CN211177037U - 一种地热供暖的水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地热供暖的水处理系统。包括地热开采井、除砂器、曝气装置、除铁装置和蓄水箱；曝气装置包括曝气箱，在曝气箱的顶壁中部设有进水口、侧壁的底部设有出水口；在曝气箱内腔的顶部、风机孔的上方设有支架，在支架上由上至下依次设有分水板和三个滤料层；除铁装置包括除铁箱，在除铁箱内腔的中下部设有承托孔板，在承托孔板上由上至下依次设有三个锰砂层和三个鹅卵石层；还包括进水管和出水管，进水管的内端延伸至细锰砂层的上方并设有溢流盘，出水管的内端延伸进入承托孔板下方的空间；曝气装置的出水口与除铁装置的进水管通过管路连接且在该管路上设有除铁泵。本实用新型结构设计合理、对水质处理效果好。

Description

一种地热供暖的水处理系统

技术领域

本实用新型属于水处理设备技术领域，尤其涉及一种地热供暖的水处理系统。

背景技术

地热资源是一种储量大、环保清洁的新型能源，开凿地热井，获取地下热水资源，采用换热设备，提取热量用于供暖、洗浴等。目前大部分集中供热运营单位所采用的换热设施为板式换热器，地热水通过板换后，将热量传递给生活用水，原水至软化水的热量传递即为换热。从地板采暖末端中，循环回来的供暖热水进入地板采暖换热器换热，再由供热循环泵送至地板采暖及散热器末端，如此循环往复达到设计的供暖效果。从地板采暖换热器换热后的地热水，进入中间换热器一次侧，放热降温后直接回灌地热回灌井。中间循环水在中间换热器二次侧吸热升温后由中间循环泵加压送入热泵蒸发器，经热泵做功，蒸发器吸收中间循环水的低品位热能转换为高品位热量并输送至热泵冷凝器，以加热供暖热水。

上述方式目前被广泛采用，因性价比高而占有了一定的市场，但这种换热方式热量利用率相对偏低，换热过程中会损失部分热量，造成能源浪费。目前的板式换热器，内部结构复杂，地热水一般矿化度很高，长期使用，板换内部结垢严重，而且清洗比较困难，需要逐步拆卸，二次安装使用，会因密封不好造成漏水等问题，所以也是目前困扰很多企业的问题，人们在使用过程中，也尝试对其进行改进，但效果始终不理想。

因此，开发设计一种水源净化系统将有助于解决换热器等部件的结垢失效问题，也有助于整个供暖系统运行的平稳性。现有技术中的水处理系统通常难以达到水质要求，仍然无法根本上解决因为水质不达标带来的结构问题。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、对水质处理效果好的地热供暖的水处理系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种地热供暖的水处理系统包括地热开采井、除砂器、曝气装置、除铁装置和蓄水箱，在连接至蓄水箱的供水出口的供水管路上安装有供水泵；曝气装置包括曝气箱，在曝气箱的顶壁中部设有进水口、侧壁的底部设有出水口，在曝气箱侧壁的中上部还设有溢流管和风机孔，在风机孔上安装有风机；在曝气箱内腔的顶部、风机孔的上方设有支架，在支架上由上至下依次设有分水板、第一滤料层、第二滤料层和第三滤料层；除铁装置包括除铁箱，在除铁箱内腔的中下部设有承托孔板，在承托孔板上由上至下依次设有细锰砂层、中锰砂层、粗锰砂层、细鹅卵石层、中鹅卵石层和粗鹅卵石层；还包括进水管和出水管，进水管的内端延伸至细锰砂层的上方并设有溢流盘、外端从除铁箱的侧壁穿出，出水管的内端延伸进入承托孔板下方的空间、外端从除铁箱的侧壁穿出；曝气装置的出水口与除铁装置的进水管通过管路连接且在该管路上设有除铁泵。

本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供了一种结构设计合理的地热供暖的水处理系统，与现有的水处理系统相比，本技术方案中通过设置除砂器、曝气装置和除铁装置，实现了地热井水的除砂处理、曝气处理和除铁处理，去除地热井水中的颗粒物杂质、溶解气体成分以及铁离子成分，实现了供暖水源的净化处理，达到了供暖系统对于水质的要求。通过设置曝气装置由曝气箱、风机、分水板和三个滤料层等部件构成，令除砂后的地热井水进一步得到过滤处理，进一步去除前一设施没有处理干净的颗粒物杂质。通过设置除铁装置由除铁箱、三个锰砂层和三个鹅卵石层等部件构成，令地热井水在经过各锰砂层的过程中低价铁离子催化氧化为高价铁离子同时得到过滤，达到了去除铁离子的效果。上述曝气装置以及除铁装置共同保证了地热井水处理后的水质，处理效果好，有助于提升整个供暖系统运行的平稳性。

