專利名稱：一種開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及給水工程領域，尤其涉及一種防止泥沙堵塞和具有高效除藻功能的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)。
背景技術：
水源熱泵系統(tǒng)因其利用可再生能源，具有高效節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點，在工程技術領域得到了廣泛的研究和應用。水源熱泵系統(tǒng)中的開式地表水源熱泵系統(tǒng)直接把水源引入機組或中間換熱器進行熱交換，這對水源水質必須有嚴格的要求。因此，開式地表水源熱泵必須對原水水質進行處理。目前，開式地表水源熱泵取水水處理工藝主要有三種類型
一、 傳統(tǒng)的水廠水處理方式
地表水通過傳統(tǒng)水廠的水處理方式，即通過混凝沉淀、過濾等一系列的水處理工藝，達到一定水質標準再進入熱泵系統(tǒng)。這種工藝雖適應性強，出水水質好，但修建的沉淀池或濾池將占用大面積的土地，這使得工程的投資費用和運行費用會大增。因此，這種水處理工藝會受到土地及投資成本的限制。
二、 簡單取水+水處理設備
現有的水處理設備一般有旋流除沙器、綜合水處理器和粗效過濾器。工藝中一般根據原水水質情況采用其中一種或兩種水處理設備組合。旋流除沙器和粗效過濾器具備一定的除沙效果，綜合水處理器能減輕水源對管道的腐蝕和結垢影響。該工藝占地省，設備簡單，造價較低。但粗效過濾器容易堵塞，需另設反沖洗系統(tǒng)。對于不斷變化的原水水質，該工藝不一定能夠充分發(fā)揮其處理效率；而且，該工藝對于含藻水基本沒有什么去除效果。
也可以在這種工藝前加人工湖，人工湖會對水源起到一定的沉淀除沙效果，對于變化的原水水質有一定的適應性，但該工藝的使用受到建設用地的限制，同時對于某些淺水人工湖，這種工藝可能會面臨藻類的問題。
三、 滲濾取水
經滲濾取水一方面可以得到夏天溫度更低、冬季溫度更高的水源；而且經滲濾取水后，水質一般都能滿足熱泵機組的需要，無需其他的水處理工藝。但該工藝施工復雜，初期投資較大；且工藝的使用受到工程地質和水文地質的的嚴格限制；滲渠取水的后期，取水效果常常由于管道堵塞，而容易受到影響，使用壽命難于得到保證。

發(fā)明內容
針對現有取水水處理工藝技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提出一種具備除沙除 藻功效，而且占地省、結構簡單和造價較低的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種開式地表水源熱泵取水水處理系 統(tǒng)，包括取水系統(tǒng)和與之串聯的過濾系統(tǒng)；其特征在于，所述取水系統(tǒng)由第一取水頭部A、 第二取水頭部B、第一取水泵a、第二取水泵b、以及管路和閥門組成，第一取水頭部A的管 路和第二取水頭部B的管路并聯而設；其中，第一取水頭部A的管路由依次串聯的第一取水 頭部A、陶門103、第一取水泵a和閥門104構成，第二取水頭部B的管路由依次串聯的第二 取水頭部B、閥門106、第二取水泵b和閥門107構成；第一取水頭部A和第二取水頭部B的 輸出端之間還設有串聯的閥門101和閥門102;閥門101和閥門102之間與取水系統(tǒng)的輸出端 還連有閥門105;
所述過濾系統(tǒng)由至少兩條并列的過濾管路構成；所述第一過濾管路由依次串聯的閥門 108、過濾器C、閥門109組成，過濾器C上還連接排污閥110;第二過濾管路由依次串聯的 閥門lll、過濾器D、閥門112組成，過濾器D上還連接排污閥113;第三過濾管路由依次串 聯的閥門114、過濾器E、閥門115組成，過濾器D上還連接排污閥116;
