一种细管沉降单元、悬浮颗粒的分离系统及其分离方法

专利名称：一种细管沉降单元、悬浮颗粒的分离系统及其分离方法
技术领域：
本发明涉及一种微米级悬浮颗粒的分离装置及方法，特别是涉及细管沉降单元处
理浊水及微米级悬浮颗粒的分离。
背景技术：
在国内外对于斜板(管)已得到很普遍的应用，传统的上向流斜板(管)的处理 浊水方式也已广泛应用；该方式的主要特点就是利用浅沉理论来去除浊水中的悬浮颗粒， 斜板(管)的流出端是开放的，不封闭的，因此斜板(管)的处理水大部分仍然流出到沉淀 池中。此外，在现今的斜板(管)的利用中，斜板(管)长一般为1000mm，斜板(管)间的 距离一般为25 35mm，如此在要保证处理流量的情况下，则较难以去除沉降速度或者粒径 较小的悬浮颗粒，而且对于实际去除颗粒物质的粒径大小没有明确范围。
专利200610098763. X中已述及到一种关于封闭的悬浊液分离装置，旨在通过该 装置能大幅度地提高悬浊液分离处理能力，并且达到安装、更换、维修简单等效果。但是其 中对于斜板间距没有作规定限制，具体去除或分离颗粒的粒径大小不清楚。为了能很好地 利用斜板(管)沉降作用的性能，确定去除的颗粒粒径范围，以及高效的固体颗粒分离得到 充分发挥，有必要寻求一种较好的分离方法，不仅有高效的去除水中悬浮颗粒的效果，亦可 对固体颗粒进行分离分级。

发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种悬浮颗粒的分离单 元。 本发明的第二目的在于提供一种可以根据具体要分离或者提取的颗粒粒径范围， 进行定量地除去不需要的粒径范围内的颗粒，或者得到所需粒径范围的颗粒，即实现颗粒 物质的定量分离分级的悬浮颗粒的分离系统。 本发明的第三目的在于提供一种成倍提高水处理领域中的浊水中细小粒径悬浮 物的去除能力的悬浮颗粒分离方法。 为实现上述目的，本发明的细管沉降单元，包括多根细沉降管固定为一整体的管 束，每根细沉降管一端开口 ，作为入液口 ，另一端连接集液仓，集液仓上连接有出液管，浊水 自入液口流入经细沉降管从出液管流出。 进一步，所述多根细沉降管之间通过捆扎固定或者将所述多根细沉降管紧密填充 在两端开口的套管中固定。 进一步，所述管束的一端盖装密封盖密封，密封盖上设置有与所述出液管相连的 出水孔，所述密封盖为锥形盖或者平面盖。 进一步，所述套管中填充单一管径的细沉降管或者填充不同管径的细沉降管，由 不同管径填充构成的管束能够串联使用，其串联方式为不同管径的细沉降管串联填充在一 个套管中，形成直线型或曲线型管束或者串联填充在不同套管中，呈直线型或带倾角的折线型管束。 进一步，所述细沉降管填充在所述套管中的方式为所述套管吸入口处填充大管径 的细沉降管，所述套管流出口处填充小管径的细沉降管。 进一步，所述套管和细沉降管的断面形状为圆形或者多边形，细沉降的断面高度 小于等于25mm，管长小于等于2m。 进一步，所述细沉降管的断面形状为正六边形，多个正六边形细沉降管构成断面 形状为蜂窝状的细管沉降单元。 本发明的悬浮颗粒分离系统，包括上述的至少一细管沉降单元、浊水蓄水槽和抽
水装置，细管沉降单元以一倾角浸入在浊水蓄水槽中并固定，抽水装置用于将浊水蓄水槽
中的水，自细管沉降单元的进水口经细管沉降单元，从细管沉降单元的出水管排出。 进一步，所述浊水蓄水槽为平流沉淀池，所述细管沉降单元通过支撑架支撑，并与