优选地：进水管的竖直段的中部扩径形成一个容置腔，在该容置腔内由上至下安装有多个稳流板，稳流板包括稳流板体，在稳流板体上设有透水孔。

优选地：在曝气箱的侧壁中下部还设有曝气箱人孔，在曝气箱人孔上安装有盲板；在曝气箱的顶壁上设有多个箱顶口，在各箱顶口上设有箱盖；在除铁箱侧壁的顶部设有除铁箱人孔，在除铁箱人孔上安装有盲板。

优选地：在地热开采井的井口设有井口装置，井口装置包括外壳，在外壳的中部设有套管，在外壳与套管之间设有上浇筑层和下浇筑层，在两个浇筑层之间设有多个预埋件，各预埋件与套管焊接固定；还包括内端位于套管内、外端由外壳穿出的输出管，安装在地热开采井井底的潜水泵的出口通过提升管路与输出管的内端连接，输出管的外端与除砂器的入口连接。

优选地：除砂器选取为旋流除砂器；除砂器并列设置两个实现一用一备，输出管的外端同时与两个除砂器的入口连接，两个除砂器的出口同时与曝气装置的进水口连接。

优选地：除铁装置并列设有两个实现一用一备，除铁泵的出口同时连接至两个除铁装置的进水管，两个除铁装置的出水管同时连接至蓄水箱的水源入口。

优选地：在蓄水箱上还设有取水口，在取水口与两个除铁装置的出水管之间的管路上设有反冲泵。

优选地：第一滤料层由火山岩颗粒滤料构成，第二滤料层由陶粒滤料构成，第三滤料层由活性炭颗粒滤料构成。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中井口装置的剖视结构示意图；

图3是图1中曝气装置的剖视结构示意图；

图4是图1中除铁装置的剖视结构示意图。

图中：1、地热开采井；2、井口装置；2-1、外壳；2-2、上浇筑层；2-3、下浇筑层；2-4、套管；2-5、预埋件；2-6、盖板；2-7、输出管；2-8、密封衬套；3、除砂器；4、曝气装置；4-1、进水口；4-2、箱盖；4-3、分水板；4-4、第一滤料层；4-5、第二滤料层；4-6、第三滤料层；4-7、风机孔；4-8、溢流管；4-9、曝气箱；4-10、曝气箱人孔；4-11、出水口；5、除铁泵；6、反冲泵；7、蓄水箱；8、除铁装置；8-1、除铁箱；8-2、溢流盘；8-3、细锰砂层；8-4、中锰砂层；8-5、粗锰砂层；8-6、细鹅卵石层；8-7、中鹅卵石层；8-8、进水管；8-9、除铁箱人孔；8-10、稳流板；8-11、出水管；8-12、粗鹅卵石层；8-13、承托孔板；9、供水泵；10、电磁流量计。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

请参见图1，本实用新型的地热供暖的水处理系统包括地热开采井1、除砂器3、曝气装置4、除铁装置8和蓄水箱7，在连接至蓄水箱7的供水出口的供水管路上安装有供水泵9，进一步地，在该供水管路上、供水泵9的后方还安装有电磁流量计10用于计量流量。其中，供水泵9设置为并列的三组，实现一用两备。

在地热开采井1的井底设有耐高温型潜水泵，为了便于其它设施与地热开采井1进行连接和安装，本实施例中，在地热开采井1的井口位置还设有井口装置2。

请参见图2，可以看出：井口装置2包括外壳2-1，在外壳2-1的中部设有套管2-4，在外壳2-1与套管2-4之间设有上浇筑层2-2和下浇筑层2-3，在两个浇筑层之间设有多个预埋件2-5，各预埋件2-5与套管2-4的外壁焊接固定。上浇筑层2-2与下浇筑层2-3两者用于将套管2-4安装固定在外壳2-1内腔的中部位置，套管2-4的上下两端由两个浇筑层穿出，各预埋件2-5用于对套管2-4进行辅助固定，提升套管2-4与两个浇筑层之间的结合强度。施工时，先将各预埋件2-5焊接安装到套管2-4的外壁上，在外壳2-1与套管2-4之间设置支护模具，浇筑成型下浇筑层2-3。将上述组合体运输至地热开采井1的井口位置，将地热开采井1的、位于井口的套管的顶部边缘与外壳2-1的底部边缘焊接固定，之后浇筑成型上浇筑层2-2。

