CN217340222U - 一种带孔鳃水沙分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带孔鳃水沙分离装置，涉及混合流体重力分离技术领域，包括：鳃管，所述鳃管内从上至下依次间隔设有多个倾斜放置的鳃板，每个所述鳃板上均带有多个鳃孔；从上至下，每个所述鳃板上的鳃孔孔径逐渐增大，采用本方案，通过设置从上至下孔径逐渐增大的鳃孔，使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，从而进一步提高了分离鳃的整体分离效率，且降低了成本；通过漏斗和悬板，能在悬板和漏斗边壁的约束下作用产生漩涡流；漩涡流进行水沙分离，使泥沙从底部排走，进一步提高了截水率，其耗水量低。

Description

一种带孔鳃水沙分离装置

技术领域

本实用新型涉及混合流体重力分离技术领域，具体涉及一种带孔鳃水沙分离装置。

背景技术

现有的沉淀池一般使用斜管或化学药剂进行的沉淀处理。但斜管易结垢、长生物膜，维护消耗大。而化学药剂沉淀，会有二次污染的问题，需要进一步处理沉淀后的水，成本也会很高。

因此，对于水沙分离技术，已研究出分离鳃装置进行水沙分离，分离鳃的原理为：鳃片上表面的泥沙流与鳃片下表面的清水流在鳃片间形成了一个横向环流，即发生了横向异重流现象。横向异重流的形成是因为水沙的密度差和特殊的鳃片形式所引起，即密度大的泥沙(重相)在重力作用下必然沿着双向倾斜的鳃片上表面向下流动，密度小的清水(轻相)在浮力作用下则沿着鳃片的下表面向上流动，从而在鳃片间形成了横向环流。横向异重流的速度量级为2.98～4.01cm/s，对于分离鳃而言，加速了泥沙颗粒的下沉和清水的上升，从而达到了快速分离水沙的目的。

但即使现有最新的分离鳃装置也仍处于研究阶段，在现有的分离鳃研究里，只有关于鳃板间距、沙粒粒径大小、鳃板数量和鳃板放置角度对除沙效率的研究。用这样的分离鳃装置进行水沙分离的效率还是较低，且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过设置从上至下孔径逐渐增大的鳃孔，从而进一步提高了分离鳃的整体分离效率，且降低了成本。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种带孔鳃水沙分离装置，包括：

鳃管，所述鳃管内从上至下依次间隔设有多个倾斜放置的鳃板，每个所述鳃板上均带有多个鳃孔；

从上至下，每个所述鳃板上的鳃孔孔径逐渐增大。

相对于现有技术中，现有的离鳃装置进行水沙分离的效率还是较低，且成本较高的问题，本方案提供了一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过添加孔径按梯度增大的鳃孔，使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，从而进一步提高了分离鳃的整体分离效率，且降低了成本；具体方案中，包括鳃管，在鳃管内，从上之下依次间隔设置有鳃板，每个鳃板均倾斜设置，在每块鳃板上均开设有多个鳃孔，由于沙粒粒径处于0.005mm≤d＜0.015mm或0.015mm ≤d≤0.035mm时，在同一粒径下，鳃板设置的断面高度越高，其去除率越大，因此，在顶部的鳃板上开设的鳃孔孔径最小，则可将大部分沙粒和清水分离，而粒径小于鳃孔的沙粒会部分通过鳃孔，借助于下落的速度继续向下层水沉降，落入下部更大的鳃孔中，直至落到底部，而沙粒通过鳃孔后，该粒径大小的沙密度降低，从而使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，以此提高分离鳃整体效率。具体分离过程中，由分离鳃装置的特殊角度、大小和孔使得水沙在流动工程中产生速度差形成不同的旋涡，最后沙往下旋，水向上旋使得水沙分离。

