CN109987668A - 双重旋转气液分离装置及废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及溶解后易挥发气体的分离装置领域，具体涉及一种双重旋转气液分离装置及废水处理设备。双重旋转气液分离装置包括具有密封的第一腔体的本体，本体的侧壁设有联通第一腔体的进入口和联通口，联通口高于进入口，联通口连接有负压装置；进入口设置有混合管，混合管包括进水管和进气管，进水管连接水源和第一腔体，进气管用于向进水管通入载气。负压装置提供流动和混合的动力，混合管使载气与液体充分接触，从而改变易挥发气体溶解于水中所建立的气液平衡关系，使这些易挥发物质从液体中释放，并在第一腔体内从液体中逃逸出来，最后与载气混合后一起由联通口排出，而液体在重力作用下流向第一腔体底部，从而实现分离易挥发物质的目的。

Description

双重旋转气液分离装置及废水处理设备

技术领域

本申请涉及溶解后易挥发气体的分离装置领域，具体而言，涉及一种双重旋转气液分离装置及废水处理设备。

背景技术

废水中常常含有、或者经一系列反应生成有大量易挥发的气体，这些易挥发气体溶解于水中，例如氨气等，在处理废水时将溶解于水中的易挥发气体分离出来，能够降低此类物质在水中的含量，以达到净化的目的。

发明内容

本申请实施例旨在提供一种双重旋转气液分离装置及废水处理设备，用于降低液体中易挥发物质的溶解量。

第一方面，本申请的实施例提供一种双重旋转气液分离装置，其包括本体，本体设有密封的第一腔体，本体的侧壁设有联通第一腔体的进入口和联通口，联通口高于进入口，联通口连接有负压装置；

进入口设置有混合管，混合管包括进水管和进气管，进水管连接第一腔体，进气管用于向进水管通入载气。

本申请实施例通过设置一种具有密封的第一腔体的本体，并在该第一腔体的侧壁设置进入口和联通口，进入口向第一腔体通入含有易挥发物质的液体，联通口用于排出含有挥发物质的载气。

其中，联通口连接负压装置，使第一腔体内部处于负压状态，使第一腔体内部压强低于外部压强，提供使液体进入的动力。

其中，进入口设置混合管，混合管包括用于向第一腔体输入液体的进水管，进水管上设置通入载气的进气管。在连接联通口的负压装置作用下，第一腔体及混合管内的压力低于外部压强，使进水管中的液体和进气管中的载气向第一腔体流动。通过设置混合管，含有易挥发物质的液体与载气在混合管中混合并进入第一腔体，使载气与液体接触，从而改变易挥发气体溶解于水中所建立的气液平衡关系，使这些易挥发物质由液相转为气相，并在第一腔体内从液体中逃逸出来，最后易挥发物质与载气混合后一起向上由联通口排出，液体在重力作用下流向第一腔体底部，从而实现分离易挥发物质的目的。

在本申请的一种实施例中，可选的，进水管设置有缩径部，缩径部的直径小于相邻部位的直径，进气管设置于缩径部，进气管垂直于进水管，或者进气管向进水管远离本体的一端倾斜。

在管道内流体无增减的情况下，在同一时间内，管道任意截面流经的流体流量都相等，因此通过设置直径小于相邻部位的缩径部，液体在流经缩径部时，由于管道的截面减小，而使液体的流速增大、缩径部位的压强减小，再将进气管设置于缩径部位，并且将进气管设置为垂直于进水管，使进气管垂直于液体的流动方向，载气在内外压力差作用下快速通过进气管进入进水管内，起到环保节能的效果。

可选的，进气管向进水管远离本体的一端倾斜，即进气管向进水管的进水端倾斜的设置，进气管的载气入口位于液体流动方向的后侧，载气出口处的内壁对流动的液体的干涉和阻碍进一步降低，进气管的出气方向与液体的流动方向的夹角减小，有利于载气快速进入。

在本申请的一种实施例中，可选的，第一腔体呈圆柱形，进水管的出水方向与第一腔体的圆柱面内壁相切。

通过将进水管的出水方向设置为与第一腔体的圆柱面内壁相切，液体带初速度从进水管进入第一腔体后，沿圆柱形的第一腔体的周向流动，同时在重力作用下，液体呈螺旋状沿第一腔体的内壁下流。相较于液体直接从进水管流向第一腔体底部，该设置增加了液体流动至第一腔体底部的距离，增加了液体的表面积，有利于使易挥发气体从液体中快速逃逸出来，同时液体螺旋流动具备的离心力加快了分离效率。

