[发明专利]用于管网间补充余氯的消毒剂混合装置

说明书

本发明涉及管网间水处理装置，具体为用于管网间补充余氯的消毒剂混合装置，解决现有的混合器无法满足药剂混合效果与水头损失的问题，方案为：输水管内壁固定有多条导流叶，导流叶前段与输水管轴线平行，后段沿输水管圆周同一方向扭曲。导流叶为3~4条。导流叶的总长度为管内径的2~4倍，前段长度为总长度的0.2~0.5倍。导流叶高度与管内径的比为0.3~0.35。扭转角为30~40度。优点：导流叶沿管壁排成环列叶栅，中部留空，外环流体从平直流态转变为螺旋流态，出水口后一定长度内保持螺旋形运动。利用螺旋流性质使得药剂充分混合。减小了混合元件的个数和所占的阻流面积，减小了水流的能量损失。

技术领域

本发明涉及管网间水处理装置，具体为用于管网间补充余氯的消毒剂混合装置。

背景技术

供水水质安全，是关系到人体健康和社会稳定的重要问题。为了保证管网水质，《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中明确规定，加氯消毒时，游离氯在与水接触30min以上后，出厂余氯浓度应不低于0.3mg/L，管网末梢水不应低于0.05mg/L。目前大多数水厂消毒都是在管网前端的清水池一次性投加足以保证管网末梢余氯达标的氯量。然而，由于管网系统的庞大性和复杂性，要保证末梢的余氯量达标，势必会在管网中形成余氯浓度过高的区域，特别是靠近加氯点的地区。破坏口感的同时，也增大了三卤甲烷等消毒副产物的风险，使得供水存在很大的化学安全隐患。

管网多点加氯技术，是对传统水厂内消毒工艺的一种合理改进。通过将加氯点以一定规则分散到管网中的不同位置，既保证了后续管网中余氯浓度满足最低限要求，又减少了单点投加时药剂的浓度，从而降低了网间氯消毒副产物的生成几率。

流体混合的扩散机理主要有三种：1、分子扩散；当流体中存在组分浓度差时，分子的无规律的热运动使该组分由浓度较高处传递至浓度较低处，这种现象称为分子扩散。由于液体分子之间的距离较小，液体中分子扩散速率大大低于气体分子中扩散速率，液体分子扩散的过程比较漫长，且扩散量有限。2、对流扩散；对流扩散为流体中的扩散物质随流体做时均运动时所产生的扩散，对流扩散对混合来说比较重要，因为主流流动方向与浓度梯度方向相互垂直，所以主流流动对浓度扩散的影响不显著，静态混合器能促进混合效果很大程度是因为改进了速度矢量与浓度梯度的协同效应。3、紊动扩散；在湍流流动过程中，流体质团紊动所产生的扩散称为紊动扩散。流体在流动的断面产生剧烈的涡流，使流体的细微部分进一步被混合。湍流扩散比分子扩散要快得多，在某些情形下要快105—106倍。

现阶段，管道上使用的混合装置主要是管式静态混合器。管式静态混合器因其混合效果好，设备简单，不需要构筑物等优点受到广泛的使用。传统的管式静态混合器主要分为两大类：一、在管道内安装若干固定混合单元，以SX型静态混合器为代表（如图2）；二、在管道内插入螺旋片，即把金属板条的两端施加一组大小相等方向相反的两个力，使半条产生扭转变形而成，置入管道内的螺旋片沿管道轴心安装，首尾交错90度连接，相邻螺旋片的旋向相反，称之为扭转叶片型静态混合器，以SK型静态混合器为代表（如图4）。下面以这两种混合器为代表分析两种类别混合器的工作原理。

1、SX型混合器主要对流体有切割作用和分散混合作用。

作用原理主要为：当流体流进每一组单元时，n个波纹片将把流体分割成n+1层，当流体在流入下一单元时，由于波纹板错开90度排列，流体将会再一次被分割。当经过m组元件后，流体将会被分割成S份。

S=（n+1）^m

由上式可看出，当n和m较大时，S将会变的非常大，整个流体将被分割成很多小的液滴。此外，每个沟槽交叉处可以视为一个混合小池，流体在混合小池内实现混合后,分散成两股流入下一个混合小池,同另一股流体进行混合,再分散流入下一个小池,反复不断以实现流体的分散混合。而且相邻单元波纹片所在平面交叉成90 ,使流体在流动中流动平面发生变化,形成空间三维流动,使流体能更好实现混合。

2、SK型混合器管道内流体有4种基本运动：