CN100512916C - 可以是垂直的板式层片形滗析单元件与组合体 - Google Patents

Abstract

一层片形滗析单元件，其包括两个彼此间相固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷相对于所述板的第一边缘根据一非零角而倾斜，并且所述波形部与所述板中的另一板一道限定倾斜的滗析通道，其特征在于，所述两板(2，3)具有相同的波状形廓，并且彼此相固定在连接区处，所述连接区确定一用于由所述板形成的所述通道(4)的对称平面(P)。多个单元件可以进行组装从而形成一组合体，在所述组合体内部所述板平行于其面之一。

Description

可以是垂直的板式层片形滗析单元件与组合体

技术领域

[01]本发明涉及一层片体系统，其特别适用于进行废水澄清和地表水直饮(potabilisation)处理或者生产工业流程用水，所述层片体用于通过滗析分离一液体如水中的悬浮固态颗粒。

背景技术

[02]术语

[03]在后文中，不同概念以如下含义使用：

[04]·滗析板或层片体：安装在一被称为层片形滗析器的池里的平的或波形的表面，以便保证回收主流体里的分散颗粒，

[05]·滗析通道：基本上为多边形状的管道，其一般通过两板并置而形成——其中所述至少一板呈波形，并且以相对于水平面呈一定角度而布置，以便实现液-固分离，

[06]·单元件：由两板形成的组合，所述两板布置为以便构成所述滗析通道，

[07]·组合体：多个装配在一起的单元件形成的组合，从而方便实施作业，

[08]·过渡区：滗析通道的第一部分，其里进行紊流与层流之间的过渡，

[09]·有效长度：位于过渡区下游的滗析通道部，其里利用一层流势发生相分离。

[10]现有的层片形滗析器利用以下三种流动原理中的任一项：

[11]—对流：被滗析颗粒进行一沉降运动，而处理中的液体进行一上升运动，

[12]—交叉流(courants croisés)：液体进行一水平运动，而颗粒进行一沉降运动，

[13]—共流(co-courant)：液体和被分离颗粒跟随相同的流动方向，所述方向一般是沉降的。

[14]本发明的目的是特别针对第一类，即对流式滗析型，其是在工业领域里应用最普遍的。

[15]现有系统的大部分(常称“蜂窝式”)都是以使用分离通道为基础，所述分离通道最常见的是多边形，其以相对于水平面的一介于45°到65°之间的角度而定向。

[16]在实际中，所使用的板具有一凹凸部，其通常呈梯形，并且与所述板的垂直边缘相平行地布置，且这样形成的通道的倾斜角取决于一倾斜角——所述板相对于水平面以所述倾斜角、即一介于45°到65°之间的角安设。

[17]在所述通道的内部——当凹凸部是梯形时所述通道呈六边形，被滗析残渣在由六边形的下边(因此即梯形体的短边)所形成的倾斜平面上以一速度流动，所述速度由于摩擦减缓，所述摩擦产生自因所述梯形断面而残渣和层片体之间的接触表面很大。

[18]另外，当残渣的重量过大时，所述如此布置的板存在发生弯曲和塑性变形的危险，这就在实际中必须采取特殊的加固措施或者对板予以超厚处理。

[19]因此在现有技术里，层片形滗析器事实上由叠置板体构成，所述板相平行(在滗析器的长度方向上)，但由于考虑到它们的倾斜度而彼此间相对错开，并且形成一大长度组件须将大量倾斜板进行装卸、相对定位以及叠放。将所述板装配成单元件并将所述单元件组合成组合体，通过在滗析器的外部实施一部分装配作业而方便所述板的应用；但仍存在需在滗析器里予以实施的作业，这将极大地增加成本并需要一段很难缩减的时间。