在本申请的一种实施例中，可选的，第一腔体的内壁设置有螺旋状的流道，流道的螺旋方向与进水管的出水方向相同。

通过在第一腔体内壁设置螺旋状的流道，用于引导液体沿流道螺旋状下流，有利于使液体保持螺旋状下流的流动方式，在液体初速度较低的情况下也能呈螺旋状下流，降低对负压装置的功率要求，或者降低对进水口压力的要求，减小能耗。

在本申请的一种实施例中，可选的，第一腔体设有第一排水管，第一排水管设有单向阀。

通过在第一腔体远离进入口处设置带有单向阀的第一排水管，方便排出第一腔体内的液体，增加本申请实施例提供的双重旋转气液分离装置的可持续使用时间，使其能够适用于更大的处理量，单向阀防止第一腔体外部的空气或液体逆向进入。

在本申请的一种实施例中，可选的，本体外部还设有缓冲体，缓冲体与本体外壁相离形成第二腔体，第二腔体设有排气管，负压装置连接排气管。

通过在本体外部设置缓冲体，在第一腔体外部形成第二腔体，含有易挥发物质的载气从联通口流出第一腔体后，先进入第二腔体再从排气管排出，混合气体在第二腔体中缓冲，其中夹带的微小液滴可以在第二腔体的内壁上凝聚，进入排气管及经过负压装置的混合气体中的水分降低，不仅能够使气液进一步分离，还尽量避免排气管或负压装置内积液，提高结构部件的耐久性。

在本申请的一种实施例中，可选的，联通口设置有联通管，联通管包括进气端和出气端，进气端连接第一腔体，出气端连接第二腔体，出气端靠近第二腔体的内壁。通过将联通管出气的一端靠近第二腔体的内壁，使混合气体迅速与第二腔体的内壁碰撞，加速微小液滴凝聚。

在本申请的一种实施例中，可选的，本体外部呈圆柱形，缓冲体套设于本体外部，第二腔体呈环形，联通管的出气方向与第二腔体的内壁相切；排气管设置于第二腔体的顶部。

通过将第二腔体设置为环形，在联通口设置联通管，将联通管的出气方向设置为与第二腔体的内壁相切，该处所指的相切，既可以是与本体外壁相切，也可以是与缓冲体的内壁相切，混合气体从联通管进入第二腔体后沿与管口相切的内壁的周向流动，同时，在顶部排气管的作用下，混合气体形成螺旋上升的气流，气流与第二腔体内壁的接触面积增加，混合气体中夹带的微小液滴更容易凝聚，使气液能够进一步分离。

在本申请的一种实施例中，可选的，第二腔体的内壁设有凝水部和吸水部，吸水部与凝水部间隔设置，吸水部设有吸水性纤维。

混合气体与凝水部接触分离出微小液滴，吸水部的吸水性纤维吸附凝水部上凝聚的水滴，有利于加快排走凝水部上凝聚的液体，使后续气体内的微小液滴能充分分离。

第二方面，本申请实施例提供一种废水处理设备，其包括过滤装置和微生物处理池，在过滤装置和微生物处理池之间设置上述的双重旋转气液分离装置，该废水处理设备将除去固定杂质的废水先通入双重旋转气液分离装置，然后再连接微生物处理池，从而先降低废水中的易挥发物质的含量，例如降低废水中的氨氮含量，降低微生物处理池需要处理的该类物质的总量，提高处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的双重旋转气液分离装置的外部结构示意图；

图2为本申请实施例提供的双重旋转气液分离装置的内部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的混合管和联通管的结构示意图；

图4为图3中A部分的放大图。

图标：100－缓冲体；110－第二腔体；111－排气管；112－第二排水管；200－本体；210－第一腔体；211－进入口；212－联通口；213－第一排水管；300－混合管；310－进水管；311－缩径部；320－进气管；400－联通管；500－负压装置；600－单向阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中部”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，所述的混合气体，即为含有易挥发物质的载气，载气可以是任意一种无害的且不同于该易挥发物质的气体。

