[發明專利]用于管網間補充余氯的消毒劑混合裝置

有效

• 申請號: 201710037009.3
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106731937B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張峰;崔建國;何盼;李紅艷;崔佳麗
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01F5/06
• 分類號: B01F5/06;C02F1/50
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及管網間水處理裝置，具體為用于管網間補充余氯的消毒劑混合裝置，解決現有的混合器無法滿足藥劑混合效果與水頭損失的問題，方案為：輸水管內壁固定有多條導流葉，導流葉前段與輸水管軸線平行，后段沿輸水管圓周同一方向扭曲。導流葉為3~4條。導流葉的總長度為管內徑的2~4倍，前段長度為總長度的0.2~0.5倍。導流葉高度與管內徑的比為0.3~0.35。扭轉角為30~40度。優點：導流葉沿管壁排成環列葉柵，中部留空，外環流體從平直流態轉變為螺旋流態，出水口后一定長度內保持螺旋形運動。利用螺旋流性質使得藥劑充分混合。減小了混合元件的個數和所占的阻流面積，減小了水流的能量損失。

技術領域

本發明涉及管網間水處理裝置，具體為用于管網間補充余氯的消毒劑混合裝置。

背景技術

供水水質安全，是關系到人體健康和社會穩定的重要問題。為了保證管網水質，《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中明確規定，加氯消毒時，游離氯在與水接觸30min以上后，出廠余氯濃度應不低于0.3mg/L，管網末梢水不應低于0.05mg/L。目前大多數水廠消毒都是在管網前端的清水池一次性投加足以保證管網末梢余氯達標的氯量。然而，由于管網系統的龐大性和復雜性，要保證末梢的余氯量達標，勢必會在管網中形成余氯濃度過高的區域，特別是靠近加氯點的地區。破壞口感的同時，也增大了三鹵甲烷等消毒副產物的風險，使得供水存在很大的化學安全隱患。

管網多點加氯技術，是對傳統水廠內消毒工藝的一種合理改進。通過將加氯點以一定規則分散到管網中的不同位置，既保證了后續管網中余氯濃度滿足最低限要求，又減少了單點投加時藥劑的濃度，從而降低了網間氯消毒副產物的生成幾率。

流體混合的擴散機理主要有三種：1、分子擴散；當流體中存在組分濃度差時，分子的無規律的熱運動使該組分由濃度較高處傳遞至濃度較低處，這種現象稱為分子擴散。由于液體分子之間的距離較小，液體中分子擴散速率大大低于氣體分子中擴散速率，液體分子擴散的過程比較漫長，且擴散量有限。2、對流擴散；對流擴散為流體中的擴散物質隨流體做時均運動時所產生的擴散，對流擴散對混合來說比較重要，因為主流流動方向與濃度梯度方向相互垂直，所以主流流動對濃度擴散的影響不顯著，靜態混合器能促進混合效果很大程度是因為改進了速度矢量與濃度梯度的協同效應。3、紊動擴散；在湍流流動過程中，流體質團紊動所產生的擴散稱為紊動擴散。流體在流動的斷面產生劇烈的渦流，使流體的細微部分進一步被混合。湍流擴散比分子擴散要快得多，在某些情形下要快105—106倍。

現階段，管道上使用的混合裝置主要是管式靜態混合器。管式靜態混合器因其混合效果好，設備簡單，不需要構筑物等優點受到廣泛的使用。傳統的管式靜態混合器主要分為兩大類：一、在管道內安裝若干固定混合單元，以SX型靜態混合器為代表（如圖2）；二、在管道內插入螺旋片，即把金屬板條的兩端施加一組大小相等方向相反的兩個力，使半條產生扭轉變形而成，置入管道內的螺旋片沿管道軸心安裝，首尾交錯90度連接，相鄰螺旋片的旋向相反，稱之為扭轉葉片型靜態混合器，以SK型靜態混合器為代表（如圖4）。下面以這兩種混合器為代表分析兩種類別混合器的工作原理。

1、SX型混合器主要對流體有切割作用和分散混合作用。

作用原理主要為：當流體流進每一組單元時，n個波紋片將把流體分割成n+1層，當流體在流入下一單元時，由于波紋板錯開90度排列，流體將會再一次被分割。當經過m組元件后，流體將會被分割成S份。

S=（n+1）^m

由上式可看出，當n和m較大時，S將會變的非常大，整個流體將被分割成很多小的液滴。此外，每個溝槽交叉處可以視為一個混合小池，流體在混合小池內實現混合后,分散成兩股流入下一個混合小池,同另一股流體進行混合,再分散流入下一個小池,反復不斷以實現流體的分散混合。而且相鄰單元波紋片所在平面交叉成90 ,使流體在流動中流動平面發生變化,形成空間三維流動,使流體能更好實現混合。

2、SK型混合器管道內流體有4種基本運動：