緊湊型水處理裝置制造方法
【專利摘要】水處理裝置，所述水處理裝置包括混合槽，所述混合槽配有待處理液流的進(jìn)口通道12、可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道13、能夠在該槽的給定容積中引起紊動式攪動的攪動源14、允許排出料漿的排出通道15、和已處理液流的排出通道16，此外，在給定容積上方并與之相鄰，不過在已處理液流的出口通道下方，水處理裝置包括由多個通過渠道組成的靜定結(jié)構(gòu)17，所述通過渠道從下向上，并通過這樣的方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流板：使得沒有任何微粒能夠沿直線形軌跡穿過該層。
【專利說明】緊湊型水處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，無論是工業(yè)水處理（廢水和所謂工藝水），或市政水處理 (廢水或飲用水）和更為特別地針對特別緊湊的一種水處理裝置，特別是沉淀式水處理裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 常見地，消除在水中不被期望的成分可部分地通過不溶性鹽的物理化學(xué)處理（沉 淀）和/或懸浮微粒的物理化學(xué)處理（凝結(jié)，絮凝）來實施；例如，通過在軟化處理時或懸 浮物質(zhì)和澄清膠體的減弱處理時鈣鹽和/或鎂鹽的沉淀獲得硬度上的減弱。
[0003] 這類處理常見地通過在混合槽中的反應(yīng)步驟開始，在混合槽中添加沉淀和/或凝 結(jié)和/或絮凝反應(yīng)物；在混合槽中布置攪動裝置（攪動器，靜態(tài)混合器...）以允許反應(yīng)物 和反應(yīng)產(chǎn)物的混合（液態(tài)和/或固態(tài)）；從而根據(jù)要消除的不被期望的成分的類型，獲得結(jié) 晶、沉淀或凝結(jié)絮凝反應(yīng)。所謂第二澄清步驟對于將反應(yīng)產(chǎn)物（晶體、絮狀沉淀物，...）相 對于已處理水分開是必需的；該第二步驟通常在于使在第二槽中形成的微粒潷析，第二槽 與第一槽相反，具有紊動強(qiáng)度小的靜定區(qū)域，存在靜定區(qū)域?qū)τ趯ξ⒘＿M(jìn)行潷析是必需的。 由于在所述槽中存在的紊動強(qiáng)度小，或例如通過由平行的板片體形成的裝置，稱為層狀潷 析器，可獲得分離?？纱嬖诜磻?yīng)產(chǎn)物（料漿或晶體）從潷析區(qū)域向混合區(qū)域的循環(huán)。當(dāng)設(shè) 計在大尺寸的相同的槽中執(zhí)行兩步驟時，總是在經(jīng)過潷析器之前存在容置絮狀沉淀物或懸 浮微粒的液流的靜定，而無論潷析器是層狀的或非層狀的。
[0004] 盡管料漿的概念常見地覆蓋絮狀沉淀物的蓄積，該概念將在下文被使用以表示所 有類型的反應(yīng)產(chǎn)物（在軟化的情形中，包括晶體）。
[0005] 多樣化的設(shè)備特別是在專利文獻(xiàn)EP-1 330 414EP-0 423 964或FR-2 863 908 (對應(yīng)US-7 648 638)中述及。也可參照Plasari等的文章 "Developments in precipitation engineering for the process intensification in the environmental protection and other purification industrial activities，',在Chemical Engineering Transactions 發(fā)表，卷 11,2007。
[0006] 可以理解的是，要求對于混合（帶攪動）和對于分離（預(yù)先靜定，所具有的紊流盡 可能?。┰O(shè)置不同的腔室（或至少區(qū)域）或在混合區(qū)域和潷析區(qū)域（用于靜定）之間至少 設(shè)置過渡區(qū)域?qū)е麦w積和尺寸較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的對象在于一種水處理裝置結(jié)構(gòu)，相對于相同功能的、流量和水質(zhì)相似的 現(xiàn)有裝置，其允許體積減小和成本降低。
[0008] 本發(fā)明為此提出一種水處理裝置，所述水處理裝置包括混合槽，所述混合槽配有 待處理液流的進(jìn)口通道、可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道、能夠在該槽的一給定容積中引起紊動 式攪動的攪動源、允許排出反應(yīng)產(chǎn)物的排出通道、和已處理液流的排出通道，此外，在待處 理液流的進(jìn)口通道和可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道上方，和在給定容積上方并與之相鄰，不過 在已處理液流的出口通道下方，水處理包括由多個通過渠道組成的靜定結(jié)構(gòu)，所述通過渠 道從下向上，并通過這樣的方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流板：使得沒有任何微粒能夠根據(jù)直線形軌跡 穿過該層，而從該靜定結(jié)構(gòu)出離的流體射流形成已處理液流。