過濾系統(tǒng)的輸出端與熱泵機組Z相連；
所述第一取水頭部A和第二取水頭部B為帶除沙功能的傘型取水頭部； 所述過濾器C、 D、 E為帶反沖功能的除藻型過濾器。
相比現有技術，本發(fā)明具有如下有益效果
(I)該系統(tǒng)采用取水系統(tǒng)和與之串聯的過濾系統(tǒng)進行取水，取水系統(tǒng)中的取水頭部 的反沖洗通過連接取水頭部和取水水泵的管路系統(tǒng)上的閥門控制來實現，不需另設反沖洗
系統(tǒng)；過濾器反沖洗不需另設反沖洗系統(tǒng)，通過過濾器進出水閥門控制，就可實現過濾器 的反沖洗過程。
(n)該系統(tǒng)中的帶防堵除沙功能的取水頭部外部采用格網可以攔截較大的雜質，內 部由多層環(huán)形斜板增加進水的沉淀面積；水流在環(huán)形斜板間有較低的雷諾數和較高的弗羅 德數，水力條件好，有利于小的雜質顆粒沉淀去除，強化了除沙效果。
(III)本發(fā)明中的過濾系統(tǒng)中的除藻型過濾器是利用微濾管和超聲波換能器的共同作 用來清除水中的藻類，微濾管對水體進行過濾除藻；超聲波滅藻具有操作方便、高效、無 污染(或減少污染)等優(yōu)點，利用超聲波的空化作用可以抑制水體中藻類生長，達到強化除藻的效果；超聲波產生的機械震動效應可以阻止細菌、膠體顆粒等在濾管壁上的沉積， 減少微濾管的堵塞，大大提高過濾的效能；采用四個微濾管并聯作用，提高了過濾面積; 其中微濾管的濾管孔徑為30~5(Vm，過濾效果高；微濾管采用不銹鋼材料，增加其強度， 能受高壓，不宜損壞；
(IV)該結構不僅能節(jié)約排沙排泥用水所耗電能，節(jié)約基建和運行費用；而且還能大 大地減輕熱泵系統(tǒng)管道的堵塞、沖蝕和結垢現象，提高開式地表水源熱泵系統(tǒng)的熱交換效 率。具有能耗較低，水處理效果較好，造價低廉，操作簡便等優(yōu)點。


圖l為本發(fā)明開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)原理圖2是本發(fā)明中的取水頭部的結構示意圖3是圖2的俯視圖4是圖3的B—B剖視圖5是本發(fā)明中的除藻型過濾器的結構示意圖6是圖5的A—A剖視圖7是本發(fā)明中的除藻型過濾器的五通管結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖l所示， 一種開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，包括取水系統(tǒng)和與取水系統(tǒng)串 聯的過濾系統(tǒng)；所述取水系統(tǒng)由第一取水頭部A、第二取水頭部B、第一取水泵a、第二取 水泵b、以及管路和多個閥門組成，第一取水頭部A的管路和第二取水頭部B的管路一端并 聯；其中，第一取水頭部A的管路由依次串聯的第一取水頭部A、閥門103、第一取水泵a 和閥門104構成，第二取水頭部B的管路由依次串聯的第二取水頭部B、閥門106、第二取水 泵b和閥門107構成；第一取水頭部A和第二取水頭部B的輸出端之間還設有串聯的閥門101 和閥門102;閥門101和閥門102之間與取水系統(tǒng)的輸出端還連有閥門105;
所述過濾系統(tǒng)由至少兩條并列的過濾管路構成；所述第一過濾管路由依次串聯的閥門 108、過濾器C、閥門109組成，過濾器C上還連接排污閥110;第二過濾管路由依次串聯的 閥門lll、過濾器D、閥門112組成，過濾器D上還連接排污閥113;第三過濾管路由依次串 聯的閥門114、過濾器E、閥門115組成，過濾器D上還連接排污閥116;
過濾系統(tǒng)的輸出端與熱泵機組Z相連。
6所述第一取水頭部A和第二取水頭部B為帶防堵除沙功能的取水頭部； 所述過濾器C、 D和E為帶反沖功能的除藻型過濾器。
