CN112939218A - 一种旋流回流通道及生化反应器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种旋流回流通道，涉及污水处理领域，包括外通道；旋流发生器，位于外通道的内部；安装架，设在外通道的内壁上，用于安装旋流发生器；进水通道，与旋流发生器底部连通；以及出水通道，与外通道的底部连通；其中，旋流发生器与外通道的顶端均为开口，旋流发生器开口处的高度低于外通道开口处的高度，旋流发生器的截面面积从下而上逐渐地变大，外通道的截面面积与旋流发生器的截面面积的差值从上而下逐渐地变大，进水通道穿过外通道。本申请降低了进入到缺氧区内水中的含氧量。

Description

一种旋流回流通道及生化反应器

技术领域

本申请涉及污水处理领域，尤其是涉及一种旋流回流通道及生化反应器。

背景技术

在生产过程中会产生各种各样的污水，会对环境及土壤产生污染，随着人们意识的不断提高，人们开始逐渐地对污水进行处理。

在常规的A²O污水生化处理工艺中，常设置厌氧、缺氧、好氧三种不同特性及功能的池体区域。其中厌氧区为生物反应池的非充氧区，聚磷微生物在厌氧区进行吸收有机物和释放磷的过程；缺氧区为生物反应池的非充氧区，在得到充足的有机物时可进行脱氮反应；而好氧区即为生化反应池的充氧区，常通过曝气使水中含氧量达到1.0mg/L以上，在此区域中微生物可进行有机物的降解、硝化反应。三个区域相互配合，使污水中目标污染物减少。

根据上述对溶解氧的要求，厌氧区及缺氧区不能充氧，由于好氧反应生成硝态氮，而脱氮反应则在缺氧区完成且需要一定量的有机物，所以需要将在好氧区生成的硝态氮回流至缺氧区。若好氧区内的水直接回流至缺氧区内，好氧区内水中携带的大量氧气容易破坏缺氧区内的缺氧环境，从而影响生化工艺对氮的去除效果。

发明内容

为了降低进入到缺氧区内水中的含氧量，本申请提供一种旋流回流通道。

本申请提供的一种旋流回流通道，采用如下的技术方案：

一种旋流回流通道，包括

外通道；

旋流发生器，位于外通道的内部；

安装架，设在外通道的内壁上，用于安装旋流发生器；

进水通道，与旋流发生器底部连通；以及

出水通道，与外通道的底部连通；

其中，所述旋流发生器与外通道的顶端均为开口，所述旋流发生器开口处的高度低于外通道开口处的高度，所述旋流发生器的截面面积从下而上逐渐地变大，所述外通道的截面面积与旋流发生器的截面面积的差值从上而下逐渐地变大，所述进水通道穿过外通道。

通过采用上述技术方案，好氧区内的水通过进水通道流入到旋流发生器内，并由旋流发生器的底部逐渐地向上流动，由于旋流发生器的截面面积从下而上逐渐地变大，且通过流量公式Q=SV可知，水的流速会逐渐地变慢，水在向上流动的过程中，水中富裕的能量逐渐地减弱，也减弱了空气中的气泡进入水中，且当水从旋流发生器内流入到外通道的瞬间，由于水和气泡密度上的差异，水在重力的作用下，流向能够快速发生改变，而气泡密度较小，流向不易改变，因而水中的气泡大量溢出，降低了水中的含氧量，使得流回到缺氧区内的水流中的氧气减少，降低了回流的水对缺氧区缺氧环境的破坏，由于外通道的截面面积与旋流发生器的截面面积之差从上而下逐渐地变大，通过流量公式Q=SV可知，水的流动速度会进一步减慢，外通道内的水进行稳流消能，进一步地降低了水中的含氧量。

