CN111003747A - 一种具有加压气路的旋流除砂器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有加压气路的旋流除砂器，用于解决现有技术中旋流除砂器分离效果较差、污水与清水容易相互混合、装置体积大、分离效果固定不可调整、兼容的污水种类少、容易发生固体颗粒的淤积、无法分离有机质的技术问题；包括：外壳体、旋流管、隔板和鼓气系统；实施本发明的技术方案，设置可调节的高压气路，提高装置的处理能力和兼容性，实现对有机质的分离；设置清液管，避免流速较低的污水与清液接触，可防止污水与清液混合；污水沿着导流端的切向方向流入导流腔、污泥出口位于装置的最低处，可以减少污水中固体颗粒在装置中的堆积。
Description
技术领域
本发明涉及固液分离装置领域，特别涉及一种具有加压气路的旋流除砂器。
背景技术
污水中常含有大量的有机质和无机物，无机物中主要包括重金属盐和细砂。其中重金属盐危害较大，对动植物均有毒害作用；细砂往往含量较高，容易堵塞较细的管道，因此需要对液体进行固液分离。
现有技术中，常使用旋流除砂器对污水进行固液分离。然而目前的旋流除砂器由于结构不完善，分离效果较差、污水与清水容易相互混合、装置体积大、分离效果固定不可调整、兼容的污水种类少、容易发生固体颗粒的淤积。同时，由于旋流除砂器主要是利用离心力进行分离，对有机质无法起到有效的分离。
因此需要一种分离效果好、体积较小、分离效果可控、固体颗粒不易沉积、可以分离水中有机质的旋流除砂器。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种具有加压气路的旋流除砂器，本发明的技术方案是这样实施的：
一种具有加压气路的旋流除砂器，包括：外壳体、旋流管、隔板和鼓气系统；其中，所述外壳体设置污水入口、清液出口和污泥出口，所述污泥出口设置于所述外壳体底部；所述旋流管设置于所述外壳体内部，密封连接至所述外壳体的顶部；所述隔板设置于所述外壳体内部，密封连接至所述外壳体和所述旋流管，将所述外壳体与所述旋流管之间的空间分隔为导流腔和分离腔，所述旋流管位于所述导流腔内的一端为导流端，另一端为旋出端；所述污水入口连通所述导流腔；所述鼓气系统包括高压气源和导气管，所述导气管一端连接至所述高压气源，另一端连接至所述旋流管，连通所述导流腔；所述导流端设置多个气液混合器，所述气液混合器连通所述导流腔和所述旋流管内部；所述清液出口连通所述分离腔。
优选地，所述气液混合器为高压细水雾喷咀。
优选地，所述气路加压旋流除砂器，还包括支架、清液导流管和清液管；其中，所述支架设置于所述外壳体底部，固定至所述外壳体内壁，所述支架设置清液孔，所述清液孔设置于所述旋流管轴线上；所述清液管设置于所述旋流管内部，一端密封连接至所述清液出口，所述清液管与所述旋流管的轴线重合；所述清液导流管一端设置于所述分离腔内，另一端连接至所述清液孔的另一侧。
优选地，所述污水入口的通流面积为S1，所述旋流管与所述清液管间的通流面积为S2，所述分离腔的流通面积为S3，S1与S2的比值范围在1-3，S3与S2的比值范围在1-10。
优选地，所述导气管设置稳压阀。
优选地，所述稳压阀为智能稳压阀，所述鼓气系统还包括控制器，所述控制器电连接至所述稳压阀，控制所述稳压阀的开度。
优选地，所述污水入口设置入口压力计，所述清液出口和/或污泥出口设置出口压力计。
优选地，所述入口压力计和所述出口压力计电连接至所述控制器，将检测结果传输至所述控制器。
优选地，所述污水入口的方向设于为与所述导流端相切的。
优选地，所述气路加压旋流除砂器，还包括角度支撑机构；所述角度支撑机构连接至所述外壳体。
实施本发明的技术方案可解决有技术中旋流除砂器分离效果较差、污水与清水容易相互混合、装置体积大、分离效果固定不可调整、兼容的污水种类少、容易发生固体颗粒的淤积、无法分离有机质的技术问题；实施本发明的技术方案，设置可调节的高压气路，提高装置的处理能力和兼容性，实现对有机质的分离；设置清液管，避免流速较低的污水与清液接触，可防止污水与清液混合；污水沿着导流端的切向方向流入导流腔、污泥出口位于装置的最低处，可以减少污水中固体颗粒在装置中的堆积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例1的旋流除砂器结构示意图；
