CN113880150A - 一种气水双重流体动力混合反应器及污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理设备技术领域，尤其涉及一种气水双重流体动力混合反应器及污水处理方法，气水双重流体动力混合反应器包括外筒、内筒、空气提升管、填料,外筒内设内筒，内筒内设空气提升管，外筒内分布有填料，利用气体、水流两种流体作为混合动力，无需配置机械搅拌装置，设备内部三重运动叠加，污水与药剂混合更加充分，水处理效果明显提高，相比其他反应器，节省能量，维护量小，混合反应更加充分；污水处理方法利用气水双重流体动力混合反应器，相比传统反应器处理相同量的污水，本方法药剂消耗量小。
Description
技术领域
本发明属于水处理设备技术领域，尤其涉及一种气水双重流体动力混合反应器及污水处理方法。
背景技术
污水处理过程中需投加药剂(混凝剂)，药剂发生氧化分解、中和、络合、吸附等作用，处理水中污染物质或者杂质。药剂投入水中以后要经过充分的混合反应过程，才能让药剂在水中发挥作用。
常见的混合反应器有水力反应器、机械反应器，水力反应器包括折板反应器、回流反应器、水力澄清池等，机械反应器包括立式桨叶搅拌器、水平桨叶搅拌器、三级搅拌器、单机搅拌反应器等；各种反应器都表现出一定的混合反应效能。
但是在实际应用中，反应器混合反应的作用不充分，加药量偏大，而且反应过程中采用机械搅拌，污水与药剂混合溶液会对设备有腐蚀作用，且搅拌器检修不方便，腐蚀后不易更换。因此，需要一种节省能量、维护量小、混合反应更加充分的设备。
发明内容
本发明提供一种气水双重流体动力混合反应器，利用气体、水流两种流体作为混合动力，旨在解决混合反应不充分、机械转动设备易腐蚀的问题。
本发明是这样实现的，一种气水双重流体动力混合反应器，包括外筒、内筒、空气提升管、填料，
外筒的上部为圆柱形，下部为与圆柱形相通的倒锥体，外筒为一体成型结构；上部与下部相连的对称位置分别设有进水口，水流在重力或水泵压力下从进水口呈180°方向沿切线进入外筒的底部，外筒顶部一侧设有出水堰，出水堰与出水管连接；
内筒为圆柱形通孔，内筒设于所述外筒内部，内筒的中轴线与外筒的中轴线重合；
空气提升管设于内筒的中轴线位置，空气提升管一端与风机连接，另一端垂直延伸至内筒内；
外筒内充填有填料。
本发明还提供优选的，外筒上方还设有筒盖，筒盖上设有通气孔。
本发明还提供优选的，空气提升管的下端延伸至内筒的中部或中上部，空气提升管的下端为气管分支，气管分支的尾端为一段向上的直管。
本发明还提供优选的，填料是材质为惰性材料的球体颗粒，比重接近于1g/cm3，球体直径为15-20mm，填料的充填量为外筒容积的15％-20％。
本发明还提供优选的，进水口可设渐缩管，渐缩管内的水流由大径段向小径段流动。
本发明还提供优选的，外筒的上部与下部也可以可拆卸连接。
本发明还提供优选的，内筒与外筒通过连接杆连接，连接杆通过凹槽和T型连接件固定；凹槽包括一号凹槽和二号凹槽，T型连接件包括一号T型连接件和二号T型连接件；一号凹槽设于外筒的内壁，二号凹槽设于内筒的外壁，一号凹槽和二号凹槽位置相对、数量相同；外筒的筒体顶部的一号凹槽两侧设有螺孔，内筒的筒体顶部的二号凹槽两侧设有螺孔，连接杆一端插入一号凹槽内，另一端插入二号凹槽内，一号T型连接件与一号凹槽相适配，二号T型连接件与二号凹槽相适配；一号T型连接件插入一号凹槽的连接杆上方，二号T型连接件插入二号凹槽的连接杆上方，一号T型连接件和所述二号T型连接件通过螺纹连接将连接杆的两端固定在凹槽位置。
本发明还提供优选的，一号凹槽在外筒内壁上均匀分布，一号凹槽的数量为偶数个，连接杆的数量为偶数个。
一种污水处理方法，其包括以下步骤：
S1：空气提升管与风机连接，气体从空气提升管进入内筒；