可选的，所述旋流发生器采用倒置的圆台通道，所述旋流发生器的下底面位于其上底面的上方。

可选的，所述进水通道在旋流发生器上的进水口方向沿着旋流发生器锥形面内壁的切线方向。

可选的，所述旋流发生器的内壁上均匀设有多个旋流稳流板，多个所述旋流稳流板沿着旋流发生器的内壁从下而上螺旋分布。

通过采用上述技术方案，使得进水通道流入到旋流发生器内的水能够沿着旋流发生器的内壁从下而上螺旋上升，且稳流板能够对水流进行稳流，更有利于水流在旋流发生器内螺旋上升，由于水和气泡的密度差异，在水流向上螺旋上升时，水和气泡在各自的重力作用下，密度较低的气泡上升速度比较快，水的上升速度较慢，且在离心力的作用下，密度较大的水会贴着旋流发生器的内壁向上流动，而密度较低的气泡会向旋流发生器的中间聚集，这时旋流快速上升，从而使水流中的气泡溢出。

可选的，所述外通道包括第一通道和第二通道，第一通道为长方体型，所述第二通道位于第一通道的下部，第二通道与第一通道连通，所述第二通道的截面面积从上而下逐渐地变小，所述出水通道连接与第二通道的底部连通。

可选的，所述第二通道为倒置的圆台通道，所述第二通道的下底面位于其上底面的上方。

通过采用上述技术方案，水在第一通道与第二通道的内部进行流动时，水在流经第二通道时，由于第二通道为倒置的圆台形，截面积逐渐增大，流速逐渐降低，消去水中富裕的能量，从而第二通道能够对水进行稳流，使第二通道内的水更好的经出水通道流出。

可选的，所述安装架包括卡环和设在卡环上的至少两个连接杆，至少两个连接杆沿着卡环的轴线方向均匀分布，所述连接杆固定在外通道的内壁上，所述旋流发生器的外壁位于卡环上。

通过采用上述技术方案，在进行安装旋流发生器时，先将连接杆固定到外通道的内壁上，然后再将旋流发生器安装固定到卡环上，便于工作人员对旋流发生器进行安装。

可选的，所述旋流发生器的上端固定有吊耳，所述旋流发生器的上端固定有提升杆，所述提升杆横跨旋流发生器的顶端开口。

可选的，所述外通道的顶端固定有吊装架，所述吊装架上设有定滑轮，所述吊耳上固定有拉绳，所述拉绳绕过定滑轮。

通过采用上述技术方案，工作人员可通过拉动定滑轮上的拉绳，拉绳将旋流发生器不断地提起，随着旋流发生器的上升，旋流发生器中的水不断地流出，拉绳的拉力逐渐减小，当旋流发生器靠近吊装架的时候，工作人员用手抓住提升杆，利用提升杆与拉绳一起将旋流发生器从水中提起，提高了工作人员的工作效率。

第二方面，本申请提供的一种生化反应器，采用如下的技术方案：

一种生化反应器，包括上述任意一种旋流回流通道。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.水中气泡减少、含氧量降低，使进入到缺氧区内的水的含氧量降低，降低了水对缺氧区内缺氧环境的破坏。

2.旋流发生器与外通道可进行拆装，安装旋流发生器时，可直接将旋流发生器放到安装架上，拆卸旋流发生器时，可直接将旋流发生器进行提升或者利用辅助工具进行提升。

3.由于旋流发生器与外通道可拆卸，使得工作人员可定期的对旋流发生器的内壁与底部进行清理维护，保证旋流发生器旋流释气的效果。

附图说明

图1是本申请实施例的俯视图。

图2是图1中A—A方向的剖面示意图。

图3是本申请实施例中安装架的结构示意图。

图4是图1中B部分的放大示意图。

图5是图2中C部分的放大示意图。

图6是本申请实施例中外通道内放置有多个旋流发生器的结构示意图。

图7是本申请实施例中外通道内放置有多个旋流发生器时安装架的结构示意图。

附图标记说明：11、外通道；111、第一通道；112、第二通道；113、吊装架；114、定滑轮；12、旋流发生器；121、吊耳；122、提升杆；123、拉绳；13、安装架；131、卡环；132、连接杆；133、支撑板；14、进水通道；141、第一连接垫；142、第二连接垫；15、出水通道；16、旋流稳流板；2、旋流发生区；3、稳流区。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种旋流回流通道。

