一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置及其分选方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置及其分选方法。本发明专利技术包括依次连接的多级横截面积依次增大的水力分选器，水力分选器包括筒体，筒体的上部设有溢流槽，筒体的底部设有沉积斗，筒体连接有进水管，溢流槽连接有出水管，沉积斗连接有排出管；筒体的内部设有导流筒，导流筒的底部设有反射板，进水管延伸至导流筒的内部，导流筒的底部还设有出水口；本发明专利技术还给出了在上述装置上进行水体中颗粒物分选的方法。本发明专利技术采用独特结构设计的水力分选器，水体上升流速小于颗粒物的下沉速度，颗粒物在沉积斗中沉积；反之，水体上升流速高于下沉速度时，颗粒物则进入下一级水力分选器，其结构简单，分级效果好，收集方便，分选效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置及其分选方法
本专利技术涉及水体中颗粒物分离分级的
，特别是指一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置及其分选方法。
技术介绍
地下水人工回灌可以有效地缓解地下水资源短缺、地面沉降和海水入侵带来的问题，地下水人工回灌是指利用回灌井向含水层中灌水。通常采用的回灌方式有常压回灌和加压回灌，为了保证回灌井的正常使用，每隔一定的时期要进行回扬(抽水)以避免含水介质堵塞。含水介质的堵塞很大程度地限制了人工回灌的效能，甚至直接导致回灌设施的报废。然而，导致含水介质堵塞的主要原因是回灌水中颗粒物的存在，回灌水中的颗粒物容易导致含水介质的物理堵塞或物理-生物复合堵塞。回灌水中颗粒物的粒径是影响物理堵塞的关键因素，通常情况下，粒径为1-10μm的颗粒物主要通过过滤截留作用在含水介质的表层形成堵塞，而粒径小于1μm的颗粒物则容易进入含水介质的内部，通过含水介质的吸附作用而被截留。另外，颗粒物的存在还促进了含水介质发生生物堵塞，颗粒物作为营养物质运移的重要载体，其粒径大小直接影响携带和输送营养物质的能力，进而决定了在含水介质中生物堵塞的发生位置和强度。因此，对水体中颗粒物的粒径进行分级研究对指导含水介质的堵塞具有十分重要的意义。目前，对于水体中颗粒物的分离多采用静置沉降法，主要利用静置沉降容器进行长时间沉降处理；该方法存在沉降时间长、分离困难、收集复杂和效率低的缺点，无法满足对回灌井中含水介质堵塞的研究的要求。
技术实现思路
本专利技术提出一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置及其分选方法，解决了现有技术中水体中颗粒物的沉降时间长、难以分级和收集复杂的问题。本专利技术的一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其技术方案是这样实现的：包括水力分选器，所述水力分选器为多级，多级所述水力分选器依次连接，沿着水体的流动方向上，多级所述水力分选器的横截面积依次增大，多级所述水力分选器的安装高度依次降低；所述水力分选器包括用于颗粒物分离的筒体，所述筒体的上部设有溢流槽，所述筒体的底部设有用于收集颗粒物的沉积斗，所述筒体连接有进水管，所述溢流槽连接有出水管，所述沉积斗连接有排出管；所述筒体的内部设有导流筒，所述导流筒的底部设有反射板，所述进水管延伸至所述导流筒的内部，所述导流筒的底部还设有出水口。本专利技术的水体中颗粒物的连续水力分级分选装置由多级水力分选器组成，水力分选器具有独特的结构设置，水力分选器的横截面积逐渐增大且安装高度逐渐降低，待分级分选的水体首先通过进水管自流进入到导流筒，并沿着导流筒下降，下落到导流筒底部的反射板上，并在反射板的折流作用下，由出水口进入用于颗粒物分离的筒体内部，在筒体的内部形成分离区，待分离的水体在分离区呈层流状态，颗粒物发生自由沉降，水体上升流速小于颗粒物的下沉速度，颗粒物在沉积斗进行沉积；反之，水体上升流速高于下沉速度时，颗粒物则随水进入溢流槽，并由出水管进入下一级水力分选器；进水管在导流筒内，在导流筒及折射板的作用下，水体的流速变得缓慢平和，不会对沉积斗中的颗粒物产生扰动，颗粒物则在分离区内实现分离；其结构简单，在不同级的水力分选器的底部同步分离出不同粒级的颗粒物，分级分离效果好，实现了准确地分级分选颗粒物，收集方便，分选效率高，不改变颗粒物的性质，可以用于在河流、水库和湖泊等水体中颗粒物湿法分级分离的研究，为人工回灌时由于颗粒物导致含水介质堵塞问题的研究提供基础材料。本专利技术中水力分选器的横截面积是指其净空横截面积，由筒体的横截面积减去导流筒的横截面积而得到。作为一种优选的实施方案，所述沉积斗的形状为圆锥形或多棱锥形。沉积斗位于分离区的底部，导流筒的出水口高于沉积斗的上沿，下沉后的颗粒物沿着沉积斗的侧面下滑，并在沉积斗内聚集；这种设置的沉积斗方便颗粒物的沉积、聚拢和收集，使用方便。通常情况下，沉积斗上的排出管位于沉积斗的底部的中心，排出管连接有排出阀，打开排出阀即可将使沉积后的颗粒物沿着排出管排出。作为一种优选的实施方案，所述反射板的形状为圆锥形、多棱锥形或半球形中的任意一种，所述反射板通过连接柱与所述导流筒的底部连接。水体沿着导流筒下落至反射板上，反射板将水体的流向进行折流，使水体沿着近似水平方向进入用于颗粒物分离的筒体的内部，这种设置的反射板，可以更好的改变水体的流动方向；出水口正好是反射板与导流筒之间的连接空隙，其设计简单，方便加工，使用效果好。通常情况下，所述筒体呈圆柱型设置，所述溢流槽呈圆环形设置，所述溢流槽包括溢流堰、底盘和挡板，所述底盘上设有排水口，所述出水管与所述排水口连接。溢流槽位于筒体的外侧，与筒体套接连接，筒体内的水体经过沉积分离之后，溢流进入溢流堰、底盘和挡板围成的槽体中，并由出水管流出进入下一级水力分选器。通常情况下，水力分选器的直径与筒体的高度之比不大于3，下一级水力分选器的溢流槽的顶部不低于上一级水力分选器的溢流槽的底部，使水体在该装置中进行自流。作为一种优选的实施方案，所述筒体上设有凸出设置在所述筒体外侧的安装座。筒体的外侧设置安装座，安装座可以圆环形、多边形或其它形状，安装座的设置方便水力分选器的安装，使其固定牢固。作为一种优选的实施方案，所述水力分选器包括依次连接的第一级水力分选器、第二级水力分选器和第三级水力分选器。三级水力分选器可以完全满足河流、水库和湖泊等水体中颗粒物湿法分级分离研究的需要，通常情况下，水力分选器的筒体呈圆柱型设置，底部的沉积斗呈圆锥形设置，溢流槽呈圆环形设置，三级水力分选器的直径逐渐增大，高度基本一致，有利于分离出不同级别的颗粒物。这种三级水力分选器可以获取三种粒级的颗粒物，满足了含水介质堵塞中粒级效应的研究；当然，也可以在三级水力分选器后串联截面积更大的水力分选器，进而可同步获取粒级更多、粒径更小的目标颗粒物。作为一种优选的实施方案，还包括集水箱，横截面积最大的所述水力分选器与所述集水箱连接。集水箱用于粒径最小的所有颗粒物的收集，同时，集水箱的设置可以收集剩余的水体，避免造成周围环境的污染。集水箱的安装高度小于最后一级水力分选器的安装高度，使得水体最终自流进入集水箱。作为一种优选的实施方案，还包括高位水箱，所述高位水箱连接有高度调节装置，所述高位水箱通过流量计与横截面积最小的所述水力分选器连接。横截面积最小的水力分选器即第一级水力分选器连接有高位水箱，高位水箱对待分级分选的水体进行整流，同时，高位水箱使待分级分选的水体形成一种自然流动，在高度调节装置的作用下，高位水箱对待分级分选的水体的流速进行初步粗调，然后，在流量计的配合作用下，准确控制待分级分选的水体的流动速度。通常情况下，所述进水管包括进水段和出水段，所述进水段和所述出水段呈L型设置，所述出水段位于所述导流筒的内部。进水管进入到导流筒的内部，并略向下延伸，使进入导流筒的水体，缓慢流进导流筒，并在导流筒的引导作用下向下流动，充分避免了水体的剧烈湍动，使水体流动平稳。作为一种优选的实施方案，所述高位水箱还连接有配水箱，所述高位水箱与所述配水箱通过输送泵连接，所述配水箱内设有搅拌装置。配水箱和输送泵的设置主要用于模拟实验，在配水箱内配制含有不同浓度颗粒物的水体，然后，分别进行分级分选处理，从而研究不同水体中颗粒物的分级情况，研究不同水体中颗粒物的组成情本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：包括水力分选器，所述水力分选器为多级，多级所述水力分选器依次连接，沿着水体的流动方向上，多级所述水力分选器的横截面积依次增大，多级所述水力分选器的安装高度依次降低；所述水力分选器包括用于颗粒物分离的筒体，所述筒体的上部设有溢流槽，所述筒体的底部设有用于收集颗粒物的沉积斗，所述筒体连接有进水管，所述溢流槽连接有出水管，所述沉积斗连接有排出管；所述筒体的内部设有导流筒，所述导流筒的底部设有反射板，所述进水管延伸至所述导流筒的内部，所述导流筒的底部还设有出水口。

【技术特征摘要】
1.一种水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：包括水力分选器，所述水力分选器为多级，多级所述水力分选器依次连接，沿着水体的流动方向上，多级所述水力分选器的横截面积依次增大，多级所述水力分选器的安装高度依次降低；所述水力分选器包括用于颗粒物分离的筒体，所述筒体的上部设有溢流槽，所述筒体的底部设有用于收集颗粒物的沉积斗，所述筒体连接有进水管，所述溢流槽连接有出水管，所述沉积斗连接有排出管；所述筒体的内部设有导流筒，所述导流筒的底部设有反射板，所述进水管延伸至所述导流筒的内部，所述导流筒的底部还设有出水口。2.根据权利要求1所述的水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：所述沉积斗的形状为圆锥形或多棱锥形。3.根据权利要求1所述的水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：所述反射板的形状为圆锥形、多棱锥形或半球形中的任意一种，所述反射板通过连接柱与所述导流筒的底部连接。4.根据权利要求1所述的水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：所述筒体上设有凸出设置在所述筒体外侧的安装座。5.根据权利要求1所述的水体中颗粒物的连续水力分级分选装置，其特征在于：所述水力分选器包括依次连接的第一级水力分选器、第二级水力分选器和第三级水力分选器。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑西来，胡荣庭，辛佳，张博，方运海，隋帅，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37