图2为本发明的实施例1的导流腔结构示意图；
图3为本发明的实施例1的支架结构示意图；
图4为本发明的实施例2的旋流除砂器结构示意图；
图5为本发明的实施例2的带角度支撑机构的旋流除砂器结构示意图。
在上述附图中，各图号标记分别表示：
1-外壳体；2-旋流管；201-导流端；202-旋出端；203-气液混合器；3-隔板；4-支架；5-清液导流管；6-清液管；7-污水入口；8-清液出口；9-污泥出口；10-导流腔；11-分离腔；12-清液孔；13-鼓气系统；1301-高压气源；1302-导气管；1303-稳压阀；1304-控制器；14-入口压力计；15-出口压力计；16-角度支撑机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
在本发明的一种具体实施方式中，一种具有加压气路的旋流除砂器，包括：外壳体1、旋流管2、隔板3和鼓气系统13；其中，外壳体1设置污水入口7、清液出口8和污泥出口9，污泥出口9设置于外壳体1底部；旋流管2设置于外壳体1内部，密封连接至外壳体1的顶部；隔板3设置于外壳体1内部，密封连接至外壳体1和旋流管2，将外壳体1与旋流管2之间的空间分隔为导流腔10和分离腔11，旋流管2位于导流腔10内的一端为导流端201，另一端为旋出端202；污水入口7连通导流腔10；鼓气系统13包括高压气源1301和导气管1302，导气管1302一端连接至高压气源1301，另一端连接至旋流管2，连通导流腔10；导流端201设置多个气液混合器203，气液混合器203连通导流腔10和旋流管2内部；清液出口8连通分离腔11。
在一种优选的实施方式中，一种具有加压气路的旋流除砂器，还包括支架4、清液导流管5和清液管6；其中，支架4设置于外壳体1底部，固定至外壳体1内壁，支架4设置清液孔12，清液孔12设置于旋流管2轴线上；清液管6设置于旋流管2内部，一端密封连接至清液出口8，清液管6与旋流管2的轴线重合；清液导流管5一端设置于分离腔11内，另一端连接至清液孔12的另一侧。
在该具体实施方式中，旋流除砂器的主体均使用不锈钢制造，具有较高的结构强度，利于提高装置的处理能力。旋流除砂器用于处理污水，旋流除砂器主体使用不锈钢材料，利于延长装置寿命。用户也可以根据污水的类型，更换其他材料或在旋流除砂器中接触污水的结构表面电镀含铬合金等方式增强装置的耐磨、耐腐蚀能力，提高装置的可靠性。装置的各部件间可以采用焊接等不可拆卸方式连接，也可以采用螺栓连接等可拆卸方式连接，便于拆卸和清洗。污水入口7、清液出口8、污泥出口9可以采用法兰，用于对外连接相关设备。旋流管2与外壳体1、清液导流管5与支架4之间可以通过焊接固定，从而起到密封效果，也可以通过螺纹结构固定，实现机械密封，起到隔离水流的作用。
旋流除砂器工作过程中，用户可以使用外置泵将污水泵入污水入口7，导气管1302连通污水入口7，高压气体与污水从污水入口7一同流入导流腔10，在导流腔10中初步混合，其后通过气液混合器203混合流入旋流管2中。污水绕着清液管6旋转流至旋出端202。为了防止污水直接朝旋出端202流动，气液混合器203的输出端方向可以设置为倾斜、偏离旋流管2径向的。
污水流出旋出端202后，流向装置的底部，其后沿旋流管2的外侧向隔板3的方向向上流动，流动的过程中，杂质在重力的作用下向装置底部沉积，因此分离腔11的下部液体中杂质的含量较高，上部液体中杂质的含量较低；同时污水流出旋出端202后，依然保持旋动，旋动过程中，杂质在离心力的作用下向装置边缘堆积。在重力和离心力的共同作用下，流出污泥出口9的液体含有高含量的杂质。杂质较少的清液在分离腔11中通过清液导流管5进入清液孔12，其后经过清液管6从清液出口8。
随着在旋流管2中的不断流动，污水的旋转速度逐渐加快，旋转速度越快则污水的固液分离效果越好。因此使用较长的旋流管2，可以提高装置的处理效果，使用较短的旋流管2，可以减少装置整体的体积，便于安装。用户可以根据污水的种类、分离要求、安装环境等参数选择合适的旋流管2规格。