[0009] 在并不總是需要存在反應(yīng)物的涵義上，反應(yīng)物的進(jìn)口通道是可選的，反應(yīng)可以與 已在槽中存在的反應(yīng)產(chǎn)物相接觸進(jìn)行；此外，當(dāng)需要時，反應(yīng)物可在進(jìn)入裝置中之前被注入 到液流中。相反地，在沉淀處理的具體情形中，存在反應(yīng)物的進(jìn)口通道，以保證使得在混合 槽中良好地發(fā)生沉淀；這對應(yīng)特別緊湊的一種構(gòu)型。
[0010] 因此，本發(fā)明教導(dǎo)以相鄰的方式（和從而與常見的實際情形相反）組合一紊動混 合區(qū)域和由被構(gòu)型呈導(dǎo)流板的渠道形成的一層。
[0011] 出現(xiàn)的是，靜定層的這類構(gòu)型允許紊動強(qiáng)度非常明顯減小，具有更好的性能（槽 的高度相似）：
[0012] ?與無靜定層的裝置相比較，
[0013] ?與現(xiàn)有的常見潷析裝置相比較（例如容積與靜定層相同的層狀潷析器的層板）
[0014] 值得注意到，根據(jù)本發(fā)明，在靜定結(jié)構(gòu)外不存在潷析器。
[0015] 還顯出的是，這類構(gòu)型允許使液力停留時間和所形成的晶體/料漿的停留時間分 離，允許增強(qiáng)晶體/料漿的生長（這在常見的凝結(jié)/絮凝方面并不產(chǎn)生）和從而獲得粒度 更粗的固態(tài)懸浮，這：
[0016] -允許具有比之前更大的密度，
[0017] -允許產(chǎn)生非常高干燥度的料漿，而不需要壓濾處理和/或添加絮凝劑，
[0018] -具有更為緊縮的粒度分布，這對于可能的晶體（石膏，石灰石）的再使用總是有 益的。
[0019] 此外，在軟化的情形中，可進(jìn)行反應(yīng)，而與常見的方法相反并不需要任何凝結(jié)劑和 /或絮凝劑。
[0020] 接近紊動區(qū)域和靜定層具有這樣的作用：該靜定層以液力屏障一保持反應(yīng)產(chǎn) 物一的方式起作用；實際上，可以觀察到，這些反應(yīng)產(chǎn)物在整體上，在靜定層中僅僅在較 小的高度上進(jìn)入，大約數(shù)厘米，這趨于確認(rèn)：靜定層引起的現(xiàn)象與由一組層板引起的現(xiàn)象不 同。
[0021] 在靜定層之上，可以觀察到，水團(tuán)基本上被清除懸浮的所有反應(yīng)產(chǎn)物，這是出于在 混合容積中的反應(yīng)，如同已執(zhí)行潷析和實際上沒有紊流。這如在上文所述及的對在靜定結(jié) 構(gòu)外不存在潷析器進(jìn)行闡釋。
[0022] 實際上，使用具有不同的點傾度的兩層狀塊的疊置表面上看避免微粒能夠根據(jù)已 在專利文獻(xiàn)ΕΡ-0 423 964中所觀察到的直線形軌跡穿過堆摞，不過這涉及一種裝置，所述 裝置的作用在于保證已容置懸浮微粒的輸入液體的潷析（從而在混合區(qū)域（如果懸浮微粒 源自反應(yīng)）和在預(yù)先靜定后的潷析區(qū)域之間存在完全分離）。容置懸浮微粒的液體并不經(jīng) 歷攪動，如本發(fā)明所教授的。此外，在該文獻(xiàn)中所指出的是，下部層狀塊位于料漿床上，而 上部塊的層板基本上比下部塊的層板更為相互靠近，這排除被構(gòu)型呈導(dǎo)流板的渠道的原理 (特別是因為上部塊的層板的傾斜在一垂直面中進(jìn)行，所述垂直面垂直于一平面，相對于該 平面下部塊的層板被傾斜）。此外可以注意到，該文獻(xiàn)教授，要么是上部結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離下部結(jié)構(gòu)， 要么上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)嵌套。
[0023] 至于專利文獻(xiàn)US-2002/0158025,該文獻(xiàn)教授混合槽的原理，所述槽包括一絮凝 紊動區(qū)域，一澄清區(qū)域位于紊動區(qū)域之上，在這些區(qū)域之間布置對紊流進(jìn)行控制的排列；對 于這類排列提出許多形式，其中之一包括兩組導(dǎo)流板，導(dǎo)流板反向傾斜，具有較小的間距； 在這些導(dǎo)流板組之間的垂直間距似乎應(yīng)是主要的，從而不能夠提出呈導(dǎo)流板式的任意渠道 網(wǎng)。
[0024] 另一專利文獻(xiàn)US-4 142 970似乎提出一種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有兩級傾斜板片體， 板片體具有不同的傾度，不過構(gòu)型與本發(fā)明的構(gòu)型非常不同，這是因為待處理液流從上部 進(jìn)入所考慮的槽中，以使得已處理液流在結(jié)構(gòu)的下部部分進(jìn)行回收。
