[发明专利]跌水-诱导结晶沉淀系统

权利要求书

1.一种跌水-诱导结晶沉淀系统，包括跌水曝气装置、诱导结晶沉淀池，其特征是，所述跌水曝气装置包括水池，诱导结晶沉淀池包括若干个诱晶单元，所述诱晶单元包括上部的诱晶分离区、下部的诱晶接触沉淀区，诱晶接触沉淀区上部与诱晶分离区下部连通，所述诱晶接触沉淀区下部装填石英砂层晶核，水池通过进水管与诱晶接触沉淀区底部进水口连接，在靠近诱晶接触沉淀区与诱晶分离区连接位置设有砂石膨胀控制口，在诱晶分离区上部设有出水管，出水管设有出水阀，在诱晶接触沉淀区的下部的侧壁上连接加药管，在靠近诱晶接触沉淀区底部的侧壁上设有排砂口，排砂口管道上连接有阀门，通过阀门控制结晶产物排放；

所述跌水曝气装置包括多个水池，多个水池高度依次降低设置，水流从最高位置的第一水池进入，依次向后面低位置的水池溢流而出，最低位置的最后一个水池通过进水管与诱晶接触沉淀区连接。

2.如权利要求1所述的跌水-诱导结晶沉淀系统，其特征是，所述诱晶接触沉淀区采用大口向上的圆锥体空腔结构，加药管与圆锥体空腔结构位置连接，圆锥体空腔结构下部与圆柱体空腔机构连接，进水管与圆柱体空腔机构的底部进水口连接。

3.如权利要求1所述的跌水-诱导结晶沉淀系统，其特征是，每两个相邻水池之间的高度落差为0.3～0.6米。

4.如权利要求1所述的跌水-诱导结晶沉淀系统，其特征是，所述诱导结晶沉淀池采用曝气装置与诱晶分离区的液面压力差维持运作，根据诱导结晶沉淀池计算诱导结晶沉淀池启动所需要的水面高度差h₁和运行所需要的水面高度差h₂。

5.如权利要求4所述的跌水-诱导结晶沉淀系统，其特征是，所述诱导结晶沉淀池启动所需要的水面高度差为h₁，随着诱晶软化池运行，池中颗粒体积慢慢变大，体积膨胀，当滤料层到达图中砂石膨胀控制口时排渣，所述h₁大于从开始到排渣的过程中的启动诱晶沉淀池所需的最大水面高差；h₁通过以下公式得到：

ρ_水g(h₁+h₃+h₄)V_底＝(ρ_沙gh₃+ρ_水gh₄)V_底，得出：

式中，ρ_沙为滤料层颗粒的堆积密度；

h₁为诱导结晶沉淀池启动所需要的水面高度差；

h₃为排砂时的砂石高度。

6.如权利要求5所述的跌水-诱导结晶沉淀系统，其特征是，所述进水管为进入端采用外部开口大的喇叭口、带两个90度弯头的管道，所述诱导结晶沉淀池维持运作所需要的水面高差为h₂，通过以下公式得到：h₂＝(整个滤层水头损失+沿程水头损失+局部水头损失)*k，

即通过以下公式得到：

式中：h_j为整个滤层水头损失，h_f为沿程水头损失，为进入端水头损失，为进水管的两90度弯头的局部水头损失，为进水管与进水口连接处的局部水头损失，k为修正系数，取1.2～1.5；

其中，1)整个滤层水头损失为h_j，公式为:

式中，μ-水的动力粘性系数，Pa·s，α-清洁滤层的表面形状系数，ε-孔隙率，d_e-当量直径；

2)将水管中的水流看作层流，沿程水头损失h_j通过达西--韦斯巴赫公式计算得到：

式中，

v-管道中水流流速，ρ-水的密度，μ-水的黏性系数，d-管道直径；

3)局部水头损失

根据给水排水设计手册所列的局部水头损失公式，计算水流过程中的损失的水头，进水管的进入端是带喇叭口的深入水池的进口，水头损失为：

ε取0.3，

式中Q-水流流量，d-水管内直径；

进水管的两个90度弯头的局部水头损失为：

ε取1.1；

进水管与进水口连接处的局部水头损失为：

ε取1，v是水管中水流流速。