S2：将加入药剂的污水引入气水双重流体动力混合反应器，分两股从进水口呈180°方向沿切线进入外筒的底部，旋转上升；污水与内筒内部气体提升造成的导流混合反应；填料在水中自由流动，改变水流方向；污水在水流、气流和填料的共同作用下，螺旋上升至水面；
S3：污水进入外筒的出水堰，流出气水双重流体动力混合反应器。
本发明还提供优选的，所述药剂为2种或2种以上；可根据混合液体的性质调整填料填充量和空气提升量；所述污水与药剂可分别添加入所述外筒底部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单，操作方便，利用气体、水流两种流体作为混合动力，无需配置机械搅拌装置，设备内部三重运动叠加，污水与药剂混合更加充分，水处理效果明显提高。相比其他反应器，节省能量，维护量小，混合反应更加充分。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的1.外筒和2.内筒的剖视图
图3为本发明的9.凹槽的位置示意图
图4为本发明的8.连接杆的安装示意图
图中：1、外筒；2、内筒；3、空气提升管；4、出水堰；5、出水管；6、进水口；7、填料；8、连接杆；9、凹槽；901、一号凹槽；902、二号凹槽；10、T型连接件；101、一号T型连接件；102、二号T型连接件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明提供一种气水双重流体动力混合反应器，包括外筒1、内筒2、空气提升管3、填料7，
外筒1的上部为圆柱形，下部为与圆柱形相通的倒锥体，外筒1为一体成型结构；上部与下部相连的对称位置分别设有进水口6，水流在重力或水泵压力下从进水口6呈180°方向沿切线进入外筒1的底部，重力或水泵使水流在一定速度下从两侧进入混合器内，两侧水流以一定速度相遇形成对流，混合的更均匀，外筒1顶部一侧设有出水堰4，出水堰4与出水管5连接；
内筒2为圆柱形通孔，内筒2设于外筒1内部，内筒2的中轴线与外筒1的中轴线重合；
空气提升管3设于内筒2的中轴线位置，空气提升管3一端与风机连接，另一端垂直延伸至内筒2内部，气体在风机的作用下以一定速度经空气提升管3进入混合反应器内，加强反应器内气体与水流混合；
外筒1内充填有填料7，在水流和气流的作用下，填料7在外筒1和内筒2内流动，水流和气流在填料7作用下，改变方向，促进流动。
本实施例中，水流从外筒1两侧对称位置呈180°方向沿切线进入外筒1底部，空气提升管3将气流喷入内筒2，内筒2相当于导流筒，在双向水流的力矩作用下外筒1内水流旋转缓慢上升，再加上空气流的作用，填料7和水流一起在内筒2和外筒1之间循环，填料7、水流、气流之间相对运动，三重运动叠加在一起，强化污水与药剂的混合反应过程，促进反应完成。经过充分反应后的污水在水流作用下旋转缓慢上升，最后通过出水堰4经出水管5流出反应器。
进一步的，外筒1上方还设有筒盖，筒盖上设有通气孔。
本实施例中，对于恶臭气味较大的污水，在外筒1上方设筒盖可减少气味散发，筒盖上加设通气孔可防止反应器产生内外压强差，经处理后的污水能顺利流出反应器。
进一步的，空气提升管3的下端延伸至内筒2的中部或中上部，其下端为气管分支，气管分支的尾端为一段向上的直管。
本实施例中，如果空气提升管3下端在内筒2靠上位置，气流与水流混合集中在上方，中部位置混合不均匀，影响混合效果；空气提升管3下端在内筒2靠下位置，水流和气流混合过于集中在外筒1下部，中上部混合不均匀。空气提升管3设于内筒2中部或中上部，外筒1下方双向水流混合，与空气提升管3的气提作用相结合，上部的水流在气提作用下，混合均匀。
进一步的，填料7是材质为惰性材料的球体颗粒，比重接近于1g/cm3，球体直径为15-20mm，填料7的充填量为外筒1容积的15％-20％。