[0025] 這里值得強(qiáng)調(diào)的是，紊流現(xiàn)象相當(dāng)復(fù)雜，使得通常會考慮的是，不能從在不同的一 構(gòu)型中所產(chǎn)生的現(xiàn)象推知在一具體構(gòu)型中所產(chǎn)生的現(xiàn)象。
[0026] 并不存在建立在借助于本發(fā)明的構(gòu)型所獲得的特別良好的結(jié)果上的闡釋，不過一 種假設(shè)在于，借助于存在呈導(dǎo)流板形狀的渠道，本發(fā)明的構(gòu)型妨礙微粒的上升運動，而并不 妨礙液力流動，以使得，針對各種等待，在渠道內(nèi)更換方向仍與液力流動，甚至速度更大的 液力流動的靜定相兼容。
[0027] 通道，甚至渠道--被構(gòu)型呈導(dǎo)流板--的概念已在兩種流體的分離領(lǐng)域中提 出，以及如從專利文獻(xiàn) FR-2 395 061，US-4 975 101，US-5 972 062，W0-01/39865，EP-0 361 225, W0-01/51868所展示的。不過重要的是需要注意到，這些文獻(xiàn)涉及水滴在氣態(tài)流 中的圈閉，渠道呈導(dǎo)流板的形狀用于增大液滴與導(dǎo)流板壁體的碰撞頻率，和目標(biāo)在于最大 化比表面積（按分離器的單位容積）；然而這類分離的屬性與對于分離由水處理反應(yīng)產(chǎn)生 的懸浮微粒所需的屬性明顯不同，特別是這是因為在載有液滴的氣態(tài)流的情形中要分離物 質(zhì)的密度的比例為大約1:1000,而在水/懸浮微粒分離的情形下待分離物質(zhì)的密度僅僅為 大約1到10 (即比在氣體/液滴的情形中小大約100倍）；此外，要清除其所容納的液滴的 氣體，實際上是空氣的稠度，大約幾乎為l(T 5Pa. s，而水的稠度為大約l(T3Pa. s (即比在空 氣的情形中大大約100倍；最后，在氣體中的液滴實際上對應(yīng)不超過大約1 %的荷載率（每 空氣容積的水質(zhì)量），而在容納反應(yīng)產(chǎn)物的水中的荷載率可在非常大的范圍內(nèi)浮動，可從 0. 01 %到90%，實際上從0. 01 %到50%。就通過速度而言，合適的是還需要注意到，在減濕 的情形中通過速度大于lm/s，而在水處理（特別是在本發(fā)明的范圍內(nèi)）的情形中，通過速度 實際上小于0. 05m/s(即小于180m/h)?？梢宰⒁獾?，在氣態(tài)流的減濕中和在水處理的反應(yīng) 產(chǎn)物分離中所實施的現(xiàn)象完全不同和在這些領(lǐng)域之一中采用的解決方案沒有任何理由在 另一領(lǐng)域中也具有益處。
[0028] 構(gòu)型呈導(dǎo)流板的通道的概念可覆蓋更多樣化的構(gòu)型；以及可涉及在給定平面中的 波動，實際上當(dāng)靜定層在根據(jù)本發(fā)明的裝置中就位時所述給定平面是垂直的，這對應(yīng)特別 簡單的幾何形狀。也可涉及呈螺旋形的導(dǎo)流板，這對應(yīng)在空間三維中的波動。此外，無論導(dǎo) 流板的構(gòu)型如何（二維或三維），導(dǎo)流板可具有基本上恒定的截面，或相反地具有截面的波 動，要么在唯一的方向上（從下向上增加，甚至相反地），要么具有增大和減小。
[0029] 出于構(gòu)造便利性的原因，呈導(dǎo)流板的渠道有利地通過平坦壁體界定，這優(yōu)化靜定 層的容積的使用（每個壁體界定兩渠道）。換句話說，渠道有利地由一系列直線形段部形 成。這些平坦壁體實際上是光滑的。
[0030] 渠道有利地包括至少兩段部，所述至少兩段部相對于水平線是傾斜的，且是相鄰 的或如有需要通過一垂直段部分開。
[0031] 實際上，渠道的橫向尺寸小于20cm，例如大約為5到10cm。
[0032] 需要注意的是，截面可變的渠道原理本身為熟知的，例如根據(jù)在上文所引述的關(guān) 于氣態(tài)流的減濕的多個專利文獻(xiàn)。
[0033] 混合區(qū)域可包括機(jī)械元件，所述機(jī)械元件貢獻(xiàn)于對液流和反應(yīng)物在其內(nèi)部的循環(huán) 進(jìn)行導(dǎo)向；這有利地涉及一中心管，所述中心管在優(yōu)選地下降的一方向上對液流進(jìn)行導(dǎo)向， 和引起液流在下部部分的分散；根據(jù)已述及的專利文獻(xiàn)FR-2 863 908(或US-7 648 638) 的教學(xué)可涉及導(dǎo)流器。
[0034] 在上部區(qū)域中的紊流有利地以至少10的比例小于載有反應(yīng)產(chǎn)物的液流的紊 流--所述液流緊接地位于靜定層下方。
[0035] 因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選特征，如有需要加以組合：
[0036] *渠道被構(gòu)型呈導(dǎo)流板--平行于同一平面，這對應(yīng)易于制造的一種構(gòu)型，從而成 本適度；作為變型，渠道根據(jù)多個橫向方向被構(gòu)型呈導(dǎo)流板，這貢獻(xiàn)于更好的靜定；在這類 情形中，渠道有利地被構(gòu)型呈螺旋形，
