CN212142182U

CN212142182U - 一种混合反应单元以及包括其的杀菌水静态混合器结构

Info

Publication number: CN212142182U
Application number: CN202020113827.4U
Authority: CN
Inventors: 朝格图; 夏远
Original assignee: Inner Mongolia Shian Technology Co ltd
Current assignee: Inner Mongolia Shian Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2020-12-15
Anticipated expiration: 2030-01-19

Abstract

本实用新型提供了一种混合反应单元以及包括其的杀菌水静态混合器结构。所述混合反应单元包括两个混合器和两个添加喷头，该混合反应单元形成包含次氯酸钠的杀菌水。本实用新型还提供了包括所述混合反应单元的杀菌水静态混合器结构。本实用新型提供的混合反应单元和混合器结构可靠性高、实用性强、价格低廉，结构简单，应用广泛。

Description

一种混合反应单元以及包括其的杀菌水静态混合器结构

技术领域

本实用新型广义上涉及一种连续式次氯酸杀菌液发生装置，特别涉及到在自来水或者深井水等原水中，添加次氯酸钠水溶液与酸性水溶液，使其充分混合来连续制备特定pH值和/或有效氯浓度和/或次氯酸浓度的杀菌水的装置。

本实用新型的具体但非排他性的应用是一种用于连续式次氯酸杀菌水发生装置混合酸液和次氯酸溶液，出于描述性目的，本实用新型将参考这种应用。但是应当理解，本实用新型可用于其他应用(如公共卫生，食品加工)中。

背景技术

次氯酸作为一种强效杀菌剂，即使浓度低于0.1ppm也能表现出良好的杀菌能力，据美国环境保护机构(EPA)研究报道，在相同条件下次氯酸的杀菌能力是次氯酸盐的数十至上百倍。另外，由于次氯酸对热、光等自然因素较敏感，不用担心使用过程中的残留问题。

研究发现次氯酸盐溶液pH控制在5.0～6.5范围，有效氯98％以上以次氯酸的形式存在，即使在低浓度范围(10ppm左右)也能得到极佳的杀菌效果，且在该pH值范围内，杀菌液对不锈钢腐蚀性极低。当次氯酸盐溶液pH值大于9.0时，有效氯主要以次氯酸根离子形式存在，对杀菌有贡献的次氯酸含量甚少。当溶液pH在4.5以下，次氯酸形态的有效氯会降到80％，在pH值为1时仅为30％，此时溶液中有效氯大部分以氯气形态存在。

以往开发了通过向自来水或者地下水等原水中混合次氯酸钠和盐酸或者乙酸等酸制备次氯酸杀菌水的制造装置，此装置中，具备有用于混合原水、次氯酸钠和酸液的混合器，通过向导入混合器内的特定量的原水中添加相应计量的次氯酸钠和相应计量的酸来制得二者的混合水，从而生产杀菌水(例如中国专利02160250.6；中国专利 200410005509.1，中国专利200580046539.X)。

考虑以往采用的混合器具有较多的挡板，结构复杂，加工部件多，生产成本高，而且增加了系统的压力降，降低了系统的生产能力。还有一些采用动态混合器来实现酸碱中和，生产杀菌水，采用运动件会大幅增加设备的生产和运行成本。另外一些混合器中使用特制的喷嘴，在喷液过程中产生漩涡，来实现反应液的添加。使用这种结构，不利于精确控制次氯酸钠的添加，且当改变杀菌剂浓度时，需要较长时间才能过渡到设定浓度。

实用新型内容

本实用新型是鉴于以上这些问题而研制的，目的是开发一种连续，压力降小，混合均匀，浓度切换快，且向原水中混合次氯酸钠和酸时不产生氯气的混合器。从而得到一种可靠性高、实用性强、价格低廉，结构简单的连续式次氯酸杀菌水发生装置和制造方法。

满足这种设计要求的混合反应单元结构为图1中的混合反应单元1，图2为混合反应单元1的结构剖面图。混合反应单元1为H型管路结构，结构内部形成原水通路40，原水通路40分别经过第一添加喷头20、右旋单元片35、左旋单元片34、右旋单元片33、左旋单元片32、然后经过第二添加喷头21、左旋单元片36、右旋单元片37、左旋单元片38、右旋单元片39。

