本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種漩渦式灰水濃淡分離裝置。

背景技術(shù)：

由于濕式電除塵器(以下簡稱濕電)往往是作為電廠大氣污染物綜合治理的終端精處理設(shè)備，其灰水中的懸浮物顆粒極其細微，當入口溶度小于50mg/Nm³時，90％的懸浮物粒徑小于10μm，懸浮物濃度達到2000mg/l以上，當入口溶度小于30mg/Nm³時，90％的懸浮物粒徑小于5μm，懸浮物濃度達到1000mg/l以上。因此這種高濃度超細顆粒懸浮物的淡化處理相對困難，設(shè)備成本高。

現(xiàn)有技術(shù)存在多種的懸浮物淡化處理裝置，歸納起來主要有以下幾類典型的懸浮物淡化處理裝置：1、沉淀池；2、電絮凝；3、機械攔截過濾；4、旋流分離。

現(xiàn)有技術(shù)主要是采用傳統(tǒng)的水處理方式，雖然具有一定的運行效果，但均存在設(shè)備成本高，占地面積大，系統(tǒng)復(fù)雜，維護量大的缺點?，F(xiàn)對上述四類裝置分析如下：

1、沉淀池：由于濕式電除塵器灰水內(nèi)的懸浮物顆粒極細，沉速極小，僅15μm/s，若不添加絮凝劑加速沉降，其占用場地面積將極其龐大才能滿足濕電循環(huán)用水要求，而添加絮凝劑后不但增加了設(shè)備和運行費用，還增加了循環(huán)水中的其他可溶性鹽成分，改變了原有水質(zhì)，減少濕電用水的循環(huán)倍率，濕電的排水額外增加了絮凝劑成分還無法被濕法脫硫回用。

2、電絮凝：電絮凝的懸浮物去除原理同沉淀池，只是由電子絮凝的方法取代了添加化學(xué)絮凝劑而已，但需增加高壓電子絮凝發(fā)生器，大幅增加了設(shè)備成本和電耗成本。

3、機械攔截過濾：目前較適用的是高精度反沖洗自動過濾器，但由于濕式電除塵器灰水中懸浮物顆粒細，過濾水量大，且有腐蝕性，導(dǎo)致自動過濾器設(shè)備成本偏高，因過濾精度高，為保證反洗力度需較高的水壓保證，導(dǎo)致給水泵能耗偏高。

4、旋流分離：旋流器的基本原理是將具有一定密度差的液-液、液-固、液-氣等兩相或多相混合物在離心力的作用下進行分離。將混合液以一定的壓力切向進入旋流器，在圓柱腔內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場，混合物中密度大的組分在旋流場的作用下同時沿軸向向下運動，沿徑向向外運動，在到達錐體段沿器壁向下運動，并由底流口排出，這樣就形成了外旋渦流場；密度小的組分向中心軸線方向運動，并在軸線中心形成一向上運動的內(nèi)渦旋，然后由溢流口排出，這樣就達到了兩相分離的目的。旋流器按分離粒度的大小分為除砂器、除泥器、微型旋流器，分離粒度越小，旋流器的標稱直徑越小，處理水量也越小，對于濕式電除塵器的灰水懸浮物粒徑情況，僅微型旋流器能勉強適用，但當濕式電除塵器入口溶度小于30mg/Nm³時，90％的懸浮物粒徑小于5μm，50％的懸浮物粒徑小于2.5μm，微型旋流器也已無法分離。況且，微型旋流器的處理水量很小，要滿足濕式電除塵器灰水大水量的要求時，其設(shè)備成本也是很高，而要達到5μm以下的分離粒度，其進水壓力也相當高，泵能耗成本也相應(yīng)升高；同時旋流器的底流排水量占比很大，會導(dǎo)致濕式電除塵器的廢水量增大，因此旋流器也不適用于濕式電除塵器的灰水分離工況。

因此，亟需設(shè)計一種漩渦式灰水濃淡分離裝置，以更好地滿足濕式電除塵器的灰水分離需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種漩渦式灰水濃淡分離裝置，能夠在不影響原水質(zhì)的情況下實現(xiàn)濕式電除塵器灰水的濃淡分離，且濃水排放量小，運行耗費量低，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種漩渦式灰水濃淡分離裝置，包括具有排污口的緩沖水箱，所述緩沖水箱為筒徑大于預(yù)定值的圓筒狀，且其上部的側(cè)壁開設(shè)有淡水的溢流口，其中部的側(cè)壁開設(shè)有與進水管連通的進水口，所述進水管用于輸送待處理灰水，并將所述待處理灰水以自由落水的形式引入所述進水口，所述進水口的進水方向與所述待處理灰水的科里奧利慣性力的方向一致。