参照图1，旋流回流通道包括外通道11、旋流发生器12、安装架13、进水通道14和出水通道15。

参照图1和图2，外通道11为长方体型，且外通道11的顶端为开口，外通道11采用罐体，外通道11可采用混凝土筑成，以外通道11采用罐体为例，外通道11放置在地面上或者安装到其他能够安装固定外通道11的悬架或底座上。安装架13固定在外通道11的内壁上，旋流发生器12放置在安装架13上。旋流发生器12放置到安装架13上后，旋流发生器12从下而上截面面积逐渐地变大，旋流发生器12采用倒置的圆台型罐体。旋流发生器12的上底面位于旋流发生器12下底面的下方，旋流发生器12位于外通道11的正中间，旋流发生器12的轴线与外通道11的中心轴线共线。旋流发生器12的顶端为开口，旋流发生器12顶端开口处的高度低于外通道11顶端开口处的高度。在同一高度上，外通道11的截面面积与旋流发生器12的截面面积的差值从上而下逐渐地变大。

参照图1和图2，进水通道14穿过外通道11的罐壁伸入到外通道11的内部，然后进水通道14与旋流发生器12的侧壁连通，进水通道14在旋流发生器12上的进水口方向沿着旋流发生器12锥形面内壁的切线方向，进水通道14的轴线垂直于旋流发生器12的轴线。在污水经进水通道14流入到旋流发生器12内时，水流沿着旋流发生器12内壁的切线方向流入到旋流发生器12内，然后水流沿着旋流发生器12的内壁逐渐地螺旋上升，并通过旋流发生器12的顶端开口流入到外通道11内。

出水通道15与外通道11连通，且出水通道15位于外通道11侧壁的底部，出水通道15的轴线垂直于外通道11的轴线，且出水通道15位于外通道11上远离进水通道14的一侧。旋流发生器12内的水进入到外通道11内后，经出水通道15流出。在实际使用的过程中，出水通道15的位置受使用环境的影响，在其他的实施例中，出水通道15的实际位置根据实际情况和安装位置决定。

参照图1和图2，污水经进水通道14切向流入到旋流发生器12内，旋流发生器12的内部为旋流发生区2，水流在旋流发生区2内进行释气，由于旋流发生器12为倒置的圆台型，水流沿着旋流发生器12的内壁螺旋上升，由于水和气泡密度上的差异，水流在上升过程中，气泡的上升速度较快，水的上升速度较慢，且水流在离心力的作用下，密度较大的水会贴着旋流发生器12的内壁向上流动，而密度较小的气泡会向旋流发生器12的中间聚集，此时旋流快速上升，从而水流中的气泡快速溢出。且随着水流的上升，水流的横截面面积不断地变大，通过流量方程Q=SV（Q代表流量，S代表水流的横截面积，V代表该横截面积处水流的流动速度）可知，在同等流量的情况下，横截面积S与水流流速呈反比，随着水流横截面积S不断地变大，水流的流动速度不断地变小，此时水中富裕的能量逐渐地减弱，水中的气泡逐渐地溢出，且减弱了空气中的气泡进入到水中的可能性，当污水从旋流发生区2流向外通道11内的瞬间，由于水和气泡的密度差异，水在重力的作用下能够较快的转变流向，而水中的气泡密度较小，水向下流动时，水中气泡的流向不易改变，因而水中气泡大量的从水中溢出，降低了水中的含氧量。

