切向流颗粒分离器和其方法技术

一种用于包含颗粒物质的流体的颗粒分离设备、用于处理来自加工厂的废水的处理系统和一种从流体分离颗粒的方法。处理容器具有用于注入包含颗粒物质的流体的入口和多个出口，所述多个出口用于一方面独立地排出分离自流体的上清液，另一方面独立地排出分离自流体的颗粒。外部环形处理区域用于接收从所述入口切向地注入到所述处理容器中的流体，并将所述流体引导成容器中围绕其中心轴线的横向层流。内部颗粒分离区域与外部处理区域连通，但是通过挡板与其分离，以允许注入的流体以保持流体的层流的径向汇聚的方式从横向流逐渐地进入。流体最终位于处理容器的中央，以便在内部颗粒分离区域中最佳地停留。挡板减少外部环形处理区域中的成角度流体运动对内部颗粒分离区域中的流体的影响。下部颗粒收集区域与外部处理区域和所述内部颗粒分离区域的下部连通，用于从具有较高比重的流体接收分离的颗粒。上部上清液分离区域与内部颗粒分离区域的顶部连通，用于从流体排出上清液以供提取。挡板具有从入口后面的其悬垂端打开并且跨越大约90°的扇形的凹入部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及颗粒分离和处理容器、其方法和系统。这样的容器在工业中更特别地已知为净化器，并且对废水处理具有特别的、但是非专有的应用。本专利技术更特别地涉及在处理容器中将颗粒从流体中分离，所述流体包括流体的切向流。在说明书和权利要求书中，除非上下文需要，否则词语“包括”或其变型，例如“包含”或“含有”，将被理解为暗指包括指定的事物或事物的组，但是未排除任意其它的事物或事物的组。
技术介绍
下面的
技术介绍
的讨论仅旨在易于理解本专利技术。应当理解的是，该讨论不承认或认可所提到的内容中的任一个是本申请的优先权日时的公知常识。过去，在废水处理领域中已经存在多个与颗粒分离有关的问题，这些问题还缺乏现成的解决方案。一个这样的问题是在本领域被称为处理容器或净化器的“污泥积累（sludging-up）”问题。采用化学凝聚和絮凝以促进颗粒的分离时，在净化器中随着时间的过去会发生污泥积累，其中稠密颗粒倾向于在净化器容器的邻近下部出口的下壁周围充入或填入净化器。当污泥增加时，会发生被称为“鼠洞（rat-hole）”效应的问题。鼠洞效应在积聚的较不稠密的颗粒朝向容器的低压力区域向上移动的情况下发生。这些积聚的较稠密的颗粒排出到这些低压力区域中，会将容器的功效减小到变得无用的点。与现有技术的处理容器有关的另一个问题是其尺寸。这样的容器的体积相对很大，因此在原地建造。这引起双重问题。首先，当投入使用和停止使用利用这样的容器的处理系统时，部件的运输、安装和拆卸相对昂贵。第二，容器的大尺寸意味着流动速度相对较慢，这加剧了“污泥”的问题。与现有技术的处理容器有关的一个进一步的问题是其效率低的设计特性。在切向流分离中，用于絮凝的区域的相对尺寸应当被最大化，并且层流需要被最优化。许多现有技术的设计包括具有径向壁的顶舱，径向壁使顶舱与主絮凝区域分开，并且具有挡板，该挡板轴向延伸一较大距离到处理容器中，以便产生外部环形区域和内部柱状区域，从而促进层流。絮凝区域的尺寸减小使颗粒分离处理的效率降低（如果絮凝区域较大则可获得该效率），但是具有使容器的外部环形区域与内部柱状区域分离的优点，在该外部环形区域中存在较大的成角度的流体流动，而该内部柱状区域促进絮凝区域中的流体停留时间。但是，这样的设计导致如何将流体引入容器的问题。理论上，流体需要进入环形区域，以促进环形流动。但是，采用恰好在流体入口下面终止的悬垂（depending）挡板，净化器的目的倾向于无法实现，该目的依赖于较不稠密的被净化流体上升、较稠密的分离颗粒下降的原理。此外，由于流体通过在外部环形区域中发生的凝聚和絮凝过程净化，因此需要向下移动，以在能够进入主絮凝区域以便随后提取出上清液之前，清洁挡板的悬垂边缘（dependingedge）。选择性地，如果流体在挡板的下面进入，以允许被净化流体更容易地进入柱状区域，那么不能有效利用挡板产生层流，并且较不稠密的流体倾向于困在环形区域的上部界限中，而不能进入容器的主絮凝处理区域。在任一种情况下，这些设计倾向于对于大体积的废水处理是效率低和无效的。
技术实现思路
本专利技术试图通过提供一种新的类型的颗粒分离设备和在流体处理系统中操作该设备的方法，而解决和减轻前面提到的与现有技术有关的一些或全部问题。在本专利技术的第一方面，提供了一种用于包含颗粒物质的流体的颗粒分离设备，包括：处理容器，具有用于注入包含颗粒物质的流体的入口和多个出口，所述多个出口用于一方面独立地排出分离自流体的的上清液，另一方面独立地排出分离自流体的颗粒；外部环形处理区域，用于接收从所述入口切向地注入到所述处理容器中的流体，并将所述流体引导成容器中围绕其中心轴线的横向层流；内部颗粒分离区域，与外部处理区域连通，以允许注入的流体以保持流体的层流的径向汇聚的方式从横向流逐渐地进入，以最终位于处理容器的中央，以便在内部颗粒分离区域中最佳地停留，同时减少外部环形处理区域中流体的成角度运动对内部颗粒分离区域中的流体的影响；下部颗粒收集区域，与外部处理区域和所述内部颗粒分离区域的下部连通，用于从具有较高比重的流体接收分离的颗粒；和上部上清液分离区域，与内部颗粒分离区域的顶部连通，用于从流体排出上清液以供提取。