设置清液管6，可以防止旋转流动的污水与向清液出口8流动的清液混合。用户可以将清液导流管5设置于分离腔的一端靠近隔板3，则收集的清液中杂质含量较低，清液中的粒径较小，远离隔板3，则收集的清液中杂质含量较高，清液中的粒径较大。用户可以根据后续的清液和污泥处理装置、污水中的成份等参数选择清液导流管5的位置。
在该具体实施方式中，高压气源1301为空压机，空压机通过导气管1302向污水入口7中输入压缩空气，压缩空气的流入方向与污水的流动方向一致，提高旋流管2中的压力以及污水的流动速度，从而在不改变装置规格的前提下，大大提高装置的分离能力，利于降低装置的体积，降低装置安装及维修所需的时间成本和人力成本。空气与污水流出旋出端202后，空气由于密度较小，大部分直接通过分离腔11随清液流入清液导流管5中。
在一种优选的实施方式中，污水入口7的通流面积为S1，旋流管2与清液管6间的通流面积为S2，分离腔11的流通面积为S3，S1与S2的比值范围在1-3，S3与S2的比值范围在1-10。
在该具体实施方式中，S1与S2的比值为2，S3与S2的比值为4，若污水流入污水入口7的速度为v1、污水在旋流管2与清液管6间的流速为v2、污水离开旋出端202后的流动速度为v3，则v2＝2v1，可以提高污水在旋流管2中的旋动速度；v3＝1/4v2，大大降低污水在离开旋出端202后的速度，而污水中的固体颗粒物保持相对较高的速度，利于实现液体和固体颗粒物的分离，从而优化装置的分离效果。用户可以根据安装环境、污水种类、分离要求等参数选择合适的S1与S2、S3与S2的比值，比值较大则分离效果较好，比值较小则利于减小装置的体积，减小装置的生产难度与制造成本。
在一种优选的实施方式中，气液混合器203为高压细水雾喷咀，污水和气体通过气液混合器203后，形成分散均匀的高压水雾进入旋流管2，随着通流面积的减小，污水的流速和压力瞬间提高，旋流管2中的水雾中的气泡体积急剧缩小，气泡凝结成液体，发生空穴现象。原本气泡所处的空间形成局部真空，局部真空附近的污水涌入真空区域，瞬间的局部压力可以达到数百bar，污水中粒径在5μm左右的有机质与水形成的氢键被拉长，容易发生断裂，使旋流除砂器能够分离5μm左右的有机或无机杂质。
在一种优选的实施方式中，导气管1302设置稳压阀1303，可以使装置处于较为稳定的工作状态，提高装置的可靠性。
在一种优选的实施方式中，稳压阀1303为智能稳压阀1303，鼓气系统13还包括控制器1304，控制器1304电连接至稳压阀1303，控制稳压阀1303的开度。
根据污水的类型、固体颗粒物的种类和密度，用户可以通过控制器1304控制鼓气系统13输出的气体压力，使旋流除砂器的处理效果达到目标要求，同时可以根据需要选择空压机的工作功率，降低能耗。同时可以使装置适用不同种类的污水，提高装置的兼容性。
在一种优选的实施方式中，污水入口7设置入口压力计14，清液出口8和/或污泥出口9设置出口压力计15。
压力计可以使用薄膜压力表，入口压力计14用来测量流入装置的污水压力，出口压力计15用来测量流出清液出口8的清液压力。用户根据污水与清液的压力差，可以初步判断旋流除砂器的工作状况，提高装置的可靠性。
在一种优选的实施方式中，入口压力计14和出口压力计15电连接至控制器1304，将检测结果传输至控制器1304。
用户可以在控制器1304中预先设置控制逻辑，控制器1304通过实时获取的污水压力、清液压力，并根据用户输入的污水密度、流量、处理要求等参数选择输入的气体压力，提高装置工作的稳定性，使装置适用多种工作模式。
在一种优选的实施方式中，如图1、图2和图4所示，污水入口7的方向设于为与导流端201相切的。刚从污水入口7流入导流腔10的污水的流动方向与导流端201相切，可以使导流端201内的污水绕导流端201保持旋动，利于污水进入旋流管2后旋动流动，同时可以减少污水中的固体颗粒在导流腔10内的沉积，可以降低装置的维护频率，降低装置维护的时间成本和人力成本。
实施例2
在一种优选的实施方式中，与实施例1不同的是，一种气路加压旋流除砂器，还包括角度支撑机构16；角度支撑机构16连接至外壳体1，清液出口8设置于外壳体1的侧面，直接连通分离腔11。
