CN1188221C - 多功能复合型固－液旋流分离器 - Google Patents
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Abstract
多功能复合型固-液旋流分离器，包括由螺线形筒体和锥形筒体组成的壳体、切向进水管、切向出水管、底流口、溢流管以及设置在螺线形筒体内的圆柱形导流板。该导流板是由多个与径向成锐角的导流片排列而成。本发明具有导流、阻隔分离与旋流分离的多重功能，对于粒径在30μm以上的固体颗粒有很高的去除效率，达65%左右；对于粒径在10～30μm的固体颗粒也有明显的去除效果，且单机处理能力大、能耗低，底流量小于20%。与现有分离器相比，对于细颗粒的去除效果及性价比有明显提高。可用于暴雨径流固体悬浮物或固态氮磷的净化处理，雨污合流制的污水处理厂暴雨期前置预处理以及石油泥沙分离等场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种固-液旋流分离器，该分离器可用于暴雨径流固体悬浮物或固态氮磷的净化处理，雨污合流制的污水处理厂暴雨期前置预处理以及石油泥沙分离等技术领域。
背景技术
目前对于传统的柱锥形固-液旋流分离器的研究与设备的开发已经比较成熟，已经呈现系列化和批量化的特点，已从矿山工程领域拓展到了化工、食品及环保等多种行业。
各种新型的固-液旋流分离设备大量涌现，如英国Hydro International公司开发的Storm King旋流分离器，具有圆柱形筒体，内有中心锥，筒体中部有切向进水管，筒体下部有底流出口，上部有溢流室，没有运动部件，不需要外部能源，具有自洁功能，低维护，对泥砂以及漂浮物有一定的去除效果，但底流浓缩比不大，如底流量在39％时，总固体悬浮物(TSS)的去除率为53％，净去除率仅为14％。参见文献“G.Luyckx，G.Vaes and J.Berlamont.Comparison between the separating efficiency of an improvedhigh-side weir overflow and a hydrodynamic Storm KingTM separator，Water Science andTechnology，1999，39(9)：177～184”。
文献“H.Brombach.Experience with Vortex Separators for Combined SewerOverflow Control，Water Science and Technology，1993，27(5)：93～104”公开了一种基于副流效应的旋流分离器，此旋流分离器主要由柱状的旋流室、切向进水管、底流管、圆弧形倾斜底部和顶部溢流管构成，此旋流分离装置不需要较多的维护工作，没有类似堵塞沉淀物累积等问题出现，但工作状态和去除效果受进水影响大，底流浓缩比不大，如底流量为45％时，TSS的去除率为57％，TSS净去除率仅为12％。磷的去除率为46％，磷的净去除率仅为1％。
澳大利亚的CDS公司开发的内置椭圆形孔口格栅的CDS旋流分离器，采用切向进料和切向出料方式，底部有收集固体沉淀物的收集室。参见文献“R.A.Jago.CDS-A New Screening Technology for Environment，Water，1997，24(1)：47～49”和“Tony HF Wong，Continuous Deflective Separation：Its Mechanics and Application，WEFTEC′97-Proceedings of the Water Environment Federation 70th Annual Conference and Exposition，Chicago USA，18～22 October 1997，Water Environment Federation，Alexandria VirginiaUSA，Vol 2 PartII，703～714，1997”，此种CDS旋流器主要靠内部格栅的截留作用，无堵塞，对诸如塑料袋、烟头、快餐包装、树叶等以及毫米级粒径的固体悬浮物有很好的去除效果，但CDS没有采用溢流管引出分离器中心的清水，且对微米级固体颗粒的去除无明显效果。如对75～150μm的固体颗粒的去除率仅为42％。
当固-液混合物中固体颗粒粒径小于30μm时，上述旋流分离器在一定底流条件下的单机去除能力较低；尤其对于构成面源污染主体的暴雨径流(其中微米级的固体颗粒占主导地位)，现有的固-液旋流分离器都无法有效去除其中微米级的固体颗粒。
发明内容
针对现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种多功能复合型固-液旋流分离器，使其实现导流、阻隔分离与旋流分离的多重功能，以提高对细颗粒的去除效果；当固-液混合物中固体颗粒粒径小于30μm时，在一定底流条件下进一步提高单机的去除能力；尤其对于构成面源污染主体的暴雨径流(其中微米级的固体颗粒占主导地位)，能有效去除其中微米级的固体颗粒。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种多功能复合型固-液旋流分离器，主要包括由螺线形筒体和锥形筒体组成的壳体，切向进水管，切向出水管以及设置在锥形筒体下部的底流口，其特征在于：在螺线形筒体内设有圆柱形导流板，该导流板是由多个与径向成锐角的导流片排列而成，所述导流片之间的间隙为0.2～0.3mm，并在螺线形筒体的顶部设有插入导流板内部的溢流管。