还包括内端位于套管2-4内、外端由外壳2-1穿出的输出管2-7，如图中所示，在套管2-4的顶部设置端板，套管2-4的顶部边缘与端板的下表面密封焊接，在端板的中心设有管孔，输出管2-7的内端向下弯折后穿入管孔并密封焊接固定。在外壳2-1的顶部设置有盖板2-6，在输出管2-7与外壳2-1之间设有密封垫圈2-8，在输出管2-7上安装压力计和温度计用于测量地热井水的水压和水温，通过打开盖板2-6对压力计和温度计进行读数。安装在地热开采井1井底的潜水泵的出口通过提升管路与输出管2-7的内端连接，输出管2-7的外端与除砂器3的入口连接。

本实施例中，除砂器3选取为旋流除砂器；除砂器3并列设置两个实现一用一备，输出管2-7的外端同时与两个除砂器3的入口连接，两个除砂器3的出口同时与曝气装置4连接。旋流除砂器的工作原理是：地热井水进入内部后沿着内壁旋流流动，地热井水中的固体颗粒物杂质沉降到底部排出。

请参见图3，可以看出：曝气装置4包括曝气箱4-9，在曝气箱4-9的顶壁中部设有进水口4-1、侧壁的底部设有出水口4-11，在曝气箱4-9侧壁的中上部还设有溢流管4-8和风机孔4-7，在风机孔4-7上安装有风机；地热井水从进水口4-1进入、从出水口4-11输出，当内部水源超限位时从溢流管4-8溢流排出，风机用于从曝气箱4-9内排出气体，令内部保持相对低压的环境，便于地热井水中的溶解气体成分逸出。在曝气箱4-9内腔的顶部、风机孔4-7的上方设有支架，在支架上由上至下依次设有分水板4-3、第一滤料层4-4、第二滤料层4-5和第三滤料层4-6。

分水板4-3为多个近似平行设置的不锈钢板，相邻两个不锈钢板的高度不一致，在位于中部的不锈钢板的顶部还设有接水盘，从进水口4-1进入的地热水源落在接水盘上，避免对下方的滤料层产生直接的冲刷作用。从接水盘上流下来的地热井水被各分水板4-3导流分散，实现在各滤料层上的均匀渗透。搭建曝气装置4时，在曝气箱4-9的内壁上安装支架，支架通常为孔板结构，在支架上铺设第三滤料层4-6，在第三滤料层4-6上铺设第二滤料层4-5，在第二滤料层4-5上铺设第一滤料层4-4，之后在第一滤料层4-4上设置分水板4-3。

本实施例中，在曝气箱4-9的侧壁中下部还设有曝气箱人孔4-10，在曝气箱人孔4-10上安装有盲板，通过拆卸该盲板能够令曝气箱人孔4-10打开，检修人员可以从曝气箱人孔4-10进入内部。在曝气箱4-9的顶壁上设有多个箱顶口，在各箱顶口上设有箱盖4-2，通过打开箱盖4-2能够将各箱顶口打开，检修人员可以从顶部对分水板4-3和各滤料层进行观察和调整，各分水板4-3与各滤料层也是从各箱顶口送入和取出的。

本实施例中，第一滤料层4-4由火山岩颗粒滤料构成，第二滤料层4-5由陶粒滤料构成，第三滤料层4-6由活性炭颗粒滤料构成。具体地，火山岩颗粒滤料采用火山岩经切割打磨制得，粒径较大通常可以为3-6cm，陶粒滤料采用陶土烧制而成，粒径中等通常可以为1-3cm，活性炭颗粒滤料采用活性炭材料压制而成，粒径较小通常可以为0.5-1cm。上述三层滤料层用于对地热井水进行多级过滤，在这个过滤过程中，地热井水中的颗粒物杂质进一步被滤除。

