專利名稱：多級集成化流體動力旋流分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于雨水處理的流體動力旋流分離器，特別是一種用于雨水徑流中固體懸浮物及漂浮物的凈化處理或雨污合流制排水系統(tǒng)固體懸浮物控制及其污水處理工藝的前置預處理的流體動力旋流分離器。
背景技術：
流體動力旋流分離器在國外的發(fā)展歷史可以追溯到1960年代，Bernard Smisson在英國的布里斯托爾建造并測試了旋流分離設施的效果，并用于處理合流制管道的溢流污染控制。第一代的水力分離器能夠有效滯留70%的污染總量(Smisson，1967)。經過1980年代以來的發(fā)展和商業(yè)化，流體動力旋流分離器已在歐洲、北美、日本等區(qū)域進行實驗和應用。(Brombach, 1992; Hedges et al. , 1993; Averill et al. , 1997; Arnett and Gurney, 1998; and Okamoto et al. , 2002)。其性能評價主要包括入流顆粒物的粒徑、密度、沉降性能等方面，強調了污水特性(尤其是顆粒物沉降速度分布)與設施處理效果之間的聯(lián)系及重要性。目前，流體動力旋流分離器的應用范圍包括合流管線的水質控制措施、廢水處理，以及雨水處理。其中，應用于雨水處理的流體動力旋流分離技術中，CDS 和Vortechs 具有較強的代表性。由澳大利亞CDS公司開發(fā)的CDS旋流分離器，在傳統(tǒng)流體動力旋流分離器的基礎上添加了橢圓形孔口 -環(huán)向篩網(wǎng)截留功能，并采用了切向內分離室進料，外分離室出料的方式。該技術的運行機理是將雨水徑流或合流系統(tǒng)污水導流入CDS旋流分離器，利用旋流和環(huán)形篩網(wǎng)的共同作用，實現(xiàn)截留和旋流分離，處理后的水通過油脂擋板后進入出流管。此流體動力旋流分離器主要由切向進水管、溢流堰、環(huán)向篩網(wǎng)、截油板、沉淀物儲存室、切向出水管構成。CDS旋流分離器對塑料袋、煙頭、樹葉等漂浮物及較大粒徑的顆粒物有較好的截留效果，此外截油板及油脂吸附材料的設置也在一定程度上改善了油脂的去除效果。但是，由于環(huán)向篩網(wǎng)上的篩孔尺寸受到堵塞問題的影響，無法保證細顆粒的去除效果。由波蘭Vortechnics公司制造的Vortechs雨水處理系統(tǒng),在高流速狀態(tài)下,用于分離和滯留漂浮物及沉淀物。該系統(tǒng)由柱形旋流沉砂池作為分離主體，通過平緩的旋流運動來促進沉淀污染物遷移至沉淀池中心并沉積。漂浮污染物則浮在液面之上，并高于豎向擋墻底部而被滯留。Vortechs雨水處理系統(tǒng)主要由切向進水管、旋流沉砂池、儲油倉、豎向擋墻、溢流堰構成。Vortechs雨水處理系統(tǒng)在處理小降雨事件時,沉淀物和懸浮物的去除效果非常高。但是，在大、中型降雨事件中，沉底物和油脂的去除率非常低，之前被截留的污染物在沉砂池中會出現(xiàn)再懸浮。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種實用且處理效果優(yōu)化的多級集成化流體動力旋流分離器，要解決傳統(tǒng)的用于雨水處理的流體動力旋流分離器分離效果差的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種多級集成化流體動力旋流分離器，包括柱形殼體和連接在柱形殼體上的切向進水管、出水管，其特征在于所述柱形殼體由頂蓋、底板和側壁組成，其中頂蓋為可拆卸蓋板或局部開孔蓋板；所述柱形殼體的內側上部中心處設有柱形導流板并且該柱形導流板通過柱形導流板支撐架連接在柱形殼體的側壁上，柱形導流板的下端連接有直徑上大下小的錐形導流板，錐形導流板與側壁之間的空腔中設有分離室傾斜擋板，錐形導流板的下方、柱形殼體的側壁上設有沉積物儲存室分隔擋板；所述切向進水管穿過 柱形殼體的側壁、連接在柱形導流板上，所述出水管連接在分離室傾斜擋板上方的柱形殼體的側壁上。