参照图1和图2，外通道11与旋流发生器12之间的区域为稳流区3，随着水在外通道11内向下流动，且由于在同一高度上，外通道11的截面面积与旋流发生器12的截面面积的差值从上而下逐渐地变大，通过流量公式Q=SV可知，水的流速进一步降低，稳流区3中的水进行稳流消能，然后稳流区3内的水经出水通道15流出。

在该旋流回流通道使用的过程中，进水通道14与好氧区的出水端相连，出水通道15与缺氧区的进水端相连，污水在旋流发生器12与外通道11内流动的过程中，水流中的气泡不断地溢出，使得水中的溶解氧含量不增加，使水流入到缺氧区时，对缺氧区的缺氧环境破坏较小。

在其他实施例中，外通道11可采用圆柱型等其他形式的罐体或管体，而旋流发生器12可采用棱台型等其他形式的罐体或罐体，但要使旋流发生器12的横截面积从下而上不断地变大，且外通道11的横截面积与旋流发生器12的横截面积的差值从上而下不断地变大，并将进水通道14与旋流发生器12的底部连接，出水通道15与外通道11的底部连接，这样使得水流在流入到该旋流回流通道的内部后，水流方向不断改变，水流的流速是不断地减小的，从而使水流中的氧气不断地进行溢出，

进一步地，参照图2，在旋流发生器12的内壁上固定有多个旋流稳流板16，多个旋流稳流板16沿着旋流发生器12的内壁从下而上螺旋分布，且旋流稳流板16的螺旋方向与旋流发生器12内水流流动的螺旋方向相同，进而在水流流动的过程中，利用多个旋流稳流板16对水流进行螺旋方向上的稳流，便于水中的气泡溢出。

进一步地，参照图2，为了使水流在外通道11内更好的经出水通道15流出，外通道11包括第一通道111与第二通道112，第一通道111为长方体型罐体，第二通道112为倒置的圆台型罐体，第二通道112的下底部与第一通道111的连通，出水通道15与第二通道112侧壁的底部连通。水流从第一通道111内落入到第二通道112内，第二通道112圆台型的罐体对水流进行稳流消能，然后水流经出水通道15流入到缺氧区内。

在其他实施例中，第二通道112还可为倒置的棱台型罐体等横截面积逐渐缩小的缩口型罐体，使水流从第一通道111落入到第二通道112内后，第二通道112能够对水流起到稳流的作用即可。

进一步地，参照图2和图3，第一通道111的内壁分为通道左壁、通道右壁、通道前壁和通道后壁，安装架13包括卡环131和设在卡环131上的四个连接杆132。卡环131为圆环形的杆状，四个连接杆132沿着卡环131的中轴线均匀的分布，连接杆132与卡环131的外圈端固定连接，且连接杆132沿着卡环131的径向方向安装。四个连接杆132分别与第一通道111的通道左壁、通道右壁、通道前壁、通道后壁进行连接，且连接杆132与卡环131在第一通道111的内部沿水平方向安装。卡环131的直径小于旋流发生器12上开口处的直径，但卡环131的直径大于旋流发生器12上底面的直径，进而旋流发生器12的外壁可直接搭接到卡环131上。

参照图2和图4，为了提高旋流发生器12在卡环131上的稳定性，并降低卡环131对旋流发生器12的罐体的磨损，在旋流发生器12的外壁上固定有支撑板133，支撑板133采用断面为半圆的弧形板，支撑板133的开口朝下，并在支撑板133上开出四个预留槽，将支撑板133安装到卡环131上后，连接杆132位于支撑板133上的预留槽内，从而水流在旋流发生器12与第一通道111内进行流动时，支撑板133上预留槽的位置处被连接杆132卡住，旋流发生器12不会在卡环131上进行转动，提高了旋流发生器12的稳定性，进而便于水流更好的在旋流发生器12与外通道11内进行流动。