[20]另外，所述组合体——其具有非矩形的平行四边形状，且带有由前后板构成的倾斜侧面——很难进行操控，而且极不适合装配在非矩形状的设备上。

[21]市场上存在的另一类型的层片形组合体是平行六面体状的，其由竖直板组成，所述板具有相对于所述板的边倾斜的凹凸部；在气-液，或液-液接触器里，所述组合体通常用作内衬件以便增加接触表面。但在所述应用中，为了通过流的交叉增强混合效果，连续的板布置为以便与所述凹凸部相交叉，因而没有真正的通道。

[22]一变型在文献US-A-5,384,178中曾描述过，它描述了一滗析组合体，所述滗析组合体由两个共同形成倾斜通道的垂直板的单元件而形成。更确切地讲，各单元件由两个不同几何形状的板形成，其中，第一板呈波形而另一板是基本平的，从而所述通道具有几乎成三角形的梯形截面。更确切地讲，所述第二板有些凹槽，所述凹槽会罩住第一板的凸峰，这样可以获得良好的相对定位，但也意味着第二板深入第一板的波形部的凹部里。所述单元件可以被叠放，因而形成通道基本呈三角形状的一通道网。但由于板具有相同方向但不同高度的凹凸部，由两单元件叠置而获得的通道小于安设在所述单元件各自内部里的通道。波形部不是直线形的，其意指：所述通道在它们的端部成肘弯状以便变得垂直，且另外所述通道壁沿着它们的纵向轴呈现波形部。所述会造成：所述系统包括至少两种不同几何形状的板，其中每一个都很复杂，而且所获得的通道具有不同且多变的截面。由此不仅对生产(与必须配置两种类型的生产相关联的时间和成本)也在维护(特别对于清洗波形的、弯曲的且不一致的通道)上存在缺陷。

[23]另外可以注意到，整体上呈三角形的通道式构型与六边形通道式组合体相比，更紧凑因此也更沉重。

[24]各种现有系统的一个共同缺点是，为了组合体的安装与拆卸操作，它们实际上必须将设备排空。

发明内容

[25]本发明的目的是通过提出一滗析单元件(两板型)和一层片形滗析系统(至少一个组合体式)，弥补上述缺陷，所述滗析单元件和层片形滗析系统结合下述优点中的至少几项：

[26]—在通道里而非分隔板之间进行滗析，以便提高滗析效率，

[27]—使用一通道形状，其将与被滗析的残渣流相接触的层片体的面积降至最小，从而减少残渣-层片体间的摩擦，提高残渣流的速度，将让残渣流通过所必需的截面积降至最小，并且因而增大用于水流通过的可用截面积，

[28]—单元件的垂直布置，所述单元件的波形部是倾斜的，以便提高它们的机械刚性和/或可以减小板的厚度，

[29]—将需设置的不同构成件的数量减至最少，

[30]—将用于构成一给定宽度但大长度的单元件而需组合的板的数量降至最少，

[31]—减少制造成本。

[32]本发明为此首先提出一层片形滗析单元件，其包括两个相互固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷是相对于所述板的第一边缘根据一非零角而倾斜的，并且所述波形部与所述板中的另一板一道形成倾斜的滗析通道，其特征在于，所述两板具有相同的波形形廓，并且彼此相互固定在连接区处，所述连接区确定一用于由所述板形成的所述通道的对称平面。

[33]所述两板的波开形廓的一致性使得所述板可以通过相同的生产工艺获得；并且它们的对称安装能够相当简单地获得通道。

[34]凸峰和凹谷优选具有一梯形状，从而滗析通道呈一六边形状，所述对应一既不太紧凑又坚固的结构。

[35]为了在单元件装配时方便板的定位，有利地是所述板被制备成使得它们整体上彼此间相对称(因此是相同的)，从而所述板边缘的叠置只需稍微转动(à une rotation près)就保证凹谷(或凸峰)的良好定位。

[36]明显出于简化生产和装卸的考虑，所述板具有一矩形的形状。

[37]同样出于相似的简化原因，所述通道优选是笔直的，在它们的端部处没有弯曲部。

[38]有利地是，所述通道相对于所述第一边缘的倾斜角介于45°到65°优选55°到60°的范围内，当所述板垂直地放置在待处理的水里并且所述第一边缘水平地布置时，这显然会表现出高质量的滗析性能。