所述沉積物儲存室分隔擋板包括再懸浮控制罩和半隔離傾斜擋板，所述再懸浮控制罩通過再懸浮控制罩支撐架連接在側壁上并且再懸浮控制罩由中心向四周向下傾斜，所述半隔離傾斜擋板連接在側壁上并且半隔離傾斜擋板由四周向中心向下傾斜。所述再懸浮控制罩的傾斜角度可為15° 45°，半隔離傾斜擋板的傾斜角度可為 30° 60°。在所述切向進水管的下方、所述錐形導流板的內側壁上可設有螺旋導流板。所述螺旋導流板的傾斜角度可為5° 15°。所述分離室傾斜擋板可連接在柱形殼體的側壁上，并且傾斜擋板由四周向中心向下傾斜。所述分離室傾斜擋板的下端可設有裙邊。所述分離室傾斜擋板的傾斜角度可為15° 30°。所述切向進水管的出水口的水平位置低于出水管的進水口的水平位置。所述錐形導流板的錐角可為5° 10°。與現(xiàn)有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果本實用新型是一種分離非均相混合物的設備，可以實現(xiàn)雨水徑流中粗顆粒沉淀物的分離，以及細顆粒物、油脂及漂浮物的滯留，可應用于市政雨水管道、合流制排水管道系統(tǒng)，以及濕地保護和過濾等設施的預處理。本實用新型具有三級分離室，并集成于一體，具有不耗能、占地面積小、便于安裝及調控、便于集中清淤等特點，同時，與現(xiàn)有流體動力旋流分離器相比，對于顆粒的去除效果及有效處理能力有明顯提高，具體來說，具有以下特點1、由于采用分段多級設計，每一級都有其專門針對的去除目標及機理，防止了二次攜帶及不同性質污染物之間的干擾作用，各粒級范圍的顆粒及漂浮物的去除效率有了整體性的提高，并且在各級分離室構型、大小設計上也有其合理性。2、一級錐段分離室的邊界構型采用底部縮口的錐形設計，這種構型設計有效減少了流體能量的損耗，保證了旋流的充分性；同時，底部的縮口造成了細顆粒及混雜在流體中的漂浮物產生回流。3、相對于一級錐段分離室，二級柱段分離室內的旋轉流體直徑更大，柱段構型設計更易于流體能量的散失，從而降低二級柱段分離室內流體旋轉的速度，提高穩(wěn)定性，延長停留時間。4、三級柱段分離室是所有分離室中流體運行空間最大的，并有效降低了高流量時一級錐段分離室中高強度旋流的干擾，為粗、細顆粒的再沉降提供了有效的場所。5、再懸浮控制罩和半隔離傾斜擋板的搭配，有效防止了強勁旋流對底部沉積物的干擾。6、錐形導流板側壁上螺旋導流板的設置，有效提高了高流量時流體旋轉的穩(wěn)定性。以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。圖I是本實用新型的結構示意圖。圖2是圖I中A-A剖面的示意圖。圖3是圖I中B-B剖面的示意圖。圖4是圖I中C-C剖面的示意圖。圖5是螺旋導流板的示意圖。 圖6是柱形殼體的頂蓋打開時的示意圖。附圖標記1 一漂浮物儲存室、2 —一級錐段分離室、3 —二級柱段分離室、4 一三級柱段分離室、5 —沉積物儲存室、6 —柱形殼體、6. I 一頂蓋、6. 2 一底板、6. 3 一側壁、7 —切向進水管、8 —出水管、9 一柱形導流板、10 —錐形導流板、11 一螺旋導流板、12 —分尚室傾斜擋板、12. I 一裙邊、13 —再懸浮控制罩、14 一半隔離傾斜擋板、15 —再懸浮控制罩支撐架、16 —柱形導流板支撐架。
具體實施方式
實施例參見


圖1-6所示，這種多級集成化流體動力旋流分離器，包括柱形殼體6和連接在柱形殼體6上的切向進水管7、出水管8。所述柱形殼體6由頂蓋6. I、底板6. 2和側壁6. 3組成，其中底板6. 2與側壁6. 3之間為固定連接。所述頂蓋6. I為可拆卸蓋板或局部開孔蓋板。所述可拆卸蓋板是指頂蓋6. I與側壁6. 3之間為可拆卸連接，即可拆卸蓋板與側壁6. 3之間為可拆卸連接。所述局部開孔蓋板是指頂蓋6. I上開有檢修清淤孔，檢修清淤孔開在漂浮物儲存室的上方的頂蓋上，即局部開孔蓋板上開有檢修清淤孔。參見圖6，本實施例選用了可拆卸蓋板。頂蓋6. I設計成可拆卸蓋板或局部開孔蓋板的目的是為了方便本實用新型的安裝、維護和清掏內部雜物。