复合型旋流分离器的制作方法

本发明涉及一种用于分离、浓缩密度差别较小的液固两相流的复合型旋流分离器，属于固液分离技术领域。

背景技术：

目前城市污水处理的基本流程一般为：进水→粗格栅及进水泵房→细格栅及旋流沉沙池→水解酸化池→…→浓缩池→匀质池→污泥脱水机房→泥饼外运处置，在污泥脱水过程之前污水中污泥的含量大约在2％-5％。如授权公告号为CN104058559B公开的一种污水处理方法及污水处理系统，该系统省去了污水处理工艺中的细格栅、沉砂池、二沉池、污泥浓缩及污泥处置等环节，但总的思路仍未脱离现有的技术路线。

若在污泥脱水之前将污泥进一步浓缩，可以很大程度上提高污泥脱水过程中压滤机或者离心机的工作效率，大大降低了污水处理的成本。

旋流分离器是一种用途十分广泛的湿式机械分离分级设备，既可用于处理量较大且连续操作的情况，也可用于处理量比较小的情况，在污水处理过程当中，可以使用旋流分离器进行污泥的进一步浓缩，所谓浓缩就是指降低非均相混合物中的连续相液体的含量，目的是为了获得高浓度的分散相物料。污水中污泥颗粒的粒径很小，只有几微米到几十微米，故采用的旋流分离器的尺寸相应的很小，对应的处理能力也很小。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单，操作方便，压力损失小，处理能力更大、分离效率更高的复合型旋流分离器对污泥进行进一步浓缩处理。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是：

一种复合型旋流分离器，包括直管，所述直管内设置有导流叶片，所述直管连接有敞口管，为使所述直管和敞口管连接处压力损失减小，其连接处用圆弧段过渡。所述敞口管为喇叭形，所述敞口管下设置有整流器，所述整流器为锥状，所述敞口管与整流器之间形成V形空腔，所述空腔与直管连通，所述空腔底部连接有环形管，为使流量能够均匀分配，所述环形管外侧圆周上均匀连接有若干个旋流分离器，所述旋流分离器通过连接管与环形管连接。

所述整流器的锥角与螺旋导流叶片的螺旋升角一致。

为了调整螺旋流流速的大小和方向，所述整流器的锥角比敞口管的锥角大。

所述旋流分离器包括圆柱桶、底流管和锥管，所述圆柱桶、底流管设置在锥管的两端，所述圆柱桶上插接有溢流管，圆柱桶侧面连接有连接管。

所述连接管与环形管外圆周面切平面的夹角为60°。

所述连接管与圆柱管之间的入口倾角为5°～15°。

所述连接管的横截面为矩形，长度和宽度之比为2:3。

为使复合型旋流器的压力损失达到最小，所述旋流分离器的入口方向与环形管内螺旋流方向一致。

所述导流叶片为由四片螺旋叶片组成的起旋器，所述四片螺旋叶片在圆周上均匀分布，包角均为90°。

所述导流叶片的螺旋升角为45°。

本发明安装方便，结构简单，加工成本低；旋流分离器的处理能力得到了很大提高；液体在分配器和旋流分离器中的压力损失小，流量分配均匀，整体的运行性能得到了显著提高。

附图说明

图1为复合型旋流分离器的结构示意图。

图2为复合型旋流分离器的俯视图。

图3为对比例1-8俯视图。

图4为对比例9俯视图。

图5为对比例10结构示意图。

图6为实施例斜切单入口式旋流分离器示意图。

图7为对比例11结构示意图。

图8为对比例12结构示意图。

图9为实施例与对比例10、11和12分离效率的对比图。

图10为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-8、10所示，复合型旋流分离器包括直管1、上小下大的喇叭形敞口管2、环形管3、整流器6、螺旋式导流叶片5、圆弧管8以及斜切单入口式的旋流分离器4，其中直管1为直径为102mm的圆管，喇叭口形敞口管母线与水平面夹角为40°，敞口管2底部大圆直径为380mm，环形管3(截面为矩形)外侧直径为500mm，直管1与敞口管2相连接处的圆弧管8倒角半径为50mm，螺旋导流叶片5螺旋升角为45°，包角90°，锥状整流器6的母线与水平面夹角为45°。所述敞口管2与整流器6之间形成V形空腔7。

旋流分离器包括圆柱桶9、底流管10和锥管，所述圆柱桶9、底流管10设置在锥管的两端，所述圆柱桶9上插接有溢流管11，圆柱管侧面连接有连接管。旋流分离器为斜切单入口式，其4入口(即连接管)横截面为矩形，长度和宽度分别为25mm和40mm，圆柱桶9直径为100mm，圆柱段长度为100mm，底流管10直径为25mm，溢流管11直径为35mm，溢流管插入圆柱桶9内的深度为65mm，锥角为8°，旋流分离器4的入口外侧表面(即连接管)与环形管3外圆周面的切平面的夹角为60°，斜切单入口式旋流分离器4(即连接管)的入口倾角为5°。

为了说明本实施例复合型旋流器具有更小的压力损失和更均匀的流量分配，进行了多个对比例的对比试验，对比例1-8与实施例的区别在于斜切入口式旋流分离器4的入口外侧表面与环形管3外圆周面的切平面的夹角不同，夹角为θ，θ分别取10°、20°、30°、40°、50°、70°、80°和90°，图3为去除斜切单入口式旋流分离器4后分配器的俯视图。

对比例9与实施例的区别在于，对比例9中未安装螺旋导流叶片5，图4为去除斜切单入口式旋流分离器4和螺旋导流叶片5的俯视图。

对比例10、对比例11和对比例12与实施例的区别在于，对比例10、对比例11和对比例12斜切单入口式旋流分离器的为入口倾角为0°、10°和15°，图5、7、8为对比例10、对比例11和对比例12的结构示意图，图6为实施例斜切单入口式旋流分离器结构示意图。

在对比例1-9与实施例对比过程中，为计算方便，计算过程中去除了十个斜切单入口式旋流分离器4。

实施例与对比例的试验条件：入口流量均为100m³/h。

表1为不同切向角安装旋流分离器时分配器的性能参数对比

上表反映了不同切向角安装旋流分离器时，分配器的性能参数，表中可以看出，本实施例斜切单入口式旋流分离器4的入口外侧表面与环形管3外圆周面的切平面的夹角为60°的结构具有较低的压力损失和更均匀的流量分配。

表2为未安装螺旋导流叶片和安装螺旋导流叶片分配器的性能参数对比

上表反映了未安装螺旋导流叶片和安装螺旋导流叶片时，分配器的性能参数，表中可以看出，本实施例安装螺旋导流叶片5的结构具有较低的压力损失和更均匀的流量分配。

表3为不同切向入口角度下的旋流分离器的压力损失对比

上表反映了在不同切向入口角度下的旋流分离器的压力损失，表中可以看出，随着入口角度的增加，旋流分离器的压力损失逐渐降低。

图9是对比例10、对比例11、对比例12和实施例分别在不同污泥粒径下的分离效率曲线，污泥粒径分别为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm和60μm，图上可以看出，实施例相比较对比例11和对比例12有较好的分离效率，有上述分析可见，实施例的综合性能好于各对比例。

上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。