本实用新型是将一定浓度的酸原液首先由第一电磁计量泵输送，经过自制的第一添加喷头导入原水通路，与原水在一个水平放置的静态混合器中充分混合，所得到的稀酸溶液与由第二电磁计量泵输送，经第二添加喷头导入的次氯酸钠原液在竖直放置的静态混合器中充分混合，生成杀菌水的杀菌水制造装置，其中，设置的前述第一添加喷头，由一根导出管路与第一电磁计量相连接，在添加酸原液的过程中，喷射不是单点添加，而是锥面添加，且原水与酸产生涡流，产生的涡流有利于酸在原水中的分散，再经过水平放置的静态混合器，能够充分的使酸与原水混合，得到稀的盐溶液。本实用新型在前述的添加喷头末端设置有数个喷射口，孔径在0.1cm至0.2cm之间，喷射口外表面设有一个密封圈，用于增加喷射液的涡流。喷射出的酸原液与原水在水平放置的静态混合器中混合，该混合器的长度与管径比L/D＝10～15，管路中的流体流速应控制在0.8～1.5m /s，以保证流体处于完全湍流状态。静态混合器由左旋单元片与右旋单元片相间而成，单元片之间的角度为180°。

本实用新型是将由水平放置的静态混合器混合得到稀酸水溶液流经第二添加喷头。喷射出的次氯酸钠原液与稀酸水溶液在竖直放置的静态混合器中混合，该混合器的长度与管径比L/D＝10～15，管路中的流体流速应控制在0.8～1.5m/s，以保证流体处于完全湍流状态。静态混合器由左旋单元片与右旋单元片相间而成，单元片之间的角度为 180°。

通过本实用新型的混合装置，可以根据第一个电磁计量泵导入原水通路的酸的量，在一定的脉冲时间，通过第二个电磁计量泵导入与添加酸量相平衡量的次氯酸钠原液。通过竖直放置的静态混合器，将生成的杀菌水中的次氯酸浓度控制在设定浓度，制得恒定浓度的杀菌水。当第一个电磁计量泵添加量发生改变时，第二个电磁计量泵添加量立即也会自动调节，使得在浓度切换时，延迟时间短，减少了浓度波动。即使电磁计量泵运行频率较小的情况下，也可以一直生成恒定pH和恒定有效氯次氯酸浓度的杀菌水。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种混合反应单元，所述混合反应单元包括第一端、连接部、添加部和第二端，原水通路贯穿第一端、连接部、添加部和第二端，其中所述第一端设置有第一添加喷头，所述第一添加喷头用于把酸原液注入到原水通路中；所述连接部包括第一混合器，所述连接部的一端与所述第一端连接，另一端与所述添加部连接，所述第一混合器位于原水通路上，用于混合酸原液与原水，形成酸性混合水；所述添加部设置有第二添加喷头，所述添加部的一端与所述连接部连接，另一端与所述第二端连接，所述第二添加喷头用于把次氯酸钠原液注入酸性混合水中；所述第二端包括第二混合器，所述第二混合器位于原水通路上，用于混合次氯酸钠原液和酸性混合水，形成杀菌水。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合器包括成对出现的左旋单元片和右旋单元片。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合器包括1对、2对、3对或者更多对成对出现的左旋单元片和右旋单元片。

根据本实用新型的某些实施方式，所述左旋单元片和右旋单元片是“左旋单元片-右旋单元片”连接，或“右旋单元片-左旋单元片”连接。

根据本实用新型的某些实施方式，所述左旋单元片和右旋单元片以180度相间无缝连接。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合单元通过酸原液和次氯酸钠原液专用管道分别连接酸液贮藏罐和次氯酸钠贮藏罐，所述混合单元直接与所述原水供应相连接，优选所述原水是自来水或者地下水。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合反应单元还包括在酸液贮藏罐与混合反应单元之间配置第一电磁计量泵。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合反应单元在次氯酸钠贮藏罐和混合反应单元之间配置第二电磁计量泵。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合反应单元是H型、直线型或L型。

根据本实用新型的某些实施方式，所述混合器是静态混合。

根据本实用新型的某些实施方式，所述静态混合器的长度与管径之比L/D＝10～15。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种包括所述混合反应单元的混合器结构，所述混合器结构包括所述混合反应单元、第一电磁计量泵、第二电磁计量泵、酸液贮藏罐、次氯酸钠贮藏罐；其中所述第一电磁计量泵的一端与酸液贮藏罐连接，另一端与第一添加喷头连接，所述第一电磁计量泵用于把酸液贮藏罐中的酸原液泵入第一添加喷头；所述第二电磁计量泵的一端与次氯酸钠贮藏罐连接，另一端与第二添加喷头连接，所述第二电磁计量泵用于把次氯酸钠贮藏罐中的次氯酸钠原液泵入第二添加喷头。