支撑架上的转轴相连，所述细管沉降单元浸入所述浊水蓄水槽的一端设置浮箱，浮箱可以
自由调节浮力的大小，通过调节浮箱产生的浮力，进而改变细管沉降单元的倾斜角度，并使
得细管沉降单元只有下端入口部浸没在所述浊水蓄水槽的水面以下。 进一步，所述浊水蓄水槽为斜板沉淀池，该沉淀池中设置有多块水平排列或者竖
直排列的斜板，所述细管沉降单元固定在斜板上，该细管沉降单元的下端入口浸没在所述
浊水蓄水槽水面以下或者细管沉降单元整体均浸没在所述浊水蓄水槽水面以下。 进一步，所述细管沉降单元的出液管还连接一分支管，用于自上而下向所述细管
沉降单元通入水流，冲洗所述细管沉降单元内沉积的固体颗粒。 进一步，所述抽水装置为在虹吸作用下，进水从所述细管沉降单元的底部流入，清 水或只含微米级颗粒的处理水从出水管流出；或者为所述细管沉降单元出液口处设置的抽 水泵；或者为在所述浊水蓄水槽中设置的压力管，该压力管与所述细管沉降单元的下端入 口处密封相连，浊水在压力管路输送的过程中，通过压力管内自身的水压，清水或只含微米 级颗粒的处理水从所述细管沉降单元的出水管喷出。 进一步，所述浊水蓄水槽中设置有搅拌装置，用于将固体颗粒物质均匀分布于浊 水中。 本发明的悬浮颗粒分离方法，具体为在含有固体颗粒的开路水或管路水(闭路 水)中，以一定倾斜角度，插入上述细管沉降单元，且细管沉降单元的下端入口在水面以 下，使浊水从细管沉降单元的底部流入，通过细管沉降单元对浊水中悬浮颗粒进行分离，处 理后的清水或只含微米级颗粒的出水从细管沉降单元的上部流出。 进一步，本发明的悬浮颗粒分离方法中根据需要的固体颗粒分离分级，采用设置 多个细管沉降单元，每个细管沉降单元形成一段颗粒分级系统，分级系统中的细管沉降单 元的上部出水管接入到下段分级系统中的浊水蓄水槽，如此首尾相连，在第一段的颗粒分 级系统中的浊水蓄水槽中接入浊水。 进一步，每段颗粒分级系统的细管沉降单元的上部出水口设置有流量控制阀，选 择关闭或开启相应流量控制阀，实现单段或多段的分级处理。 进一步，在颗粒分级处理过程中需要控制每段分级系统中的浊水蓄水槽中的水面 保持恒定不变。 进一步，每段分级系统中的细管沉降单元上部出口处的细沉降管断面高度均不相
4同，呈递减趋势，可以根据实际需要选择细沉降管的长度，以此在保证分离效果的情况下来 调节水流流量。 进一步，在水处理领域中，为了增加水路内的悬浊颗粒的沉降速度，在浊水进入细 管沉降单元吸入口的前端增设絮凝装置；或者在细管沉降单元的入口处添加絮凝剂，随水 流凝集不断进行，小颗粒变成大颗粒沉降下来被出去；或者在经细管沉降单元处理后的水 路(水槽)中增设絮凝装置。 本发明的微米级悬浮颗粒分离方法可以应用到的领域包括有 (1)根据相同密度物质中颗粒沉降速度或粒径不同，进行颗粒分级分类。例如碎 石现场的粗骨料、细骨料、沙石、微小粉末等的分类；又如在晶体成长、析出、造粒等操作 中，用于提取出没成长的颗粒，返回至原反应槽中。 (2)根据不同密度物质的沉降速度不同，进行物质的分类。例如从含各种颗粒物 质的混合物中回收有价物质，通过预先筛分得到粒径在某一范围内的固体颗粒物质，然后 再根据沉降速度不同进行精细分类。 (3)工程施工中产生的废水处理。例如在隧道挖掘等建筑工地现场产生的泥水， 在其排放至接纳场地之前，去除其中的悬浮物，以满足排放要求；又如在海洋填埋等工程 中，由于部分颗粒沉降速度慢，容易产生海洋污染，故可利用该方法优先去除微小颗粒。