[0037] *渠道從結(jié)構(gòu)的下表面到其上表面具有恒定的截面，這對應(yīng)較大的制造簡易性； 不過，作為變型，渠道具有一截面，所述截面在靜定結(jié)構(gòu)的至少一部分高度上變化，這貢獻(xiàn) 于改善靜定效應(yīng)--這是因為由此產(chǎn)生的局部速度變化，
[0038] *渠道的傾度相對于水平線在35°到85°之間，這引出在工業(yè)層面合理的靜定結(jié) 構(gòu)。
[0039] 有利地，出于特別是可行性的原因，靜定結(jié)構(gòu)由疊置層形成，在疊置層內(nèi)部渠道由 直線形段部形成。
[0040] 在此情形下，靜定結(jié)構(gòu)有利地包括至少兩層，在兩層內(nèi)部在不同的方向上渠道的 段部相對于水平線傾斜。包括相對于水平線傾斜的段部的這兩層可通過一層分開，在該層 中段部是垂直的。
[0041] 出于制造原因還是有利的，在至少兩層（在同一平面中（反向）或非同一平面中） 中傾斜段部具有相對于水平線相同的傾度。
[0042] 優(yōu)選地，渠道在疊置層至少之一中具有變化的截面。
[0043] 無論渠道是否具有恒定的截面，有利地是渠道通過平坦壁體形成。
[0044] 優(yōu)選地，裝置有利地包括圍繞攪動源的導(dǎo)流器。靜定結(jié)構(gòu)從而有利地與底部隔開 一距離，所述距離在和（2H+D)的50%到100%之間，如果Η是導(dǎo)流器的高度和D是液力直 徑。液力直徑按照定義等于4Χ濕的面積/濕的周長。反應(yīng)器可是正方形或圓形底座的。 對于圓柱形底座的反應(yīng)器，液力直徑是直徑和對于正方形底座的反應(yīng)器，是一邊側(cè)的長度。
[0045] 在在導(dǎo)流器中的攪動朝向下部時，有利地注入待處理液流（以及反應(yīng)物，尤其是 在沉淀處理的情形中）在該導(dǎo)流器和靜定結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行，特別是與該導(dǎo)流器的上部進(jìn)口相 面對。
[0046] 有利地，具有或不具有導(dǎo)流器，靜定結(jié)構(gòu)在槽的液力直徑的0· 25到3倍之間（和 優(yōu)選地在0. 5到1. 5倍）位于槽的底部上方，這等于是說，在靜定層下方的混合容積具有一 高度，所述高度與其寬度（實際上是液力直徑）是相同量級的，這貢獻(xiàn)于建立強(qiáng)紊流的工 況，直到靜定結(jié)構(gòu)的最附近。
[0047] 盡管上文的論述適用于凝結(jié)-絮凝或沉淀處理，本發(fā)明在旨在沉淀溶解的污染物 的沉淀情形中是特別有利的。
[0048] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明提出容有溶解污染物的已處理液流的一種沉淀處理方法， 根據(jù)所述方法將該液流和沉淀反應(yīng)物注入一槽中，在槽的給定容積中引起紊動攪動，使該 液流循環(huán)，在該液流中通過反應(yīng)物引起從下向上經(jīng)過位于上方的和與該給定容積相鄰的由 多個通過渠道組成的結(jié)構(gòu)的沉淀，所述多個通過渠道從下向上和以一種方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流 板形式，所述方法是如：使得沒有任何微粒能夠根據(jù)直線形軌跡穿過該層，而從該靜定結(jié)構(gòu) 出離的流體射流形成已處理液流，在位于該結(jié)構(gòu)的上部的位置排出已處理液流，而在所述 給定容積的下部部分排出料漿。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049] 本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將在下文的作為非限定性說明示例給出的說明書中得 到展示，參照附錄圖示，附圖中：
[0050] -圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備單元的原理圖，
[0051] -圖2是對于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備單元的靜定層或靜定結(jié)構(gòu)可能的第一構(gòu)型的示意 性局部透視圖，
[0052] -圖3是圖2的構(gòu)型的一變型的示意圖，
[0053] -圖4是對于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備單元的靜定層或靜定結(jié)構(gòu)可能的第二構(gòu)型的示意 性透視圖；
[0054] -圖5是對于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備單元的靜定層或靜定結(jié)構(gòu)可能的第三構(gòu)型的示意 性透視圖；
[0055] -圖6是圖5的局部視圖；
[0056] -圖7是使圖2的構(gòu)型特征化的多樣參數(shù)可視的簡圖，
