專利名稱:一種新型凈化水系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)凈化水系統(tǒng)，特別是在水上生產(chǎn)凈化水的系統(tǒng)。
目前所使用的生產(chǎn)凈化水工廠大都修建在靠近江河，湖泊的岸邊，即在陸上。水廠所使用的凈化構(gòu)筑物的高度通常為5～7米。
英國本世紀60年代中期，曾在一條冬季取水困難而多變的河流上利用二個大浮筒作支撐，二個浮筒中間的上部為投藥及小型凈化設(shè)備，下部為小型清水池，這只是一種應(yīng)急的臨時裝置。
在本世紀70年代中期，美國曾在一座水庫中將一個停留時間為二小時的平流式沉淀池，一個由塑料粒、無煙煤和石英砂組成的三層濾料池和一個清水池固定在水中，而倉庫、配電、管理及附屬設(shè)施仍設(shè)在岸上。
前述的兩個水上裝置只是照搬陸上水廠5～7米高的凈化構(gòu)筑物，所以吃水深度都在6～8米，在枯水期就需要?？吭?～9米水深的地方，因此，無法在一般河流、湖泊地區(qū)推廣使用，更談不上在水上建立可移動的、完整的、一體化的凈水加工廠。因為在枯水期，停靠在7～9米深的河床內(nèi)，這樣的凈化構(gòu)筑物距離岸邊就很遠，上岸工程就很大，如加大浮體的面積來降低吃水深度，則工程費用就更大了。
隨著工業(yè)和生活的發(fā)展，用水量大大增加，如在陸地上修建凈化水的工廠，占地是個非常突出的問題，一般一座小型水廠用地為0.5～0.7米2／米3·日，這不僅增加了工程費用，而且也侵占了大片土地。因此，修建一種不占土地，能象船一樣在水中移動的水上水廠便非常重要了。但到目前為止，由于不能縮小凈化構(gòu)筑物的高度，致使吃水深度過大(6～8米)，還沒有成功使用的先例。
本發(fā)明的目的之一是提供一種生產(chǎn)凈化水的系統(tǒng)，它改進的是凈化水的各級工藝技術(shù)，而不是簡化工藝流程本身。
本發(fā)明的目的之二是提供一種吃水深度在1.0～3.0米，可移動的，完整的，一體化的水上水廠。
本發(fā)明在保證產(chǎn)水量不變和凈化水質(zhì)符合衛(wèi)生標準的前題下，將全部凈化構(gòu)筑物高度從常規(guī)水廠的5～7米降低到2.5米左右，不超過3米，并與船倉有機地結(jié)合起來，使其浮體重心下降到水源水平面附近，這樣因重心的降低，整個浮體就像不倒翁那樣，絕不會被風浪擊倒。本發(fā)明的水上水廠浮體的吃水深度保持在1.0～3.0米之內(nèi)，這樣的水上浮體既安全又穩(wěn)定、可靠。
眾所周知，陸地上的水廠一般使用一級泵房及其一系列設(shè)備將水從水源，如何流，湖泊和水庫，抽送到水廠進行凈化?？紤]到枯水期和汛期水源水位的變化，進水口大都修建在枯水期水位標高之下，而且進水口是固定的，以保證無論在任何情況下都能向水廠提供足夠的進水量。但是，這樣便帶來了一個問題，在汛期大量流砂會隨水侵入取水口，給凈化帶來了困難，不可避免地出現(xiàn)不符合衛(wèi)生標準的自來水，即出現(xiàn)渾水。
本發(fā)明提供的凈化水系統(tǒng)的任務(wù)就是解決這個問題。
下面參照附圖，通過本發(fā)明最佳實施例，對本發(fā)明加以說明。
圖1表示本發(fā)明流程示意圖。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的實施例的外觀圖。
圖3表示本發(fā)明所示的實施例中凈化水系統(tǒng)的剖視圖。
圖4表示本發(fā)明實施例中，根據(jù)圖3所作的俯視圖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的旋槳混合器和多級網(wǎng)板反應(yīng)裝置的剖視圖。
圖6表示本發(fā)明異向流沉淀池中斜板的角度(40°)與先有技術(shù)中的角度(60°)的比較圖。
圖7表示本發(fā)明的40°傾角斜管板異向流沉淀池。
參見圖1，這是本發(fā)明一種流程示意圖，清楚地說明了凈化水的工藝流程，同時也體現(xiàn)了本發(fā)明凈化水的系統(tǒng)。
水源中的水通過虹吸管之類的自流式進水裝置(11)流入進水間(11a)，然后由投藥管(11b)加入助凝劑和混凝劑，經(jīng)旋槳混合器(12)進入多級網(wǎng)板攪拌反應(yīng)裝置(13)，從這里又進入傾角斜板(管)異向流沉淀池(14)，沉淀在本池中的積泥由虹吸排泥管(16)中排出，清水流入濾池(15)，經(jīng)橡膠粒(15a)、無煙煤(15b)和石英砂(15c)組成的濾層進入濾池底部的空間(17)，然后直接由泵(圖中未標)從出水管(18)抽吸經(jīng)消毒后到供水網(wǎng)。