请参见图4，可以看出：除铁装置8包括除铁箱8-1，在除铁箱8-1内腔的中下部设有承托孔板8-13，在承托孔板8-13上由上至下依次设有细锰砂层8-3、中锰砂层8-4、粗锰砂层8-5、细鹅卵石层8-6、中鹅卵石层8-7和粗鹅卵石层8-12。搭建本除铁装置8时，在除铁箱8-1的内壁上安装承托孔板8-13，在承托孔板8-13上顺次铺设粗鹅卵石层8-12、中鹅卵石层8-7、细鹅卵石层8-6、粗锰砂层8-5、中锰砂层8-4和细锰砂层8-3。其中，各锰砂层除了起到过滤作用，还作为地热井水中低价铁离子的催化剂，低价铁离子经过锰砂层时转变为高价铁离子，细锰砂层8-3的锰砂粒径为0.3-1mm，中锰砂层8-4的锰砂粒径为1-5mm，粗锰砂层8-5的锰砂粒径为5-10mm，为了避免细锰砂层8-3的锰砂颗粒向中锰砂层8-4、粗锰砂层8-5流动，可以在相邻两个锰砂层之间设置滤布。

细鹅卵石层8-6的卵石粒径为8-15mm，中鹅卵石层8-7的卵石粒径为15-30mm，粗鹅卵石层8-12的卵石粒径为30-60mm，可以在相邻的鹅卵石层之间以及粗锰砂层8-5与细鹅卵石层8-6之间设置滤布。

还包括进水管8-8和出水管8-11，进水管8-8的内端延伸至细锰砂层8-3的上方并设有溢流盘8-2、外端从除铁箱8-1的侧壁穿出，出水管8-11的内端延伸进入承托孔板8-13下方的空间、外端从除铁箱8-1的侧壁穿出。进水管8-8令地热井水由下至上输送至除铁箱8-1内腔的顶部，从溢流盘8-2溢流流出，顺次经过各锰砂层和鹅卵石层之后进入承托孔板8-13下方的空间内，之后地热井水经出水管8-11向外输出。

本实施例中，进水管8-8的竖直段的中部扩径形成一个容置腔，在该容置腔内由上至下安装有多个稳流板8-10，稳流板8-10包括稳流板体，在稳流板体上设有透水孔。稳流板8-10的作用是对进水管8-8进行稳流，令地热井水向上稳定地流入溢流盘8-2并稳定地向四周溢流流动。进水管8-8中部的扩径部分可以采用直径为进水管8-8的直径的4-6倍的粗金属管制作，将这个粗金属管段的上端与下端缩口并与进水管8-8的管体对接焊接连接。

曝气装置4的出水口4-11与除铁装置8的进水管8-8通过管路连接且在该管路上设有除铁泵5，除铁泵5起到对地热井水进行输送的作用，为地热井水提供一定的流动动力。除铁泵5设置为并列的三组，实现一用两备，提升运转的可靠性。

本实施例中，在除铁箱8-1侧壁的顶部设有除铁箱人孔8-9，在除铁箱人孔8-9上安装有盲板。通过拆卸该盲板能够令除铁箱人孔8-9打开，检修人员可以进入内部。

如图中所示，除铁装置8并列设有两个实现一用一备，除铁泵5的出口同时连接至两个除铁装置8的进水管8-8，两个除铁装置8的出水管8-11同时连接至蓄水箱7的水源入口。经除砂、曝气和除铁处理的地热井水最终进入蓄水箱7内存储，通过供水泵9输送给地热供暖管网。

本实施例中，在蓄水箱7上还设有取水口，在取水口与两个除铁装置8的出水管8-11之间的管路上还设有反冲泵6。通过定时启动反冲泵6并控制相应管路的通断，令蓄水箱7内的水源反向流入除铁装置8的除铁箱8-1内，在除铁箱8-1内水源由下向上依次流过粗鹅卵石层8-12、中鹅卵石层8-7、细鹅卵石层8-6、粗锰砂层8-5、中锰砂层8-4和细锰砂层8-3，此种逆向流动过程令吸附在各锰砂层和鹅卵石层上的杂质松动，避免将通路堵死，保证地热井水在除铁箱8-1内由上至下的流动通畅性。