參見圖l，第一取水頭部A、第二取水頭部B平時兩個都工作，第一取水泵a或/和第二 取水泵b工作，取水泵出水進入并列連接的過濾器C、 D和E。過濾器出水管和廢水管通過 出水連通管和廢水連通管分別連通。平時工作時，關閉聯絡管閥門105以及備用泵的進出 水閥門，其他閥門打開。當第一水頭部A需要反沖洗時，打開聯絡管閥門105，關閉閥門102、 閥門103和閥門104;當第二取水頭部B需要反沖洗時，打開聯絡管閥門105，關閉閥門101、 閥門106和閥門107。第一取水泵a和第二取水泵b的任意一臺可為備用泵，也可為兩臺同時 工作。
工作時，過濾器進水管闊門108、閥門111和閥門114,以及出水管閥門109、閥門112 和閥門115和廢水管閥門110、閥門H3和閥門116都打開；當過濾器C需要反沖時，關 閉進水管閥門108，其他過濾器的出水通過連通管和出水管閥門109對其進行反沖。對其 它過濾器進行反沖時，也采用類似方法，關閉需要進行反沖洗的過濾管路上的進水管閥門， 并利用工作的過濾管路的出水與需要反沖洗的過濾器內外的水壓差進行反沖洗，故不需要 另設反沖洗水系統(tǒng)。
該系統(tǒng)由于采用防堵除沙型取水頭部，其圓筒形格網內的小網格呈正方形，圓筒形格 網內部為若干層相互平行的環(huán)型斜板。同時水流越靠近取水頭部中心的地方，截面積越小， 水流流速越大，使集水筒處不易被堵。除藻型過濾器由微濾管和裝于過濾器內的超聲波發(fā) 生器組成。
如圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明中的帶除沙防堵功能的取水頭部，包括圓筒形格網21、 集水筒23和連接于集水筒23底部的出水管24，所述圓筒形格網21的上部設有錐型上蓋26; 所述錐型上蓋26和圓筒形格網21形成中空結構。
錐型上蓋26與圓筒形格網21、集水筒23同軸而設，集水筒23設于錐型上蓋內，集 水筒23的上端與錐型上蓋26的內壁相連；集水筒23的外側軸向設有相互平行并大小相 同的多層環(huán)形斜板22;所述環(huán)形斜板22的上端與集水筒23外壁相連，環(huán)形斜板22的下 端與圓筒形格網21之間留有5~10cm的間隙，集水筒23底部對應該間隙設有一個或多個 排沙口 25;所述環(huán)形斜板22兩兩之間的板間距為l~3cm左右并與集水筒23側壁上的進 水口相對應；環(huán)形斜板22與水平面的夾角為50° ~70° ，其中夾角60。為最好。
所述取水頭部進行取水時，水源通過圓筒形格網21壁上的網格孔進入該取水頭部的 空腔內，并經環(huán)形斜板22過濾流入集水筒23后，由出水管24排出。外界的漂浮物由于 受到圓筒形格網21的阻擋而不能夠進入到取水頭部中，從而有效的防止取水頭部遭到堵塞。而水中的泥沙由于重力作用下，在環(huán)形斜板22上向下滑落，并經過環(huán)形斜板22底部 與圓筒形格網21之間留有的間隙而落入圓筒形格網21的底部經排沙口 25排出，從而起 到有效排沙、防沙的作用。該種結構不僅強化了除沙的效果，也增加了沙粒沉淀的面積， 沙粒在斜板面上滑動距離短，水流在板間有較低的雷諾數和較高的弗羅德數，水力條件好； 同時水流越靠近中心的地方，截面積越小，水流流速越大，使集水筒處不易被堵。
所述圓筒形格網21的小格網呈正方形或圓形，小格網各邊邊長(或圓形直徑)均為 50mm;從而更加有效的攔截大型漂浮物和懸浮物。所述環(huán)形斜板22與進水管24之間通 過固定裝置加以固定，可使取水頭部不容易傾斜，從而保證了取水頭部的防止漂浮物堵塞 和除沙的使用效果。
