一种微水动力管式接触消毒装置及方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种微水动力管式接触消毒装置及方法。

背景技术

水的消毒是一项贯穿于整个饮用水供给与污废水排放的很重要的技术工作，消毒效果直接关系到人民生活质量、身体健康和生态环境安全。因此水质消毒环节是每个净水、污水厂(站)必须十分注重，如果不能科学地进行这项工作，不仅无法有效地实现对水中病菌消杀，反而可能给水质带来二次污染，进而威胁居民与生态，形成身体致病和环境污染的隐患。面对SARS、CoV等病毒的威胁，切实做好供水、排水的消毒，并作为必不可少的安全指标，以保证饮用水供给与污废水排放的水质安全性。

氯化消毒是指用氯或氯制剂进行饮用水消毒的一种方法，是公认的有效消毒方式，用于消毒含氯制剂有主要有液氯、漂白粉、漂白粉精、有机氯制剂等。含氯制剂是强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA和DNA等物质释出，并影响多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏)，从而使细菌死亡。

影响氯化消毒效果的因素主要有加氯量、接触时间、水温、pH值、浑浊度以及水中微生物的种类和数量。消毒接触时间是关键参数，其中普通氯化消毒需30分钟，氯胺消毒法消毒则需1-2小时。由于常规的接触消毒是在水池中完成的，接触时间较长将需要较大的消毒池容积，如此，就有很多水处理项目常常受限于用地面积的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种微水动力管式接触消毒装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

发明提供一种微水动力管式接触消毒装置，包括依次连接的微水动力管式静态混合器、第一级下行微水动力管式静态反应器、第二级上行微水动力管式静态反应器和第三级下行微水动力管式静态反应器，其中所述微水动力管式静态混合器包括混合器外筒和筒芯混合元；

所述筒芯混合元包括混合元中心轴和混合元混流盘片，所述混合元中心轴设置于所述混合器外筒内并由电机驱动旋转，所述混合元混流盘片分布于所述混合元中心轴上，所述混合器外筒的首端还设置有消毒剂投放口；

所述第一级下行微水动力管式静态反应器、第二级上行微水动力管式静态反应器和第三级下行微水动力管式静态反应器的结构相同，包括反应器外筒和筒芯反应元，所述筒芯反应元包括反应元中心轴和反应元旋片，所述反应元中心轴设置于所述反应器外筒内并由电机驱动旋转，所述反应元旋片分布于所述反应元中心轴上。

优选地，所述混合元混流盘片设置有多组，多组所述混合元混流盘片轴向均布于所述混合元中心轴上，每组所述混合元混流盘片包括周向分布于所述混合元中心轴上的多个片状叶片。

优选地，所述反应元旋片设置有多组，多组所述反应元旋片轴向均布于所述反应元中心轴上，每组所述反应元旋片包括轴向分布于所述反应元中心轴的螺旋桨叶片，相邻两组所述反应元旋片中的螺旋桨叶片的旋向相反。

优选地，所述混合器外筒上的所述消毒剂投放口处设置有消毒剂投放装置。

优选地，所述微水动力管式静态混合器的首端连接装有盛放待处理饮用水或污水的污水箱。

优选地，所述混合器外筒、所述第一级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒、第二级上行微水动力管式静态反应器的反应器外筒和第三级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的筒径依次增大。

优选地，所述混合器外筒的末端连接变径管一，所述变径管一通过弯头连接所述第一级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的首端，所述第一级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的末端连接变径管二，所述变径管二通过弯头连接所述第二级上行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的首端，所述第二级上行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的尾端连接变径管三，所述变径管三通过弯头连接所述第三级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的首端，所述第三级下行微水动力管式静态反应器的反应器外筒的末端连接盛放已消毒的饮用水或污水的水箱。

优选地，所述第一级下行微水动力管式静态反应器设置有一节或多节，多节所述第一级下行微水动力管式静态反应器串联连接。

基于上述微水动力管式接触消毒装置，本发明还提供了一种微水动力管式接触消毒方法，包括以下步骤：

(1)待消毒的饮用水或污水与消毒剂混合：待消毒的饮用水或污水与消毒剂在微水动力管式静态混合器中接触，并在混合元交错布置的混合元混流盘片多次切割作用下，形成高频向变湍涡流，达到快速、均匀混合效果；

(2)消毒剂的微水动力的一级静态反应：消毒剂和待消毒的饮用水或污水完成混合后，流经第一级下行管式静态反应器构件，在反应元旋片及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，实现第一级的静态接触反应；

(3)消毒剂的微水动力的二级静态反应：在完成第一级下行静态接触反应后，流经第二级上行管式静态反应器构件，在反应元旋片及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，完成第二级的静态接触反应；

(4)消毒剂的微水动力的三级接触反应：在完成第二级上行静态接触反应后，流经第三级下行管式静态反应器构件，在反应元旋片及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，完成第三级的静态接触反应；

(5)经三级微水动力静态接触反应后，出水达到相应水质标准的生物指标限值要求。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明提供的微水动力管式接触消毒装置及方法，通过依次连接的微水动力管式静态混合器、第一级下行微水动力管式静态反应器、第二级上行微水动力管式静态反应器和第三级下行微水动力管式静态反应器，能够使消毒剂和污水快速混匀接触反应，且整个装置占地面积小，逐级反应净化，净化效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中微水动力管式接触消毒装置的工艺流程图；