工作过程：

地热开采井1内的潜水泵将地热井水提升，通过输出管2-7向除砂器3输出，地热井水在除砂器3处完成旋流除砂，去除含有的大颗粒砂粒；之后地热井水进入曝气装置4进行曝气；之后地热井水在除铁泵5的泵送作用下进入除铁装置8进行除铁，最终处理后的水源存储在蓄水箱7内，经供水泵9向供热管网供应。

Claims (8)

1.一种地热供暖的水处理系统，其特征是：包括地热开采井(1)、除砂器(3)、曝气装置(4)、除铁装置(8)和蓄水箱(7)，在连接至蓄水箱(7)的供水出口的供水管路上安装有供水泵(9)；

曝气装置(4)包括曝气箱(4-9)，在曝气箱(4-9)的顶壁中部设有进水口(4-1)、侧壁的底部设有出水口(4-11)，在曝气箱(4-9)侧壁的中上部还设有溢流管(4-8)和风机孔(4-7)，在风机孔(4-7)上安装有风机；在曝气箱(4-9)内腔的顶部、风机孔(4-7)的上方设有支架，在支架上由上至下依次设有分水板(4-3)、第一滤料层(4-4)、第二滤料层(4-5)和第三滤料层(4-6)；

除铁装置(8)包括除铁箱(8-1)，在除铁箱(8-1)内腔的中下部设有承托孔板(8-13)，在承托孔板(8-13)上由上至下依次设有细锰砂层(8-3)、中锰砂层(8-4)、粗锰砂层(8-5)、细鹅卵石层(8-6)、中鹅卵石层(8-7)和粗鹅卵石层(8-12)；还包括进水管(8-8)和出水管(8-11)，进水管的内端延伸至细锰砂层(8-3)的上方并设有溢流盘(8-2)、外端从除铁箱(8-1)的侧壁穿出，出水管(8-11)的内端延伸进入承托孔板(8-13)下方的空间、外端从除铁箱(8-1)的侧壁穿出；

曝气装置(4)的出水口(4-11)与除铁装置(8)的进水管(8-8)通过管路连接且在该管路上设有除铁泵(5)。

2.如权利要求1所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：进水管(8-8)的竖直段的中部扩径形成一个容置腔，在该容置腔内由上至下安装有多个稳流板(8-10)，稳流板(8-10)包括稳流板体，在稳流板体上设有透水孔。

3.如权利要求2所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：在曝气箱(4-9)的侧壁中下部还设有曝气箱人孔(4-10)，在曝气箱人孔(4-10)上安装有盲板；在曝气箱(4-9)的顶壁上设有多个箱顶口，在各箱顶口上设有箱盖(4-2)；在除铁箱(8-1)侧壁的顶部设有除铁箱人孔(8-9)，在除铁箱人孔(8-9)上安装有盲板。

4.如权利要求3所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：在地热开采井(1)的井口设有井口装置(2)，井口装置(2)包括外壳(2-1)，在外壳(2-1)的中部设有套管(2-4)，在外壳(2-1)与套管(2-4)之间设有上浇筑层(2-2)和下浇筑层(2-3)，在两个浇筑层之间设有多个预埋件(2-5)，各预埋件(2-5)与套管(2-4)焊接固定；还包括内端位于套管(2-4)内、外端由外壳(2-1)穿出的输出管(2-7)，安装在地热开采井(1)井底的潜水泵的出口通过提升管路与输出管(2-7)的内端连接，输出管(2-7)的外端与除砂器(3)的入口连接。

5.如权利要求4所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：除砂器(3)选取为旋流除砂器；除砂器(3)并列设置两个实现一用一备，输出管(2-7)的外端同时与两个除砂器(3)的入口连接，两个除砂器(3)的出口同时与曝气装置(4)的进水口(4-1) 连接。

6.如权利要求5所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：除铁装置(8)并列设有两个实现一用一备，除铁泵(5)的出口同时连接至两个除铁装置(8)的进水管(8-8)，两个除铁装置(8)的出水管(8-11)同时连接至蓄水箱(7)的水源入口。

7.如权利要求6所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：在蓄水箱(7)上还设有取水口，在取水口与两个除铁装置(8)的出水管(8-11)之间的管路上设有反冲泵(6)。

8.如权利要求7所述的地热供暖的水处理系统，其特征是：第一滤料层(4-4)由火山岩颗粒滤料构成，第二滤料层(4-5)由陶粒滤料构成，第三滤料层(4-6)由活性炭颗粒滤料构成。

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