进一步地，参照图2和图5，为了更好的对旋流发生器12进行拆装，进水通道14未插入到旋流发生器12的内部，在旋流发生器12侧端的底部开设有通孔，并在通孔处的旋流发生器12的外壁上固定有第一连接垫141，而在进水通道14的出口端固定连接有第二连接垫142，第二连接垫142与第一连接垫141均为不规则形状的密封垫，且第二连接垫142与第一连接垫141配合使用，第一连接垫141的口径略大于第二连接垫142的口径，旋流发生器12安装到安装架13上后，第二连接垫142位于第一连接垫141的内部，且第二连接垫142抵接在旋流发生器12的内壁上。在旋流发生器12进行拆装时，工作人员可直接将旋流发生器12提起，或者将旋流发生器12放置到安装架13上。

参照图2，为了便于旋流发生器12的拆装，在旋流发生器12的顶端固定有两个吊耳121，且两个吊耳121分别位于旋流发生器12的两侧，并且在旋流发生器12的顶端固定连接有提升杆122，提升杆122垂直于旋流发生器12的轴线，且提升杆122同样垂直于两个吊耳121所连成的直线，提升杆122横跨旋流发生器12的整个顶端开口。

在外通道11的顶端固定有吊装架113，吊装架113横跨外通道11的整个顶端开口，在吊装架113的顶端安装有定滑轮114，定滑轮114位于吊装架113的中间位置，且定滑轮114位于外通道11的中心轴线上。

旋流发生器12的两个吊耳121上固定缠绕有拉绳123，拉绳123的一端分成两股，拉绳123的两股绳分别固定在两个吊耳121上，拉绳123的另一端为单股绳，拉绳123的单股绳绕过定滑轮114，且拉绳123的绳头缠绕固定在吊装架113上。

工作人员在需要将旋流发生器12提升时，拉动定滑轮114上的拉绳123，然后拉绳123拉着两个吊耳121将旋流发生器12进行提升，在旋流发生器12接近吊装架113时，工作人员可用手抓握在提升杆122上，利用提升杆122并结合着拉绳123将旋流发生器12提起，提高了工作人员的工作效率。

进一步地，参照图6，外通道11内还可同时放置有多个旋流发生器12，为了使外通道11内能够同时容纳多个旋流发生器12，第一通道111为长方体型容器，第二通道112为棱台型容器，第二通道112的下底与第一通道111的底部连接，形成一个完整容器。为了便于稳流区3内的水进行稳流，第二通道112的边缘处进行弧形倒角处理，使水更好的经出水通道15流出。

多个旋流发生器12之间均匀分布，两个相邻的旋流发生器12之间不发生交涉，且使两个相邻的旋流发生器12之间保持距离，进而水从旋流发生器12内流入到外通道11内时，两个相邻的旋流发生器12流出的水之间相互干涉的效果较弱。

如图7所示，为了便于在外通道11内同时放置多个旋流发生器12，相邻的两个安装架13上的连接杆132之间固定连接，连接的两个连接杆132同轴，且两个安装架13位于同一平面内，在向外通道11上安装固定多个安装架13时，安装架13前端的连接杆132固定在外通道11的通道前壁上，安装架13后端的连接杆132固定在外通道11的通道后壁上，多个安装架13连接过后两侧露出的两个连接杆132分别固定在通道左壁和通道右壁上，然后再依次将多个旋流发生器12先后放置到不同的卡环131上。

参照图6，为了匹配外通道11内旋流发生器12的数量，在第二通道112上安装有与旋流发生器12同等数量的出水通道15，且每个出水通道15对应一个旋流发生器12，且出水通道15位于旋流发生器12的侧下方，水从进水通道14流入到旋流发生器12内，然后在旋流发生区2内进行释气，然后流入到稳流区3内，最后在稳流区3内经出水通道15流出。

吊装架113上安装有与旋流发生器12同等数量的定滑轮114，且每个旋流发生器12的正上方设有一个定滑轮114，然后在每个旋流发生器12上固定有一根拉绳123，拉绳123缠绕在其正上方的定滑轮114上，需取出其中一个旋流发生器12时，拉动该旋流发生器12正上方的拉绳123，利用拉绳123将该旋流发生器12提起，并辅以人工拉动提升杆122将该旋流发生器12取出。