如圖5和圖6所示，所述除藻型過濾器，包括頂部封閉的筒體狀殼體5，殼體5上部側壁 設有由出水閥門3控制的出水管4，殼體5底部為沉砂斗16，沉砂斗16底部設有排泥閥7，當 需要排除錐型沉沙斗16底部的淤泥時，打開排泥閥門7即可；所述殼體5和沉砂斗16組成的 內腔為集水室9，集水室9內設有并行的微濾管6;各微濾管6的底部分別連接穿過殼體5的 進水管8，進水管8與進水總管1連通并由進水總閥2控制；各微濾管6的頂部分別連接穿過 殼體5并與微濾管6連通的廢水管11，廢水管11與廢水總管13連通并由廢水管總閥12控制；
所述集水室9上部的中央還設有由防水材料隔絕的超聲波換能器15，超聲波換能器15 與微濾管6共同作用除藻，并可以減少濾管的堵塞。
所述除藻型過濾器采用的微濾管的濾管孔徑為30 5(^m，過濾效果高，濾管采用了不 銹鋼材料，增加其強度，能受高壓，不宜損壞。
如圖6所示，微濾管6為四根并排而成。
參見圖7，進水管8和廢水管U為五通管，具有結構簡單、安裝方便的特點。 所述除藻型過濾器使用時，水流經過進水總管1再經進水管8進入四根并行的微濾管 6，大部分水流經微濾管過濾后，進入集水室9，由于集水室9內超聲波的空化作用可以抑 制水體中藻類生長，并進行超聲波滅藻達到強化除藻的效果；經過濾和除藻處理的清水由 出水管4流出。該裝置具有高效、無污染(或減少污染)等優(yōu)點，同時超聲波產生的機械 震動效應可以阻止細菌、膠體顆粒等在濾管壁上的沉積，減少微濾管的堵塞，大大提高了 過濾的效能。本實用新型中采用四個微濾管6并聯作用，大大提高了過濾面積。當然，本 實用新型并不限于四根微濾管6，還可為三根、五根或六根等。微濾管6內帶有截留雜質 的水流經廢水管11由廢水總管13排出。
本發(fā)明系統(tǒng)采用取水頭部系統(tǒng)和與之串聯的過濾系統(tǒng)進行取水，取水頭部的反沖洗通 過連接取水頭部和取水水泵的管路系統(tǒng)上的閥門控制來實現，不需另設反沖洗系統(tǒng)；過濾器反沖洗不需另設反沖洗系統(tǒng)，通過過濾器進出水閥門控制，就可實現過濾器的反沖洗過 程。
本發(fā)明不僅能節(jié)約排沙排泥用水所耗電能，節(jié)約基建和運行費用；而且還能大大地減 輕熱泵系統(tǒng)管道的堵塞、沖蝕和結垢現象，提高開式地表水源熱泵系統(tǒng)的熱交換效率。具 有能耗較低，水處理效果較好，造價低廉，操作簡便等優(yōu)點。
權利要求
1、一種開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，包括取水系統(tǒng)和與之串聯的過濾系統(tǒng)；其特征在于，所述取水系統(tǒng)由第一取水頭部A、第二取水頭部B、第一取水泵a、第二取水泵b、以及管路和閥門組成，第一取水頭部A的管路和第二取水頭部B的管路并聯而設；其中，第一取水頭部A的管路由依次串聯的第一取水頭部A、閥門103、第一取水泵a和閥門104構成，第二取水頭部B的管路由依次串聯的第二取水頭部B、閥門106、第二取水泵b和閥門107構成；第一取水頭部A和第二取水頭部B的輸出端之間還設有串聯的閥門101和閥門102；閥門101和閥門102之間與取水系統(tǒng)的輸出端還連有閥門105；所述過濾系統(tǒng)由至少兩條并列的過濾管路構成；所述第一過濾管路由依次串聯的閥門108、過濾器C、閥門109組成，過濾器C上還連接排污閥110；第二過濾管路由依次串聯的閥門111、過濾器D、閥門112組成，過濾器D上還連接排污閥113；第三過濾管路由依次串聯的閥門114、過濾器E、閥門115組成，過濾器D上還連接排污閥116；過濾系統(tǒng)的輸出端與熱泵機組Z相連；所述第一取水頭部A和第二取水頭部B為帶防堵除沙功能的取水頭部；所述過濾器C、D、E為帶反沖功能的除藻型過濾器。