由此可見，本發(fā)明提供的凈化水的系統(tǒng)使用的是與先有技術(shù)中完全不同的技術(shù)來取水，在上述實施例中使用的是虹吸式進水裝置。原水通過虹吸裝置(11)進入水廠，無需任何能源消耗，而且可以根據(jù)浮體內(nèi)外的水位差自動調(diào)節(jié)進水量。因此在生產(chǎn)運行中，無需在增減流量時使用閘門開啟度的方式來調(diào)節(jié)進水量。另外，由于虹吸進水口因水漲船高，永遠處于水源水面以下合適的深度，比如0.8～1.0米，不受水源水位變化的影響及漂浮物與流砂的干擾，從而提供了凈化工藝的保證率，使凈化后的水質(zhì)穩(wěn)定，始終符合衛(wèi)生要求。
參照圖5，本發(fā)明提供的凈化水的系統(tǒng)使用一種旋槳混合器(12)。該混合器為一上口大，下口小的類似喇叭筒形的設(shè)備，筒的下部為進水口(12a)，中部為混流葉漿(12b)，上部為導(dǎo)流筒(12c)。葉槳中心軸(12d)由安裝在其上方的電機(12e)驅(qū)動。原水在進水間(11a)投加混凝劑和助凝劑后，原水所含懸浮物在激烈的水力紊動作用下得到充分、快速的混合，并在轉(zhuǎn)速較快和離心力的作用下提升水位0.5～0.8米，以滿足后續(xù)工藝沉淀池虹吸排泥所需的水頭。用上述混合器混合的時間為30～60秒。
本發(fā)明提供的凈化水系統(tǒng)使用一種多級網(wǎng)板攪拌反應(yīng)裝置(13)，參見圖5。該裝置有若干垂直于水面的網(wǎng)板(13a)與聯(lián)接網(wǎng)板的立式驅(qū)動軸(13b)，該軸由安裝在其上方的電機(13c)驅(qū)動。整個反應(yīng)池由逐級遞減流速的多級網(wǎng)板攪拌裝置組成。這是利用過網(wǎng)水流的流體力學(xué)條件使雜質(zhì)凝聚的微渦流在反應(yīng)池中密集出現(xiàn)，提高了反應(yīng)絮凝效果，使反應(yīng)時間縮短到3～6分鐘，比常規(guī)的水廠縮短了 1/3 左右。
本發(fā)明提供的凈化水系統(tǒng)使用30°～40°傾角斜管(板)異向流沉淀池(14)，參見圖7。該沉淀池包括進水蓋板閥(14a)，30°－40°傾角斜管(板)(14b)泥沙濃縮室(14c)和虹吸排泥管(16)。該池高度為1.5～2.8米。沉淀池中的積泥利用高出浮體外水源水平面0.5－0.8米的作用水頭，以大小虹吸方式間歇或連續(xù)排泥將泥排出浮體。
本發(fā)明使用的30°－40°傾角斜管(板)異向流沉淀池；既降低了沉淀池的高度，又增加了投影面積50％以上，參見圖6。當斜邊為1時，60°角的底邊為0.5，而當角度是40°時，底邊則為0.75；垂直方向的高度在60°時為0.87，在40°時為0.64。從這個示意圖中，可以看出，傾角的變化，對高度和投影面積的影響是一目了然的。改進為40°度傾角斜管(板)沉淀池，其表面負荷達到18～19.6米3／米2時，比常規(guī)的60°傾角異向流管(板)沉淀池提高50％以上。
此外，由于沉淀池斜管(板)上面的清水區(qū)完全在浮體倉的內(nèi)部，基本上不存在受陽光照射而出現(xiàn)局部射流和滋生青苔、藻類等現(xiàn)象。此處的清水區(qū)高度為0.5～0.8米，而常規(guī)水廠沉淀池的清水區(qū)高度則不小于1.2米。
本發(fā)明的凈水系統(tǒng)改進了濾層中的濾料，參見圖1。本發(fā)明的凈化水系統(tǒng)使用了由橡膠粒(15a)，無煙煤(15b)和石英砂(15c)等濾料組成的輕型多層濾料濾池(15)。與慣用的濾料相比，橡膠粒具有較好的物理吸附作用，橡膠粒的“比表面”是石英砂的“比表面”的5倍。整個濾層的截污量大，達到8公斤／米3，比被認為較先進的塑料粒、無煙煤和石英砂組成的輕型三層濾料的截污量大30～50％，且成本也低。
為了使濾池高度降低至2.5米，本發(fā)明使用一種抽吸式過濾方法，參見圖1。在現(xiàn)有技術(shù)中，過濾后的水從濾池底部的出水口(18)流入一個蓄水池(圖中未標)中，然后再由泵抽吸供水。本發(fā)明使用的濾池，不僅清水池的高度低于常規(guī)的濾水池中清水的高度，而且，濾池底部的出水口(18)是直接連接抽水泵(圖中未標)，從而省去了蓄水池。清水由泵直接從濾池底部空間(17)抽吸過濾，使濾池底部需要的水頭(正水頭或負水頭)在整個過濾周期中由水泵吸水管的變化來達到總壓差不變，即作用水頭不變。這不僅保證過濾效能與一般重力濾池一樣，還可以增加出口的負壓來延長比一般重力濾池更長的過濾周期。