进一步优化，位于顶部的所述鳃板的鳃孔孔径为0.005mm；为提高水沙分离效率，本方案中，由于当沙粒粒径为0.0001mm≤d＜0.005mm时，每个鳃板不同断面的去除率都在23％以下，且d＝0.0001mm时的去除率全为零，说明分离鳃不能处理这种粒径的泥沙，因此，将第一个鳃板的鳃孔孔径设为0.005mm，能提高更大粒径的水沙分离效率。

进一步优化，位于底部的所述鳃板的鳃孔孔径为0.015mm≤a≤0.035mm。

进一步优化，还包括漏斗，所述漏斗上端和所述鳃管底部连接，所述漏斗上端为大径端；为排出底部泥沙，本方案中，在鳃管的底部出口连接有漏斗，漏斗内含泥沙量整体垂直分布为上大下小的形状，含泥沙量在近底部附近较高，形成含泥沙量较高的水流，并从漏斗底部排出，使本装置可以持续利用，不需要时不时将装置内的积累的水沙全部倒出。

进一步优化，还包括悬板，所述悬板设于所述漏斗上端，所述悬板朝下倾斜设置；为提高截水率，降低耗水量，本方案中，在漏斗的上端，即大径端上固定设置有悬板，悬板一侧固定于漏斗，而另一侧朝下倾斜设置，此时，由于漏斗处的含泥沙量在近底部附近较高，形成含泥沙量较高的水流，因此，能在悬板和漏斗边壁的约束作用下产生漩涡流，通过漩涡流进行水沙分离，使泥沙从底部排走，进一步提高了截水率，其耗水量低。

进一步优化，所述悬板呈半环形，所述悬板的长度方向沿所述漏斗上端端口环向设置；用于提高截水率，降低耗水量。

进一步优化，所述鳃管两侧分别设有入水口和出水口，所述出水口高于所述入水口；为防止水沙二次混合，本方案中，在鳃管的两侧分别设置有入水口和出水口，入水口用于向鳃管内通入浑水，而清水能以溢流的方式从出水口排出，其中出水口的高度高于入水口，低进高出的设计能防止水沙二次混合。

进一步优化，所述入水口位于顶部所述鳃板下端的上方；设置于顶部鳃板下端的上方，能使通入浑水在每个鳃板处均进行分离。

进一步优化，所述出水口位于顶部所述鳃板上端的上方；用于排出更多的清水。

进一步优化，所述鳃管上还带有振动装置；装置停运时，可根据情况启动振动装置，将鳃板残余沙抖落，减少损耗，提高效率；也可在本装置运行后启动，能减少鳃孔堵塞和积水。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.本实用新型提供了一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过设置从上至下孔径逐渐增大的鳃孔，使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，从而进一步提高了分离鳃的整体分离效率，且降低了成本。

2.本实用新型提供了一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过漏斗和悬板，能在悬板和漏斗边壁的约束下作用产生漩涡流；漩涡流进行水沙分离，使泥沙从底部排走，进一步提高了截水率，其耗水量低。

3.本实用新型提供了一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过振动装置，能将鳃板残余沙抖落，减少损耗，提高效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型提供一种带孔鳃水沙分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一个实施例的断面分布图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-鳃板，2-鳃孔，3-悬板，4-漏斗，5-振动装置，6-入水口，7-出水口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种带孔鳃水沙分离装置，包括：