具體來說，就是經過一段時間運行以后，通過拆卸掉柱形殼體6的可拆卸蓋板，或者打開局部開孔蓋板上的檢修清淤孔，就可以輕松的檢修柱形殼體的內部或清理柱形殼體內部的漂浮物和沉積物了。所述柱形殼體6的內側上部中心處設有柱形導流板9并且該柱形導流板9通過柱形導流板支撐架16連接在柱形殼體的側壁6. 3上，柱形導流板9的下端連接有直徑上大下小的錐形導流板10，錐形導流板10與側壁6. 3之間的空腔中設有分離室傾斜擋板12，錐形導流板10的下方、柱形殼體的側壁6. 3上設有沉積物儲存室分隔擋板；所述切向進水管7穿過柱形殼體的側壁6. 3、連接在柱形導流板9上，所述出水管8連接在分離室傾斜擋板12上方的柱形殼體的側壁6. 3上。所述切向進水管7的出水口的水平位置低于出水管8的進水口的水平位置。作為優(yōu)選的實施例，本實施例中的錐形導流板10的錐角為5° 10°。在所述切向進水管7的下方、所述錐形導流板10的內側壁上設有螺旋導流板11，螺旋導流板11的傾斜角度為5° 15°。作為優(yōu)選的實施例，本實施例中的分離室傾斜擋板12連接在柱形殼體6的側壁6. 3上，并且傾斜擋板12由四周向中心向下傾斜。分離室傾斜擋板12的下端設有裙邊12. 1，分離室傾斜擋板12的傾斜角度為15° 30°。[0032]作為優(yōu)選的實施例，本實施例中的沉積物儲存室分隔擋板包括再懸浮控制罩13和半隔離傾斜擋板14，所述再懸浮控制罩13通過再懸浮控制罩支撐架15連接在側壁6. 3上并且再懸浮控制罩13由中心向四周向下傾斜，再懸浮控制罩13的傾斜角度為15° 45°。所述半隔離傾斜擋板14連接在側壁6.3上并且半隔離傾斜擋板14由四周向中心向下傾斜，半隔離傾斜擋板14的傾斜角度為30° 60°。[0033]所述柱形導流板9的內側空間為漂浮物儲存室1，位于漂浮物儲存室I的下方并與漂浮物儲存室I連通的錐形導流板10的內側空間為一級錐段分離室2，位于一級錐段分離室2底部外側并與一級錐段分離室2連通的錐形導流板10的外側空間為二級柱段分離室3，位于分離室傾斜擋板12的上方、并與二級柱段分離室3連通的空間為三級柱段分離室4，位于再懸浮控制罩13和半隔離傾斜擋板14的下方、并與二級柱段分離室3連通的空間為沉積物儲存室5。漂浮物儲存室I與一級錐段分離室2相連通，二級柱段分離室3與一級錐段分離室2相連通，二級柱段分離室3與三級柱段分離室4、沉積物儲存室5相連通。柱形導流板9、錐形導流板10、傾斜擋板12、再懸浮控制罩13、半隔離傾斜擋板14將整個柱形殼體6的內部分成三級分離室、漂浮物儲存室I和沉積物儲存室5。所述二級柱段分離室3至三級柱段分離室4的出水口位于二級柱段分離室3的中心附近，可有效控制二級柱段分離室3內的粗顆粒沉淀物的流失。所述漂浮物儲存室I使得漂浮物在進入一級錐段分離室2前被截留。所述錐形導流板10從其外側向其中央向下傾斜，使得錐形導流板10內側的一級錐段分離室2的空間上大下小，成為一錐形空間，這樣不但可以提高旋流效果及穩(wěn)定性，還可以將流入到柱形導流板9內部并螺旋向下運動的雨水徑流引導至二級柱段分離室3，同時，這種構型設計，在提高旋流效果的同時，增大了二級柱段分離室3、三級柱段分離室4的分離空間。還有，雨水中分離出的漂浮物滯留在一級錐段分離室2的上部，即柱形導流板9的內部、漂浮物儲存室I中，這樣可以防止漂浮物對錐形導流板10內的旋流效果造成影響。此外，錐形導流板10的底部收口設計，使得螺旋向下運動的雨水徑流中的漂浮物及細顆粒形成反轉向上的回流，在一級錐段分離室2的下部，即在錐形導流板10的內側，細顆粒及漂浮物在接近一級錐段分離室I的出口時形成回流，并最終滯留在旋流體的中心附近，由此實現(xiàn)了細顆粒及漂浮物的滯留。所述螺旋導流板11設置在切向進水管7與柱形導流板9的切向接口的下方，與錐形導流板10的內壁連接，可約束流體軌跡、提高渦流流型、降低流場擾動、引導流體的穩(wěn)定流動，所以提高了高流量時流體旋轉的穩(wěn)定性。所述二級柱段分離室3主要完成雨水徑流中的粗顆粒沉淀物的去除，二級柱段分離室3的柱段構型設計降低了流體旋轉的速度，延長停留時間。