CN112875926A - 一种用于黄河水的水沙分离一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，包括絮凝剂添加器，增压泵、水沙分离器；其中，水沙分离器包括壳体，设置于壳体内的进水口、滤料、分沙器、排水口、排沙口、抽料管、与抽料管相连的抽料泵、设置于壳体上方的滤料洗涤池、搅拌罐、排絮管、排沙口；其中，滤料的粒径大于黄河水内泥沙的粒径。本发明通过滤料过滤黄河水中的微生物胶质和絮状物，通过分沙器的设置分离黄河水中的泥沙，实现黄河水的处理以满足滴灌的要求，同时，通过抽料管、抽料泵、滤料洗涤池等的设置实现滤料的重复循环利用，降低了黄河水处理的成本，同时也提升了其处理的效率和质量，为黄河水的滴灌提供了保障。

Description

一种用于黄河水的水沙分离一体化设备

技术领域

本发明涉及黄河水灌溉技术领域，具体涉及一种黄河水的水沙分离一体化设备。

背景技术

黄河各灌区农业用水量巨大，多年来，粗放的大水漫灌灌溉方式极大地浪费了宝贵的黄河水资源，灌溉水利用系数仅为0.4，假如灌溉水利用系数能达到 0.8，那农业灌溉用水一项就能节约出28亿m3水量，将产生巨大的社会、经济、生态效益。为了发掘农业节水潜力，沿黄河各引黄灌区先后引入了喷灌、滴灌等先进的灌溉方式。滴灌是目前最有效的节水技术之一，但由于黄河水泥沙含量大、杂质多，如何低成本、高效过滤泥沙杂质成为当前发展引黄滴灌面临的主要难题。

现有技术处理引黄河滴灌水源中携带杂质主要以沉沙池结合组合物理过滤器等设备设施进行过滤，将黄河水首先进入沉沙池后进行初沉淀，消除大颗粒泥沙杂质，初沉淀后经水泵加压进入组合过滤器去除较小的杂质，方可进入滴灌系统。然而，采取沉沙池结合组合物理过滤器的过滤方式，其沉沙池占地较大，平均单个沉沙池占地20-50亩，投资较高，不适宜大面积推广使用。其次，组合物理过滤器只能过滤固体杂质，黄河水中的胶质微生物还是难以去除，极易产生滴头堵塞问题，影响灌溉效果发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，实现黄河水的有效过滤，保证黄河灌溉区的滴灌水源需求，减少黄河水处理所需的占用面积，降低其投入的成本，产生较好的经济效益。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，包括用于添加絮凝剂的絮凝剂添加器，与所述絮凝剂添加器相连的增压泵，以及与所述增压泵相连的水沙分离器；其中，所述水沙分离器包括壳体，设置于所述壳体上并与所述增压泵相连的进水口，设置于所述壳体内的用于絮状物过滤的滤料，设置于所述壳体并用于黄河水泥沙与滤料分离的分沙器，设置于所述壳体上部并用于排放过滤清水的排水口，设置于所述壳体底部并用于排泄过滤泥沙和滤料的排沙口，设置于所述排沙口下方并用于沉积筛分所述滤料和黄河水泥沙的沉积分层罐，设置于所述沉积分层罐内的分层筛网，设置于所述沉积分层罐上且其进口位于所述分层筛网上方的抽料管，与所述抽料管相连的抽料泵，设置于所述壳体上方并与所述抽料泵相连的滤料洗涤池，设置于所述滤料洗涤池下方的搅拌罐，设置于所述搅拌罐下方的滤料沉积罐和用于排放絮状物的排絮管，设置于所述沉积分层罐上且其出口位于所述分层筛网下方的排泥沙管，设置于所述排泥沙管上并用于控制所述排泥沙管开闭的电磁阀，以及用于控制所述电磁阀、所述抽料泵、所述增压泵、以及所述搅拌罐的电控箱；其中，所述滤料的粒径大于黄河水内泥沙的粒径。

