气液分离装置和具有该气液分离装置的污水处理装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种气液分离装置，包括设置在含气泡液体区和基本不含气泡液体区之间的气液分离区，所述气液分离区具有与含气泡液体区流体连通的入口、与基本不含气泡液体区流体连通的出口以及设置在所述入口和所述出口之间的分离室，所述入口设置在所述出口的上方，所述分离室具有沿所述入口到所述出口的方向上水平截面面积连续增加的扩张段。本发明还涉及具有上述气液分离装置的污水处理装置。本发明的气液分离装置和污水处理装置具有结构简单且紧凑、分离效率高、可靠性高、无运动部件、设备投资小、能耗小、易于操作、可小型化等优点。
【专利说明】气液分离装置和具有该气液分离装置的污水处理装置
[0001]【技术领域】
[0002]本发明涉及一种气液分离装置，特别是一种包括具有通孔和挡板的分离气泡和液体的装置。本发明还涉及一种具有该气液分离装置的污水处理装置。
【背景技术】
[0003]用于分离含气泡液体的气液分离装置通常是具有一定深度的容器，含气泡液体进入该容器后，在重力的作用下，气泡上浮并从液面逸出，直至容器底部的液体基本不含气泡，由此实现气液分离。上述气液分离装置通常配有将含气泡液体引入容器的管路和将液体引出容器的管路，因此可能会造成一定的压头损失使得能耗增加。此外，这些管路也可能会使装置更加复杂，维护保养工作增加，建设和运营费用增加，可靠性下降等。
[0004]通常在污水处理装置中，混合液在曝气槽中经曝气处理后在沉淀槽中静置以分离得到上清液(或称为“出水”)和浓缩混合液(或称为“污泥”)，所述浓缩混合液的至少部分返回曝气槽(或称为“污泥回流”)与污水进料(或称为“进水”)混合。在曝气处理中，曝气气体(通常是空气)经曝气装置进入曝气槽，在曝气槽中形成含气泡混合液。
[0005]含气泡混合液中的气泡大多在曝气槽中从混合液的表面逸出，剩下的气泡则可能随混合液进入沉淀槽，然后在沉淀槽中上浮逸出混合液表面，有可能影响沉淀槽中上清液与浓缩混合液之间分离(或称为“泥水分离”)。因此，应当在混合液进入沉淀槽之前尽量使其中的气泡分离，以避免气泡进入沉淀槽而干扰泥水分离。
[0006]在一些情况下，用于分离气泡和混合液的装置可以是设置在曝气槽和沉淀槽之间的气液分离槽。来自曝气槽的含气泡混合液进入气液分离槽后，气泡从混合液逸出，而基本不含气泡的混合液从气液分离槽的底部排出并进入沉淀槽。
[0007]在另一些情况下，用于分离气泡和混合液的装置可以是设置在曝气槽中的竖管，曝气槽中的含气泡混合液从竖管上端的开口进入，在竖管内完成气泡与混合液的分离，气泡从开口逸出，而基本不含气泡的混合液从竖管底部排出后进入沉淀槽。
[0008]然而，仍然需要结构紧凑、高效率、高可靠性、投资小、能耗低的气液分离装置以及具有该气液分离装置的污水处理装置。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的是提供一种气液分离装置以解决现有技术中的问题，为此本发明尤其提供以下技术方案的气液分离装置:
[0010]1、一种气液分离装置，包括设置在含气泡液体区和基本不含气泡液体区之间的气液分离区，所述气液分离区具有与含气泡液体区流体连通的入口、与基本不含气泡液体区流体连通的出口以及设置在所述入口和所述出口之间的分离室，所述入口设置在所述出口的上方并通过所述分离室与所述出口流体连通，所述分离室具有沿所述入口到所述出口的方向上水平截面面积连续增加的扩张段。
[0011]2、根据技术方案I的气液分离装置，其中所述扩张段在各处具有相同或不同的水平截面面积增率。
[0012]3、根据技术方案I或2的气液分离装置，其中所述扩张段的水平截面面积增率是1.1-1OOOOOOm-1 ο
[0013]4、根据技术方案1-3中任意一项的气液分离装置，其中所述扩张段起始于所述入口并且终止于所述出口。
[0014]5、根据技术方案1-4中任一项的气液分离装置，其中所述入口设置于所述分离室的顶部，所述出口设置于所述分离室的底部。
[0015]6、根据技术方案1-5中任一项的气液分离装置，其中所述气液分离区由含气泡液体区与基本不含气泡液体区之间的隔板和与所述隔板连接并向下延伸进入基本不含气泡液体区的挡板限定，所述入口是设置在所述隔板上并且接近所述挡板与所述隔板连接处的开口，所述出口是所述挡板的下沿与所述隔板之间的间隙。
[0016]本发明的另一个方面提供一种具有本发明气液分离装置的污水处理装置，特别是以下技术方案的污水处理装置。
[0017]7、一种污水处理装置，包括根据技术方案1-6中任一项的气液分离装置，其中含气泡液体区是曝气区，基本不含气泡液体区是沉淀区。
[0018]8、根据技术方案7的污水处理装置，其中所述污水处理装置还包括浓缩混合液回流设备，所述浓缩混合液回流设备经设置以使用气体驱动来自所述沉淀区的浓缩混合液进入所述曝气区。
