CN113387428B - 一种旋流式内回流反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋流式内回流反应器，包括：反应器池体、多个升流型轴流泵和多个降流型轴流泵；反应器池体上设有流体入口和流体出口；沿反应器池体的长度方向，多个升流型轴流泵布设于反应器池体的一侧；沿反应器池体的长度方向，多个降流型轴流泵布设于反应器池体的另一侧。本发明可有效提升反应器的空间利用率，通过旋流推流的形式，提高内循环水体与生物填料或紫外灯组等载体的有效接触频次，提高水体的推流均匀性，同时也保证了稳定可控的内回流；满足生物强化、光催化高级氧化、活性炭吸附等过程对内循环接触反应器的更高要求。

Description

一种旋流式内回流反应器

技术领域

本发明涉及污水或废气处理技术领域，具体涉及一种旋流式内回流反应器。

背景技术

环保装备制造业是节能环保产业的重要组成部分，是保护环境的重要技术基础，是实现绿色发展的重要保障。近年来，环保装备制造业规模迅速扩大，发展模式不断创新，服务领域不断拓宽，技术水平大幅提升，部分装备达到国际领先水平。随着绿色发展理念深入人心，工业绿色转型步伐进一步加快，为环保装备制造业发展带来了巨大的市场空间、提出了新的更高要求。但同时，环保装备制造业创新能力还不强，产品低端同质化竞争严重，先进技术装备应用推广困难等问题依然突出。

为全面推行绿色制造，提升环保装备制造业水平，促进环保产业持续健康发展，实现有效供给；在水污染防治装备方面要重点攻关生物强化氧化技术和高级氧化技术，研发高效率的生物强化和各类高级氧化等组合水污染防治先进装备。

对于强化型生物接触氧化反应过程而言，水体与生物填料表面微生物接触的时间越久、频次越高，其生物降解处理效果就越好。而对于光催化高级氧化过程而言，紫外灯光照辐射有一定的有效激发作用距离，在有效激发催化作用距离内，水体流通频次越高，光激发催化效果越充分，氧化降解效果也就越好。因此，高效率的生物强化和高级氧化反应器(其他接触氧化反应或接触吸附反应过程也如此)，对反应器空间有效利用、回流灵活调控、高频次接触反应等方面提出更高的要求，需要反应器具备设计理念先进、设备集约化程度及空间利用率高、设备结构简单合理、利于加工制造与批量生产的特点。

目前，大多数内回流反应器，尤其是小型的内回流反应器，由于空间狭小、宽度不足等原因，无法安装流通断面推流效果好、推流流态均匀的大桨叶推流型搅拌器；而小型的回流泵、潜水搅拌机等，都只能在局部空间内实现较好的循环推流效果，无法保证全反应器空间内水体的高效均匀循环和推流，大大制约了生物填料、紫外光灯组件、催化剂填料、活性炭等吸附填料的有效利用率，影响了接触反应的效率。

发明内容

针对现有内回流反应器，尤其是小型内回流反应器空间利用率低、内循环接触频次低、推流流态不均衡等问题，本发明提供一种旋流式内回流反应器。

本发明公开了一种旋流式内回流反应器，包括：反应器池体、多个升流型轴流泵和多个降流型轴流泵；

所述反应器池体上设有流体入口和流体出口；

沿所述反应器池体的长度方向，多个所述升流型轴流泵布设于所述反应器池体的一侧；

沿所述反应器池体的长度方向，多个所述降流型轴流泵布设于所述反应器池体的另一侧。

作为本发明的进一步改进，沿所述反应器池体的长度方向，所述流体入口和流体出口设置在所述反应器池体相对应的侧壁上。

作为本发明的进一步改进，经所述流体入口流入所述反应器池体内的流体介质为待处理的污染水体或待处理的污染气体。

作为本发明的进一步改进，沿所述反应器池体的长度方向，多个所述升流型轴流泵和多个所述降流型轴流泵交错布设。

作为本发明的进一步改进，所述升流型轴流泵安装于靠近池底的位置处，从底部抽吸进水，向上升流式排水。

作为本发明的进一步改进，所述降流型轴流泵安装于有效液位以下0.2～0.5m，从上部抽吸进水，向下降流式排水；

所述降流型轴流泵包括旋流降流型轴流泵和回流降流型轴流泵，所述回流降流型轴流泵的出水口连接有回流管。

作为本发明的进一步改进，所述升流型轴流泵或降流型轴流泵安装于导向筒架上，所述导向筒架由上下的端部环筒和间隔布设在上下端部环筒之间的竖向支撑构成。

作为本发明的进一步改进，还包括：上部导向斜板和下部导向斜板；

所述升流型轴流泵一侧池壁上部安装有所述上部导向斜板，所述降流型轴流泵一侧池壁底部安装有所述下部导向斜板。

作为本发明的进一步改进，所述升流型轴流泵替换为射流/旋流曝气器。

作为本发明的进一步改进，还包括：多个载体安装架；

多个所述载体安装架均布在所述反应器池体内，所述载体安装架为生物接触反应填料载体安装架、催化剂载体安装架、紫外灯组件载体安装架或吸附剂填料载体安装架。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可有效提升反应器的空间利用率，通过旋流推流的形式，提高内循环水体与生物填料或紫外灯组等的有效接触频次，提高水体的推流均匀性，同时也保证了稳定可控的内回流；使其可满足生物强化反应器、光催化高级氧化反应器、活性炭吸附反应器等对高效空间利用、高效回流比控制、高频次内部回流、高频次表面接触、高稳定性与均匀性流态控制等功能需求，为小体积集约型内循环反应器的设计制造提供具有工程应用价值的有利参考。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的旋流式内回流反应器的俯视图；

