CN109987797B - 气膜旋风气液分离装置及废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及废水处理领域，具体涉及气膜旋风气液分离装置及废水处理设备。气膜旋风气液分离装置包括：筒体，筒体设有圆柱形的排气腔，排气腔的排气口位于筒体的顶部，筒体的侧壁设有连接排气腔的气孔和进液孔，进液孔的出液方向与排气腔的圆柱面侧壁相切；负压装置，负压装置连接排气口。负压装置提供驱动力下，气体、液体进入排气腔，气体从气孔进入并在排气腔的内壁形成一层薄空气膜，液体进入排气腔后旋转下降，薄空气膜对排气腔内液体的流动起到一定支撑作用，同时液体在旋转过程中与内壁的空气膜接触，降低液体表面的蒸汽压，改变易挥发物质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从排气口排出。

Description

气膜旋风气液分离装置及废水处理设备

技术领域

本申请涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种气膜旋风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物质，这些易挥发物质溶解于水中，例如氨气等，在处理废水时将溶解于水中的易挥发物质分离出来，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

本申请旨在提供一种气膜旋风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含量。

第一方面，本申请的实施例提供一种气膜旋风气液分离装置，其包括：

筒体，筒体设有圆柱形的排气腔，排气腔的排气口位于筒体的顶部，筒体的侧壁设有连接排气腔的气孔和进液孔，进液孔的出液方向与排气腔的圆柱面侧壁相切；

负压装置，负压装置连接排气口。

本申请实施例提供的气膜旋风气液分离装置，其具有排气腔的筒体，排气腔设置排气口，用于进气的气孔和进液孔，排气口连接负压装置，负压装置用于驱动载气沿“进气管－进气腔－气孔－排气腔－排气口”的路径运行，在向排气腔通入载气的同时，进液头向排气腔中通入待处理的液体。

由于进液孔的出液方向与圆柱形的排气腔的内壁相切，液体进入排气腔时，带有沿排气腔内壁的周向的初速度，具有沿排气腔的周向流动的趋势，在重力作用下，液体呈螺旋状沿第一腔体的内壁下流，由于筒体侧壁上布满气孔，且有筒体外气体不断通过气孔向排气腔内流动，则在排气腔的内壁形成一层薄空气膜，这层薄空气膜均匀的分布在排气腔的内壁上，其对排气腔内液体的流动起到一定支撑作用，同时液体在旋转过程中与内壁面的空气膜接触，降低了液体表面的蒸汽压，改变易挥发物质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，这些易挥发物质与载气混合形成混合气体，这些混合气体一起螺旋上升并从排气口排出，降低液体中易挥发物质的含量。

并且液体旋转下降时，液体流向排气腔底部的路径延长，液体的表面积相对增大，有利于液体中易挥发物质加速逸出。

在本申请的一种实施例中，可选的，气孔为设于筒体侧壁的多个，进入排气腔的气流为同时运行的多股，多股气流同时覆盖在排气腔的内壁，从而在旋转下流的液体与排气腔内壁之间形成气膜，起到一定的防止液体从气孔外漏的效果，减小了液体与排气腔内壁的摩擦，液体沿排气腔内壁的周向速度损耗较小，液体下流的路径长度增加，进一步变相增大了载气与液体的接触面积，有利于置换释放易挥发物质。并且气膜还起到进一步阻止液体从气孔漏出作用。

在本申请的一种实施例中，可选的，排气口向排气腔内轴向延伸形成排气管，排气管至少延伸至管口超过进液孔。在重力、离心力及排气管的吸力共同作用下，气体从气孔进入排气腔形成气膜并沿排气腔内壁旋转下流，并最后逸出至排气腔中部形成螺旋上升的气流，进而从排气管排出，螺旋流动的气流能够在上升过程中通过离心力至少分离出携带的部分微小液滴，增强气液分离的效果。

在本申请的一种实施例中，可选的，进液孔连接有进液头，进液头的内径靠近筒体逐渐减小，内径逐渐减小能够增加液体进入排气腔的初速度，有利于减小旋转下流的液体的螺距，增大液体下流的路径长度。