角度支撑机构16可以使旋流除砂器保持倾斜，使装置适用高度较低的工作环境。角度支撑机构16可以设置为，使污泥出口9位于装置最低处的，使污泥无需其他泵送设置抽取即可直接从旋流除砂器中流出，减少旋流除砂器工作需要的外部设备，利于简化污泥处理系统，降低系统的成本。旋流除砂器侵倾斜时，清液在导流管2内会与污水混合，会导致装置失效，因此在该具体实施方式中，清液出口8直接连通分离腔11，清液在分离腔中上升至清液出口8处排出。
在该具体实施方式中，角度支撑机构16包括底座和支撑杆，外壳体1的外表面设置固定件，支撑杆安装在底座上，通过螺栓固定至固定件，支撑杆与固定件使用可拆卸方式固定，更换不同长度的支撑杆即可改变旋流除砂器的角度。用户可以根据安装现场的环境、旋流除砂器的工作状态等参数将旋流除砂器合适在合适的角度。底座、支撑杆和固定件均使用不锈钢材料，强度较高，可以给重量较重的旋流除砂器提供足够的支撑力。用户也可以选用其他的角度支撑机构16、角度支撑机构16与外壳体1的连接方式。
需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，包括：外壳体、旋流管、隔板和鼓气系统；其中，
所述外壳体设置污水入口、清液出口和污泥出口，所述污泥出口设置于所述外壳体底部；
所述旋流管设置于所述外壳体内部，密封连接至所述外壳体的顶部；
所述隔板设置于所述外壳体内部，密封连接至所述外壳体和所述旋流管，将所述外壳体与所述旋流管之间的空间分隔为导流腔和分离腔，所述旋流管位于所述导流腔内的一端为导流端，另一端为旋出端；
所述污水入口连通所述导流腔；
所述鼓气系统包括高压气源和导气管，所述导气管一端连接至所述高压气源，另一端连接至所述旋流管，连通所述导流腔；
所述导流端设置多个气液混合器，所述气液混合器连通所述导流腔和所述旋流管内部；
所述清液出口连通所述分离腔。
2.根据权利要求1所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，所述气液混合器为高压细水雾喷咀。
3.根据权利要求2所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，还包括支架、清液导流管和清液管；其中，
所述支架设置于所述外壳体底部，固定至所述外壳体内壁，所述支架设置清液孔，所述清液孔设置于所述旋流管轴线上；
所述清液管设置于所述旋流管内部，一端密封连接至所述清液出口，所述清液管与所述旋流管的轴线重合；
所述清液导流管一端设置于所述分离腔内，另一端连接至所述清液孔的另一侧。
4.根据权利要求3所述的一种旋流除砂器，其特征在于，所述污水入口的通流面积为S1，所述旋流管与所述清液管间的通流面积为S2，所述分离腔的流通面积为S3，S1与S2的比值范围在1-3，S3与S2的比值范围在1-10。
5.根据权利要求4所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，所述导气管设置稳压阀。
6.根据权利要求5所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，所述稳压阀为智能稳压阀，所述鼓气系统还包括控制器，所述控制器电连接至所述稳压阀，控制所述稳压阀的开度。
7.根据权利要求6所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，所述污水入口设置入口压力计，所述清液出口和/或污泥出口设置出口压力计。
8.根据权利要求7所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，所述入口压力计和所述出口压力计电连接至所述控制器，将检测结果传输至所述控制器。
9.根据权利要求8所述的一种旋流除砂器，其特征在于，所述污水入口的方向设于为与所述导流端相切的。
10.根据权利要求1所述的一种具有加压气路的旋流除砂器，其特征在于，还包括角度支撑机构；所述角度支撑机构连接至所述外壳体。
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2019
- 2019-12-17 CN CN201911301706.0A patent/CN111003747A/zh active Pending
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