[0057] -圖8是使圖6的構(gòu)型特征化的多樣參數(shù)可視的簡圖，和
[0058] -圖9是圖1的設(shè)備單元的一優(yōu)選實施方式的原理圖。

【具體實施方式】
[0059] 圖1作為示例示出水處理設(shè)備單元（下文簡稱為反應(yīng)器），整體上通過數(shù)字標(biāo)記 10表示，包括混合槽11，混合槽配有：
[0060] -待處理液流的進(jìn)口通道12，
[0061] -可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道13，
[0062] -攪動源14,能夠在該槽的一給定容積中引起紊動攪動，
[0063] -排出通道15,允許排出在該設(shè)備單元內(nèi)分離的料漿，
[0064] -已處理液流的排出通道16。
[0065] 進(jìn)口通道12和13在這里是分離的和可位于槽的任一位置（保留能夠布置靜定區(qū) 域--見下文）；作為變型，注入反應(yīng)物可在上游進(jìn)行，例如在導(dǎo)引待處理液流的管路中進(jìn) 行。此外可不需要引入特定反應(yīng)物（特別是飽和溶液的自發(fā)去飽和軟化的情形；在這類情 形中，在給定時刻形成的（晶體）反應(yīng)產(chǎn)物可在之后用作反應(yīng)物）。
[0066] 攪動源在這里通過中心攪動器示意，中心攪動器具有單一葉片，葉片引起從該葉 片的位置向上和向下的運動；作為變型，這可涉及多個攪動器，機(jī)械的或非機(jī)械的；當(dāng)這涉 及機(jī)械攪動器時，機(jī)械攪動器可具有單一葉片或多個葉片。根據(jù)液流的和可能的反應(yīng)物的 進(jìn)入流量，如果該進(jìn)入流量本身已是非常紊動的，攪動源可由該進(jìn)入流量本身組成。優(yōu)選 地，流體團(tuán)的垂直運動的主流動方向是朝向下的。
[0067] 排出通道15位于下部部分。更為精確的說，根據(jù)槽的底部的構(gòu)型和考慮到無論攪 動如何會具有在反應(yīng)器底部凝聚的"料漿"，在借助于例如泵或蝸桿在槽的下部部分排出料 漿之前，料漿可通過刮削系統(tǒng)采集，例如轉(zhuǎn)動橋形件（未顯示）。
[0068] 已處理液流的排出通道16位于上部部分，例如通過開花料槽或溝槽或鉆孔管體 進(jìn)行。
[0069] 靜定結(jié)構(gòu)（或?qū)樱?7位于被攪動源所攪動的容積上方并與之相鄰，不過位于已處 理液流的排出通道16下方，靜定結(jié)構(gòu)（或?qū)樱┯糜谑挂毫r靜定（針對由混合產(chǎn)生的紊 流的物理屏障），借助于此，可在單一槽上結(jié)合 ：
[0070] ?攪動反應(yīng)步驟，在其中添加可能的沉淀和/或凝結(jié)和/或絮凝反應(yīng)物
[0071] ?澄清，以從已處理水分離料漿（反應(yīng)產(chǎn)物如晶體、絮狀沉淀物，...）。
[0072] 靜定結(jié)構(gòu)位于一方面進(jìn)口通道12和13(當(dāng)該后一通道存在時）以及料漿的排出 通道15,和另一方面已處理液流16的排出通道之間。靜定層從而被覆蓋有水層，該排出通 道16從該水層開始。
[0073] 以及如在下文將詳述的，該靜定結(jié)構(gòu)17由多個通過渠道組成，所述多個通過渠道 從下向上，并通過這樣方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流板形：使得沒有任何微粒能夠根據(jù)直線形軌跡穿 過該層。在該靜定結(jié)構(gòu)上方不存在潷析器。實際上，從該結(jié)構(gòu)出離的流體射流組成由排出 通道16排出的已處理液流。
[0074] 該靜定層在該層中按材料的m3具有大的總噴射表面（有時以簡寫標(biāo)記為STP)。 由呈導(dǎo)流板形的渠道組成的這類結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的液力條件引起非線性的流動（與傳統(tǒng)的層狀 潷析器不同）允許顯著減小材料中紊動強(qiáng)度的傳導(dǎo)，和更不用說在上部水層中的傳導(dǎo)?？?慮于此，由于呈導(dǎo)流板的構(gòu)型，某些渠道在周邊可不通達(dá)（在下部或在上部），總噴射表面 的概念在這里表示有用的或有效的噴射表面（因此不考慮盲眼渠道）。
[0075] 需要注意的是，在由所述本發(fā)明所限定的渠道的幾何形狀和所測量的結(jié)果/效率 之間的因果關(guān)系不能清晰地得到辨識（通過實驗和通過數(shù)字模擬--建模）。提請注意的 是，紊流現(xiàn)象足夠復(fù)雜以使得通常難以推斷給試驗測試的構(gòu)型所帶來的變化的效果或精確 模擬給定構(gòu)型的結(jié)果。
[0076] 圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的靜定層或結(jié)構(gòu)的渠道的第一優(yōu)選構(gòu)型。