附图简要说明

下面将参考附图对本实用新型的各种实施方案进行说明，其中：

图1为“H型”混合反应单元的纵向剖面图；

图2为连续型杀菌水发生装置优选实施方案的整体结构示意方框图。

1，混合反应单元；2，原水供给管道；3、17、18，截止阀；4，减压阀；5，过滤器；6，电磁流量计；7、8，微调组建；9，缓冲罐；10，第一电磁计量泵；11，第二电磁计量泵；12，酸液贮藏罐；13，次氯酸钠贮藏罐；14，pH计；15，次氯酸浓度传感器；16，电磁阀；19，控制器；20，第一添加喷头；21，第二添加喷头；22，第一混合器；23，第二混合器；24，排出管路；25，酸添加管路；26，次氯酸钠添加管路；27，酸用排气管路；28，次氯酸钠用排气管路；29，酸用排气阀；30，次氯酸钠用排气阀； 31，密封垫片；32、34、36、38，左旋单元片；33、35、37、39，右旋单元片；40，原水通路

具体实施方式

以下根据图示的实施形式说明本实用新型。在本实施方案中，用酸作为与次氯酸钠水溶液中和混合于原水的酸，反应液指的是特定浓度的酸水溶液和次氯酸钠水溶液。

图1为“H型”混合反应单元1的纵向剖面图。所述混合反应单元可以是L型，或直线型。

混合反应单元1主要由第一添加喷头20、第一混合器22、第二添加喷头21、第二混合器23构成。图1中混合反应单元1为H型管路结构，结构内部形成原水通路40，原水通路40分别经过第一添加喷头20、右旋单元片35、左旋单元片34、右旋单元片 33、左旋单元片32、然后经过第二添加喷头21、左旋单元片36、右旋单元片37、左旋单元片38、右旋单元片39。所述左旋单元片和右旋单元片以180度相间无缝连接。次氯酸钠与酸水溶液充分反应后制备得到相应的次氯酸水溶液。

图1中混合反应单元1包含2对成对出现的左旋单元片和右旋单元片。

根据本实用新型的某些实施方式，混合反应单元也可以包括1对、3对或者更多对成对出现的左旋单元片和右旋单元片。根据本实用新型的某些实施方式，所述左旋单元片和右旋单元片是“左旋单元片-右旋单元片”连接，或“右旋单元片-左旋单元片”连接。

对于低粘度流体的混合，适宜于湍流条件下操作，流体流速控制在0.8～1.5m/s。混合反应单元长度的确定：一是由工艺本身的要求(包括系统压力降的限定)；二是通过基础实验和实际应用经验来确定。此种混合反应单元的压力降计算公式为：

其中△p为压力降，f为摩擦系数，ρ₀为流体密度，L为静态混合器长度，D为管径，Re_D为雷诺数；ω为流速，μ为流体粘度。假设管径D为0.032m，杀菌液的生产量为 3t/h，即流量ω为1.04m/s，流体密度ρ₀约为1000kg/m³，在20℃时，流体的粘度约为 10^-3Pa·s。计算得出雷诺数Re_D为3.33×10⁴，Re_D＞11000，由此可知流体处在完全湍流区。根据经验公式得出摩擦系数f≈2.53，最终得出压力降△p为13682Pa(L/D＝10)。采用此方式混合能够减少设备的压力降，使得设备的生产能力得以提高。另外，当管道内径固定后，液体在管路中湍流条件下.混合效果与混合器长度无关。也就是在给定混合器长度后再增加长度，其混合效果不会有明显的变化。因此，长度与管径之比L/D＝10～15(见图1)。

根据本实用新型的某些实施方式，长度与管径之比L/D＝10～15，例如10～14、10～ 13、10～12、10～11、11～15、11～14、11～13、11～12、12～15、12～14、12～13、 13～15、13～14或14～15。根据本实用新型的某些实施方式，长度与管径之比L/D＝10、 11、12、13、14或15。

图2是连续型杀菌水发生装置优选实施方案的整体结构示意方框图。

首先，将设备的原水供给管道2与自来水或者地下水给水管道相连接。在该原水供给管道2上连接有截止阀3，用于控制系统的原水供给，其后紧接有减压阀4。由减压阀4减压的供给水通过过滤器5，再经过电磁流量计6，供给混合反应单元1。

在混合反应单元1中的原水供给管路2内配置有用于添加酸水溶液的第一添加喷头 20和用于添加次氯酸钠水溶液的第二添加喷头21。第一混合器22、第二混合器23。通过第一添加喷头20和第二添加喷头21向原水中分别添加酸和次氯酸钠水溶液。系统按照控制器预先设定的pH值和次氯酸浓度向原水分别中注入酸水溶液和次氯酸钠水溶液。原水流经第一添加喷头20，与第一添加喷头20喷出的酸水溶液在第一混合器22 中充分混匀，得到稀释的酸水溶液，然后经过第二添加喷头21，再与第二添加喷头21 喷出的次氯酸钠水溶液在第二混合器23中充分反应。通过混合制得的杀菌水由排出管路24排到混合反应单元1的外部，排出管路24上连接有pH计14和次氯酸浓度传感器15，电磁阀16与截止阀17。制造的杀菌水经检测pH值与次氯酸浓度值后，进入缓冲罐9。使用杀菌水时，可通过打开截止阀18直接获取。