优选地，颗粒分离设备包括圆柱形挡板，所述圆柱形挡板使外部环形处理区域与内部颗粒分离区域和上部上清液分离区域完全分离；所述挡板具有轴向延伸的凹入部分，所述凹入部分：（ⅰ）从挡板的悬垂端打开；（ⅱ）在入口的轴向位置的附近限定顶点；和（ⅲ）恰好在入口的后部跨越挡板的横向部分。优选地，凹入部分跨越挡板的大约90°的扇形。优选地，凹入部分是抛物线形状的。优选地，从与相对于入口的后部是远端的挡板的悬垂端处的凹入部分的拐点近似对齐的轴向范围直到顶点，挡板的横向延伸圆弧的半径逐渐减小，以便轴向沿挡板将流体的层流从外部环形处理区域保持和引导到内部颗粒分离区域中。优选地，颗粒分离设备包括上清液排出室，用于从上部上清液分离区域接收排出的上清液，并允许上清液从其中排出。优选地，外部环形处理区域在其顶部关闭，以收集漂浮的颗粒。优选地，上部上清液分离区域包括堰，以允许接收的上清液通过其排出以供收集，和保持来自流体的具有较低的比重的漂浮颗粒以供最终提取。在一个实施例中，上部上清液分离区域可包括沉积室，以在排出上清液以供提取之前，从内部颗粒分离区域的顶部接收上清液。在该实施例中，优选地，上部上清液分离区域包括流动换向器，以产生上清液从内部颗粒分离区域的顶部流动到沉积室中的弯曲路径。在本专利技术的另一个方面，提供了一种处理来自加工厂的废水的处理系统，包括：以受控方式采用试剂对废水配量的试剂配量台；包括如本专利技术的先前方面所限定的一个或多个设备的颗粒分离台；使分离的颗粒从分离设备返回到加工厂以供处理或提取的颗粒排出台；使从分离设备提取的污泥返回加工厂以供处理或提取的污泥排出台；和从分离设备收集上清液以供随后使用的上清液收集台。在本专利技术的一个进一步的方面，提供了一种从流体分离颗粒的方法，包括：在固定位置将流体切向引入层流；从固定位置后面的区域以保持层流的涡流方式径向向内逐渐引导所述流体，直到流体到达最佳停留的中心，在该中心，横向流减少，经受重力的轴向流增加；使具有在固定位置附近的成角度流体运动的流体的外部环形处理区域与具有较少成角度流体运动的流体的内部颗粒分离区域分离，以使内部颗粒分离区域中的流体不受外部环形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.30 AU 20109003641.一种用于包含颗粒物质的流体的颗粒分离设备，包括：
处理容器，具有用于注入包含颗粒物质的流体的入口和多个出口，所述多
个出口用于一方面独立地排出分离自流体的的上清液，另一方面独立地排出分
离自流体的颗粒；
外部环形处理区域，用于接收从所述入口切向地注入到所述处理容器中的
流体，并将所述流体引导成容器中围绕其中心轴线的横向层流；
内部颗粒分离区域，与外部处理区域连通，以允许注入的流体以保持流体
的层流的径向汇聚的方式从横向流逐渐地进入，以最终位于处理容器的中央，
以便在内部颗粒分离区域中最佳地停留，同时减少外部环形处理区域中的成角
度流体运动对内部颗粒分离区域中的流体的影响；
下部颗粒收集区域，与外部处理区域和所述内部颗粒分离区域的下部连
通，用于从具有较高比重的流体接收分离的颗粒；和
上部上清液分离区域，与内部颗粒分离区域的顶部连通，用于从流体排出
上清液以供提取。
2.如权利要求1所述的颗粒分离设备，其中所述颗粒分离设备包括圆柱
形挡板，所述圆柱形挡板使外部环形处理区域与内部颗粒分离区域和上部上清
液分离区域完全分离；所述挡板具有轴向延伸的凹入部分，所述凹入部分：
（ⅰ）从挡板的悬垂端打开；（ⅱ）在入口的轴向位置的附近限定顶点；和（ⅲ）
恰好在入口的后部跨越挡板的横向部分。
3.如权利要求2所述的颗粒分离设备，其中所述凹入部分跨越挡板的大
约90°的扇形。
4.如权利要求2或3所述的颗粒分离设备，其中所述凹入部分是抛物线
形状的。
5.如权利要求2至4中的任一项所述的颗粒分离设备，其中从与相对于

\t入口的后部是远端的挡板的悬垂端处的凹入部分的拐点近似对齐的轴向范围
直到顶点，挡板的横向延伸圆弧的半径逐渐减小，以便轴向沿挡板将流体的层
流从外部环形处理区域保持和引导到内部颗粒分离区域中。
6.如前述权利要求中的任一项所述的颗粒分离设备，包括上清液排出室，
用于从上部上清液分离区域接收排出的上清液，并允许上清液从其中排出。
7.如前述权利要求中的任一项所述的颗粒分离设备，其中所述外部环形
处理区域在其顶部关闭，以收集漂浮的颗粒。
8.如前述权利要求中的任一项所述的颗粒分离设备，其中所述上部上清
液分离区域包括堰，以允许接收的上清液通过其排出以供收集，和保持来自流
体的具有较低的比重的漂浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·卡尔·克劳热茨基，
申请(专利权)人：理查德·卡尔·克劳热茨基，
类型：
国别省市：