142，通气管142下方正对第三筒体51与第二筒体41形成的过滤区域。本实施例中，通气孔141和通气管142用于保证净水设备内部与外部的压强一致，盖子14能够防止外部的杂物落入净水设备内部，影响净水设备的正常工作。
Claims (5)
1.一种集约式除浊及除垢的净水设备,包括用于给原水加药的加药机构(1)，其特征在于，所述净水设备还包括进水机构(2)、曝气吹脱机构(3)、沉淀机构(4)和过滤机构(5)；原水经过加药机构(1)产生絮凝体和少量二氧化碳气体后，经由进水机构(2)依次进入曝气吹脱机构(3)、沉淀机构(4)和过滤机构(5)；其中，曝气吹脱机构(3)用于对加药后的原水进行曝气吹脱处理将产生的絮凝体和气体从原水中分离；沉淀机构(4)用于对经过曝气吹脱处理后的原水中的固体物进行沉淀处理；过滤机构(5)用于对经过沉淀处理后的原水中的剩余杂质进行过滤处理；
所述曝气吹脱机构(3)包括第一筒体(31)，第一筒体(31)内部空间形成曝气吹脱室，第一筒体(31)底部安装有曝气盘(32)；所述沉淀机构(4)包括设置在第一筒体(31)外侧的第二筒体(41)，第一筒体(31)和第二筒体(41)之间形成沉淀区域；所述过滤机构(5)包括设置在第二筒体(41)外侧的第三筒体(51)，第三筒体(51)和第二筒体(41)之间形成过滤区域，过滤区域内设置有过滤件(52)；第二筒体(41)的底端和第三筒体(51)的底端通过筒底(6)连接；
所述进水机构(2)包括盘绕在所述第三筒体(51)外壁上的进水管(21)，所述进水管(21)的出水端安装有布水喷头，该布水喷头伸入所述第一筒体(31)内；
所述曝气吹脱机构(3)还包括设置在所述第一筒体(31)内的排渣件(33)，该排渣件(33)用于将絮凝体从原水中分离；
所述排渣件(33)包括设置在第一筒体(31)内壁上的排渣槽(331)和与该排渣槽(331)连通的排渣管(332)，絮凝体进入排渣槽(331)内后经过排渣管(332)排出所述净水设备；该排渣槽(331)的顶端与所述第二筒体(41)的顶端齐平；
所述排渣槽(331)为设置在第一筒体(31)内壁上的环形槽，该环形槽的纵截面自上至下形成为窄区域和宽区域，所述排渣管(332)与环形槽连通的一端安装在宽区域位置。
2.如权利要求1所述的集约式除浊及除垢的净水设备,其特征在于，所述过滤件(52)包括设置在过滤区域底部的环形分隔板(521)，该环形分隔板(521)将过滤区域分成上部过滤区域和下部集水区域，上部过滤区域内沿所述第三筒体(51)的轴线方向自上至下依次设置有均质滤料层(522)和承托层(523)；该环形分隔板(521)上安装有多个短柄滤头(524)，短柄滤头(524)的下端位于下部集水区域内。
3.如权利要求2所述的集约式除浊及除垢的净水设备,其特征在于，所述净水设备还包括水收集装置(7)，该水收集装置(7)用于收集下部集水区域中的水。
4.如权利要求3所述的集约式除浊及除垢的净水设备,其特征在于，所述水收集装置(7)包括安装在下部集水区域中的环形集水管(71)以及与该环形集水管(71)连通的出水管(72)，该环形集水管(71)上分布有多个进水孔(73)，下部集水区域中的水经进水孔(73)进入环形集水管(71)内，并通过出水管(72)导出到净水设备的外部。
5.如权利要求1所述的集约式除浊及除垢的净水设备,其特征在于，所述净水设备还包括反冲洗装置(8)，该反冲洗装置(8)包括安装在所述第三筒体(51)的内壁上的环形集水槽(81)以及与该环形集水槽(81)连通的反冲洗排水管(82)。
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