(4)用于市政水处理中。例如在沉淀池中插入多数根细管处理装置；甚至可以代 替沉淀池，通过安装小水槽，在其中插入多数根细管处理装置；也可用在给水厂的源水取水 过程中，在源水送至给水厂的过程中去除源水中的悬浮固体颗粒。 (5)其他的领域。例如在以富含较多颗粒的浊水发电的情况下，可以预先去除浊 水中的较大颗粒物质，以减少因颗粒沉积所产生的故障和水力机械损耗。


图1是本发明具体实施例1的虹吸式分离装置组装图； 图2(a)是本发明实施例2的不带套管的沉降单元组装图； 图2(b)是本发明实施例3的管内填充型沉降单元组装图； 图3是本发明实施例4的各种沉降管及沉降单元的横截面、纵断面图； 图4(a)是本发明实施例5的在同一容器中串联填充不同管径沉降管的沉降模块
图； 图4(b)是本发明实施例5的分别由不同管径的沉降管填充的沉降单元直线状串 联组合成的沉降模块图； 图4(c)是本发明实施例5的分别由不同管径的沉降管填充的沉降单元变倾角串 联组合成的沉降模块图； 图4(d)是本发明实施例5的由柔软材料制成的沉降管构成的沉降模块图；
图5(a)是本发明实施例6的细管沉降单元吸入口浸没方式沉降装置结构图；
图5(b)是本发明实施例6的细管沉降单元全浸没方式沉降装置结构图；
图6 (a)是本发明实施例7的泵抽式沉降装置结构图；
图6 (b)是本发明实施例7的管喷式沉降装置结构图；
图7是本发明实施例8的沉降单元反冲洗装置结构 图8(a)是本发明实施例9的设置细管沉降单元于平流沉淀池中的安装图； 图8(b)是本发明实施例9的设置细管沉降单元于水平排列的斜板沉淀池中的安 装图； 图8(c)是本发明实施例9的设置细管沉降单元于竖直排列的斜板沉淀池中的安 装图； 图9是本发明实施例10的串联细管沉降单元的分级装置图； 图10(a)、图10(b)是本发明细沉降管的示意图； 图10(C)是本发明细管沉降单元的示意图； 图11(a)是本发明的断面为圆形的细沉降管的断面高度示意图； 图11 (b)是图11 (a)中1-1断面视图; 图11(c)是本发明的断面为矩形的细沉降管的断面高度示意图； 图11(d)是图11(c)中2-2断面视图。 主要组件符号说明 1细沉降管 2管束 3套管 4锥型盖 5密封塞 6虹吸出水管 7虹吸式分离装置 8浊水进水管 9浊水蓄水槽 10细管沉降单元 11水槽 12不带套管的沉降单元 13绳索 14出水管 15管内填充型沉降单元 16平面盖 17圆形沉降单元横断面 18沉降单元纵断面 19三角形沉降单元横断面 20矩形形沉降单元横断面 21六边形沉降单元横断面 22平行四边形沉降单元横断面 23串联填充不同管径的各管束的沉降模块 24串联组合的沉降模块 25细管沉降单元 26密封连接栓
27带倾角的折线型沉降模块 28曲线型沉降模块 29吸入口浸没式沉降装置 30浮箱 31支撑架 32支撑台 33全浸没式沉降装置 34泵抽式沉降装置 35抽水泵 36压力管喷式沉降装置 37压力管 38反冲洗过程 39反冲洗进水管 40阀门 41阀门 42阀门 43放空管 44设置细管沉降单元的平流沉淀池 45平流沉淀池 46细管沉降单元 47设置细管沉降单元在水平排列斜板间的斜板沉淀池 48水平排列斜板的斜板沉淀池 49水平排列斜板 50设置细管沉降单元在竖直排列斜板间的斜板沉淀池 51竖直排列斜板的斜板沉淀池 52细管沉降单元 53竖直排列斜板 54串联细管沉降单元的分级装置 55搅拌装置 56浊水原水蓄水槽 57—级分离沉降单元 58阀门 59流量泵 60 —级处理水蓄水槽 61二级分离沉降单元 62 二级处理水蓄水槽 63三级分离沉降单元 64三级处理水蓄水槽