[0077] 可以觀察到，該層由標(biāo)記為17A、17B、17C的三個疊置區(qū)域形成，每個由平行的板 片體18A、18B、18C (稱為主板片體）形成，相對于垂直方向傾斜，在平行的板片體之間布置 垂直帶體，僅僅上部層17C的垂直帶體是可視的，數(shù)字標(biāo)記為19C1U9C2等（此外以短線示 出位于每個區(qū)域的第一板片體之后的數(shù)個帶體的跡線）。在這里存在三個疊置區(qū)域，不過該 數(shù)目可根據(jù)需要和根據(jù)可用的位置進(jìn)行變化；因此可僅僅具有兩個疊置區(qū)域，或可具有的 區(qū)域數(shù)等于或大于3。板片體和帶體界定渠道，渠道由位于每個疊置區(qū)域內(nèi)的這里是直線形 的段部形成。實際上，一區(qū)域的每個板片體或帶體連接到位于所考慮的區(qū)域上方或下方的 區(qū)域的一板片體或帶體。
[0078] 在這里，傾度使方向從一個區(qū)域到下一個區(qū)域參照平行于棱邊的同一平面交替， 即在所考慮的示例中，下部區(qū)域17A的板片體向上或向右傾斜，中間區(qū)域17B的板片體向上 和向左傾斜，和上部區(qū)域17C的板片體重新向上和向右傾斜。
[0079] 該右側(cè)和左側(cè)概念在這里參照平行于在板片體區(qū)域之間的接合棱邊的虛擬平面 進(jìn)行使用。
[0080] 優(yōu)選地，傾度具有相同的值，僅標(biāo)記不同。當(dāng)然，作為變型，傾度可以以不同的值從 一區(qū)域到另一區(qū)域進(jìn)行交替。
[0081] 在板片體18A、18B、18C之間布置的帶體在這里不僅是垂直的（從而是平行的），此 外還可以以共面的成批帶體形式分布，在這里是帶體19C1、19C2、19C3的情形。這些帶體可 用作與板片體18A、18B、18C...組裝的更大尺寸的板片體的組成部分。這些帶體作為變型 可從一渠道到另一渠道，根據(jù)例如呈梅花形的構(gòu)型偏置。
[0082] 這些帶體在一區(qū)域內(nèi)是平行的，這些帶體與平行的板片體18A、18B、18C規(guī)定從下 向上、截面恒定的渠道。該橫剖面截面（垂直于帶體和板片體）從而具有四個邊側(cè)，所述邊 側(cè)可是相等的或不等的。
[0083] 需要注意的是，帶體在整個區(qū)域中是相互平行的，以使得在層內(nèi)的多個渠道的總 傾度可參照一平面（位于垂直帶體與之平行的一平面中）進(jìn)行規(guī)定。
[0084] 當(dāng)平行的帶體垂直于主板片體時，渠道具有長方形甚至正方形的截面。然而，作為 變型，這些渠道可具有菱形截面。
[0085] 作為變型，渠道具有多邊形截面--具有多于四個邊側(cè)，例如是六邊形的，在此情 形下主板片體具有一不是平坦的而是波紋的型面。
[0086] 多樣的渠道有利地在每個區(qū)域內(nèi)具有相同的截面。不過作為變型可設(shè)置截面的變 化--根據(jù)多個渠道在未來設(shè)備中的位置，例如根據(jù)渠道是位于設(shè)備單元的中心區(qū)域上還 是周邊區(qū)域上。
[0087] 如在下文所展示的，渠道也可具有在每個區(qū)域的上部和下部之間變化的截面。
[0088] 渠道可通過板片體和平坦或波紋（例如正弦形）帶體的組裝形成，不過也可通過 擠壓形成，在此情形下，每個層17A、17B或17C可由通過擠壓獲得的渠道塊的組裝形成。 [0089] 根據(jù)一選擇方案，區(qū)域也可通過管體的組裝形成（按照每個渠道一管體）--截 面是任意的，例如呈梅花形組裝的圓柱形管體。
[0090] 實際上，在上文所使用的板片體和帶體的概念在這里僅僅被使用于闡釋區(qū)域17A、 17B或17C的結(jié)構(gòu)，而這并不意味著這些區(qū)域的制造從這類板片體或帶體實施。
[0091] 圖3示出圖2的構(gòu)型的一實施變型，在其中，與圖2相似的元件通過從該附圖推 斷的相同數(shù)字標(biāo)記表示--增加上標(biāo)"' "。該變型具有這樣的特征：在具有傾斜的板片體 17B'和17C'的區(qū)域之間，設(shè)置中間區(qū)域17D'，中間區(qū)域由板片體和垂直帶體形成。
[0092] 圖4示出靜定層的另一構(gòu)型。
[0093] 如同圖2的構(gòu)型，該第二構(gòu)型包括多個疊置區(qū)域，標(biāo)記為27A、27B和27C(實際上， 在這里示意的示例中，存在三個區(qū)域），根據(jù)所考慮的區(qū)域每個包括多個平行的板片體，稱 為主板片體，標(biāo)記為28A、28B或28C。如在圖2的示例中所示，板片體的傾度從一區(qū)域到另 一區(qū)域改變方向（相對于經(jīng)過在多樣區(qū)域的板片體之間的接合棱邊的平面；在上文進(jìn)行的 關(guān)于板片體18A、18B或18C的論述在這里也適用）。
[0094] 如同在圖2的構(gòu)型中，該圖4的結(jié)構(gòu)包括位于相鄰的板片體之間的帶體（平行于 每個區(qū)域的內(nèi)部），其中三個以數(shù)字標(biāo)記29CU29C2和29C3表示。