图2为本发明中微水动力管式接触消毒装置的结构示意图；

图3为本发明中微水动力管式静态混合器的结构示意图；

图4为本发明中混合元混流盘片的结构示意图；

图5为本发明中下行微水动力管式静态反应器的结构示意图；

图6为本发明中反应元旋片的结构示意图；

图中：1-消毒剂投放装置、2-污水箱、3-微水动力管式静态混合器、4-第一级下行微水动力管式静态反应器、5-第二级上行微水动力管式静态反应器、6-第三级下行微水动力管式静态反应器、7-混合器外筒、8-筒芯混合元、9-混合元中心轴、10-混合元混流盘片、11-消毒剂投放口、12-反应器外筒、13-筒芯反应元、14-反应元中心轴、15-反应元旋片、16-变径管一、17-变径管二、18-变径管三、19-水箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种微水动力管式接触消毒装置及方法，以解决现有技术存在的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例中的微水动力管式接触消毒装置，如图1-6所示，包括依次连接的微水动力管式静态混合器3、第一级下行微水动力管式静态反应器4、第二级上行微水动力管式静态反应器5和第三级下行微水动力管式静态反应器6，其中微水动力管式静态混合器3包括混合器外筒7和筒芯混合元8，微水动力管式静态混合器3的首端连接装有盛放待处理饮用水或污水的污水箱2。

筒芯混合元8包括混合元中心轴9和混合元混流盘片10，混合元中心轴9设置于混合器外筒7内并由电机驱动旋转，混合元混流盘片10分布于混合元中心轴9上，混合器外筒7的首端还设置有消毒剂投放口11，消毒剂投放口11处设置有消毒剂投放装置1；

第一级下行微水动力管式静态反应器4、第二级上行微水动力管式静态反应器5和第三级下行微水动力管式静态反应器6的结构相同，包括反应器外筒12和筒芯反应元13，筒芯反应元13包括反应元中心轴14和反应元旋片15，反应元中心轴14设置于反应器外筒12内并由电机驱动旋转，反应元旋片15分布于反应元中心轴14上。

于本具体实施例中，混合元混流盘片10设置有多组，多组混合元混流盘片10轴向均布于混合元中心轴9上，每组混合元混流盘片10包括周向分布于混合元中心轴9上的多个片状叶片。

于本具体实施例中，反应元旋片15设置有多组，多组反应元旋片15轴向均布于反应元中心轴14上，每组反应元旋片15包括轴向分布于反应元中心轴14的螺旋桨叶片，相邻两组反应元旋片15中的螺旋桨叶片的旋向相反。

混合器外筒7、第一级下行微水动力管式静态反应器4的反应器外筒12、第二级上行微水动力管式静态反应器5的反应器外筒12和第三级下行微水动力管式静态反应器6的反应器外筒12的筒径依次增大，混合器外筒7的末端连接变径管一16，变径管一16通过90°弯头连接第一级下行微水动力管式静态反应器4的反应器外筒12的首端，第一级下行微水动力管式静态反应器4的反应器外筒12的末端连接变径管二17，变径管二17通过两个90°弯头连接第二级上行微水动力管式静态反应器5的反应器外筒12的首端，第二级上行微水动力管式静态反应器5的反应器外筒12的尾端连接变径管三18，变径管三18通过两个90°弯头连接第三级下行微水动力管式静态反应器6的反应器外筒12的首端，第三级下行微水动力管式静态反应器6的反应器外筒12的末端连接盛放已消毒的饮用水或污水的水箱19。

根据进水水质生物指标情况和出水水质标准的生物指标限值要求，第一级下行微水动力管式静态反应器4设置有一节或多节，多节第一级下行微水动力管式静态反应器4串联连接，串联节数3-5节。

基于上述微水动力管式接触消毒装置，本实施例还提供了一种微水动力管式接触消毒方法，包括以下步骤：

(1)待消毒的饮用水或污水与消毒剂混合：待消毒的饮用水或污水与消毒剂在微水动力管式静态混合器3中接触，并在混合元交错布置的混合元混流盘片10多次切割作用下，形成高频向变湍涡流，达到快速、均匀混合效果；调控参数：速度梯度180-240s

(2)消毒剂的微水动力的一级静态反应：消毒剂和待消毒的饮用水或污水完成混合后，流经第一级下行管式静态反应器构件，在反应元旋片15及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片15的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，实现第一级的静态接触反应；调控参数：速度梯度50-64s

(3)消毒剂的微水动力的二级静态反应：在完成第一级下行静态接触反应后，流经第二级上行管式静态反应器构件，在反应元旋片15及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片15的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，完成第二级的静态接触反应；调控参数：速度梯度28-36s

(4)消毒剂的微水动力的三级接触反应：在完成第二级上行静态接触反应后，流经第三级下行管式静态反应器构件，在反应元旋片15及管壁边界层的作用下，并因两组的反应元旋片15的旋向相反，产生系列交替变向涡旋，完成第三级的静态接触反应；调控参数：速度梯度16-20s

(5)经三级微水动力静态接触反应后，出水达到相应水质标准的生物指标限值要求。三级静态反应的总GT值>10

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。