CN101147894A - 水力喷射空气旋流分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明请求保护一种实现气液高效传质的水力喷射空气旋流分离装置，该装置由空气旋流器和水力喷射雾化室组成；其中，空气旋流器由中心排气管和旋流圆筒体套装组成，中心排气管上端伸出于旋流圆筒体外，下端位于旋流圆筒体的下部，位置低于水力喷射雾化室的下端，旋流筒体上设置有切向进气管，旋流筒体上部分的外围有一个圆柱状外夹套，与旋流圆筒体外壁连接构成水力喷射雾化室，与其相连接的这部分旋流圆筒体外壁上轴对称地从上到下开有若干个1mm左右的水力喷射雾化小孔，水力喷射雾化室上部设置有进液管。本发明可将液体中的挥发性气体分离除去，特别适用于从废水中脱除某些废气，具有传质效率高、结构简单、占地面积小、投资少、成本低、易于装配维修等显著特点。

Description

水力喷射空气旋流分离器
技术领域
本发明属于化学工程技术领域，具体涉及一种从水中高效脱除挥发性气体的设备。
背景技术
在化工、环境、冶金、能源等过程工程产业中，常常需要从液相中高效地脱除气体，以便满足下游工序的技术要求。例如，在含氨废水的生物处理过程中，在废水进入生化处理之前，首先需要将其中的氨大量地除去，以便满足生化处理过程的要求。从液相中脱除气体实际上是一个气液传质过程，这就需要在气液传质设备中进行。目前，气液传质设备主要有各种填料塔、筛板塔、鼓泡塔，也有较先进的气液强制混合传质的气液静态混合器、旋转式超重力气液传质设备等。这些设备在结构上各有其特点，传质效率也各不相同。本发明在研究了从废水中脱除废气过程中存在的问题的基础上，根据超重力场中强化传质的有关理论，提出了一种水力喷射空气旋流分离器(Water-sparged Aerocyclone)。
发明内容
本发明提出了一种实现气液高效传质的水力喷射空气旋流分离器(Water-spargedAerocyclone，WSA)，可以高效地将液体中的挥发性气体分离除去。
本发明的技术方案如下：
一种水力喷射空气旋流分离装置，该装置由空气旋流器和水力喷射雾化室组成；其中，空气旋流器由中心排气管和旋流圆筒体套装组成，中心排气管上端伸出于旋流圆筒体外，下端位于旋流圆筒体的下部，位置低于水力喷射雾化室的下端，旋流筒体上设置有切向进气管，旋流筒体上部分的外围有一个圆柱状外夹套，与旋流圆筒体外壁连接构成水力喷射雾化室，与其相连接的这部分旋流圆筒体外壁上轴对称地从上到下开有若干个1mm左右的水力喷射雾化小孔，水力喷射雾化室上部设置有进液管。
本发明可将液体中的挥发性气体分离除去，特别适用于从废水中脱除某些废气，如从焦化废水中脱除氨氮，既可以高效脱氨，满足生化处理的需要，又可以把氨作为资源回收利用。此外，该设备并具有传质效率高、结构简单、占地面积小、投资少、成本低、易于装配维修等显著特点。根据需要，利用该装置，以水为旋流介质，空气作为喷射介质，还可以实现高效气液吸收传质，如从废气中吸收有害物质，防止环境污染。
附图说明
图1是本水力喷射空气旋流分离器(WSA)的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明及其应用做进一步说明：
参见图1，本水力喷射空气旋流分离器由空气旋流器7和水力喷射雾化室6组成。其中，空气旋流器7由中心排气管4和旋流圆筒1套装组成。中心排气管4的上端伸出于旋流圆筒1外，下端位于旋流圆筒1的下部，距离水力喷射雾化室6的下端一般为30-50cm，距离旋流圆筒1底部废水排出口8一般为30cm左右，其直径根据设备处理量可以适当确定，一般为旋流圆筒1直径的15-20％之间。旋流圆筒1上设置有切向压缩空气进气管3。旋流圆筒1上部分外围有一个圆柱状外夹套与旋流筒外壁联接构成水力喷射雾化室6，与其相连接的这部分旋流筒壁上轴对称地从上到下开有若干个1mm左右的水力喷射雾化小孔2。水力喷射雾化室6的长度可以根据处理量的大小进行确定。该室上部设置有一个进液管5。旋流圆筒1底部装有废水排出口8，其最小直径可以根据液体进入流量和旋流筒内的操作压力由相关方程计算确定。
利用一个旋流圆筒内径为90mm，水力喷射雾化室长度为30mm，中心排气管直径为15mm，废水排出口直径为25mm的上述WSA，对含氨氮废水进行脱氨处理，其具体实施步骤如下：
取一焦化废水。用纳氏试剂比色法，测定废水中的NH4 +-N浓度，其值为2460mg/L，然后计算出把废水中的全部NH4 +转化为NH3所需要的NaOH的理论用量。向废水中加入2倍理论量的NaOH，废水混合物的pH值很快上升到12以上，其值可用常规的pH试纸测定。此时，废水中的氨氮主要以NH3分子形式存在。
首先，通过压缩空气输送管向空气旋流筒内切向输入压缩空气，压缩空气在旋流筒内高速旋转，形成空气旋流场，废气由中心排气管排出。随后，将6升这种含氨氮废水用一个自吸式扬程为35-40m的清水泵，通过废水接入管送入到水力喷射雾化室中，废水从该室的多孔旋流筒壁上的小孔喷射而出，形成雾状液滴，进入空气旋流场中，与空气高速混合，形成高度分散的气液传质体系。雾滴在离心力场的作用下，经过高速气液传质之后，被抛到旋流筒壁上，并顺流而下，从底部的废水排出管排出到废水储槽中，储槽与上述清水泵相连接。夹杂有少量液泡的废气由废气排气管排出到一个气液分离室中，分离出的水也流入到废水储槽中。这样，连续地运转，实现从废水中脱氨的过程，废水中氨氮浓度快速下降。经过4小时的连续脱氨，废水氨氮浓度由最初的2460mg/L下降到了9.60mg/L，完全达到国家15mg/L的排放标准。如此高的脱氨效率，尚未见报道。在此过程中，经过2小时的连续运转，废水氨氮浓度就降到了300mg/L以下，就可以进入废水生化处理工序。

Claims (3)

1.水力喷射空气旋流分离装置，其特征是：该装置由空气旋流器和水力喷射雾化室组成；其中，空气旋流器由中心排气管和旋流圆筒体套装组成，中心排气管上端伸出于旋流圆筒体外，下端位于旋流圆筒体的下部，位置低于水力喷射雾化室的下端，旋流筒体上设置有切向进气管，旋流筒体上部分的外围有一个圆柱状外夹套，与旋流圆筒体外壁连接构成水力喷射雾化室，与其相连接的这部分旋流圆筒体外壁上轴对称地从上到下开有若干个1mm左右的水力喷射雾化小孔，水力喷射雾化室上部设置有进液管。
2.根据权利要求1所述的水力喷射空气旋流分离装置，其特征是：所述中心排气管的下端距水力喷射雾化室的下端30-50cm，距旋流圆筒体底部废水排出30-50cm。
3.根据权利要求1或2所述的水力喷射空气旋流分离装置，其特征是：所述中心排气管的直径为旋流圆筒体直径的15-20％。
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