具体实施方式

实施例1 : 图1为本发明实施例1的虹吸式分离装置组装图。其虹吸式分离装置7包含一浊 水蓄水槽9、细管沉降单元10、水槽11。上述的细管沉降单元10是由细沉降管1、套管3、密 封盖4、密封塞5、虹吸出水管6组成的，将多数根细沉降管1做成管束2，将管束2紧密地插 入套管3中，在该套管3的上部用锥型盖4对其密封；在锥型盖4的上端部开有一小孔，一 连接虹吸出水管6的密封塞5恰好紧密塞住该小孔。 将细管沉降单元10以一定倾斜角度插入浊水蓄水槽9中，在虹吸的作用下，进水 从细管沉降单元10的底部流入，清水或只含微米级颗粒的出水从虹吸出水管6流出至水槽 11中。 本发明的细管沉降单元的沉降原理为 如图IO和图11所示，考虑如下情况含颗粒沉降速度W。的浊水，以流速U，从长为 L、内径为d的沉降管的下部流入，上部流出。如图10(a)，设沉降管的倾斜角为e，伴随水 流在管内流动，悬浊颗粒的上升速度为
U-W。
sin 9
则从管内流入至流出的停留时间1\为
7;=
另一方面，由于管内的沉降高度为d/cos e ，故管内的沉降时间T2为
r，
当L
W: - cos 6
:T2时，该沉降管的处理能力为最大,
17 —W';-sintf ^-cos0
由(1)可以得到 —=—cosS + s證0
C/"〖V(丄'cos0 + sinS)
这时可得以下关系式
(2-1) (2-2) 以上的(1)与(2-1) 、 (2-2)均为单管沉降的基本式子，由于沉降管的直径d与管
长L相比非常小；所以即使沉降速度W。或粒径较小的颗粒，由于L/d很大(如L/d= 100)，
浊水的吸入速度U也可以取到较大值，从而实现微米级颗粒沉降分离的高速化。 不妨假设沉降管长L = 500mm，管内径d = 5mm，倾斜角e = 60° ，以悬浮在水中
的高岭土作为待分级的颗粒物质，其密度为2. 65g/cm 水的密度为1. 0g/cm 水温为20°C，
水的动力粘滞系数为10. IX 10—4N s/m2，重力加速度取9. 8m/s2 ;那么若要求去除沉降速度
大于0. 022mm/s的颗粒，由Stokes公式 rf =1()3 x」18.'".M。
其中，d「等效球形颗粒的粒径，i!m;
ii -水的动力粘滞系数，N s/m2 ; w。-颗粒的沉降速度，mm/s ;
P -颗粒的密度，g/cm3 ;
P。-水的密度， g/cm 5 g-重力加速度，取9. 8m/s2。 计算可得，相应于该沉降速度的stokes粒径为5微米，此时管中水流速度可达
1. 129mm/s。由管流的雷诺数计算公式
数 Prt,
亂6 = ~^- 其中，Re-管流的雷诺数；
P。-水的密度，取1.0X103kg/m3 ;
U-管中的水流速度，m/s ;
d-沉降管的内径，m。 计算可得，细管中雷诺数为5. 59，故属于层流范围，满足stokes公式应用条件。
具体的沉降单元的效果，可以以下述计算例子作为参考。假设断面形状为边长5mm 的正方形，长L二 500mm，倾斜角e =60°的沉降管，如图10(b);沉降分离的沉降速度W。 =20m/d(83. 3cm/h = 1. 389cm/min = 0. 0231cm/s)的颗粒，由式(2-2)有
