用于混凝过程的二次流混合方法与设备技术

本发明专利技术涉及一种用于混凝过程的二次流混合方法及采用该方法的二次流混合设备。该混合方法特点：投加混凝剂的原水，流入可使之产生二次流的管道，在二次流的作用下完成混合。该设备由缠绕于圆柱体上的软质管或螺旋盘绕的硬质管（二者统称为二次流管）构成。当该设备由软质的二次流管２构成时，其组件还包括加药管１、圆柱体３、挡板４；当该设备由硬质的二次流管２构成时，其组件还包括加药管１。该设备上具有进水口Ａ、出水口Ｂ和加药口Ｃ，进水口Ａ、出水口Ｂ及加药口Ｃ可以法兰联接或螺纹联接与其它管线联接。该设备设计特点：二次流管２的展开长度和内径、用于缠绕软质管的圆柱体外径或硬质管螺旋盘绕的直径、水力停留时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于水及废水处理领域的固液分离技术，尤其涉及一种用于混凝过程的二次流混合方法以及采用该方法的二次流混合设备。
技术介绍
混凝是一个重要的水及废水处理单元，常用于去除水中的悬浮矿物颗粒、活性污泥、天然有机物(NOM)以及磷等。混凝一般可以分为快速搅拌与慢速搅拌两个步骤。快速搅拌过程也称作混合过程，与混凝过程的凝聚反应阶段相对应，伴随着混凝剂的投加、扩散、水解以及原始颗粒的脱稳与聚结等；慢速搅拌则是为了防止较大颗粒的沉降，提高颗粒间的碰撞机率，以便生成大而密实的絮体，与絮凝阶段相对应。相对而言，混合过程更为复杂，也更为重要。混合效果的好坏在很大程度上决定最终混凝效果的好坏，而混合效果则决定于混合技术及设备。为了提高混合效果，人们采取了各种混合方法及设备。机械搅拌是过去最常用的混合方式。该混合方式形成的流场的速度梯度很不均匀，搅拌桨附近区域的速度梯度较大，而远离该区域的流体主体区域的速度梯度较小。这样，在流体主体区域形成的微小絮体流动到搅拌桨附近区域时，由于受到较大的剪切作用会发生破碎现象，不利于混合效果的提高。同时，机械搅拌的操作成本较高，且因动设备较多，难于维护。近些年来，由于优良的混合性能，管式静态混合器倍受国内外水处理工程师的青睐，应用十分广泛，但该设备的结构比较复杂，成本高，且流体流过时的压力损失较大。此外，为了简化操作，也有采用射流泵或离心泵混合，但这种混合的效果一般不理想。上述混合方法，主要是通过混合设备上的混合部件(如搅拌桨或静态混合器里的扰流组件)的机械切割对流体进行分割与重组，或通过射流扰动流体，提高流体的湍流程度，以强化传质，达到混合的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于混凝过程的二次流混合方法以及采用该方法的二次流混合设备，以简化混凝设备的结构，降低成本，降低能耗，同时获得优异的混合效果。二次流是指流体在流经弯曲管道时，由于离心力的作用，在与主流垂直的截面上发生的流动。为了实现上述目的，本专利技术根据二次流强化传质的特点，提出将二次流作为混凝过程中的混合方法，以强化混合过程，提高混凝效果。该二次流混合方法的特征在于投加混凝剂的原水，流入可使之产生二次流的管道，混凝剂在二次流的作用下充分分散于水体之中，混凝剂的有效成分吸附于悬浮颗粒物表面而使悬浮颗粒脱稳，同时，脱稳后的颗粒物在二次流的作用下相互碰撞、黏附而不断长大，最终完成混合过程。实施上述混合方法的二次流混合设备由缠绕于圆柱体上的软质管或螺旋盘绕的硬质管(该软质管和硬质管在这里统称为二次流管)构成，水体自二次流管的一端进入，自另一端排出。在二次流管的进水端存在一加药管，以便加入混凝剂。构成二次流混合设备的二次流管的展开长度可以是2～30m，其内径可以是3～100mm。用于缠绕软质管的圆柱体外径或硬质管螺旋盘绕的直径可以是5～5000mm。水体流经该混合设备的平均流速可以为0.01～5m/s，水力停留时间可以是0.01～10min。本专利技术的优点在于(1)流场比较均匀，速度梯度差异小，不会发生在某一区域生成的微小絮体流动到另一区域时，因第二个区域的速度梯度较大而发生破碎现象；(2)流场的速度梯度大，传质效率高，混合效果好；(3)混合设备的结构简单，易于实现，成本低廉；(4)混合设备运行时的压力损失小，能耗低。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1是本专利技术中的由软质管缠绕于圆柱体上而构成的二次流混合设备。