图2为本发明一种实施例公开的旋流式内回流反应器的1-1剖视图；

图3为本发明一种实施例公开的旋流式内回流反应器的2-2剖视图；

图4为本发明一种实施例公开的旋流式内回流反应器中轴流泵安装导向筒架的结构示意图。

图中：

1、反应器池体；2、升流型轴流泵；3、旋流降流型轴流泵；4、回流降流型轴流泵；5、上部导向斜板；6、下部导向斜板；7、回流管；8、载体安装架；9、端部环筒；10、竖向支撑。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1～4所示，本发明提供一种旋流式内回流反应器，可适用于各种接触氧化或接触吸附反应过程，可适用于污染水体、污染气体等污染流体处理；其包括：反应器池体1、升流型轴流泵2、旋流降流型轴流泵3、回流降流型轴流泵4、上部导向斜板5、下部导向斜板6、回流管7、载体安装架8、端部环筒9和竖向支撑10；其中，

本发明的反应器池体1上设有流体入口和流体出口，优选沿反应器池体的长度方向，流体入口和流体出口设置在反应器池体1相对应的侧壁上，如左侧壁和右侧壁上；经流体入口流入反应器池体1内的流体介质为待处理的污染水体或待处理的污染气体，以下以待处理的污染水体为例进行说明。

沿反应器池体的长度方向，本发明的多个升流型轴流泵2布设于反应器池体1的一侧；进一步，本发明的升流型轴流泵安装于靠近池底的位置处，例如安装在距池底0.1m的位置处，其从底部抽吸进水，向上升流式排水。

沿反应器池体的长度方向，本发明的多个降流型轴流泵布设于反应器池体1的另一侧。其中，本发明的降流型轴流泵安装于有效液位以下0.2～0.5m，从上部抽吸进水，向下降流式排水；进一步，本发明的降流型轴流泵包括旋流降流型轴流泵3和回流降流型轴流泵4，旋流降流型轴流泵3底部无需连接管道，回流降流型轴流泵4的出水口连接有回流管7，回流管7沿推流的反方向回流。更进一步，如图1所示，本发明的回流降流型轴流泵4布设在多个旋流降流型轴流泵3的推流末端。

为形成螺旋流态形，本发明沿反应器池体的长度方向，多个升流型轴流泵2和多个降流型轴流泵3、4交错布设，且均可变频调节流量。例如，如图1所示，本发明选用2个升流型轴流泵2、2个旋流降流型轴流泵3和1个回流降流型轴流泵4，沿反应器池体的长度方向，依次布设升流型轴流泵2、旋流降流型轴流泵3、升流型轴流泵2、旋流降流型轴流泵3和回流降流型轴流泵4。

为了便于轴流泵的起吊、安装及检修，如图4所示，本发明的升流型轴流泵2或降流型轴流泵3、4安装于导向筒架上，导向筒架由上下的端部环筒9和间隔布设在上下端部环筒9之间的竖向支撑10构成；导向筒架端部环筒之间除了竖向支撑10外，其余中部空间均完全敞开，便于水体从上部喷出散流，或入流抽吸。

为了实现水体循环流导向，本发明在升流型轴流泵2一侧池壁上部安装有上部导向斜板5，角度斜向上；降流型轴流泵3、4一侧池壁底部安装有下部导向斜板6，角度斜向下，如图2、3所示。

为了实现反应器池体1内载体的安装，本发明在反应器池体内均布且固定安装有多个载体安装架8，载体安装架8可作为生物接触反应填料载体、或催化剂载体、或紫外灯组件载体、或活性炭等吸附剂填料载体的安装架。

进一步，根据实际使用需求，可将升流型轴流泵替换为射流/旋流曝气器，保证池内水体旋流混合，及提升水体与生物填料或紫外灯组接触频次的同时，实现水体充氧。

本发明的使用方法包括：

步骤1、升流型轴流泵2从底部抽吸水体、并从上部排出，水体排出后，向上部竖直升流或穿过导向筒架竖向支撑10后斜向上升流，形成整体分散升流效果；

步骤2、当升流水体遇到上部导向斜板5后，撞击折流形成近水平流流向降流型轴流泵3、4一侧上部；

步骤3、降流型轴流泵3从上部抽吸水体，并从下部排出，水体排出后，向下竖直降流或穿过导向筒架竖向支撑10后斜向下降流，形成整体分散降流效果；

步骤4、当降流水体遇到下部导向斜板6后，撞击折流形成近水平流流向升流型轴流泵2一侧底部；

步骤5、以上过程循环，整体实现纵断面上水体呈现圆圈型旋流的效果；通过调节轴流泵2、3的频率控制流量，进而实现对整体旋流速度的控制，实现水体与载体安装架8内部组件充分接触，接触频次可控的目的。