在本申请的一种实施例中，可选的，进液头上设置有附加气管，附加气管用于向进液头内通入载气。

通过设置附加气管，在液体进入排气腔前，载气开始作用于液体，打破气液平衡，加快液体进入排气腔后释放易挥发物质的速度。

在本申请的一种实施例中，可选的，气孔处设有导流件，导流件连接于排气腔内壁，导流件在径向上遮蔽气孔，导流件在气孔的出气方向设置开口，导流件在气孔的出气方向的反向设置遮挡部。气孔处设置的导流件起到进一步防止液体从气孔漏出的作用，以及起到进一步导流和规范载气流向的作用。

在本申请的一种实施例中，可选的，进液孔处设有导流件，导流件连接于排气腔内壁，导流件在径向上遮蔽进液孔，导流件在进液孔的出液方向设置开口，导流件在进液孔的出液方向的反向设置遮挡部。进液孔处设置的导流件起到进一步导流和规范液体流向的作用。

在本申请的一种实施例中，可选的，筒体外部还设有防护体，防护体设于筒体外部，防护体与筒体外壁相离形成进气腔，进气腔通过气孔与排气腔连通，防护体上还设有进气口。通过设置防护体，用于防护筒体，防止筒体中的液体外泄。

在本申请的一种实施例中，可选的，排气腔底部设有排液管，排液管位于排气腔底部且带有单向阀。通过在排气腔底部设置排液管，方便排出排气腔内的液体，单向阀防止排气腔外部的空气或液体逆向进入，上述设置能够增加本申请实施例提供的气膜旋风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。

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，过滤装置与微生物处理池之间设有上述的气膜旋风气液分离装置。该废水处理设备能够先通过气膜旋风气液分离装置去除液体中含有的易挥发物质，降低液体中易挥发物质的含量。或者，该废水处理设备能够先通过该气膜旋风气液分离装置对液体进行预处理，增加液体中其他物质的含量，例如氧气。

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1提供的气膜旋风气液分离装置的外部结构示意图；

图2为本申请实施例1提供的气膜旋风气液分离装置的内部结构示意图；

图3为本申请实施例1提供的进液头和气孔的结构示意图；

图4为图3中A部分的结构示意图；

图5为本申请实施例2提供的气膜旋风气液分离装置的内部结构示意图。

图标：100－防护体；110－进气腔；200－筒体；210－排气腔；211－进液孔；212－气孔；213－排液管；214－排气管；300－进液头；310－附加气管；320－缩径部；400－进气口；500－抽气泵；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”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“上”、“下”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”、“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

附图1示出了本申请实施例中的气膜旋风气液分离装置的外部结构示意图；附图2示出了本申请实施例中的气膜旋风气液分离装置的内部结构示意图；附图3示出了本申请实施例中进液头300和气孔212的结构示意图；附图4示出了附图3中A部分的放大图。

请参照附图1和附图2，本实施例中的气膜旋风气液分离装置包括筒体200、防护体100和负压装置。该气膜旋风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，以降低液体中易挥发物质的含量。

本申请实施例中所述的负压装置是用于抽气的装置，以使装置内部保持负压状态的装置。负压装置可以为多种，例如负压风机、抽气泵500等，本实施例中采用抽气泵500。

筒体200中部具有圆柱形的排气腔210，排气腔210的排气口位于筒体200顶部，筒体200侧壁对应排气腔210设置气孔212，筒体200侧壁还设有连接排气腔210的进液孔211，进液孔211与排气腔210的圆柱面侧壁相切。排气口连接负压装置，负压装置用于驱动载气沿“进气管－进气腔110－气孔212－排气腔210－排气口”的路径运行，在向排气腔210通入载气的同时，进液头300向排气腔210中通入待处理的液体。

由于进液孔211的出液方向与圆柱形的排气腔210的内壁相切，液体进入排气腔210时，带有沿排气腔210内壁的周向的初速度，具有沿排气腔210的周向流动的趋势，在重力作用下，液体呈螺旋状沿第一腔体的内壁下流，在流经气孔212时，液体与载气混合，改变易挥发物质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，这些易挥发物质与载气混合形成混合气体，这些混合气体一起上升并从排气口排出，降低液体中易挥发物质的含量。