本申请实施例还公开了一种生化反应器，该生化反应器包括厌氧区反应区域、好氧区反应区域、缺氧区反应区域和上述公开的旋流回流通道。

厌氧区为生物反应池的非充氧区，聚磷微生物在厌氧区进行吸收有机物和释放磷的过程；缺氧区为生物反应池的非充氧区，在得到充足的有机物时可进行脱氮反应；而好氧区即为生化反应池的充氧区，常通过曝气使水中含氧量达到1.0mg/L以上，在此区域中微生物可进行有机物的降解、硝化反应。三个区域相互配合，使污水而完成脱氮除磷降低BOD和COD等污染物的过程。

旋流回流通道的进水通道与好氧区的出水端连接，旋流回流通道的出水通道与缺氧区的进水端连接，该旋流回流通道对好氧区排放过来的水中的氧气进行筛选，然后使水流入到缺氧区内，使好氧区内的水中的氧气含量减少，进而在好氧区内的水流入到缺氧区内后，降低了水对缺氧区的缺氧环境的破坏。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋流回流通道，其特征在于：包括

外通道（11）；

旋流发生器（12），位于外通道（11）的内部；

安装架（13），设在外通道（11）的内壁上，用于安装旋流发生器（12）；

进水通道（14），与旋流发生器（12）底部连通；以及

出水通道（15），与外通道（11）的底部连通；

其中，所述旋流发生器（12）与外通道（11）的顶端均为开口，所述旋流发生器（12）开口处的高度低于外通道（11）开口处的高度，所述旋流发生器（12）的截面面积从下而上逐渐地变大，所述外通道（11）的截面面积与旋流发生器（12）的截面面积的差值从上而下逐渐地变大，所述进水通道（14）穿过外通道（11）。

2.根据权利要求1所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述旋流发生器（12）采用倒置的圆台通道，所述旋流发生器（12）的下底面位于其上底面的上方。

3.根据权利要求2所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述进水通道（14）在旋流发生器（12）上的进水口方向沿着旋流发生器（12）锥形面内壁的切线方向。

4.根据权利要求3所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述旋流发生器（12）的内壁上均匀设有多个旋流稳流板（16），多个所述旋流稳流板（16）沿着旋流发生器（12）的内壁从下而上螺旋分布。

5.根据权利要求1所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述外通道（11）包括第一通道（111）和第二通道（112），第一通道（111）为长方体型，所述第二通道（112）位于第一通道（111）的下部，第二通道（112）与第一通道（111）连通，所述第二通道（112）的截面面积从上而下逐渐地变小，所述出水通道（15）连接与第二通道（112）的底部连通。

6.根据权利要求5所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述第二通道（112）为倒置的圆台通道，所述第二通道（112）的下底面位于其上底面的上方。

7.根据权利要求1所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述安装架（13）包括卡环（131）和设在卡环（131）上的至少两个连接杆（132），至少两个连接杆（132）沿着卡环（131）的轴线方向均匀分布，所述连接杆（132）固定在外通道（11）的内壁上，所述旋流发生器（12）的外壁位于卡环（131）上。

8.根据权利要求1所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述旋流发生器（12）的上端固定有吊耳（121），所述旋流发生器（12）的上端固定有提升杆（122），所述提升杆（122）横跨旋流发生器（12）的顶端开口。

9.根据权利要求8所述的一种旋流回流通道，其特征在于：所述外通道（11）的顶端固定有吊装架（113），所述吊装架（113）上设有定滑轮（114），所述吊耳（121）上固定有拉绳（123），所述拉绳（123）绕过定滑轮（114）。

10.一种生化反应器，其特征在于，包括权利要求1至9的任意一种旋流回流通道。

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