此装置中，酸水溶液贮存于酸液贮藏罐12，通过管路25与第一电磁计量泵10相连接。第一电磁计量泵10由控制器19控制驱动，根据电磁流量计6得到的供给原水的流量值，将适量的酸水溶液通过管路25送入第一添加喷头20。通过微调组件7控制第一电磁计量泵10输送精度。酸液贮藏罐12通过截止阀29，由管路27与第一添加喷头 20相连接。当打开截止阀29，启动第一电磁计量泵10，酸水溶液依次通过第一电磁计量泵10、管路25、微调组件7、第一添加喷头20、管路27、截止阀29重新进入酸液贮藏罐12，这样能够将第一电磁计量泵10、管路25、27和第一添加喷头20中滞留的气体排出，去除酸水溶液供给管路系统内的气体。

次氯酸钠水溶液贮存于次氯酸钠贮藏罐13，通过管路26与第二电磁计量泵11相连接。第二电磁计量泵11由控制器19控制驱动，根据电磁流量计6得到的供给原水的流量值，将适量的次氯酸钠水溶液通过管路26送入第二添加喷头21。通过微调组件8 控制第二电磁计量泵11输送精度。次氯酸钠贮藏罐13通过截止阀30，由管路28与第二添加喷头21相连接。当打开截止阀30，启动第二电磁计量泵11，次氯酸钠水溶液依次通过第二电磁计量泵11、管路26、微调组件8、第二添加喷头21、管路28、截止阀 30重新次氯酸钠贮藏罐13。

Claims

1.一种混合反应单元，其特征在于，所述混合反应单元包括第一端、连接部、添加部和第二端，原水通路贯穿第一端、连接部、添加部和第二端，其中

所述第一端设置有第一添加喷头，所述第一添加喷头用于把酸原液注入到原水通路中；

所述连接部包括第一混合器，所述连接部的一端与所述第一端连接，另一端与所述添加部连接，所述第一混合器位于原水通路上，用于混合酸原液与原水，形成酸性混合水；

所述添加部设置有第二添加喷头，所述添加部的一端与所述连接部连接，另一端与所述第二端连接，所述第二添加喷头用于把次氯酸钠原液注入酸性混合水中；

所述第二端包括第二混合器，所述第二混合器位于原水通路上，用于混合次氯酸钠原液和酸性混合水，形成杀菌水。

2.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合器包括成对出现的左旋单元片和右旋单元片。

3.根据权利要求2所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合器包括1对、2对、3对或者更多对成对出现的左旋单元片和右旋单元片。

4.根据权利要求2所述的混合反应单元，其特征在于，所述左旋单元片和右旋单元片是“左旋单元片-右旋单元片”连接，或“右旋单元片-左旋单元片”连接。

5.根据权利要求2、3或4所述的混合反应单元，其特征在于，所述左旋单元片和右旋单元片以180度相间无缝连接。

6.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合反应单元通过酸原液和次氯酸钠原液专用管道分别连接酸液贮藏罐和次氯酸钠贮藏罐，所述混合单元直接与所述原水供应相连接。

7.根据权利要求6所述的混合反应单元，其特征在于，所述原水是自来水或者地下水。

8.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合反应单元还包括在酸液贮藏罐与混合反应单元之间配置第一电磁计量泵。

9.根据权利要求8所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合反应单元在次氯酸钠贮藏罐和混合反应单元之间配置第二电磁计量泵。

10.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合反应单元是H型、直线型或L型。

11.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合器是静态混合。

12.根据权利要求1所述的混合反应单元，其特征在于，所述混合器的长度与管径之比L/D＝10～15。

13.一种包括上述权利要求1-12中任一项所述混合反应单元的混合器结构，其特征在于，所述混合器结构包括所述混合反应单元、第一电磁计量泵、第二电磁计量泵、酸液贮藏罐、次氯酸钠贮藏罐；其中

所述第一电磁计量泵的一端与酸液贮藏罐连接，另一端与第一添加喷头连接，所述第一电磁计量泵用于把酸液贮藏罐中的酸原液泵入第一添加喷头；

所述第二电磁计量泵的一端与次氯酸钠贮藏罐连接，另一端与第二添加喷头连接，所述第二电磁计量泵用于把次氯酸钠贮藏罐中的次氯酸钠原液泵入第二添加喷头。