鳃管，所述鳃管内从上至下依次间隔设有多个倾斜放置的鳃板1，每个所述鳃板1上均带有多个鳃孔2；

从上至下，每个所述鳃板1上的鳃孔2孔径逐渐增大。

相对于现有技术中，现有的离鳃装置进行水沙分离的效率还是较低，且成本较高的问题，本方案提供了一种带孔鳃水沙分离装置，采用本方案，通过添加孔径按梯度增大的鳃孔2，使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，从而进一步提高了分离鳃的整体分离效率，且降低了成本；具体方案中，包括鳃管，在鳃管内，从上之下依次间隔设置有鳃板1，每个鳃板1 均倾斜设置，在每块鳃板1上均开设有多个鳃孔2，由于沙粒粒径处于0.005mm≤d＜0.015mm 或0.015mm≤d≤0.035mm时，在同一粒径下，鳃板1设置的断面高度越高，其去除率越大，因此，在顶部的鳃板1上开设的鳃孔2孔径最小，则可将大部分沙粒和清水分离，而粒径小于鳃孔2的沙粒会部分通过鳃孔2，借助于下落的速度继续向下层水沉降，落入下部更大的鳃孔2中，直至落到底部，而沙粒通过鳃孔2后，该粒径大小的沙密度降低，从而使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，以此提高分离鳃整体效率。具体分离过程中，由分离鳃装置的特殊角度、大小和孔使得水沙在流动工程中产生速度差形成不同的旋涡，最后沙往下旋，水向上旋使得水沙分离。

本实施例中，位于顶部的所述鳃板1的鳃孔2孔径为0.005mm；为提高水沙分离效率，本方案中，由于当沙粒粒径为0.0001mm≤d＜0.005mm时，每个鳃板1不同断面的去除率都在 23％以下，且d＝0.0001mm时的去除率全为零，说明分离鳃不能处理这种粒径的泥沙，因此，将第一个鳃板1的鳃孔2孔径设为0.005mm，能提高更大粒径的水沙分离效率。

本实施例中，位于底部的所述鳃板1的鳃孔2孔径为0.015mm≤a≤0.035mm。

本实施例中，还包括漏斗4，所述漏斗4上端和所述鳃管底部连接，所述漏斗4上端为大径端；为排出底部泥沙，本方案中，在鳃管的底部出口连接有漏斗4，漏斗4内含泥沙量整体垂直分布为上大下小的形状，含泥沙量在近底部附近较高，形成含泥沙量较高的水流，并从漏斗4底部排出，使本装置可以持续利用，不需要时不时将装置内的积累的水沙全部倒出。

本实施例中，还包括悬板3，所述悬板3设于所述漏斗4上端，所述悬板3朝下倾斜设置；为提高截水率，降低耗水量，本方案中，在漏斗4的上端，即大径端上固定设置有悬板 3，悬板3一侧固定于漏斗4，而另一侧朝下倾斜设置，此时，由于漏斗4处的含泥沙量在近底部附近较高，形成含泥沙量较高的水流，因此，能在悬板3和漏斗4边壁的约束作用下产生漩涡流，通过漩涡流进行水沙分离，使泥沙从底部排走，进一步提高了截水率，其耗水量低。

本实施例中，所述悬板3呈半环形，所述悬板3的长度方向沿所述漏斗4上端端口环向设置；用于提高截水率，降低耗水量。

本实施例中，所述鳃管两侧分别设有入水口6和出水口7，所述出水口7高于所述入水口6；为防止水沙二次混合，本方案中，在鳃管的两侧分别设置有入水口6和出水口7，入水口6用于向鳃管内通入浑水，而清水能以溢流的方式从出水口7排出，其中出水口7的高度高于入水口6，低进高出的设计能防止水沙二次混合。

本实施例中，所述入水口6位于顶部所述鳃板1下端的上方；设置于顶部鳃板1下端的上方，能使通入浑水在每个鳃板1处均进行分离。

本实施例中，所述出水口7位于顶部所述鳃板1上端的上方；用于排出更多的清水。

本实施例中，所述鳃管上还带有振动装置5；装置停运时，可根据情况启动振动装置5，将鳃板1残余沙抖落，减少损耗，提高效率；也可在本装置运行后启动，能减少鳃孔2堵塞和积水。

本方案具体工作流程为：浑水由入水口6缓缓流入经过各个分离鳃板1的加速沉淀，而清水旋流至上层，沙沉向下层，清水由出水口7溢流；而下层沙为主的水经过排沙漏斗4的悬板33，再一次留住大部分水，大部分沙由漏斗4流出；装置停运时，可根据情况启动振动装置55，将鳃板1残余沙抖落，减少损耗，提高效率。