进一步地，所述出水口的位置还设有用于进一步过滤的溢流装置。

进一步地，所述絮凝剂添加器还设有用于黄河水初步过滤的初滤器。

进一步地，所述壳体的底部呈圆锥形，所述分沙器呈枣核纺锤形状，且位于所述壳体的底部圆锥形结构的位置。

进一步地，所述进水口的方向沿着所述壳体的切线方向。

进一步地，所述壳体内还设有便于所述进水口处进水方向沿着其切线方向并形成螺旋形水流的引水道。

进一步地，还设有用于集成所有设备的装置外壳。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明中黄河水首先经过絮凝剂添加器，向黄河水中添加絮凝剂，再通过增压泵增压并泵入水沙分离器中，进入水沙分离器的黄河水在沿着分离器切线方向形成螺旋形的水流，通过离心力的作用使黄河水中的泥沙沉积在底部，并进入沉积分层罐中，并通过分层筛网的筛分沉积在分层筛网的下方，随着黄河水的在水沙分离器中液位的不断增加，黄河水浸漫过滤料，通过滤料将黄河水中的絮状物和微生物胶质进行过滤，清水从排水口溢流而出，完成黄河水的水沙分离和过滤；过滤完絮状物和微生物胶质的滤料连同黄河水中分离出来的泥沙一起沉积进入沉积分层罐中，通过分层筛网的筛分使其沉积在分层筛网的上方，并通过抽料泵进行抽离，在抽离的过程中通过空气和水将其絮状物进行冲洗，并进入至滤料洗涤池中进行充分曝气，再在搅拌罐中充分搅拌摩擦，将絮状物及微生物胶质从滤料中洗涤出来，并通过排絮管将絮状物以及微生物胶质连通冲洗的黄河水一起排出，而洗涤好的滤料在自身重力的作用下进入滤料沉积罐中沉积并不断的加入至水沙分离器中，形成滤料的重复利用；同时打开电磁阀将分离沉积的泥沙从排泥沙管排出，完成黄河水中泥沙的分离排放，当将泥沙排放完成后，关闭电磁阀，重复实现黄河水的分离去絮处理。本发明有效的减少了黄河水处理时所占空间，减少了生产投入成本，提高了黄河水处理的效率，为黄河水灌溉区的滴灌提供了有利的保障。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-絮凝剂添加器，2-增压泵，3-水沙分离器，4-壳体，5-进水口，6-滤料， 7-分沙器，8-抽料管，9-抽料泵，10-滤料洗涤池，11-搅拌罐，12-滤料沉积罐， 13-排絮管，14-排水口，15-排沙口，16-溢流装置，17-沉积分层罐，18-引水道， 19-装置外壳，20-分层筛网，21-排泥沙管，22-电磁阀，23-电控箱。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示：

一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，用于快速的将黄河水中的泥沙、絮状物以及微生物胶质等进行有效的分离，使其满足滴灌的水源要求，减少黄河水沉沙所需的占用空间和时间，提高黄河水处理的效率和效果。其具体结构包括絮凝剂添加器1，絮凝剂添加器1上设有黄河水原水的进口和絮凝剂的添加口，黄河水原水进入絮凝剂添加器1中，并通过絮凝剂的添加口添加絮凝剂，方便黄河水中的微生物胶质以及絮状物的分离沉积；为了对黄河水进行初步的过滤，过滤其中较大的杂物，在絮凝剂添加器1的前端黄河水原水进口位置还设置初滤器，通过初滤器初步过滤黄河水原水中的杂物。

加入了絮凝剂的黄河水通过增压泵2提升其压力，并将其泵入水沙分离器3 中，进行黄河水中水沙的分离，以及微生物胶质和絮状物的分离，并将清水排出以满足黄河水滴灌的需求。具体地，水沙分离器3包括壳体4，壳体4为水沙分离器3的外型支撑结构，壳体1上设置有进水口5，进水口5与增压泵2相连，经过增压的黄河水从进水口5处进入水沙分离器中；为了使进水口5进入的黄河水能更好的进行水沙的分离，进水口5在壳体4内的设置方向沿着壳体的切线方向，同时，为了进一步地实现黄河水进入壳体4后能沿着壳体切线方向泵出，在壳体4内设置引水道18，引水道18使进入壳体内的黄河水沿着壳体的内壁做螺旋形的流动。

壳体4内设置滤料6和分沙器7，滤料6由石英砂等较大颗粒所组成，用于吸附滞留黄河水中的微生物胶质和絮状物，分沙器7设置于壳体4内的下部，壳体4的底部设置成圆锥形的结构，相应地将分沙器7设置呈枣核纺锤形状，分沙器设置于壳体4底部圆锥形结构的位置，分沙器7通过三个脚点焊接于壳体内壁，其余部分和壳体内间隔一定距离，通常三厘米左右，实现“沙漏式”的结构特点；壳体4的底部设置排沙口15，排沙口15的下方设置沉积分层罐 17，沉积分层罐17，内设置有分层筛网20，滤料的粒径大于黄河水内泥沙的粒径，黄河水进入壳体4内后，在引水道18的引流作用下高速冲出，在壳体4内做螺旋式的流动，其中的泥沙在离心力和重力作用下沉积并随滤料一起并进入到沉积分层罐17中，粒径较大的滤料6沉积在分层筛网20的上部，粒径较小的分离出来的泥沙沉积在分层筛网20的下部；沉积分层罐17上设有排泥沙管 21，排泥沙管21的进口位置位于分层筛网20的下部，并在排泥沙管21上设置电磁阀22，通过电磁阀22的开闭来控制排泥沙管对泥沙的排放。