此外，在高流量下，二級柱段分離室3容易產生跑粗現(xiàn)象，設置三級柱段分離室4，主要就是可以防止因流量過大而形成的跑粗現(xiàn)象，即三級柱段分離室4可以抵抗高流量時一級錐段分離室2中的高強度旋流的干擾，三級柱段分離室4是一個較大的、流態(tài)穩(wěn)定的緩沖空間，可為高流量的雨水提供充分的停留時間。所述傾斜擋板12位于所述錐形導流板10的底部出口的上方，可防止短流現(xiàn)象的發(fā)生，傾斜擋板12從其外側向其中央向下傾斜，并在底部設置有裙邊12. 1，可控制二級柱段分離室3中液體向三級柱段分離室4的流出，傾斜擋板12底部的裙邊12. 1，可對漂浮物起到再次滯留作用，同時能有效防止跑粗。所述再懸浮控制罩13從中央向外側向下傾斜，頂部封口，底部開口，位于錐形導流板10的底部出口的下方，并由支撐架15支撐，可防止一級錐段分離室2的較強旋流對底部沉積物造成擾動，有效控制再懸?。淮送?，再懸浮控制罩13的底部開口設計，能夠對沉積物儲存室5中的漂浮物及顆粒物起到一定滯留作用。所述隔離傾斜擋板14設置在再懸浮控制罩13的下方，可將沉淀物引導至沉積物儲存室5中，并且可以與再懸浮控制罩13聯(lián)合防治擾動及再懸浮。再懸浮控制罩13和半隔離傾斜擋板14的搭配，可防止強勁旋流對底部沉積物的干擾，并且，沉積物儲存室5內的沉淀物，通過再懸浮控制罩13和半隔離傾斜擋板14的遮擋措施，可防止高流量下的再懸浮。所述柱形殼體6可用于固定內部構件。所述切向進水管7連接至柱形導流板9并延伸到柱形殼體6外部，雨水徑流通過切向進水管7流入到柱形導流板9內部；由于切向進水管7是沿切向連接至所述柱形導流板9，所以使得雨水流入到柱形導流板9內部并圍繞一級錐段分離室2的中心軸線旋轉。所述出水管8連接至柱形殼體6并延伸至柱形殼體6的外部，雨水通過出水管8排出。本實用新型的工作過程如下混雜懸浮物、漂浮物和粗顆粒沉淀物的雨水由切向進水管7進入柱形導流板9內部，并形成旋流，在離心力、向心浮力以及流體曳力的共同作用下，密度小于水的混雜懸浮物和漂浮物，在水平方向將朝旋轉流場的中心移動，最終在進入一級錐段分離室2前被截留至漂浮物儲存室I中。此外，在豎向將旋轉向下至錐形導流板10底部出口的位置，部分流體挾帶混雜懸浮物和漂浮物反轉向上做往復循環(huán)運動。所述粗顆粒沉淀物則被剩余流體挾帶進入二級柱段分離室3，在二級柱段分離室3中，雨水向上流出的力度小于粗顆粒沉淀物從錐形導流板10底部向下流出的慣性力量，使大部分的粗顆粒沉淀物作180°的逆行，并最終沉至沉積物儲存室5，即混有粗顆粒沉淀物的徑流通過一級錐段分離室2的出口，并在二級柱段分離室3的穩(wěn)定、慢速旋轉下，沉淀至底部的沉積物儲存室5內。經過二級柱段分離室3處理后的雨水則越過傾斜擋板12，進入三級柱段分離室4并進行末處理，最后通過柱形殼體上部的出水管8外排。本實用新型在模擬暴雨污染徑流控制中的應用實例本實用新型中的柱形導流板內徑為250mm，高度為250mm ;錐形導流板錐角為7°，高度為500mm，上口直徑250mm ;螺旋導流板傾斜角度為11°，寬度為60mm，高度為250mm ;半隔離傾斜擋板傾斜角度為45°，高度為150mm，上口直徑為450mm;再懸浮控制罩傾斜角度為30°，高度為50mm，上口直徑為50mm ;傾斜擋板傾斜角度為23°，高度為50mm，上口直徑為550mm，底部裙邊直徑為220mm，高度為30mm ;切向進水管直徑為65mm，出水管直徑為100mm。分離效果在入口中位徑D50 變化范圍在45 61 ii m之內時，對粒徑在0 45 ii m的固體顆粒的去除效率為25. 79 38. 66%，對粒徑在45 125 ii m的固體顆粒的去除效率為48. 41 69. 18%，對粒徑在125 u m以上的固體顆粒的去除效率達到了 86. 31 96. 80%。