本發(fā)明的實施例每立方米構(gòu)筑物產(chǎn)水量達2.0～2.2米3水／時，為一般陸上水廠0.7～1.0米3水／時的2倍。異向流斜管沉淀池表面負荷15～18米3／米2時，為一般同規(guī)模水廠的異向流斜管沉淀池表面負荷7～12米3／米2時的1.5倍。
根據(jù)本發(fā)明凈化水系統(tǒng)的水上水廠，從原水進入，經(jīng)過凈化，到輸送清水上岸的總停留時間為18～26分鐘，為一般同規(guī)模陸上水廠總停留時間75～180分鐘的 1/3 ～1／5。
根據(jù)本發(fā)明制造的水上水廠，由于是在水中且利用虹吸進水和虹吸排泥裝置，能節(jié)約大量能源，制水成本電耗平均0.18～0.22度／米3，為一般水廠成本電耗平均0.25～0.35度／米3的 2/3 左右。
根據(jù)本發(fā)明制造的水上水廠，管理集中，由于只有一個車間，而常規(guī)規(guī)水廠按凈化工序分至少有4至5個車間，即取水、加藥一沉淀，過濾，消毒，供水，故本發(fā)明的水上水廠又可節(jié)約人力、物力。加上前述的節(jié)約基建費用及電耗等，故制水成本也相應(yīng)地降低，為陸地同等規(guī)模水廠的50～60％。
本發(fā)明的水上水廠建于水中，不需占用土地，同時由于布置緊湊，可移動，不受或少受地震影響。同時，還可以妥善解決現(xiàn)有城市供水系統(tǒng)中部分低壓區(qū)的增壓問題。另外，還可以大幅度縮短建設(shè)水廠的周期，一般中型水廠，在陸地建設(shè)需2～3年，而水上水廠則不到一年。
權(quán)利要求
1.一種凈化水的系統(tǒng)包括取水、混合、反應(yīng)、沉淀、過濾、消毒、供水等生產(chǎn)工序，其特征在于該系統(tǒng)至少使用下述裝置中的一個自流進水裝置，筒形旋槳混合器，攪拌反應(yīng)裝置，40°傾角斜管(板)導(dǎo)向流沉淀池裝置，含有橡膠粒的多層濾料濾層裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于上述筒形旋槳混合器為一上部大、下部小的類似喇叭形的筒，該混合器下部為進水口、中部為混流葉漿，上部為導(dǎo)流筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于上述攪拌反應(yīng)裝置為立軸式多級網(wǎng)板攪拌反應(yīng)裝置，上述網(wǎng)板垂直于水面。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于上述40°傾角斜管(板)異向流沉淀池裝置，池深1.5～2.8米，利用高出水源水平面0.5～0.8米的水頭以虹吸排泥方式將上述沉淀池中的積泥排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于上述多層濾料在濾池中自下而上的填充順序為含有石英砂——無煙煤——橡膠粒的濾料濾層。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)用泵直接從上述過濾裝置的濾池底部空間抽吸過濾后的清水直接供給管網(wǎng)。
7.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求
的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)的凈化構(gòu)筑物高度在1～3米之內(nèi)。
8.根據(jù)前述任何一項權(quán)利要求
的凈化水的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)在水上使用時，其浮體吃水深度在1～3米之內(nèi)。
專利摘要
一種改進了的生產(chǎn)凈化水的系統(tǒng)包括自流進水裝置，旋槳混合器，多級網(wǎng)板攪拌反應(yīng)裝置，30°～40°傾角斜管(板)異向流沉淀池裝置，并通過虹吸排泥和從含有橡膠粒濾料濾池底部空間直接用泵抽吸清水而供管網(wǎng)。該系統(tǒng)的全部凈化水構(gòu)筑物高度降至3米之內(nèi)。該系統(tǒng)的水上水廠的吃水深度在1～3米，并且可移動。
文檔編號C02F9/00GK85200694SQ85200694
公開日1986年2月26日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者許振婉 申請人:南洋國際技術(shù)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan