一种短时絮凝强化固液旋流分离装置及基于该装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种短时絮凝强化固液旋流分离装置及基于该装置的方法，装置包括絮凝反应池、与絮凝反应池的进水管相连通的絮凝剂投加单元、与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离单元、设置在絮凝反应池顶部的搅拌机、插设在絮凝反应池中并与搅拌机传动连接的第一搅拌桨，所述的旋流分离单元包括与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离器、插设在旋流分离器中的中心导流筒以及设置在旋流分离器底部的底流口。与现有技术相比，本发明专利技术具有分离粒径更细，分离时间更短，分离效果更优的技术特点，适合应用于强化旋流分离效果中，优化筛选絮凝条件，以实现短时、高处理负荷条件下分离效果的提高，具技术经济可行性。

Short time flocculation enhanced solid-liquid cyclone separation device and method based on the device

The invention relates to a short-time flocculation enhanced solid-liquid cyclone separating device and method based on the device, the first propeller device comprises a flocculation reaction pool and flocculation reaction pool water pipe is communicated with the flocculant dosing unit, and the flocculation tank outlet pipe communicated with the cyclone separation unit, set the mixer, in flocculation reaction pool the top of the mixer is connected with the drive and inserted in the flocculation reaction pool, cyclone separation unit comprises a cyclone separator, and a water outlet pipe communicated with the flocculation tank is inserted into the center of draft tube cyclone separator and arranged in the cyclone separator at the bottom of the underflow. Compared with the prior art, the invention has the separation of finer particle size, shorter separation time, technical features better separation effect, suitable for strengthening separation effect, optimize flocculation conditions, in order to achieve short-term, high processing load under the condition of separation effect increased, with the technical and economic feasibility.