[0095] 在上文所述及的關(guān)于圖2的帶體19C1、19C2、19C3...的論述在這里也適用，特別 是由于帶體有利地按成批的共面帶體分布。
[0096] 如前文所述，一區(qū)域的板片體或帶體連接到另一相鄰區(qū)域的一板片體或帶體。 [0097] 不過，如從觀察帶體在每個區(qū)域的第一板片體上的軌跡--呈短線--所展示 的，這些帶體本身相對于垂直面傾斜；因此，區(qū)域27A的帶體相對于橫貫于板片體28A的垂 直面傾斜一角度β A，而區(qū)域27B的帶體相對于橫貫于板片體28B的垂直面傾斜一角度β B 和區(qū)域27C的帶體相對于橫貫于板片體28C的垂直面傾斜一角度β C。
[0098] 傾斜的方向可是任意的，這是因為在區(qū)域27Α中的傾度朝向上部和朝向左側(cè)定 向，在區(qū)域27Β中的傾度朝向上部和朝向右側(cè)定向，和在區(qū)域27C中的傾度也朝向上部和朝 向右側(cè)定向。不過優(yōu)選的是，傾度在一區(qū)域和相鄰的另一區(qū)域之間改變方向。傾度值可在 改變傾度方向時保持是相同的或不相同的。
[0099] 因此，如此通過前述的板片體和帶體的結(jié)合形成的渠道的總體傾度與圖2的情形 相區(qū)別（帶體是垂直的和從一區(qū)域到另一區(qū)域相平行），在三軸式系統(tǒng)中進(jìn)行規(guī)定。
[0100] 在多個平面中具有傾度的結(jié)構(gòu)的另一構(gòu)型在圖5上示出。
[0101] 出于簡易性的考量，該附圖僅僅示出完整結(jié)構(gòu)的一模塊，即由在四個子模塊37Α、 37B、37C、37D的堆摞內(nèi)部的六個渠道形成的模塊（實際上，這些模塊在每個區(qū)域內(nèi)部再現(xiàn)， 與子模塊37A相似的所有子模塊形成第一區(qū)域，與圖2的區(qū)域17相似，與子模塊37B相似 的所有子模塊形成第二區(qū)域和如此接續(xù)，子模塊的外壁在每個區(qū)域內(nèi)部從一子模塊到另一 子模塊是平行的）。
[0102] 如果參照從屬于每層的每個端部平面的坐標(biāo)系，可以看見，子模塊37A在平面 (y，z)中具有相對于垂直軸z的傾度γ 1 ;子模塊37B在平面（X，z)中具有相對于軸線z的 傾度2 ;子模塊37C在平面（y，z)中具有相對于軸線z的傾度3和子模塊37D在平面（X，z) 中具有相對于軸線z的傾度4。如在圖4的示例中，傾度從而以三維規(guī)定。
[0103] 可以理解的是，由于在子模塊37A和37C的平面（y，z)中的傾度的方向相反，如同 子模塊37B和37D的平面（X，z)中的傾度，獲得呈螺旋形的整體形狀。
[0104] 在圖5的上部部分上可以觀察到，渠道通過其通達(dá)的截面并不都是相等的，如此 區(qū)分出渠道--通過由數(shù)字標(biāo)記39A表示的矩形開口通達(dá)結(jié)構(gòu)的上部平面中的渠道，和通 過更小的開口通到該平面中的渠道（這里比例大約等于2 ;這些截面至少近似地是正方形 的），通過數(shù)字標(biāo)記39B表示）。
[0105] 這些渠道可在經(jīng)過多樣區(qū)域的整個高度上具有這類截面39A或39B。
[0106] 不過，有利地，這些渠道具有截面的變化，通過相對于分別的子模塊的壁體傾斜的 壁體來界定。因此在圖6--示出圖5的模塊的回縮--上可以觀察到子模塊37B最右側(cè) 位于上部的開口，即通過數(shù)字標(biāo)記39A'和39B'表示的開口通過子模塊37B的右側(cè)壁體、該 子模塊的前壁和后壁、平行于所述右側(cè)壁體的中間壁體40和相對于所述前壁和后壁傾斜 的傾斜壁體41來界定。因此，結(jié)構(gòu)的特征不僅在于多個子模塊的傾度（在上文述及），也在 于內(nèi)壁的傾度--引起渠道的截面變化。
[0107] 剛剛所描述的用于子模塊37B (相對于平面（x，z)的軸線z內(nèi)壁41具有不同于前 壁和后壁的傾度的傾度）的內(nèi)容也等效用以下部子模塊37A (內(nèi)壁51在上部部分連接到壁 體41的底部，壁體41也具有在該平面（x，z)中的傾度，作為在平面（y，z)的中線的傾度的 補(bǔ)充）。
[0108] 不言自明的是，圖2到圖4的結(jié)構(gòu)也可以呈與圖5或圖6的形狀相似的子模塊的 形狀來實施，帶有截面恒定或不恒定的渠道。
[0109] 圖7的簡圖示出在圖2的情形中接下來的多種概念，即在一 η級結(jié)構(gòu)（或區(qū)域） 的分析中：
[0110] αη:η級的傾斜角度（° deg)
[0111] a n:n級的渠道的液力直徑
[0112] hn:n級的高度
[0113] η:級數(shù)
[0114] 選擇遵循關(guān)系式：
[0115]

【權(quán)利要求】