[39]另外，本发明还提出一层片形滗析系统，其包括至少一个组合体，该组合体由多个板形成，其中至少一对板构成前面所述类型的一单元件，这使其具有良好的刚性。

[40]所述组合体可以具有奇数个板，但有利地是它包括多个单元件，其中至少两个单元件组合在一起从而所述单元件共同限定其它通道，所述单元件在确定一用于其它通道的对称平面的区域处彼此间相互固定。

[41]有利地是，所述其它通道与单元件的通道具有相同的截面，在此情况下，所述组合体构成一相同通道式网，它在所述组合体的任一点都表现出基本一致的性能。

[42]出于简化制造的明显原因，有利地是所述单元件是相同的，所述尤其使得所述组合体具有一长方体的形状，所述板垂直于所述组合体的表面之一。所述板优选与组合体的最小维度(dimension)相垂直地延伸，换一种说法，也就是说板沿着组合体的两个最大维度延伸，这有利于整个组件的良好机械强度。所述通常为长方体的形状使得所述组合体容易操作，以及容易容纳在一滗析池里。

[43]如上所述，有利地是所述组合体放置在系统的内部，从而所述板是垂直的且所述第一边缘水平地延伸；这尤其使得所述组合体能够被悬置在系统的一固定部分处，而无需担心因重力组合体发生变形。

[44]在所述构型里，能注意到滗析沿着一局部三角形的部分(在两板之间的连接区域处)进行，所述有利于快速排出被滗析的残渣。

[45]所述组合体是由一定数量的单元件组合而构成，每个组合体都可以配有钩或环以方便装卸。为了构成一组合体而将单元件组装，可以通过咬接、粘接、热焊接或超声波焊予以实施。

[46]所述组合体也可以安装在金属或非金属的框架内部，所述框架既能用于运输也可用于装卸。有利地是，框架可以是可拆卸的，以便可以根据加工的需要，方便更换层片体。

[47]将组合体布置在其它组合体的延长线上，需要满足所述滗析通道具有相同的朝向，以便保证组合体之一的端部通道在另一组合体的对应通道的延长线上；因而获得两段式通道，其与整个包括在每个组合体里的通道具有相同的长度。

[48]因此获得一模块式结构，所述结构可以方便地适配于应当包括层片形滗析系统的池的特殊布置，所述池可以是任何形状和任何尺寸，包括圆形状。这可以通过仅需机械装卸将所述组合体布置在处理设备里专设的或悬挂在已有结构上的支撑件上，构成一大尺寸的组件。

[49]当组合体面对一池壁时，所述板是垂直的，有利地是将所述组合体与池壁保持一定距离地布置，使得层片体和池壁之间仍留有一空间，以便保证对所述组合体的滗析通道——其是不完整的——的供流和排放。

[50]优选地，通道具有一在40mm到100mm之间的水力直径，并且/或者所述通道具有一长度，所述长度是水力直径的15到30倍，所述保证良好的滗析性能。

[51]可以注意到，在给定体积下，本发明的单元件与组合体与文献US-A-5,384,178中的组合体相比，要轻很多同时不会损害组件的机械强度，而且具有更大断面的通道因而具有更少的淤塞危险，因为在具有大波形部的板之间没有几乎平的板。对于一给定的滗析作业，本发明的布置可以利用一板面积，其远小于所述文献提出的板面积，因平板在严格意义上的滗析里不发挥作用。