權利要求1.一種多級集成化流體動カ旋流分離器，包括柱形殼體(6)和連接在柱形殼體(6)上的切向進水管(7)、出水管(8)，其特征在于所述柱形殼體(6)由頂蓋(6. I)、底板(6. 2)和側壁(6. 3)組成，其中頂蓋(6. I)為可拆卸蓋板或局部開孔蓋板；所述柱形殼體(6)的內側上部中心處設有柱形導流板(9)并且該柱形導流板(9)通過柱形導流板支撐架(16)連接在柱形殼體的側壁(6. 3)上，柱形導流板(9)的下端連接有直徑上大下小的錐形導流板(10)，錐形導流板(10)與側壁(6. 3)之間的空腔中設有分離室傾斜擋板(12)，錐形導流板(10)的下方、柱形殼體的側壁(6. 3)上設有沉積物儲存室分隔擋板；所述切向進水管(7)穿過柱形殼體的側壁(6. 3)、連接在柱形導流板(9)上，所述出水管(8)連接在分離室傾斜擋板(12)上方的柱形殼體的側壁(6. 3)上。
2.根據(jù)權利要求I所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述沉積物儲存室分隔擋板包括再懸浮控制罩(13)和半隔離傾斜擋板(14)，所述再懸浮控制罩(13)通過再懸浮控制罩支撐架(15)連接在側壁(6. 3)上并且再懸浮控制罩(13)由中心向四周向下傾斜，所述半隔離傾斜擋板(14)連接在側壁(6. 3)上并且半隔離傾斜擋板(14)由四周向中心向下傾斜。
3.根據(jù)權利要求2所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述再懸浮控制罩(13)的傾斜角度為15° 45°，半隔離傾斜擋板(14)的傾斜角度為30° 60°。
4.根據(jù)權利要求I所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于在所述切向進水管(7)的下方、所述錐形導流板(10)的內側壁上設有螺旋導流板(11)。
5.根據(jù)權利要求4所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述螺旋導流板(11)的傾斜角度為5° 15°。
6.根據(jù)權利要求I所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述分離室傾斜擋板(12)連接在柱形殼體(6)的側壁(6. 3)上，并且傾斜擋板(12)由四周向中心向下傾斜。
7.根據(jù)權利要求6所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述分離室傾斜擋板(12)的下端設有裙邊(12. I)。
8.根據(jù)權利要求6所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述分離室傾斜擋板(12)的傾斜角度為15° 30°。
9.根據(jù)權利要求I所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述切向進水管(7)的出水ロ的水平位置低于出水管(8)的進水口的水平位置。
10.根據(jù)權利要求I所述的多級集成化流體動カ旋流分離器，其特征在于所述錐形導流板(10)的錐角為5° 10°。
專利摘要一種多級集成化流體動力旋流分離器，包括柱形殼體和連接在柱形殼體上的切向進水管、出水管，所述柱形殼體由頂蓋、底板和側壁組成，其中頂蓋為可拆卸蓋板或局部開孔蓋板；所述柱形殼體的內側上部中心處設有柱形導流板并且該柱形導流板通過柱形導流板支撐架連接在柱形殼體的側壁上，柱形導流板的下端連接有直徑上大下小的錐形導流板，錐形導流板與側壁之間的空腔中設有分離室傾斜擋板，錐形導流板的下方、柱形殼體的側壁上設有沉積物儲存室分隔擋板。本旋流分離器具有三級分離室，并集成于一體，與現(xiàn)有流體動力旋流分離器相比，對于顆粒的去除效果及有效處理能力明顯提高。
文檔編號B01D21/26GK202410265SQ20112053689
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月20日
發(fā)明者吳熙, 李俊奇, 王建龍, 王文海, 車伍 申請人:北京建筑工程學院