步骤6、以上旋流水体，在进出水整体推流作用下，形成全空间内水体无死角旋流推流，成螺旋流态形式，均匀、稳定地向出口端推流，可最大限度保证旋流水体与不同部位载体安装架8内部组件充分接触、均匀接触。

步骤7、降流型轴流泵4从上部抽吸水体，并从下部排出后，进入到回流管7实现回流，水体回流至进水口附近的升流型轴流泵2处，通过调节降流型轴流泵4的频率控制回流流量，实现回流比调控的目的。

本发明的工作原理为：

本发明的旋流式内回流反应器将轴流泵按竖向升流、降流型式，不同高程交错安装，实现了水体沿反应器纵向的圆圈型均匀旋流，以及沿反应器长度方向的均匀螺旋推流，加强了单位水力行程内，水体与生物填料或紫外灯组件的接触频次，提高了接触反应的效率。同时，以相同结构型式实现水体回流，内回流流量可控，简化了反应器内回流结构，增加了反应器调控的灵活性。

本发明的优点为：

1、纵向断面无死角循环流通，增加旋流水体与生物填料生物表面或紫外灯组有效光激发催化区域的接触频次、接触均匀性，提高了纵断面区域内生物填料或紫外灯组降解能力的利用率。

2、纵向断面水体无死角循环流通，在横向进出水推流作用下，形成全空间内水体无死角旋流推流，成螺旋流态形式，均匀、稳定地向出口端推流，可最大限度保证旋流水体与不同部位载体安装架内部组件充分接触、均匀接触，高效利用反应器内空间，及生物填料或紫外灯组降解能力。

3、导向筒架的端部环筒+竖向扁钢条支撑的结构形式，节省设备材料、保证轴流泵定向顺利安装的同时，确保了中部区域水体的均匀发散式上升喷流或抽吸进入，保证水体流态均匀稳定。

4、回流装置使用与旋流装置相同的结构形式，提高便捷性，降低设备加工制造、安装、维护的成本。

5、纵向旋流、横向推流、整体回流的流量、频率可控，反应器操控灵活方便。

6、旋流、推流装置的结构形式，占用空间更小，反应器空间利用率更高。

7、旋流、推流装置的结构形式，结构简单，便于设备批量生产、安装及检修维护。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋流式内回流反应器，其特征在于，包括：反应器池体、多个升流型轴流泵、多个降流型轴流泵和多个载体安装架；

沿所述反应器池体的长度方向，所述反应器池体上设有流体入口和流体出口；

沿所述反应器池体的长度方向，多个所述升流型轴流泵布设于所述反应器池体的一侧；沿所述反应器池体的长度方向，多个所述降流型轴流泵布设于所述反应器池体的另一侧；其中，沿所述反应器池体的长度方向，多个所述升流型轴流泵和多个所述降流型轴流泵交错布设；所述降流型轴流泵包括旋流降流型轴流泵和回流降流型轴流泵，所述回流降流型轴流泵的出水口连接有回流管，所述回流管沿推流的反方向回流至进水口附近的升流型轴流泵进水口处，所述回流降流型轴流泵布设在多个旋流降流型轴流泵的推流末端；

多个所述载体安装架均布在所述反应器池体内；

沿反应器池体的长度方向，所述流体入口和流体出口设置在所述反应器池体相对应的左侧壁和右侧壁上；

经所述流体入口流入所述反应器池体内的流体介质为待处理的污染水体或待处理的污染气体；

纵向断面水体无死角循环流通，在横向进出水推流作用下，形成全空间内水体无死角旋流推流，成螺旋流态形式，均匀、稳定地向出口端推流。

2.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，所述升流型轴流泵安装于靠近池底的位置处，从底部抽吸进水，向上升流式排水。

3.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，所述降流型轴流泵安装于有效液位以下0.2~0.5m，从上部抽吸进水，向下降流式排水。

4.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，所述升流型轴流泵或降流型轴流泵安装于导向筒架上，所述导向筒架由上下的端部环筒和间隔布设在上下端部环筒之间的竖向支撑构成。

5.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，还包括：上部导向斜板和下部导向斜板；

所述升流型轴流泵一侧池壁上部安装有所述上部导向斜板，所述降流型轴流泵一侧池壁底部安装有所述下部导向斜板。

6.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，所述升流型轴流泵替换为射流/旋流曝气器。

7.如权利要求1所述的旋流式内回流反应器，其特征在于，所述载体安装架为生物接触反应填料载体安装架、催化剂载体安装架、紫外灯组件载体安装架或吸附剂填料载体安装架。

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