本發(fā)明利用旋渦式分離原理，充分利用重力流自由落水形成欠動力源，使得待處理灰水在欠動力下運行，緩沖水箱的內(nèi)部介質(zhì)處在水流轉(zhuǎn)速逐漸減弱的不穩(wěn)定狀態(tài)；此時，由于給料動力不足，緩沖水箱中水的旋轉(zhuǎn)流動將會逐漸停止，在緩沖水箱內(nèi)壁的摩擦力作用下，靠近緩沖水箱邊緣的水將會最先減速而停止運動，而處于緩沖水箱中心的水將最后減速，即進入緩沖水箱的待處理灰水在徑向上存在流速梯度；根據(jù)伯努利流體方程可知，緩沖水箱的徑向壓力使得較重的懸浮物向中心運動，即本發(fā)明的原理與旋流器的分離原理截然相反。

采用上述原理，本發(fā)明一方面使得緩沖水箱的筒徑大于預(yù)定值，以使得筒徑足夠大，更容易使得待處理灰水獲得水流轉(zhuǎn)速逐漸減弱的不穩(wěn)定狀態(tài)，便于重顆粒向緩沖水箱的中心運動，并在自身重量的作用下向中心底部聚攏，在自然沉降和漩渦的雙重作用下形成明顯的濃淡分層，達到分離效果；另一方面，利用重力流自由落水作為欠動力源，以使得待處理灰水以較小的初速度流入緩沖水箱內(nèi)，無需設(shè)置給料泵，不僅節(jié)約了能源，還為本發(fā)明懸浮物的沉降奠定了良好的動力基礎(chǔ)；再者，將進水口開設(shè)在緩沖水箱的中部，溢流口開設(shè)在緩沖水箱的上部，加之待處理灰水以較小的初速度進入緩沖水箱進行欠動力運行，使得待處理灰水的流入不會擾動上部已經(jīng)溢流形成的淡水，以免增加淡水內(nèi)懸浮物的含量；同時，進水口不至于過高，以避免下部的阻力過大而不利于懸浮物沉降，進水口也不至于過低，從而為懸浮物的沉降以及漩渦的作用提供足夠的空間；尤其是，本發(fā)明有效利用了科里奧利慣性力，使得進水方向與該慣性力的方向大致一致，進而利用該慣性力使得懸浮物自然沉降，無需額外提供旋轉(zhuǎn)動力，進一步降低了能源成本，還使得懸浮物順應(yīng)慣性力動作，避免了緩沖水箱內(nèi)部的擾動，更有利于懸浮物充分沉降，提高分離效率，降低淡水中的懸浮物含量。

可選地，所述進水口開設(shè)于所述緩沖水箱的切向，并引導(dǎo)所述進水方向向下傾斜，以使得所述進水方向與所述待處理灰水的科里奧利慣性力的方向一致。

可選地，所述進水口為方形，所述進水管為圓形管，所述進水管與所述進水口通過方圓節(jié)連通。

可選地，所述進水口的橫截面積與所述進水管的橫截面積相等。

可選地，所述溢流口為寬扁狀的矩形口。

可選地，所述緩沖水箱的內(nèi)壁的摩擦系數(shù)大于預(yù)定系數(shù)。

可選地，所述緩沖水箱的底部為倒錐形，且錐角大于等于150度。

可選地，所述排污口設(shè)于所述緩沖水箱的底部的錐角處。

可選地，所述排污口連通有排污管，以便通過所述排污管將處理后的濃水輸送至濕法脫硫系統(tǒng)作為工藝水；和/或，所述溢流口連通有溢流管，用于將溢流出的淡水輸送至濕式電除塵器循環(huán)使用。

可選地，所述進水管用于引入所述待處理灰水的入口不低于所述溢流口，且所述入口與所述溢流口之間具有預(yù)定高度差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供漩渦式灰水濃淡分離裝置在一種具體實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示漩渦式灰水濃淡分離裝置的俯視圖。