1. 水處理裝置，所述水處理裝置包括混合槽，所述混合槽配有待處理液流的進(jìn)口通道 (12,62)、可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道（13,63)、能夠在該混合槽的一給定容積中引起紊動式 攪動的攪動源（14,64)、允許排出料漿的排出通道（15,65)、和已處理液流的排出通道（16， 66)，此外，在待處理液流的進(jìn)口通道和可能的反應(yīng)物的進(jìn)口通道上方，和在給定容積上方 并與之相鄰，不過在已處理液流的出口通道下方，水處理裝置包括由多個通過渠道組成的 靜定結(jié)構(gòu)（17,67)，所述通過渠道從下向上，并通過這樣的方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流板：使得沒有 任何微粒能夠沿直線形軌跡穿過該靜定結(jié)構(gòu)，而從該靜定結(jié)構(gòu)出離的流體射流形成已處理 液流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道被構(gòu)型呈平行于同一平 面的導(dǎo)流板（18C，19C1，19C2, · · ·）。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道（28C，19C1，29C2,...）被 構(gòu)型呈沿多個橫向方向的導(dǎo)流板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道（37A，37B，37C，37D)被構(gòu) 型呈螺旋形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道從靜定結(jié)構(gòu) 的下表面到其上表面具有恒定的截面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道（41，40)具 有一截面，所述截面在靜定結(jié)構(gòu)的高度的至少一部分上變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道的傾度相對 于水平線在35°到85°之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，靜定結(jié)構(gòu)由疊置的層 (17A，17B，. . .，27A，27B，. . .，37A，37B，...）形成，在疊置的層內(nèi)部，通過渠道由直線形段部 形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的水處理裝置，其特征在于，靜定結(jié)構(gòu)包括至少兩層，在兩層內(nèi) 部，通過渠道的段部相對于水平線傾斜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的水處理裝置，其特征在于，包括相對于水平線傾斜的段部的 這兩層是被一層（17D)分開的，在該一層中，段部是垂直的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8到10中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，在至少兩層（17A， 17B，17C)中，傾斜段部（18C，19C1，19C2，···）具有相對于水平線相同的傾度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道由波紋壁 體形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，通過渠道由平坦壁 體形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1到13中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，水處理裝置此外包 括圍繞攪動源（69)的導(dǎo)流器（68)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1到14中任一項所述的水處理裝置，其特征在于，靜定結(jié)構(gòu)在混合槽 的液力直徑的〇. 25到3倍之間位于混合槽的底部上方。
16. 通過沉淀處理容納溶解污染物的已處理液流的方法，根據(jù)所述方法，將該已處理液 流和沉淀反應(yīng)物注入一槽中的一給定容積中，在該給定容積中引起紊動攪動，使該已處理 液流循環(huán)，由沉淀反應(yīng)物在該已處理液流中引起從下向上經(jīng)過位于該給定容積上方并與該 給定容積相鄰的由多個通過渠道組成的靜定結(jié)構(gòu)的沉淀，通過渠道從下向上，并以這樣的 方式被構(gòu)型呈導(dǎo)流板：使得沒有任何微粒能夠沿直線形軌跡穿過該層，而從該靜定結(jié)構(gòu)出 離的流體射流形成已處理液流，在位于該靜定結(jié)構(gòu)的上部的位置排出已處理液流，而在所 述給定容積的下部部分排出料漿。
【文檔編號】B01D21/00GK104245596SQ201380018295
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月4日
【發(fā)明者】E·巴爾比耶, A·熱南 申請人:威立雅水務(wù)解決方案與技術(shù)支持公司