2、 根據權利要求1所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述取 水頭部，包括圓筒形格網21、集水筒23和連接于集水筒23底部的出水管24，所述圓筒 形格網21的上部設有錐型上蓋26;錐型上蓋26與圓筒形格網21、集水筒23同軸而設， 集水筒23設于錐型上蓋內，集水筒23的上端與錐型上蓋26的內壁相連；集水筒23的外 側軸向套設有相互平行并大小相同的多層環(huán)形斜板22，所述環(huán)形斜板22的上端與集水筒23 外壁相連；所述環(huán)形斜板22兩兩之間的板間距與集水筒23側壁上的進水口相對應；所述 圓筒形格網21底部設有排沙口 25。
3、 根據權利要求2所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán) 形斜板22的下端與圓筒形格網21之間留有5~10cm的間隙。
4、 根據權利要求2所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)形 斜板22兩兩之間的板間距為1 3cm，環(huán)形斜板22與水平面的夾角為50。 ~70° 。
5、 根據權利要求l所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述除藻 型過濾器，包括頂部封閉的筒體狀殼體5，殼體5上部側壁設有由出水閥門3控制的出水管4， 殼體5底部設有沉砂斗16，沉砂斗16底部設有排泥閥7;所述殼體5和沉砂斗16組成的內腔為集水室9，集水室9內設有并行的微濾管6;各微濾管6的底部分別連接穿過殼體5的進水 管8，進水管8與進水總管1連通并由進水總閥2控制；各微濾管6的頂部分別連接穿過殼體5 并與微濾管6連通的廢水管11，廢水管11與廢水總管13連通并由廢水管總閥12控制； 所述集水室9上部的中央還設有由防水材料隔絕的超聲波換能器15。
6、 根據權利要求5所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述并 行的微濾管6為四根并排而成；所述進水管8為五通管；所述廢水管11也為五通管。
7、 根據權利要求5所述的開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述微 濾管6為不銹鋼材料，微濾管6的孔徑為30~50pm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種開式地表水源熱泵取水水處理系統(tǒng)，包括取水系統(tǒng)和與之串聯的過濾系統(tǒng)；所述取水部系統(tǒng)由取水頭部A、取水頭部B、取水泵a、取水泵b、以及管路和閥門組成，取水頭部A的管路和取水頭部B的管路并聯而設；過濾系統(tǒng)由至少兩條并列的過濾管路構成；過濾系統(tǒng)的輸出端與熱泵機組Z相連。它不僅能夠有效避免漂浮物堵塞取水頭部，還能夠起到有效除沙除藻的作用，從而防止漂浮物和泥沙等雜質對熱泵系統(tǒng)通道的堵塞和沖蝕；以及防止藻類等物質在熱泵系統(tǒng)管壁形成生物粘泥。該系統(tǒng)取水頭部的反沖洗通過連接取水頭部和取水水泵的管路上的閥門來控制，不需另設反沖洗系統(tǒng)；過濾器反沖洗不需另設反沖洗系統(tǒng)，通過過濾器進出水閥門控制，實現過濾器的反沖洗過程。它不僅能節(jié)約排沙排泥用水所耗電能，節(jié)約基建和運行費用；而且還能大大地減輕熱泵系統(tǒng)管道的堵塞、沖蝕和結垢現象，提高開式地表水源熱泵系統(tǒng)的熱交換效率。
文檔編號B01D36/00GK101474512SQ20081023726
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權日2008年12月26日
發(fā)明者平 向, 姜文超, 智 張, 艷 林, 范功端, 春 陽 申請人:重慶大學