[52]与交叉布置的内衬件相反，波形部(或凹凸部)的平行布置将紊流减至最小并避免交叉混流(carrefour de mélange)的出现。

[53]所述组合体极大方便了实施，以及甚至可以将其安装在一设备里而无需将所述设备排空或中断其运行。

附图说明

[54]本发明的目的、特征及优点将在下面的描述中体现出来，所述描述对照附图以非限定性的示意实施例方式给出。附图中：

[55]—图1是一层片形滗析单元件的透视图，

[56]—图2是符合本发明的一层片形滗析组合体，

[57]—图3是所述组合体的一局部俯视图，

[58]—图4是处于工作构型的一垂直剖面型滗析通道的细部图，

[59]—图5是如图2和图3所述的一组合体——其配置有连接元件——的原理图，

[60]—图6是一俯视图，它示出由完整或不完整的单元件构成的一组件，所述组件占据一预定的矩形空间，

[61]—图7是一原理图，其示出在图6的系统内部里，相互在各自延长线上的两组合体的配合，

[62]—图8是一设备的原理图，所述设备具有一安放在支撑件上的滗析系统，

[63]—图9是另一设备的原理图，所述设备具有一滗析系统，所述滗析系统集成在一渠道型活性残渣式池里，

[64]—图10是另一设备的原理图，所述设备具有一系列滗析组合体，所述滗析组合体贴靠一弯曲壁面而布置，

[65]—图11是所述设备的一垂直剖面图，且

[66]—图12是另一悬置组合体的原理图。

具体实施方式

[67]图1示出根据本发明的一滗析单元件。

[68]所述单元件——用总标号1表示，包括两个板2和3，所述两板例如通过粘接相互之间固定。

[69]所述两板包括波形部，所述波形部的凸峰2A或3A与凹谷2B或3B都相对于所述板的一第一边缘根据一非零角α而倾斜；所述凹谷彼此相对地固定，而所述两板的凸峰限定倾斜的滗析通道4。

[70]所述两板具有相同的形廓，并固定在它们的凹谷处于确定一虚平面P的区域里，所述虚平面P是用于所述板所确定的通道的一对称面。所述两板此处完全相同，即尤其表示它们的边缘是相对的；它们相对于平面P彼此对称。它们的形状优选矩形，这是一非常简单的形状。

[71]同时如图2中所示，多个板可以组装在一起，从而形成一组合体10，此处其整体上是长方体，并带有一由相同的六边形通道构成的网。有利地是，图3的组合体可以剖析为由如图1所示的四个单元件1形成，但每一组合体的单元件数量当然可以不相同。所述板的凹谷形成通道4’，所述通道此处与各单元件内部里形成的通道相类似。

[72]实际上，此处凸峰和凹谷选择为有一相同形廓，从而由相对布置的两板的凸峰共同形成的通道，与所述板的凹谷——以所述各板相面对的凹谷——共同形成的通道是相同的。

[73]前面所述的层片形滗析系统基于V型滗析原理，即利用截面为六边形的倾斜通道4的角落之一。相对于滗析发生在六边形的边缘之一上的传统布置，其主要优点是：有一更小的残渣和壁面之间的摩擦面积，这导致摩擦力——其通常会妨碍残渣在通道里的沉降——减小，并且从而导致流动速度提高。因此造成：对于排放一相同的残渣量，层厚更小，因而使得用于水流通过的可用断面增大，因此上升速度更慢且因而分离效率更高。

[74]这尤其在图4中很清楚地体现出来。

[75]与平板相比的所述组合体的管状结构，其特征在于对于层流形成的一高水力直径、一更小的雷诺数以及一减小的长度(注：所述概念是本领域技术人员所熟知的，例如，直径是水力半径的四倍，水力半径是浸湿截面积(流体所占据的截面积)与湿周的比；所述概念例如在《水力学概论》(Manuel d’Hydraulique Générale，作者：Armando Lencaster，出版社：Editions Eyrolles，1986，p.50)中所定义的)。这使得在相同的总长与间距下，具有比一平板式滗析器更长的有效长度，因而具有一优质的分离效率。

[76]以下表格可以对一本发明的组合体和一平板式系统进行比较：

 