实施例1

图1是本申请实施例中的双重旋转气液分离装置的外部结构示意图；

图2是本申请实施例中的双重旋转气液分离装置的内部结构示意图；图3是本申请实施例中混合管300和联通管400的结构示意图；图4是图3中A部分的放大图。请参照图1和图2，本实施例中的双重旋转气液分离装置包括混合管300、本体200、缓冲体100和负压装置500。该双重旋转气液分离装置用于将易挥发物质从其所溶解的液体中分离出来。

其中，本体200设有第一腔体210，第一腔体210用于提供气液分离的工作空间，第一腔体210的形状可以是矩形、正方形、圆柱形、球形或其他不规则形状中的一种，本实施例中，第一腔体210为圆柱形。本体200的外部形状不限，本实施例中，本体200的外部呈圆柱形。

其中，缓冲体100设于本体200外部，缓冲体100与本体200相离形成第二腔体110，该第二腔体110与第一腔体210联通。应理解，缓冲体100与本体200可以是局部相离或全部相离，形成任意形状的第二腔体110。本实施例中，缓冲体100套设于本体200外部，缓冲体100整体与本体200相离，形成环形的第二腔体110。其中第二腔体110可以是仅环绕于本体200的第二腔体110的对应位置，也可以是包围整个本体200，本实施例中设置第二腔体110包围整个本体200。

具体地，请参照附图2，本体200的外部呈圆柱形，缓冲体100套设在本体200外部，缓冲体100具有圆柱形的空腔，本体200位于圆柱形的空腔内，本体200与缓冲体100相离共同形成第二腔体110。本体200设有圆柱形的第一腔体210。

第一腔体210上设置有进入口211和联通口212，联通口212联通第二腔体110与第一腔体210，进入口211连接混合管300，混合管300用于向第一腔体210中通入气液混合物。上述的进入口211和联通口212的数量包括一个或多个。

第二腔体110上设置有排气管111，排气管111连接负压装置500，负压装置500使第二腔体110、第一腔体210、混合管300的内部气压低于外部气压，从而驱动外部液体和气体进入。负压装置500可以是抽气泵、负压风机等抽气设备中的一种。

进一步地，为避免液体从联通口212溢出，联通口212可以高于进入口211。进一步地，排气管111位于第二腔体110的顶部，如附图2所示，环形的第二腔体110在本体200顶部汇合并连接排气管111。

混合管300包括进水管310和进气管320，进水管310连接水源和第一腔体210的进入口211，进气管320用于向进水管310通入载气。所述的水源可以为多种，例如待处理液体输送管，或者盛装待处理液体的容器等，进水管310连接废水输送管，或者进水管310伸入盛装液体的容器内且保持取水口在液面以下。

为了加速进气，进气管320可以外接充气泵等增压设备。

或者，为了加速进气，也可以如附图3和附图4所示，进水管310设置有缩径部311，缩径部311的直径小于其他部位的直径，进气管320设置于缩径部311。通过对进水管310连接进气管320的部位进行缩径设置，使该处内压减小，使载气能在内外压差下更快速地通过进气管320进入进水管310，有利于快速打破气液平衡，降低动力装置的能耗，起到环保节能的效果。

可选的，进气管320与垂直于进水管310，或者进气管320朝向进水管310的进水端倾斜。如此使得进气管320的载气出口处的内壁与流动的液体之间的干涉和阻碍进一步降低，这样的角度设置能够进一步利于载气进入。本实施例中，进气管320设置为垂直于进水管310。

进一步地，进水管310的出水方向与第一腔体210的内壁相切，液体带初速度从进水管310进入第一腔体210，沿圆柱形的第一腔体210的周向流动，同时在重力作用下，液体呈螺旋状沿第一腔体210的内壁下流。

为了进一步利于液体保持螺旋状下流的流动方式，使得在液体初速度较低的情况下也能呈螺旋状下流，降低对负压装置500的功率要求，或者降低对进水口压力的要求，减小能耗，进一步地，在第一腔体210的内壁设置有螺旋状的流道，流道的螺旋方向与进水管310的出水方向相同。