壳体4上设置排水口14，黄河水中的泥沙在螺旋式的流动使其泥沙沉积在底部并进入沉积分层罐17后，由于电磁阀22关闭，黄河水只能透过滤料6，使液位不断上升，排水口14设置在壳体4的上方，不断上升的黄河水经过泥沙的分离和滤料6对其中微生物胶质以及絮状物的过滤吸收变成可用的清水从排水口14溢流而出。为了进一步的保证从排水口溢流而出的黄河水能有更好的处理效果，在排水口14的位置再设置一个溢流装置16，溢流装置具有过滤的功效，溢流装置16相当于多了一层的过滤结构，使其过滤效果更好，当壳体4内的泥沙沉积到一定程度后，打开电磁阀22，沉积分层罐17中的分离沉积的泥沙从排泥沙管21处排出。

为了实现壳体4内滤料6的重复利用，保持较好的过滤效果，在沉积分层罐17上设置抽料管8，抽料管8的进口位置位于分层筛网20的上部，抽料管8 连接抽料泵9，抽料泵9启动，通过抽料管8将吸附了微生物胶质和絮状物的滤料从沉积分层罐17的上部抽出清洗，以实现其重复利用。为了进一步实现整个装置的运行连续性，在壳体4的上方设置滤料洗涤池10，经过抽料泵抽取的滤料6排入至滤料洗涤池10中，在抽料的过程中，由于水流和空气的不断冲刷以及滤料之间的相互摩擦，使滤料上的微生物胶质和絮状物脱离滤料，再进入滤料洗涤池中进行充分的曝气；滤料洗涤池10的下方设置搅拌罐11，经过充分曝气的滤料进入搅拌罐11中进行充分的搅拌，进一步地使滤料之间相互碰撞摩擦，使微生物胶质和絮状物从滤料6中脱离，同时在搅拌罐11的中下部设置排絮管 13，排絮管13将微生物胶质和絮状物连同搅拌罐的黄河水一起排走，排絮管13 与排泥沙管21相连通，便于对排泄物的统一处置，而质量密度较大的滤料则在重力的作用下沉积在搅拌罐11的底部，同时在搅拌罐11的下方设置滤料沉积罐12，沉积的滤料6进入滤料沉积罐12中，滤料沉积罐12与壳体内连通，通过滤料沉积罐12中冲洗沉积后的滤料对壳体内的滤料进行补充，如此循环，实现滤料的再生重复利用。

为了便于整个设备装置的安装与集成，将上述设备全部集成设置在一个装置外壳19中；同时，为了便于上述电力设备的控制，设置相应的电控箱23进行控制，电控箱23植入有智能芯片(如STM32等)，通过电控箱23设置相应的启动关闭时间间隔，控制电磁阀22的启闭时间，以实现设备的智能连续运行。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：包括用于添加絮凝剂的絮凝剂添加器(1)，与所述絮凝剂添加器(1)相连的增压泵(2)，以及与所述增压泵(2)相连的水沙分离器(3)；其中，所述水沙分离器(3)包括壳体(4)，设置于所述壳体(4)上并与所述增压泵(2)相连的进水口(5)，设置于所述壳体(4)内的用于絮状物过滤的滤料(6)，设置于所述壳体(4)内并用于黄河水泥沙与滤料分离的分沙器(7)，设置于所述壳体(4)上部并用于排放过滤清水的排水口(14)，设置于所述壳体(4)底部并用于排泄过滤泥沙和滤料的排沙口(15)，设置于所述排沙口(15)下方并用于沉积筛分所述滤料和黄河水泥沙的沉积分层罐(17)，设置于所述沉积分层罐内的分层筛网(20)，设置于所述沉积分层罐(17)上且其进口位于所述分层筛网(20)上方的抽料管(8)，与所述抽料管(8)相连的抽料泵(9)，设置于所述壳体(4)上方并与所述抽料泵(9)相连的滤料洗涤池(10)，设置于所述滤料洗涤池(10)下方的搅拌罐(11)，设置于所述搅拌罐(11)下方的滤料沉积罐(12)和用于排放絮状物的排絮管(13)，设置于所述沉积分层罐(17)上且其出口位于所述分层筛网(20)下方的排泥沙管(21)，设置于所述排泥沙管上并用于控制所述排泥沙管(21)开闭的电磁阀(22)，以及用于控制所述电磁阀(22)、所述抽料泵(9)、所述增压泵(2)、以及所述搅拌罐(11)的电控箱(23)；其中，所述滤料(6)的粒径大于黄河水内泥沙的粒径。

2.根据权利要求1所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：所述出水口的位置还设有用于进一步过滤的溢流装置(16)。

3.根据权利要求2所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：所述絮凝剂添加器(1)还设有用于黄河水初步过滤的初滤器。

4.根据权利要求3所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：所述壳体(4)的底部呈圆锥形，所述分沙器(7)呈枣核纺锤形状，且位于所述壳体(4)的底部圆锥形结构的位置。

5.根据权利要求4所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：所述进水口(5)的方向沿着所述壳体(4)的切线方向。

6.根据权利要求1或4所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：所述壳体(4)内还设有便于所述进水口(5)处进水方向沿着其切线方向并形成螺旋形水流的引水道(18)。

7.根据权利要求6任一项所述的一种用于黄河水的水沙分离一体化设备，其特征在于：还设有用于集成所有设备的装置外壳(19)。

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