[0019]9、根据技术方案8的污水处理装置，其中所述浓缩混合液回流设备包括允许所述气体与所述浓缩混合液进入并接触的导管，所述导管具有在所述导管下部的气体入口和浓缩混合液入口、在所述导管中部的气液混合输送段和在所述导管上部的气液混合物出口。
[0020]10、根据技术方案8或9的污水处理装置，还包括缺氧处理区，其中所述缺氧处理区经设置以接收污水进料和来自所述浓缩混合液回流设备的所述浓缩混合液并且进行缺氧处理以得到缺氧处理混合液，所述曝气区经设置以接收所述缺氧处理混合液并使其与曝气气体接触以得到曝气处理混合液，所述沉淀区经设置以接收所述曝气处理混合液并分离得到上清液和所述浓缩混合液，并且所述浓缩混合液回流设备经设置以接收所述浓缩混合液并利用来自所述曝气区的曝气气体驱动来自所述沉淀区的所述浓缩混合液进入所述曝气区。
[0021]11、根据技术方案10的污水处理装置，其中缺氧处理区、沉淀区和曝气区经设置以使所述污水处理装置形成卧式污水处理装置。
[0022]12、根据技术方案11的污水处理装置，其中所述污水处理装置的至少部分设置在地面以下或地面以上，或者所述污水处理装置设置在可移动的平台上。
[0023]根据本发明的气液分离装置和具有所述气液分离装置的污水处理装置的有益效果至少在于:结构简单且紧凑、分离效率高、可靠性高、无运动部件、设备投资小、能耗小、易于操作、可小型化等。
[0024]根据本发明的气液分离装置的一些实施方式，所述气泡可以是任何气体的气泡，所述液体可以是任何液体，只要所述气泡能够在重力作用下在所述液体中上浮并逸出所述液体。所述气泡可以部分溶于或不溶于所述液体。在本发明的一些实施方案中，所述气泡是含氧气体的气泡，所述液体是水、污水、泥水混合液等。在污水处理的情形下，所述气泡是曝气气体的气泡，所述液体是泥水混合液。
[0025]浮力能促使悬浮在液体中的气泡上升到表面并分离出来。表1给出了根据斯托克斯定律计算得到的空气气泡在20°C常压水中的上升终速度。可以看到，直径小于10微米的气泡的上升终速度是很低的，因此分散的很细的气泡需要较长的分离时间。
[0026]表1:空气气泡在20°C常压水中上升的终速度
[0027]
【权利要求】
1.一种气液分离装置，包括设置在含气泡液体区和基本不含气泡液体区之间的气液分离区，所述气液分离区具有与含气泡液体区流体连通的入口、与基本不含气泡液体区流体连通的出口以及设置在所述入口和所述出口之间的分离室，所述入口设置在所述出口的上方并通过所述分离室与所述出口流体连通，所述分离室具有沿所述入口到所述出口的方向上水平截面面积连续增加的扩张段。
2.根据权利要求1的气液分离装置，其中所述扩张段在各处具有相同或不同的水平截面面积增率。
3.根据权利要求1或2的气液分离装置，其中所述扩张段的水平截面面积增率是1.1-1OOOOOOm-1 ο
4.根据权利要求1-3中任意一项的气液分离装置，其中所述扩张段起始于所述入口并且终止于所述出口。
5.根据权利要求1-4中任一项的气液分离装置，其中所述入口设置于所述分离室的顶部，所述出口设置于所述分离室的底部。
6.根据权利要求1-5中任一项的气液分离装置，其中所述气液分离区由含气泡液体区与基本不含气泡液体区之间的隔板和与所述隔板连接并向下延伸进入基本不含气泡液体区的挡板限定，所述入口是设置在所述隔板上并且接近所述挡板与所述隔板连接处的开口，所述出口是所述挡板的下沿与所述隔板之间的间隙。
7.一种污水处理装置，包括根据权利要求1-6中任一项的气液分离装置，其中含气泡液体区是曝气区，基本不含气泡液体区是沉淀区。
8.根据权利要求7的污水处理装置，其中所述污水处理装置还包括浓缩混合液回流设备，所述浓缩混合液回流设备经设置以使用气体驱动来自所述沉淀区的浓缩混合液进入所述曝气区。
9.根据权利要求8的污水处理装置，其中所述浓缩混合液回流设备包括允许所述气体与所述浓缩混合液进入并接触的导管，所述导管具有在所述导管下部的气体入口和浓缩混合液入口、在所述导管中部的气液混合输送段和在所述导管上部的气液混合物出口。
10.根据权利要求8或9的污水处理装置，还包括缺氧处理区，其中所述缺氧处理区经设置以接收污水进料和来自所述浓缩混合液回流设备的所述浓缩混合液并且进行缺氧处理以得到缺氧处理混合液，所述曝气区经设置以接收所述缺氧处理混合液并使其与曝气气体接触以得到曝气处理混合液，所述沉淀区经设置以接收所述曝气处理混合液并分离得到上清液和所述浓缩混合液，并且所述浓缩混合液回流设备经设置以接收所述浓缩混合液并利用来自所述曝气区的曝气气体驱动来自所述沉淀区的所述浓缩混合液进入所述曝气区。
11.根据权利要求10的污水处理装置，其中缺氧处理区、沉淀区和曝气区经设置以使所述污水处理装置形成卧式污水处理装置。
12.根据权利要求11的污水处理装置，其中所述污水处理装置的至少部分设置在地面以下或地面以上，或者所述污水处理装置设置在可移动的平台上。
【文档编号】C02F3/12GK103977602SQ201310049614
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】李进民, 周连奎, 李大勇 申请人:李进民, 周连奎, 李大勇