【技术实现步骤摘要】
一种短时絮凝强化固液旋流分离装置及基于该装置的方法
本专利技术属于固液分离
，涉及一种短时絮凝强化固液旋流分离装置及基于该装置的方法。
技术介绍
排水系统溢流污染是城市水环境质量难以得到根本改善的重要因素之一。在合流制管网系统以及分流制排水系统雨水管网，特别是存在不同程度雨污混接的分流制排水系统的雨水管网，晴天时旱流污水流速低，污染物易在管道底部形成沉积。降雨初期，雨水进入排水管网后管网流速加快，管道底部沉积物泛起，随水流排入河道，造成溢流污染物浓度急剧升高，严重影响受纳水体水环境质量。沉积物的累积与旱流污水有密切的关系，管道沉积物对雨天溢流污染负荷排放具有重要影响。研究表明，降雨事件发生时自然水体的污染负荷中30％～80％来源于溢流排放的管道沉积物。围绕雨天溢流放江低水头高流量的特点，国外始于20世纪60年代陆续开发了一系列的商用水力旋流分离器(HydrodynamicVortexSeparation,HVS)，例如SwirlConcentrator,StormOverflow,DownstreamVortechsTMStormwaterTreatmentSystem等，因其简单的物理分离过程、基本无需外加能耗、无运动部件，并可在极短的分离时间(多数在数分钟内)取得较好的分离效果，在国外已广泛应用于削减雨天放江溢流污染物。这一技术特别适合在土地空间受限的城区排水系统的溢流污染末端控制。为提高水力旋流分离器对细微颗粒或悬浮物的分离效果，国内外在旋流器构造优化方面做了大量工作。例如，公开号为CN1410167A的专利公开了一种多功能复合型固-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。该专利技术通过旋流器内部流场改善提高了30μm以上颗粒或悬浮物的分离效果，但该旋流器所需能耗偏大(0.14MPa)，限制了其应用的范围。公开号为CN102949887A的专利公开了一种流体动力旋流分离系统，包括井体，位于所述井体中心的柱形壳体，与所述柱形壳体上端相连的细颗粒筛分柱，位于所述井体一侧下端的出水管，位于所述井体另一侧上端的进水管，所述进水管与所述柱形壳体切向相接，位于所述柱形壳体四周下部的清水室，位于所述清水室上端的细颗粒过滤分离室；所述柱形壳体的上端与所述细颗粒筛分柱的外侧围成漂浮物储存室，所述柱形壳体内侧的下部围成粗颗粒旋流沉降室；所述井体的下部为沉积物储存室；所述漂浮物储存室与粗颗粒旋流沉降室相连通，所述粗颗粒旋流沉降室与沉积物储存室相连通，所述粗颗粒旋流沉降室通过细颗粒筛分柱与细颗粒过滤分离室相连通，所述细颗粒过滤分离室与清水室相连通，所述细颗粒过滤分离室通过溢流口与清水室相连通，所述清水室与出水管相连通。该专利技术的特点在于它增加了填料过滤功能，有效提高了旋流分离器对细颗粒的去除效果，但长时间运行后过滤填料的堵塞和后期维护也会制约其应用。此外，研究者提出了将化学混凝与旋流分离结合的方法。公开号为CN101353189A的专利提出了一种投加混凝剂和絮凝剂的单旋流混凝反应器及其含油污水处理方法，通过投加混凝剂和絮凝剂在旋流反应器中实现油水和颗粒杂质的去除，但旋流反应器的停留或反应时间需要15-45min。理论上通过投加混凝剂或絮凝剂反应一定时间，使悬浮物和胶体形成较大尺度的絮体，然后进行旋流分离，可以提高旋流分离的效果，然而由于旋流流场中产生的剪切力同时会导致絮体破碎，对分离效果产生负面影响。如Lee研究发现，投加2mg/L阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)后可以不同程度地提高石英砂的分离效果，但当处理负荷(单位时间单位面积处理量，m3/m2/h)分别为8和25m3/m2/h时，对细颗粒石英砂(45-90μm粒径范围)分离效率分别为50％和23％(Leeetal.，2003)，但未就絮凝强化旋流分离效果优化的关键控制参数进行深入讨论。目前，研究表明絮凝强化固液旋流分离效果的关键在于絮体在絮凝和旋流两个水力流场中所表现出的特性，这些特性包括絮体粒径、密度、以及强度特性指标等等。因此，探索不同絮凝条件下形成絮体特性的关键表征指标，是优化调控以提升旋流器分离效果的关键方法。絮体特性受多重因素控制和影响。例如，形成絮体的特性受絮凝条件的影响，包括待分离的颗粒物或悬浮物的特性、絮凝剂品类、投加量、絮凝水力条件和絮凝时间等多重因素影响；此外，絮体在旋流分离器流场中的表现又受到旋流器物理尺寸、进口流速、处理负荷等等影响。这些控制和影响因素都会不同程度地影响絮凝-旋流分离效果。例如，同等条件下，旋流器处理负荷越高，旋流流场中的剪切作用越大，絮凝强化旋流分离的效果就会越差(Averill,D.,etal.，1997；Singh,N.,etal.，1995)。在实际应用中应考虑到尽可能缩短传统的混凝反应时间(一般反应时间在20-40min左右)，否则将丧失旋流分离工艺快速高效、占地面积小的技术优势，也难以在空间受限的固液分离中应用，如以满足排水系统雨水溢流污染高负荷快速处理的应用场合。总之，采用絮凝强化旋流分离组合工艺效果是可行的。但实际应用中该组合工艺受多种因素影响，如何匹配旋流分离反应器的运行条件，进行与之配套的絮凝反应的参数优化是关键，包括综合考虑各影响因素，如水质条件(悬浮固体浓度、带电性、颗粒粒径、密度等)、絮凝反应参数(絮凝剂种类、投加量、絮凝水力条件、絮凝时间等)。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种短时絮凝强化固液旋流分离装置。本专利技术的另一个目的是提供基于所述短时絮凝强化固液旋流分离装置的方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，该装置包括絮凝反应池、与絮凝反应池的进水管相连通的絮凝剂投加单元、与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离单元、设置在絮凝反应池顶部的搅拌机、插设在絮凝反应池中并与搅拌机传动连接的第一搅拌桨，所述的旋流分离单元包括与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离器、插设在旋流分离器中的中心导流筒以及设置在旋流分离器底部的底流口。所述的旋流分离器上设有进水口，该进水口与絮凝反应池的出水管相连通。所述的旋流分离器上与进水口等高或高于进水口的位置处设有溢流口。所述的旋流分离器为锥形旋流分离器或圆柱形旋流分离器，所述的进水口沿旋流分离器的筒体的切线方向设置。所述的旋流分离器的进水口的切向进水流速为0.8-1.2m/s，旋流分离器的表面负荷为30-50m3/m2·h，水力停留时间为2-3min。所述的旋流分离器的底流口的出水流量占进水流量的10-40％，溢流口的溢流流量占进水流量的60-90％。所述的絮凝反应池的剪切速度梯度场GF为旋流分离器的最大剪切速率梯度值GH的0.6-1.2倍。所述的絮凝反应池中絮凝剂的投加量为待处理水样中颗粒物质量浓度的0.5-3％。所述的絮凝剂投加单元包括开设在絮凝反应池的进水管上的投加点、与投加点依次连通的投加泵及絮凝剂储存器，该絮凝剂储存器中设有第二搅拌桨，并且絮凝剂储存器中盛装有质量百分含量为1-3％的C-PAM絮凝剂溶液或PAAS絮凝剂溶液。基于短时絮凝强化固液旋流分离装置的方法，该方法具体包括以下步骤：步骤1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，该装置包括絮凝反应池、与絮凝反应池的进水管相连通的絮凝剂投加单元、与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离单元、设置在絮凝反应池顶部的搅拌机、插设在絮凝反应池中并与搅拌机传动连接的第一搅拌桨，所述的旋流分离单元包括与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离器、插设在旋流分离器中的中心导流筒以及设置在旋流分离器底部的底流口。

【技术特征摘要】
1.一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，该装置包括絮凝反应池、与絮凝反应池的进水管相连通的絮凝剂投加单元、与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离单元、设置在絮凝反应池顶部的搅拌机、插设在絮凝反应池中并与搅拌机传动连接的第一搅拌桨，所述的旋流分离单元包括与絮凝反应池的出水管相连通的旋流分离器、插设在旋流分离器中的中心导流筒以及设置在旋流分离器底部的底流口。2.根据权利要求1所述的一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，所述的旋流分离器上设有进水口，该进水口与絮凝反应池的出水管相连通。3.根据权利要求2所述的一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，所述的旋流分离器上与进水口等高或高于进水口的位置处设有溢流口。4.根据权利要求3所述的一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，所述的旋流分离器为锥形旋流分离器或圆柱形旋流分离器，所述的进水口沿旋流分离器的筒体的切线方向设置。5.根据权利要求4所述的一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，所述的旋流分离器的进水口的切向进水流速为0.8-1.2m/s，旋流分离器的表面负荷为30-50m3/m2·h，水力停留时间为2-3min；所述的絮凝反应池的水力停留时间≤2min。6.根据权利要求5所述的一种短时絮凝强化固液旋流分离装置，其特征在于，所述的旋流分离器的底流口的出水流量占进水流量的10-40％，溢流口的溢流流量占进水流量的60-90％。7.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：金伟，徐祖信，李怀正，马倩倩，徐晋，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31