实施例2

本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，提供了一种具体实施方式。

如图2所示，为本实用新型提供的断面分布图，在实际的实验过程中，设沙粒粒径为d，以高度为y＝5cm、y＝15cm、y＝25cm、y＝35cm设置为四个断面。当0.0001mm≤d＜0.005mm时， 4个不同断面的去除率都在23％以下，且d＝0.0001mm时的去除率全为零，说明分离鳃不能处理这种粒径的泥沙；当0.005mm≤d＜0.015mm时，在同一粒径下，y越大去除率越高，即越靠近分离鳃的上端，其水沙分离效果就越好，就越容易获得清水，分离鳃处理这样的泥沙效果一般；当0.015mm≤d≤0.035mm时，在同一粒径下，y越大去除率就越高或为100％，且在同一断面上相对于其他泥沙粒径去除率要大很多，说明分离鳃处理这类泥沙效果最好；因此，基于上述实验数据，在设置顶部鳃板1的鳃孔2为0.005mm，第二块0.010mm，依次增加到0.030mm，在具体实验中，粒径小于鳃孔2的沙粒会部分通过鳃孔2，借助下落的速度继续向下层水沉降，落入下部更大的鳃孔2，直至底部。而沙粒通过鳃孔2后，该粒径大小的沙密度降低，从而使清水流里同粒径大小的沙更多的下沉，提高分离鳃整体效率。

为和现有技术进行效果对比，对无鳃孔2的鳃板1进行分离实验，实验过程中，鳃片1 上表面至鳃片5上表面的泥沙沉速依次为:3.44、3.91、4.01、3.83与3.78cm/s。鳃片1下表面至鳃片5下表面的清水速度依次为:2.98、3.68、3.72、3.89与3.94cm/s。鳃片上表面的泥沙沉速与鳃片下表面的清水速度相差不大，且沉沙速度大于清水上流速度。说明当鳃板 1加入鳃孔2后，底部沙受到摩擦力减少速度将增大，除沙速度增加。而上部清水与泥沙速度差增大，被沙带动速度也会增大，更不易混流或者下沉。对比沉淀池，此装置没有添加任何化学药剂，且沉降效率是静水的1.9-3.7倍，于化学药剂分离速度相近。且沉淀池斜管沉沙效率低于分离鳃，占地面积会更大，而分离鳃能大大减少成本。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，包括：

鳃管，所述鳃管内从上至下依次间隔设有多个倾斜放置的鳃板(1)，每个所述鳃板(1)上均带有多个鳃孔(2)；

从上至下，每个所述鳃板(1)上的鳃孔(2)孔径逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，位于顶部的所述鳃板(1)的鳃孔(2)孔径为0.005mm。

3.根据权利要求1所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，位于底部的所述鳃板(1)的鳃孔(2)孔径为0.015mm≤a≤0.035mm。

4.根据权利要求1所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，还包括漏斗(4)，所述漏斗(4)上端和所述鳃管底部连接，所述漏斗(4)上端为大径端。

5.根据权利要求4所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，还包括悬板(3)，所述悬板(3)设于所述漏斗(4)上端，所述悬板(3)朝下倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，所述悬板(3)呈半环形，所述悬板(3)的长度方向沿所述漏斗(4)上端端口环向设置。

7.根据权利要求1所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，所述鳃管两侧分别设有入水口(6)和出水口(7)，所述出水口(7)高于所述入水口(6)。

8.根据权利要求7所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，所述入水口(6)位于顶部所述鳃板(1)下端的上方。

9.根据权利要求7所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，所述出水口(7)位于顶部所述鳃板(1)上端的上方。

10.根据权利要求1所述的一种带孔鳃水沙分离装置，其特征在于，所述鳃管上还带有振动装置(5)。

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