圖1-2中：

排污口1、緩沖水箱2、溢流口3、進水管4、入口41、進水口5、方圓節(jié)6、排污管7、溢流管8。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種漩渦式灰水濃淡分離裝置，能夠在不影響原水質(zhì)的情況下實現(xiàn)濕式電除塵器灰水的濃淡分離，且濃水排放量小，運行耗費量低，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行具體介紹，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員準確理解本發(fā)明的技術(shù)方案。

本文所述的上下以漩渦式灰水濃淡分離裝置正常使用狀態(tài)為參照，正常使用時，垂直于地面的方向為上下方向，指向地面的方向為下，背離地面的方向為上。

本文所述的徑向、軸向、周向等以緩沖水箱2為參照，緩沖水箱2為圓筒狀，則該緩沖水箱2的環(huán)繞方向即為周向，中軸線的延伸方向即為軸向，在垂直于軸向的水平面內(nèi)，與周向垂直的方向即為徑向。本發(fā)明中，軸向大致等同于上下方向。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種漩渦式灰水濃淡分離裝置，包括圓筒狀的緩沖水箱2，且其筒徑大于預(yù)定值；該緩沖水箱2設(shè)有排污口1、溢流口3和進水口5，其中，溢流口3設(shè)于上部的側(cè)壁，進水口5設(shè)于中部的側(cè)壁，排污口1根據(jù)需要設(shè)置，可以設(shè)于底部；溢流口3用于輸出分離后形成的淡水，進水口5連通有進水管4，用于將待處理灰水輸送至進水口5，并且可以使得待處理灰水以自由落水的形式引入進水口5，通過進水口5流入緩沖水箱2中；進水口5可以使得進水方向與待處理灰水的科里奧利慣性力的方向一致。

其中，緩沖水箱2的筒徑大于預(yù)定值是指，該緩沖水箱2具有相對于旋流器而言較大的筒徑，以使得待處理灰水經(jīng)由進水口5進入后能夠處于欠動力狀態(tài)，因此，該預(yù)定值根據(jù)進入進水口5的灰水的流速、緩沖水箱2的高度、進水口5的開設(shè)位置等進行綜合設(shè)置，以輔助實現(xiàn)欠動力進水。

如圖1所示，進水口5可以開設(shè)在緩沖水箱2的切向，并引導(dǎo)進水方向向下傾斜，以使得進水方向能夠與待處理灰水的科里奧利慣性力的方向大致一致，以便較重的懸浮物能夠沿圖1中所示箭頭的方向回旋沉降，實現(xiàn)明顯的濃淡分層。具體地，進水方向可以向下傾斜3度，此時對應(yīng)的斜度約為1:20。

如圖2所示，由于我國地處北半球，進水方向可以沿逆時針方向，較重的懸浮物沿圖2中所示的箭頭由外而內(nèi)逆時針環(huán)繞，最終在緩沖水箱2底部的中心位置匯集。

現(xiàn)有技術(shù)中，由于離心運動受到處理設(shè)備內(nèi)壁的約束，在進水壓力足夠時，水箱內(nèi)介質(zhì)流動最后會達到穩(wěn)定的狀態(tài)，即轉(zhuǎn)速恒定、徑向物質(zhì)分布恒定。由牛頓第二定律可知，向心加速度等于單位體積所受徑向壓力之差。這和地球表面的氣體受到地球引力一樣，密度大的物質(zhì)會往外運動，即離心運動導(dǎo)致的內(nèi)外分層現(xiàn)象。旋流器就是利用這一離心原理制成的。

但是，當給料動力不足時，水箱中的水的旋轉(zhuǎn)流動將會逐漸停下，由于水箱內(nèi)壁摩擦力的作用，邊緣的水將會最先減速停下，這樣，水流在徑向上就存在流速梯度；根據(jù)伯努利流體方程可得，徑向的壓力使得較重的懸浮物向中心運動，與穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的流動方向相反。本發(fā)明就是利用這一分離原理制成的。

基于原理的不同，現(xiàn)有技術(shù)中，旋流器要求內(nèi)部介質(zhì)具有較高的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，使重顆?？朔淖枇ο蚱鞅谶\動，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下運動，細而小的顆粒及大部分水則因所受的離心力小，未及靠近器壁即隨料漿做回轉(zhuǎn)運動，達到分離效果。