本实施例中，考虑到药剂的化学性质，填料7为惰性材料，不会与药剂发生化学反应，药剂可完全作用于水处理；填料7的比重接近于水，可在水中自由流动，不会浮在污水表面或沉到水底，影响水处理效率；污水和药剂在流动过程中，冲刷填料7，填料7的球体形状可防止药剂一直粘附在填料7颗粒上；填料7的填充量过大会对水流气流运动产生阻碍，填充量过少不能更好地促进运动，以外筒1容积的15％-20％为最适范围。
进一步的，进水口6可设渐缩管，渐缩管内的水流由大径段向小径段流动。
本实施例中，进水口6设渐缩管，流量不变的情况下，进入外筒1底部的两股水流流速加快，外筒1底部的旋流加快，水流与药剂混合更加均匀。
进一步的，外筒1的上部与下部也可以可拆卸连接。
本实施例中，外筒1的上下两部分可通过法兰或者其他连接方式可拆卸连接，易于拆卸，方便清洁。
进一步的，请参阅图2-4，内筒2与外筒1通过连接杆8连接，连接杆8通过凹槽9和T型连接件10固定；凹槽9包括一号凹槽901和二号凹槽902，T型连接件10包括一号T型连接件101和二号T型连接件102；
一号凹槽901设于外筒1的内壁，二号凹槽902设于内筒2的外壁，所述一号凹槽901和二号凹槽902位置相对、数量相同；外筒的筒体顶部的一号凹槽两侧设有螺孔，内筒的筒体顶部的二号凹槽两侧设有螺孔，连接杆8一端插入一号凹槽901内，另一端插入二号凹槽902内，一号T型连接件101与所述一号凹槽901相适配，二号T型连接件102与二号凹槽902相适配；一号T型连接件101插入一号凹槽901的连接杆上方，二号T型连接件102插入二号凹槽902的连接杆上方，一号T型连接件101和二号T型连接件102通过螺纹连接将连接杆8的两端固定在凹槽位置。
本实施例中，内筒2和外筒1通过连接杆8连接，将内筒2位置固定，防止内筒2位置偏移对混合造成影响；连接杆8的两端可拆卸地连接在内外筒上，连接装置容易替换，操作简单方便。
进一步的，一号凹槽901在外筒内壁上均匀分布，一号凹槽901的数量为偶数个，连接杆8的数量为偶数个。
本实施例中，内筒2通过偶数个连接杆8连接在外筒内，便于保持稳定。
本发明还提供一种污水处理方法，其包括以下步骤：
S1：空气提升管3与风机连接，气体从空气提升管3进入内筒2；
S2：将加入药剂的污水引入气水双重流体动力混合反应器，分两股从进水口呈180°方向沿切线进入外筒1的底部，旋转上升；污水与内筒2内部气体提升造成的导流混合反应；填料7在水中自由流动，改变水流方向；污水在水流、气流和填料7的共同作用下，螺旋上升至水面；
S3：污水进入外筒1的出水堰4，流出气水双重流体动力混合反应器。
进一步的，药剂为2种或2种以上；可根据混合液体的性质调整填料7填充量和空气提升量；污水与药剂可分别添加入所述外筒1底部。
实施例1：焦化废水，处理水量20m3/h，加药混合，采用传统3格混凝土药剂混合反应器，单格机械搅拌，每格2.0×2.0×2.0m；采用气水双重动力混合反应器，总体积20m3，药剂消耗下降10.5％。
实施例2：焦化厂熄焦循环水旁路处理，处理水量150m3/h，加药混合，采用管道静态混合反应器，药剂消耗高，采用气水双重动力混合反应器，总体积70m3，药剂消耗下降24％。
本发明的有益效果：结构简单，操作方便，利用气体、水流两种流体作为混合动力，无需配置机械搅拌装置，设备内部三重运动叠加，污水与药剂混合更加充分，水处理效果明显提高。相比其他反应器，节省能量，维护量小，混合反应更加充分。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：包括外筒(1)、内筒(2)、空气提升管(3)、填料(7)，
所述外筒(1)的上部为圆柱形，下部为与圆柱形相通的倒锥体，所述外筒(1)为一体成型结构；所述上部与所述下部相连的对称位置分别设有进水口(6)，水流在重力或水泵压力下从所述进水口(6)呈180°方向沿切线进入所述外筒(1)的底部，所述外筒(1)顶部一侧设有出水堰(4)，所述出水堰(4)与出水管(5)连接；