本发明所述的导流片与径向所成角度θ优选为60～75°；所述的导流片沿高度方向靠近中心的一侧设有倒角。
本发明所述导流片的厚度为1～3mm，其宽度与所述圆柱形导流板直径的比为1∶15～25。
对于大尺寸的导流板，可以在导流板的上、中、下部分别设有定位卡盘。
本发明与现有的固-液旋流分离器相比，具有以下优点及突出性进步：由于本发明采用由多个导流片组成的圆柱形导流板结构，当进水切向进入导流板后，可在旋流分离器内形成内、外流体双向运动的流场分布，从而实现了导流、阻隔分离与旋流分离的多重功能，对于粒径在30μm以上的固体颗粒有很高的去除效率，可达到65％左右；对于粒径在10～30μm的固体颗粒也有明显的去除效果，且单机处理能力大、能耗低，底流量小于20％。与现有的旋流分离器相比，对于细颗粒的去除效果及性价比有明显提高，对固态氮磷也有较高的去除效率。
附图说明
图1为多功能复合型固-液旋流分离器主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中导流板主视图。
图4为图1中导流板俯视图。
图5为图4中I-I放大图。
图6为图5中导流片主视图。
图中：
1-螺线形筒体；2-切向进水管；3-溢流管；4-圆形顶盖；5-切向出水口；6-导流板；7-圆锥形筒体；8-底流口；9-导流片；10-上部定位卡盘；11-中部定位卡盘；12-下部定位卡盘；13-倒角
具体实施方式
本发明主要包括由螺线形筒体1和锥形筒体7组成的壳体、设置在壳体上部一侧的切向进水管2、壳体上部另一侧的切向出水管5、锥形筒体7下部的底流口8以及设置在螺线形筒体内的圆柱形导流板6。所述的导流板6是由多个导流片9排列而成，每个导流片与径向成锐角θ安装，优选为θ＝60°～75°，以创造旋流分离器内流体双向运动的特殊流场；导流片9的旋向应根据进水方向采用左旋或右旋方式排列；导流片之间的间隙为0.2～0.3mm，以提高微米级颗粒的去除效率，导流片沿高度方向靠近中心的一侧设有倒角13，目的是保证导流板内壁平滑，减少紊动对去除效果的影响。导流片9的厚度为1～3mm，以保证导流板的过水断面面积，减小导流片间隙内流体的速度，有利于固体颗粒的去除；导流片宽度与所述圆柱形导流板直径的比为1∶15～25。并在螺线形筒体的顶部设有插入导流板内部的溢流管3，以引导出旋流器中部的清水。对于大尺寸的导流板，可以在导流板上设置上部定位卡盘10、中部定位卡盘11、下部定位卡盘12，所述卡盘采用圆环结构，在圆环内侧带有与导流片相配合的卡槽。
多功能复合型固-液旋流分离器具有旋流、阻隔与导流功能。含有悬浮固体的水体由进水管2切向进入多功能复合型固-液旋流分离器，在导流板6内部形成旋转流场，在离心力、向心浮力以及流体曳力的共同作用下，密度小于水的固体悬浮物，将朝旋转流场的中心移动，并进入溢流管3。对于较大固体颗粒，受导流板6间隙的控制，将被阻隔在导流板6内部，并随螺旋型流场沿导流板6内壁进入底流口8。对于粒径小于导流板间距的固体颗粒，受导流板内部螺旋型流场以及导流板内外特殊双向流场控制，也有较高的去除效率。由于旋转流场在导流板上的剪切作用，导流板有自洁功能，不易发生堵塞，保证多功能复合型固-液旋流分离器长期稳定运行。
实施例1
多功能复合型固-液旋流分离器在暴雨径流污染控制中的应用实例：多功能复合型固-液旋流分离器采用的导流板内径为500mm，导流片宽度为30mm，厚度为1mm，导流片之间间隙为0.3mm，导流片与径向成70°，其底流口内径为55mm，溢流管内径为100mm，插入导流板内部50mm，螺线形筒体高600mm，锥形筒体高842mm，当暴雨径流固-液混合物以250m3/h流量，0.14MPa压力进入多功能复合型固-液旋流分离器后，其中，出口流量占进水管流量的47％，溢流管流量占进水管流量的34％，底流口流量占进水管流量的19％。分离效果：对于粒径在30μm以上的固体颗粒的去除效率为65％，对于粒径在10～30μm的固体颗粒的去除效率也达到36.3％，总氮的去除率为37.0％，总磷的去除率为44.5％。能耗：0.074kW·h/m3。
Claims (5)
1.一种多功能复合型固-液旋流分离器，主要包括由螺线形筒体和锥形筒体组成的壳体，切向进水管，切向出水管以及设置在锥形筒体下部的底流口，其特征在于：在螺线形筒体内设有圆柱形导流板，该导流板是由多个与径向成锐角的导流片排列而成，所述导流片之间的间隙为0.2～0.3mm，并在螺线形筒体的顶部设有插入导流板内部的溢流管。
2.按照权利要求1所述的多功能复合型固-液旋流分离器，其特征在于：所述导流片与径向成60°～75°。
3.按照权利要求1或2所述的多功能复合型固-液旋流分离器，其特征在于：所述的导流片沿高度方向靠近中心的一侧设有倒角。
4.按照权利要求1或2所述的多功能复合型固-液旋流分离器，其特征在于：所述的导流片的厚度为1～3mm，其宽度与所述圆柱形导流板直径的比为1∶15～25。
5.按照权利要求1所述的多功能复合型固-液旋流分离器，其特征在于：在导流板的上、中、下部分别设有定位卡盘。
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