旋流器的分離原理要求其具備以下因素：

(1)需要額外添加給料泵才能滿足其穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的運行動力要求；

(2)筒徑不宜過大，太大的筒徑要獲得恒定轉(zhuǎn)速耗能巨大，但小筒徑?jīng)Q定了其較小的處理量；

(3)為減少摩擦能耗，內(nèi)壁要求光滑；

(4)為獲得內(nèi)部介質(zhì)的整體穩(wěn)定旋流，必須在上部切向進水；

(5)為獲得較好的分離效果，其底壁的錐角一般小于20°，若分離粒徑小甚至要低于5°，加工困難。

相對地，本發(fā)明要求內(nèi)部介質(zhì)在欠動力下運行，使內(nèi)部介質(zhì)始終處在水流轉(zhuǎn)速逐漸減弱的不穩(wěn)定狀態(tài)，以便重顆粒向中心運動，并在自身重力的作用下，向中心底部聚攏，形成明顯的濃淡分層，達到分離效果。

基于上述原理，以待處理灰水為來自濕式電除塵器為例，本發(fā)明中，一方面，將濕式電除塵器的灰斗高位自由落水，使得進水管4將待處理灰水以重力流自由落水的形式引入進水口5，以滿足其欠動力進水的需求，還節(jié)約了能耗和成本，無需額外添加給料泵；另一方面，本發(fā)明的緩沖水箱2為筒徑大于預(yù)定值的圓筒狀，其筒徑足夠大，由于欠動力進水，大筒徑更容易獲得水流轉(zhuǎn)速逐漸減弱的不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于較重的懸浮物向中心運動；再者，為保證上部溢流不受下部旋流的影響，在中部開設(shè)進水口5，且該進水口5可以使得進水方向與科里奧利慣性力的方向大致一致，進而利用慣性力使得較重的懸浮物在回轉(zhuǎn)過程中自然沉降，使得淡水向上溢流，形成明顯的濃淡分層，還不會擾動上部溢流形成的淡水；同時，將溢流口3開設(shè)在上部，根據(jù)上述原理，越往上淡水中懸浮物的含量越少，故開設(shè)在上部的溢流口3能夠輸出最為純凈的淡水，使得輸出的淡水能夠滿足循環(huán)使用的需求。

可以理解，進水口5的開設(shè)位置不宜過高，否則，處于該進水口5下方的懸浮物和正在處理的灰水會對新進入的灰水產(chǎn)生較大的阻力，不利于灰水中懸浮物的沉降；而且，進水口5的開設(shè)位置不宜過低，否則不足以形成足夠高度的沉降空間，也不能夠提供足夠的處理量，會影響分離效率和分離效果。因此，本發(fā)明中將進水口5開設(shè)在緩沖水箱2的中部。

還可以理解的是，本發(fā)明的中部、上部和下部是相對而言的，中部是指在緩沖水箱2的高度方向的中心分別向上向下擴展一定距離形成的中部區(qū)域，并不嚴格地限定為緩沖水箱2的正中間；同理，上部是指處于中部上方的區(qū)域，下部是指處于中部下方的區(qū)域。

在一種實施例中，進水口5可以設(shè)置為方形，且開口方向在緩沖水箱2的切向延伸；進水管4可以為圓形管，以更好地與濕式電除塵器的灰斗配合，并且可以其管壁與由進水管4流入的待處理灰水充分接觸，進而對待處理灰水進行緩沖減速，以使得待處理灰水最終以合適的初速度經(jīng)由進水口5流入緩沖水箱2，為后續(xù)的分離處理奠定基礎(chǔ)；為實現(xiàn)進水管4與進水口5的連通，可以采用方圓節(jié)6，如圖1所示，通過方圓節(jié)6實現(xiàn)進水口5與進水管4的連通。

并且，還可以對進水管4的高度進行控制，進水管4設(shè)有用于引入待處理灰水的入口41，該入口41不低于溢流口3，且與溢流口3存在預(yù)定高度差。在圖1所示的實施例中，該進入口41高于溢流口3，且與溢流口3之間具有預(yù)定高度差，利用高度差對重力流的自由落水初速度進行控制，并可以根據(jù)待處理灰水中懸浮物的含量、對處理后所形成淡水的要求等對預(yù)定高度差進行控制，以更好地與循環(huán)水系統(tǒng)相匹配。