￡U = ,0'(—'cos0+sin0》 el
=0.0231 x (， x cos600 + sin 60°) =l.lgCTO/s, 因此每根这种沉降管的处理流量为 q = 1. 18X0. 5X0. 5 = 0. 295cm3/s ( = 17. 7cm3/min = 1. 062L/h = 25. 488L/d) 如果将这种沉降管5X5 = 25根，做成沉降管单元，如图10 (c)，则该模块的处理流
E q = 25 X 0. 295 = 7. 375cm3/s (0. 637m3/d) 即每个如图所示的模块每日的处理能力约为0.64m 具体实施中，可根据待处 理水量来选择使用的模块数量；进一步可知单位立方米体积该种模块日处理能力约为 2038. 4m3。而对于普通的上向流斜板、斜管，设其间距为25mrn，板长或管长为1000mm，在同 样的分离沉降速度及倾斜角度下，假设其沉降得到的上清液被全部排出，其单位立方米体 积的日处理水量也仅为416. 4m3。 由于本发明的分离方法是通过插入水路内的细沉降管1来具体设定出水中的颗 粒粒径大小及水处理效果，所以本质上细管沉降单元10中的流动情况，即为插入水中的单 根细沉降管1的流动情况。为了保证装置的处理精度，细沉降管1内水流应保持为定常流 动，即管内水流速度不随时间变化；因此应该确保待处理的水路即浊水蓄水槽9中的水面 恒定和虹吸出水管6的出水口高度不变。针对不同出水水质或颗粒分离要求，可通过改变 浊水蓄水槽2的水面和虹吸管5出水口的高度间的高差，从而改变套管3中的水流速度。
9
上述的细沉降管1，对于其材料、刚性等性质，没有特别严格的要求，只要能够制作 成可用的沉降单元，不影响处理过程，甚至可以采用软质的材料；另外，其内径越小，长度越 长，则分离能力就越强，处理出水的悬浮物浓度或者含颗粒物质的粒径越小；但考虑到制作 简单及沉积污泥容易滑落排出，故应该对其相关参数进行适当选取。
实施例2: 本实施例2与实施例1的不同点是将多数根细沉降管1做成管束2，将管束2用 绳索13捆扎固定，在其上端用锥型盖密封，如图2(a)。其它与实施1相同。
实施例3: 本实施3与实施例1的不同点是采用平面盖16来密封沉降单元上端，如图2(b)。
其它与实施l相同。
实施例4: 如图3所示，实施例1中所述的套管3和细沉降管1的横断面可以为圆形17、三角 形19、矩形20、六边形21、平行四边形22等多边形。如图ll(a) (d)所示，列举了细沉降 管1横断面为圆形和长方形的断面高度解释，对于横断面为其它形状的细沉降管，均按照 图ll(a) (d)的解释。此外，如果用蜂窝状沉降单元代替细管沉降管单元，由于可以避免 管与管之间的空间浪费，故可以使得沉降单元的效率更高。其它与实施1相同。
实施例5: 图4为本发明实施例5的各种沉降模块图。如图4(a)所示，在同一容器中串联填 充不同管径的各管束的沉降模块23是在向套管中填充沉降管时，为使大颗粒在吸入口部 位优先沉降下来，在该部位填充管径较大的沉降管；在流出口附近部位为去除较小颗粒，在 该部位填充管径较小的沉降管，通过这种方式逐步地将大颗粒除去。与此方式类似，也可以 将分别填充了不同管径的沉降管单元25，通过密封连接栓26进行串联，串联后的各沉降单 元25可以以直线型连接，如图4(b)所示，构成了直线型沉降模块24;也可以变倾角地连接 构成带倾角的折线型沉降模块27，如图4(c)所示。当采用可变形材料如软塑料制成的沉降 管和套管时，还可做成曲线型沉降模块28，如图4 (d)。在具体实施过程中，根据实际条件可 以用沉降模块代替细管沉降单元，以提高出水效果。其他与实施1相同。