			本发明的装置	平板
					组合体宽度	mm	L	1020	1020
通道宽度	mm	L1	60	1020
					平行通道的数量	-	N＝L/L1	17	1
通道平均间距	mm	E	30	30
					湿周	mm	P1	166	2040
通道内表面积	mm<sup>2</sup>	S1＝L＊E	1800	30600
					总内表面积	mm<sup>2</sup>	S＝S1＊N	30600	30600
水力直径	mm	Dh＝4＊S1/P1	43	60
					运动黏度	m/s<sup>2</sup>	n	1.15E-06	1.15E-06
流速	m/h	V	10	10
					雷诺数	-	Re＝V＊Dh/n	105	145

 

过渡区长度	mm	Lt＝0.02875＊Dh＊Re	131	250
					总长	mm	Lmax	1100	1100
有效的/总的长度		(Lmax-Lt)/Lmax	88％	77％

[77]通道的间距即其水力直径，可以根据需排除的残渣数量以及出口处的期望浓度进行选择。当希望提高处理效率时，对于极可能造成堵塞的杂质含量极大的水，则所述间距优选更大，反之则更小。

[78]同样水力直径也优选介于30mm到100mm之间，优选对于极少杂质含量的水为约40mm，而对多杂质含量的水为约80mm。

[79]有关所述组合体可以提出多点说明(其中某些已经在上文提及)，但提请注意的是这只是些优选而非必要的特征。

[80]矩状形式的滗析板优选配设有槽或凹凸部，例如通过热成形形成；当凹谷或凸峰的截面为多边形时，术语“凹凸部”显得可比术语“波形部”更恰当。所述凹凸部有利地是形成一相对于基底的介于45°到65°之间的角，所述角优选介于55°到60°之间。所述板的高度通常介于500mm到3000mm之间，优选在900mm到1300mm之间。

[81]热成形槽优选呈梯形状，以便在构成单元件时形成六边形的封闭形状。

[82]每个单元件由两个平行的板构成，所述板相对于它们的接触面呈镜像地布置。

[83]各组合体由预定数量的单元件构成，所述单元件平行地布置(即使作为变型，可以有数量为一奇数的相同的板——它们头对脚地连续布设)。每个组合体的宽度B取决于相连单元件的数量，并且考虑需装配所述组合体的设备的宽度，甚至考虑用于运输而设置的装箱方式。

[84]所述组合体是平行六面体的形式，以便方便安装在各种尺寸和形式的设备里。由于考虑到需装配所述组合体的设备的长度，一行中的最末一组合体可以被截短。

[85]为了便于最初安装或者清洗或更换时进行装卸(安设和拆卸)，各组合体可以配设有钩件5(参考图5)，例如4个。所述钩件此处沿所述组合体的两端部板的上边缘设置。此处可注意到：所述板根据所述组合体的最大维度延伸，并且所述组合体的宽度(在图5中的深度)垂直于所述板。

[86]需平行布置的所述组合体的数量和其宽度，根据滗析池的宽度予以确定。

[87]根据滗析池的长度以及各组合体的长度，多个组合体可以在纵向方向上并置。

[88]图6示出由12个单元件构成的一布置，其中2×3个完整的单元件(尺寸L×B)，3个宽度减小的单元件(长L，宽B1)，3个长度减小的单元件(长L1，宽B)，一个长宽都减小的单元件(长L1，宽B1)。又注意到：所述组合体是邻接的，并且因此所述组合体的通道彼此相互延伸(如图7)。

[89]实际上有利地是，所述各板的侧向剖切可以相对于梯形形廓在相同部位对称地实施，以便保证两个纵向地布置的组合体之间的完全连续性。在属于两个连续组合体的滗析通道里的流动连续性因此得到保证，从而避免因沉积和未排出的残渣可能造成的淤塞，这由图7的两个箭头——其穿过两相邻的组合体之间的接合面——示意性地表示。