进一步地，排气口位于排气腔210顶部，且位于排气腔210的中心，以利于平衡螺旋上升并排出的气流，使各部位的气流都能均衡排出，进一步提高螺旋气流的稳定性。

进一步地，气孔212设置为均布在筒体200侧壁的多个，如附图2和附图3中所示。通过将气孔212设置为设置于筒体200侧壁的多个，气流为同时运行的多股，气流同时覆盖在排气腔210的内壁表面，从而在螺旋下流的液体与排气腔210内壁之间形成气膜。液体在螺旋下流的过程中，气膜伴随同向转动螺旋上升，直接增大了载气与液体的接触面积，同时减小了液体与排气腔210内壁的摩擦，液体沿排气腔210内壁的周向速度损耗较小，液体螺旋下降的螺距小，液体下流的路径长度增加，进一步变相增大了载气与液体的接触面积，有利于置换释放易挥发物质。并且气膜还起到进一步阻止液体从气孔212漏出作用。

为了使防止液体漏出的效果更好，本实施例设置中的气孔212应当口径尽可能小、分布尽可能密。

进一步地，为使气体与液体尽可能充分接触，气孔212的位置低于进液孔211的位置，以使气体与液体的接触距离增加，使液体中的易挥发物质尽可能充分分离出来。

进一步地，进液孔211连接有进液头300，进液头300的内径向筒体200方向逐渐减小。进液头300内流量不变情况下，进液头300的口径减小，液体进入排气腔210的初速度增大，有利于减小螺旋下流的液体的螺距，增大液体下流的路径长度。

为了使本实施例提供的气膜旋风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，排气腔210下部设置排液管213，排液管213处设置单向阀600。

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，上述的排液管213的出口伸入水面以下，以水封出口的方式阻止排气腔210内部的气体从排液管213流出，也阻挡外部空气从排液管213进入排气腔210。

进一步地，请参照附图3和附图4所示，气孔212的开口圆柱形侧壁相切，气孔212的出气方向与进液孔211的出液方向相同，使在圆柱形的排气腔210圆形横截面上，气体、液体进入排气腔210内时，两者的具有沿圆形横截面周向运动的趋势，且两者同向。

载气经气孔212进入排气腔210时，也带有沿排气腔210内壁的周向的初速度，具有沿排气腔210的周向流动的趋势，同时在顶部排气管214的作用下，形成螺旋上升的气流。螺旋状下流的液体与螺旋上升的气流相遇，使载气与液体充分接触，加速改变易挥发物质溶解于水中所建立的气液平衡关系，加速分离排出易挥发物质。

实施例2：

在实施例1的基础上，筒体200外部还设有防护体100，防护体100设于筒体200外部，防护体100与筒体200外壁相离形成进气腔110，进气腔110通过气孔212与排气腔210连通，防护体100上还设有进气口400。通过设置防护体100，用于防护筒体200，防止筒体200中的液体外泄。

具体地，结合附图2所示，防护体100设于筒体200外部，防护体100与筒体200外壁相离形成进气腔110，进气腔110通过气孔212与排气腔210连通，防护体100上设有进气口400，进气口400用于向进气腔110通入载气。

防护体100与筒体200的设置方式为多种，例如，防护体100与筒体200外壁连接，且局部与筒体200外壁相离形成进气腔110；还可以是，防护体100单独设置，防护体100中空形成进气腔110，进气腔110的排出口连接气孔212等。本实施例中，防护体100套设于筒体200外部，防护体100至少环绕筒体200的侧面并相离，形成环绕排气腔210的进气腔110。

请参照附图2，筒体200、防护体100分别呈圆柱形，防护体100套设在筒体200外部，防护体100与筒体200外壁相离。筒体200中空形成圆柱形的排气腔210，防护体100与筒体200内壁形成环形的进气腔110。

排气腔210上设置有进液孔211和用于连通进气腔110的气孔212，以及用于排出气体的排气口，排气口处设置连接负压装置的排气管214。

进气腔110设置进气口400。进一步地，进气口400位于进气腔110的底部，以使进气口400更靠近气孔212，如附图1和2所示。

本实施例中，以液体为氨氮废水，载气为空气或氧气为例。

空气沿排气腔210内壁螺旋上升，氨氮废水沿排气腔210内壁螺旋下流，空气与氨氮废水接触，改变氨氮废水中溶解的氨气或少量其他气体溶解于废水中所建立的气液平衡关系，使氨气或少量其他气体由液相转为气相，释放出来的氨气与空气混合，并跟随螺旋上升的空气流从排气口排出，从而降低氨氮废水中氨气的含量，从而降低废水中氨氮含量。