所述内筒(2)为圆柱形通孔，所述内筒(2)设于所述外筒(1)内部，所述内筒(2)的中轴线与所述外筒(1)的中轴线重合；
所述空气提升管(3)设于所述内筒(2)的中轴线位置，所述空气提升管(3)一端与风机连接，另一端垂直延伸至所述内筒(2)内部；
所述外筒(1)内充填有填料(7)。
2.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述外筒(1)上方还设有筒盖，所述筒盖上设有通气孔。
3.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述空气提升管(3)的下端延伸至所述内筒(2)的中部或中上部，所述空气提升管(3)的下端为气管分支，所述气管分支的尾端为一段向上的直管。
4.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述填料(7)是材质为惰性材料的球体颗粒，比重接近于1g/cm3，球体直径为15-20mm，所述填料(7)的充填量为所述外筒(1)容积的15％-20％。
5.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述进水口(6)可设渐缩管，所述渐缩管内的水流由大径段向小径段流动。
6.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器,其特征在于：所述外筒(1)的上部与下部也可以可拆卸连接。
7.如权利要求1所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述内筒(2)与所述外筒(1)通过连接杆(8)连接，所述连接杆(8)通过凹槽(9)和T型连接件(10)固定；所述凹槽(9)包括一号凹槽(901)和二号凹槽(902)，所述T型连接件(10)包括一号T型连接件(101)和二号T型连接件(102)；
所述一号凹槽(901)设于所述外筒(1)的内壁，所述二号凹槽(902)设于所述内筒(2)的外壁，所述一号凹槽(901)和所述二号凹槽(902)位置相对、数量相同；所述外筒的筒体顶部的一号凹槽两侧设有螺孔，所述内筒的筒体顶部的二号凹槽两侧设有螺孔，所述连接杆(8)一端插入所述一号凹槽(901)内，另一端插入所述二号凹槽(902)内，所述一号T型连接件(101)与所述一号凹槽(901)相适配，所述二号T型连接件(102)与所述二号凹槽(902)相适配；所述一号T型连接件(101)插入一号凹槽(901)的连接杆上方，二号T型连接件(102)插入二号凹槽(902)的连接杆上方，所述一号T型连接件(101)和所述二号T型连接件(102)通过螺纹连接将所述连接杆(8)的两端固定在凹槽位置。
8.如权利要求7所述的一种气水双重流体动力混合反应器，其特征在于：所述一号凹槽(901)在外筒内壁上均匀分布，所述一号凹槽(901)的数量为偶数个，所述连接杆(8)的数量为偶数个。
9.一种污水处理方法，其特征在于：其适用于上述权利要求1-8所述的一种气水双重流体动力混合反应器，包括以下步骤：
S1：空气提升管(3)与风机连接，气体从空气提升管(3)进入内筒(2)；
S2：将加入药剂的污水引入气水双重流体动力混合反应器，分两股从进水口呈180°方向沿切线进入外筒(1)的底部，旋转上升；污水与内筒(2)内部气体提升造成的导流混合反应；填料(7)在水中自由流动，改变水流方向；污水在水流、气流和填料(7)的共同作用下，螺旋上升至水面；
S3：污水进入外筒(1)的出水堰(4)，流出气水双重流体动力混合反应器。
10.如权利要求8所述的一种污水处理方法，其特征在于：所述药剂为2种或2种以上；可根据混合液体的性质调整填料7填充量和空气提升量；所述污水与药剂可分别添加入所述外筒(1)底部。
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