上述的流道可以是凸起于第一腔体210内壁的螺纹，或者是第一腔体210内壁表面内凹的螺纹槽。螺纹方向与进水管310管口的朝向相同，液体从进水口进入第一腔体210后能够在螺纹托举下沿螺纹流动。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图1和附图2所示，联通口212设有联通管400，联通管400靠近第一腔体210的一端进气，联通管400靠近第二腔体110的一端出气，联通管400向第二腔体110延伸，联通管400出气的一端靠近第二腔体110的内壁。混合气体流出第一腔体210后，先在第二腔体110内缓冲，混合气体中夹带的微小液滴可以在第二腔体110的内壁上凝聚，进入排气管111及经过负压装置500的混合气体中的水分降低，不仅能够使气液进一步分离，还尽量减少排气管111或负压装置500内积液，提高结构部件的耐久性。

为了加快微小液滴凝聚的速度，联通管400出气的一端靠近第二腔体110的内壁。

为了使气体分离后，减少其携带的微小液滴，联通管400进气的一端向第一腔体210的中部延伸，进一步地，联通管400进气的一端延伸至第一腔体210的轴心线附近。可以设想，排出气体的驱动力位于第一腔体210的轴心线附近，使气体分离后向第一腔体210的轴心线靠近，且远离沿第一腔体210内壁流动的液体，气体在排出第一腔体210的过程中与液体减少接触，从而减少排出第一腔体210的气体中携带的微小液滴。既能够提升第一腔体210内的气液分离效率，又能够减小第二腔体110内去除微小液滴工作的负荷，提升气液分离的效果。

为了增强凝聚效果，联通管400的出气方向与第二腔体110的内壁相切。混合气体从联通管400进入第二腔体110后，沿联通管400出气端靠近的内壁的周向流动，同时，在顶部排气管111的作用下，混合气体形成螺旋上升的气流，气流与第二腔体110内壁的接触面积增加，混合气体中夹带的微小液滴更容易凝聚，使气液能够进一步分离。

这里所指的相切，既可以是与本体200外壁相切，也可以是与缓冲体100的内壁相切。在本实施例中，联通管400的管口与本体200外壁相切，联通管400的长度小，耗费的材料少，节约经济。

在其他实施例中，联通管400的管口可以设置为与缓冲体100外壁相切，混合气体沿缓冲体100外壁形成螺旋气流。进一步地，可以在缓冲体100外部设置温控装置，调节缓冲体100的侧壁的温度，以便于混合气体中的微小液滴凝聚在缓冲体100内壁上。

进一步地，第二腔体110的靠近联通管400管口的内壁设置凸起的螺纹或者内凹的螺纹道，螺纹方向与联通管400管口的朝向相同。混合气体从联通口212进入第二腔体110后在螺纹限制下沿螺纹流动。

为了使第二腔体110上凝聚的液滴能够快速排走，使分离微小液滴的工作能够持续充分进行，进一步地，第二腔体110的内壁设置吸水性纤维，吸水性纤维间隔设置，将第二腔体110的内壁划分为设有吸水性纤维的吸水部和未设置吸水性纤维的凝水部。

所述的吸水部，可以是设置在第二腔体110的内壁的凹痕，凹痕内填充吸水性纤维。混合气体与凝水部接触分离出微小液滴，吸水部的吸水性纤维吸附凝水部上凝聚的水滴，有利于加快排走凝水部上凝聚的液体，使后续气体内的微小液滴能充分分离。

上述的吸水部与凝水部平滑过渡，吸水性纤维刚好填充至凹痕与凝水部表面齐平。有利于平稳过渡气流，进一步利于分离微小液滴的工作持续充分进行。

可选的，凹痕可以设置为螺旋线形，使吸水性纤维沿气流方向。也可以将凹痕设置为沿第二腔体110内壁直接向下的直线形。

本实施例中，高于联通口212的凹痕呈螺旋线形，低于联通口212的凹痕呈竖直向下的直线形，直线形凹痕的一端与螺旋线形凹痕连接。高于联通口212的吸水性纤维沿气流方向，方便收集气流路径上的液滴，低于联通口212的吸水纤维沿第二腔体110内壁竖直向下，低处的吸水纤维将附近吸收的液滴和高处纤维吸收的液滴向下排走。