向液体通入载气时，若载气含有可溶于液体的物质，载气中可溶的物质能够部分溶解于液体中，从而增加液体中其他物质的含量。例如本实施例中，氨氮废水中的含氧量增加，在废水处理工艺中，常常还需要先对废水进行预处理，以增加废水的含氧量，本申请实施例提供的气膜旋风气液分离装置起到一举两得的效果，既能降低氨氮含量，又能增加含氧量。

实施例3：

在实施例1的基础上，结合附图5所示，进液头300上设置有附加气管310，附加气管310用于向进液头300内通入载气。

通过设置附加气管310，在液体进入排气腔210前，载气开始作用于液体，打破气液平衡，加快液体进入排气腔210后释放易挥发物质的速度。

进一步地，参见附图5，进液头300具有缩径部320，缩径部320的流通面积小于相邻的部位，附加气管310设置在缩径部320，缩径部320液体流速大，该处内压增大，载气能够在压差作用下自发通过进气口400进入进液头300，使载气与液体混合更均匀，快速打破气液平衡，降低能耗，起到环保节能的效果。

进一步地，附加气管310垂直于进液头300，或者进气口400朝向进液头300的进水端倾斜，如此使得进气口400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，进气口400设置为垂直于进液头300。

为进一步提高进液头300的导流和规范液体流向的性能，进液孔211处设有导流件，导流件连接于排气腔210内壁，导流件在径向上遮蔽进液孔211，导流件在进液孔211的出液方向设置开口，导流件在进液孔211的出液方向的反向设置遮挡部。

为进一步提高气孔212的导流和规范载气流向的性能，并进一步防液体从气孔212漏出，气孔212处设有导流件，导流件连接于排气腔210内壁，导流件在径向上遮蔽气孔212，导流件在气孔212的出气方向设置开口，导流件在气孔212的出气方向的反向设置遮挡部。

实施例4：

本实施例提供一种废水处理设备，用于处理氨氮废水，其包括过滤装置和微生物处理池，上述的气膜旋风气液分离装置连接于过滤装置和微生物处理池之间。

该废水处理设备能够先通过气膜旋风气液分离装置去除氨氮废水中含有的氨气等易挥发物质，降低液体中氨气等物质的含量。

并且，该废水处理设备能够先通过该气膜旋风气液分离装置对氨氮废水进行曝气预处理，增加氨氮废水中的含氧量。

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 (6)

1.一种气膜旋风气液分离装置，其特征在于，包括：

筒体，所述筒体设有圆柱形的排气腔，所述排气腔的排气口位于所述筒体的顶部，所述筒体的侧壁设有连接所述排气腔的气孔和进液孔，所述进液孔的出液方向与所述排气腔的圆柱面侧壁相切；

负压装置，所述负压装置连接所述排气口；

所述进液孔连接有进液头，所述进液头的内径靠近所述筒体逐渐减小；

所述进液头上设置有附加气管，所述附加气管用于向所述进液头内通入载气；

所述气孔处设有导流件，所述导流件连接于所述排气腔内壁，所述导流件在径向上遮蔽所述气孔，所述导流件在所述气孔的出气方向设置开口，所述导流件在所述气孔的出气方向的反向设置遮挡部；

所述筒体外部还设有防护体，所述防护体设于所述筒体外部，所述防护体与所述筒体外壁相离形成进气腔，所述进气腔通过所述气孔与所述排气腔连通，所述防护体上还设有进气口。

2.根据权利要求1所述的气膜旋风气液分离装置，其特征在于：所述气孔为设于所述筒体侧壁的多个。

3.根据权利要求1所述的气膜旋风气液分离装置，其特征在于：所述排气口向所述排气腔内轴向延伸形成排气管，所述排气管至少延伸至管口超过所述进液孔。

4.根据权利要求1所述的气膜旋风气液分离装置，其特征在于：所述进液孔处设有导流件，所述导流件连接于所述排气腔内壁，所述导流件在径向上遮蔽所述进液孔，所述导流件在所述进液孔的出液方向设置开口，所述导流件在所述进液孔的出液方向的反向设置遮挡部。

5.根据权利要求1所述的气膜旋风气液分离装置，其特征在于：所述排气腔底部设有排液管，所述排液管位于所述排气腔底部且带有单向阀。

6.一种废水处理设备，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1－5任一项所述的气膜旋风气液分离装置。