图2是本专利技术中的由硬质管螺旋盘绕而构成二次流混合设备。图中，1.加药管，2.二次流管(软质或硬质管)，3.圆柱体，4.挡板；A.进水口，B.出水口，C.加药口。具体实施例方式实施例1图1中，本专利技术中的二次流混合设备由软质的二次流管2缠绕于圆柱体3上而构成，圆柱体两端联有挡板4，以防二次流管2自圆柱体3端部脱落。待处理的原水自进水口A进入该混合设备，与自加药口C进入的混凝剂混合后一起进入二次流管2，最后由出水口B流出，进入混凝反应的絮凝阶段。进水口A、出水口B以及加药口C与其它管线的联接方式，可以是法兰联接或螺纹联接。实施例2图2中，本专利技术中的二次流混合设备由硬质的二次流管2螺旋盘绕而构成。待处理的原水自进水口A进入该混合设备，与自加药口C进入的混凝剂混合后一起进入二次流管2，最后由出水口B流出，进入混凝反应的絮凝阶段。进水口A、出水口B以及加药口C与其它管线的联接方式，可以是法兰联接或螺纹联接。参考文献Dharmappa H.B.，Verink J.，Fujiwara O.and Vigneswaran S.(1993)Optimal design of a flocculator.WaterResearch 27(3).513-519.权利要求1.一种用于混凝过程的二次流混合方法，其特征在于投加混凝剂的原水，流入可使之产生二次流的管道，在二次流的作用下完成混合过程。2.实施权利要求1所述的用于混凝过程的二次流混合设备，其特征在于该设备由缠绕于圆柱体上的软质管或螺旋盘绕的硬质管(该软质管和硬质管在这里统称为二次流管)构成。3.如权利要求2所述的用于混凝过程的二次流混合设备，当其由缠绕于圆柱体上的软质管构成时，其特征在于该设备由加药管1、软质的二次流管2、圆柱体3、圆柱体两端的挡板4组成；该设备上具有进水口A、出水口B和加药口C；进水口A、出水口B以及加药口C与其它管线的联接方式，可以是法兰联接或螺纹联接。4.如权利要求2所述的用于混凝过程的二次流混合设备，当其由螺旋盘绕的硬质管构成时，其特征在于该设备由加药管1和硬质的二次流管2组成；该设备上具有进水口A、出水口B和加药口C；进水口A、出水口B以及加药口C与其它管线的联接方式，可以是法兰联接或螺纹联接。5.一种二次流混合设备的设计方法，其特征在于构成二次流混合设备的二次流管2的展开长度可以是2～30m，其内径可以是3～100mm；用于缠绕软质管的圆柱体外径或硬质管螺旋盘绕的直径可以是5～5000mm；水体流经该混合设备的平均流速可以为0.01～5m/s，水力停留时间可以是0.01～10min。全文摘要本专利技术涉及一种用于混凝过程的二次流混合方法及采用该方法的二次流混合设备。该混合方法特点投加混凝剂的原水，流入可使之产生二次流的管道，在二次流的作用下完成混合。该设备由缠绕于圆柱体上的软质管或螺旋盘绕的硬质管(二者统称为二次流管)构成。当该设备由软质的二次流管2构成时，其组件还包括加药管1、圆柱体3、挡板4；当该设备由硬质的二次流管2构成时，其组件还包括加药管1。该设备上具有进水口A、出水口B和加药口C，进水口A、出水口B及加药口C可以法兰联接或螺纹联接与其它管线联接。该设备设计特点二次流管2的展开长度和内径、用于缠绕软质管的圆柱体外径或硬质管螺旋盘绕的直径、水力停留时间。文档编号C02F1/52GK1981908SQ20051013423公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月14日 优先权日2005年12月14日专利技术者栾兆坤, 张忠国, 陈朝阳, 李燕中, 范彬, 贾智萍 申请人:中国科学院生态环境研究中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混凝过程的二次流混合方法，其特征在于：投加混凝剂的原水，流入可使之产生二次流的管道，在二次流的作用下完成混合过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栾兆坤，张忠国，陈朝阳，李燕中，范彬，贾智萍，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]