实施例3：

上述实施例中提供的双重旋转气液分离装置可以设置于废水处理设备中，用于去除废水中含有的易挥发物质，降低废水中易挥发物质的含量。

为了使双重旋转气液分离装置的可持续工作时间增加，使其能够适用于更大的处理量，第一腔体210下部设置第一排水管213，第一排水管213处设置单向阀600。

同理可选的，第二腔体110下部设置带有单向阀600的第二排水管112。

可选地，单向阀600可以替换为水封的设置，或者在设置了单向阀600的基础上进行水封。也就是说，上述的第一排水管213和第二排水管112的出口伸入水面以下，以水封出口的方式阻止第一腔体210内部的气体从第一排水管213和第二排水管112流出，也阻挡外部空气从第一排水管213和第二排水管112进入。

将该双重旋转气液分离装置连接于过滤装置和微生物处理池之间，混合管300连接过滤装置，第一排水管213和第二排水管112连接微生物处理池。

该废水处理设备将除去固定杂质的废水先通入双重旋转气液分离装置，然后再连接微生物处理池，从而先降低废水中的易挥发物质的含量，例如降低废水中的氨氮含量，降低微生物处理池需要处理的该类物质的总量，提高处理效率。

本实施例通过设置包括混合管300、本体200、缓冲体100的双重旋转气液分离装置，形成用于气液分离的第一腔体210和第二腔体110，并利用负压装置500连接排气部位使第一腔体210和第二腔体110内部处于负压状态，提供使流体流动的动力。

其中混合管300将含有易挥发物质的液体与载气混合形成气液混合物，混合管300向第一腔体210通入气液混合物，第一腔体210设置联通第二腔体110的联通管400，混合管300的管口与第一腔体210内壁相切，联通管400的管口与第二腔体110的内壁相切。

通入载气后，液体的气液平衡关系打破，易挥发物质由液相转化为气相，液体进入第一腔体210在沿周向的冲力和重力的共同作用下螺旋下降，含有易挥发物质的载气上升并从联通管400进入第二腔体110，混合气体在进入第二腔体110时在周向的冲力和顶部吸力的作用下螺旋上升排出。

通过上述设置，先将易挥发物质从液体中释放出来，实现气液初步分离，然后将流体进行两次螺旋排放，第一次将混合气体与液体分离，第二次将混合气体中夹带的微小液滴分离，进一步充分实现气液分离的效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双重旋转气液分离装置，其特征在于：包括本体，本体设有密封的第一腔体，所述本体的侧壁设有联通所述第一腔体的进入口和联通口，所述联通口高于所述进入口，所述联通口连接有负压装置；

所述进入口设置有混合管，所述混合管包括进水管和进气管，所述进水管连接所述第一腔体，所述进气管用于向所述进水管通入载气。

2.根据权利要求1所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述进水管设置有缩径部，所述缩径部的直径小于相邻部位的直径，所述进气管设置于所述缩径部，所述进气管垂直于所述进水管，或者所述进气管向所述进水管远离所述本体的一端倾斜。

3.根据权利要求1所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述第一腔体呈圆柱形，所述进水管的出水方向与所述第一腔体的圆柱面内壁相切。

4.根据权利要求3所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述第一腔体的内壁设置有螺旋状的流道，所述流道的螺旋方向与所述进水管的出水方向相同。

5.根据权利要求1所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述第一腔体设有第一排水管，所述第一排水管设有单向阀。

6.根据权利要求1所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述本体外部还设有缓冲体，所述缓冲体与所述本体外壁相离形成第二腔体，所述第二腔体设有排气管，所述负压装置连接所述排气管。

7.根据权利要求6所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述联通口设置有联通管，所述联通管包括进气端和出气端，所述进气端连接所述第一腔体，所述出气端连接所述第二腔体，所述出气端靠近所述第二腔体的内壁。

8.根据权利要求7所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述缓冲体套设于所述本体外部，所述第二腔体呈环形，所述出气端的出气方向与所述第二腔体的内壁相切；所述排气管设置于所述第二腔体的顶部。

9.根据权利要求6所述的双重旋转气液分离装置，其特征在于：所述第二腔体的内壁设有凝水部和吸水部，所述吸水部与所述凝水部间隔设置，所述吸水部设有吸水性纤维。

10.一种废水处理设备，其特征在于：包括过滤装置和微生物处理池，所述过滤装置与所述微生物处理池之间设有权利要求1－9任一项所述的双重旋转气液分离装置。