同時，進水口5的橫截面積可以與進水管4的橫截面積大致相等，以降低待處理灰水由進水管4經(jīng)方圓節(jié)6進入進水口5時流速的變化，便于控制待處理灰水進入緩沖水箱2的流速，優(yōu)化分離效果。

當待處理灰水以合適的流速進入進水口5時，進水口5的設(shè)置使得進水方向與科里奧利慣性力的方向一致，進而在該慣性力的作用下使得懸浮物沿圖1所示箭頭方向由外而內(nèi)回旋，并在回旋過程中在懸浮物自重的作用下自然沉降，最終將懸浮物積聚在緩沖水箱2底部的中心，而受到下部懸浮物的作用，使得淡水往上溢流，在進水口5上部形成淡水層，實現(xiàn)濃淡分離。

在上述基礎(chǔ)上，如圖2所示，溢流口3可以設(shè)置為寬扁狀的矩形口，即該矩形口的長邊大于短邊，且差值較大，例如，長邊可以為短邊的兩倍以上，以使得溢流口3明顯呈現(xiàn)為寬扁狀。溢流口3的短邊可以處于上下方向，長邊可以大致處于緩沖水箱2的周向。

如上文所述，淡水中懸浮物的含量與其所處的高度有關(guān)，則將溢流口3設(shè)為寬扁狀的矩形口時，可以向外輸出處于較高位置的懸浮物含量較低的淡水，提高所輸出淡水的純凈度，更好的滿足循環(huán)系統(tǒng)的使用需求；同時，由于溢流口3較寬，具有足夠的橫截面積，在單位時間內(nèi)具有足夠的出水量，滿足淡水輸出量的需求。

此外，為進一步加強摩擦減速，可以將緩沖水箱2的內(nèi)壁設(shè)置為粗糙的表面，即該內(nèi)壁的摩擦系數(shù)大于預(yù)定系數(shù)，預(yù)定系數(shù)可以參照本領(lǐng)域的相關(guān)標準制定。在一種實施例中，將緩沖水箱2的內(nèi)壁采用普通玻璃鱗片防腐涂層即可滿足要求。

另外，本發(fā)明中，緩沖水箱2的底部可以為倒錐形，且由于其分離原理與現(xiàn)有技術(shù)中的旋流器不同，本發(fā)明緩沖水箱2的底部錐角不影響分離效果，僅有利排污即可，故其底部的錐角大于等于150°，制造工藝更為簡單。

相應(yīng)地，可以將排污口1設(shè)于緩沖水箱2底部的錐角處，以利于排污。

而且，由于底部的錐角相對較大，則處于底部的排污口1的大小不受緩沖水箱2結(jié)構(gòu)的限制，可根據(jù)濕式電除塵器循環(huán)水系統(tǒng)工藝要求確定，其排污量易于控制，可完全滿足系統(tǒng)的水平衡要求。

參考圖1可知，本發(fā)明還可以包括排污管7，該排污管7與排污口1連通，用于將處理后形成的濃水輸送至濕法脫硫系統(tǒng)，作為濕法脫硫系統(tǒng)的工藝水。

還可以設(shè)有與溢流口3連通的溢流管8，用于將溢流形成的淡水輸送至濕式電除塵器的循環(huán)系統(tǒng)，進行循環(huán)使用。

與背景技術(shù)中現(xiàn)有技術(shù)的方案相比，本發(fā)明具有如下效果：

(1)、無需添加絮凝劑，不影響原有水質(zhì)，無投藥設(shè)備，降低設(shè)備成本和運行耗材；

(2)、僅將原有緩沖水箱2適當擴容，無其他設(shè)備，不會占用額外場地；

(3)、利用高位的灰斗重力流自由落水作為欠動力源，無需額外的動力源，減少設(shè)備成本和運行電耗；

(4)、由于底部的排污口1大小不受緩沖水箱2結(jié)構(gòu)的限制，可根據(jù)濕式電除塵器循環(huán)水系統(tǒng)工藝要求確定，進而實現(xiàn)很小的濃水排放量，滿足濕式電除塵器的運行要求；

(5)、結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，以最低的設(shè)備成本和維護成本實現(xiàn)濕式電除塵器灰水的濃淡分離。

以上對本發(fā)明所提供漩渦式灰水濃淡分離裝置進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。