[90]尤其如图8所示，在一矩形滗析器里，垂直的流通空间E有利地是可以设置在最末组合体与池壁之间，以便保证使用所有滗析通道并且因此避免在通道里形成沉淀物。还可以看到：所述矩形滗析器只是简单地放置在一支撑件20上。

[91]在如图8所示的一矩形滗析器里，水平板(此处以和支撑件20相同的标号表示)布置在各垂直通道的上部和下部，以便将未处理水和已经滗析的水隔开。

[92]图9示出一矩形滗析器，其安装在一活性残渣渠道里，此处悬挂(例如通过图5中的钩件5)在水面上方的一固定结构25上，但作为变型，也可以搁放。图中用标号40示出一基底。

[93]图10示出一圆形的滗析器，其装配有一系列组合体10，所述组合体安装在壁面附近，面对溢流出口(图中未示出)；同样如图11所示，每一个组合体例如搁放在支撑件15上。

[94]图12以剖面图示出一滗析器，其在一笔直的回收管道30的两侧具有两个组合体(此处在一悬置构型里)。

Claims (23)

1.层片形滗析单元件，其包括两个彼此间相互固定的板，所述板中的至少一板具有波形部，所述波形部的凸峰和凹谷相对于该板的第一边缘根据一非零角而倾斜，并且所述波形部与所述板中的另一板一起限定倾斜的滗析通道，其特征在于，所述两板(2，3)具有相同的波状形廓，并且彼此间相互固定在连接区处，所述连接区确定一用于由所述板形成的所述通道(4)的对称平面(P)。

2.如权利要求1所述的单元件，其特征在于，所述倾斜角(α)介于45°到65°之间。

3.如权利要求2所述的单元件，其特征在于，所述倾斜角(α)介于55°到60°的范围里。

4.如权利要求1所述的单元件，其特征在于，所述凸峰(2A，3A)和凹谷(2B，3B)具有一梯形状，从而所述滗析通道具有一六边形状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的单元件，其特征在于，所述凸峰和所述凹谷具有相同的形廓。

6.如权利要求1至4中任一项所述的单元件，其特征在于，所述两板相对于所述通道的对称面彼此间相互对称。

7.如权利要求1至4中任一项所述的单元件，其特征在于，所述板相互间是相同的。

8.如权利要求1至4中任一项所述的单元件，其特征在于，所述板具有一矩形状。

9.如权利要求1至4中任一项所述的单元件，其特征在于，所述通道在其整个长度上都是笔直的。

10.层片形滗析系统，其包括至少一个组合体(10)，所述组合体由多个板形成，其中至少一对板构成一如权利要求1至9中任一项所述的单元件。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述组合体(10)具有至少两个组装在一起的单元件，从而使得所述单元件共同限定其它通道(4’)，所述单元件彼此间相互固定在区域处，所述区域确定一用于所述其它通道的对称平面。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述其它通道(4’)与各个单元件的所述通道(4)具有相同的截面。

13.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述单元件彼此间是相同的。

14.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述组合体具有一长方体形状，所述板平行于所述组合体的面之一。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述板与所述组合体的最小维度相垂直地延伸。

16.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述组合体布置为使得所述板是垂直的，且所述第一边缘是水平的。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述组合体配设有连接元件，所述组合体可以利用所述连接元件进行装卸。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述组合体悬置在所述系统的一固定部分处。

19.如权利要求10至16中任一项所述的系统，其特征在于，所述组合体支承在所述系统的一固定部分上。

20.如权利要求10至18中任一项所述的系统，其特征在于，它包括至少两个并置且相同的组合体，从而使得所述组合体之一的通道在所述组合体中另一个的通道的延长线上。

21.如权利要求10至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述组合体布置在一池壁的附近，所述板垂直于所述池壁，同时使所述组合体和所述池壁之间仍保持一空间。

22.如权利要求10至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述通道具有一介于40mm到100mm之间的水力直径。

23.如权利要求10至18中任一项所述的系统，其特征在于，所述通道具有一长度，所述长度介于其水力直径的15到30倍之间。

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