实施例6: 图5为本发明实施例6的两种浸没方式沉降装置结构图。如图5(a)所示，吸入口 浸没式沉降装置29包括一浊水蓄水槽9、一细管沉降单元10， 一浮箱30、一支撑架31、一支 撑台32。上述的细管沉降单元10的下端安装一浮箱30，用以减少支撑架31的承受力，从 而实现支撑沉降装置的物体小型化和轻量化；且利用浮箱30所产生的浮力，使得细管沉降 单元10只有下端入口部浸没在浊水蓄水槽9的水面以下。上述的浮箱30可以自由调节浮 力的大小，当支撑架31与细管沉降单元10之间以转动轴相连时，通过调节浮箱30产生的 浮力，进而改变细管沉降单元10的倾斜角度，故可根据具体待处理浊水的状况变更其倾斜 角度，以调整到适宜的倾斜角。上述的支撑台32，当需要调节虹吸管6的出水口高度，来改 变细管沉降单元10中浊水吸引速度时，随着虹吸管6的出水口高度改变，支撑水槽11的支 撑台32的高度亦可同步随之改变，本实施例中细管沉降单元10中的细沉降管的横断面形 状可以如实施例4中的多种形式。 如图5(b)所示，全浸没式沉降装置33，其与吸入口浸没式沉降装置29不同点在于在其下端部没安装浮箱30，细管沉降单元10几乎或者全部浸没在浊水蓄水槽9中。
实施例7: 图6为本发明实施例7的两种动力方式下的沉降装置结构图。该实施例表述了除 虹吸式外的另两种水流吸引的动力方式。如图6(a)所示，泵抽式沉降装置34，其特征在于 该装置是通过动力装置抽水泵35抽吸浊水蓄水槽9中的浊水；如图6(b)所示，压力管喷式 沉降装置36，其特征在于含悬浮颗粒物质的水路为压力管37，将细管沉降单元10以一定的 角度斜插入压力管37，并保持连接部位的密封，浊水在管路输送的过程中，由于管内自身的 水压，处理水或者含小颗粒的浊水从细管沉降单元10的末端喷出。
实施例8: 图7为本发明实施例8的沉降单元反冲洗装置结构图。如图7所示，反冲洗过程 38为当装置出现堵塞时，关闭阀门41，打开阀门40和阀门42，反冲洗装置开始运行，反冲洗 水沿反冲洗进水管39从细管沉降单元10的上端流至下端，将沉积在各细沉降管1中的固 体颗粒物质冲洗下来，进而流入浊水蓄水槽9中，在该浊水蓄水槽9内的浊水，即反冲洗后 的水经放空管43排出。该反冲洗过程38可解决因装置长时间的运行，细沉降1内沉降颗 粒可能不能沿管底滑落而沉积在管路中产生的堵塞问题；根据具体实际情况，解决管路堵 塞问题，还可采用高速抽吸、震动等辅助装置使得管路疏通。
实施例9: 图8为本发明实施例9的设置细管沉降单元于三种沉淀池的安装图。如图8(a) 所示，设置细管沉降单元的平流沉淀池44，其中包含了细管沉降单元46，只需要该细管沉 降单元46的吸入口能够在水面以下，即平流沉淀池45中的浊水能够顺利流入细管沉降单 元46中的每根细沉降管1，那么该细管沉降单元46的流出端可以在水面以下也可以在水面 以上。对于插入平流沉淀池45的细管沉降单元46是以何种方式插入平流沉淀池45并没 有限制，只要能够保证在细圆管1内沉积的颗粒能够滑落的角度，各细管沉降单元46以平 行、交叉等方式设置均可。 如图8(b)所示，设置细管沉降单元在水平排列斜板间的斜板沉淀池47包括细管 沉降单元46、水平排列斜板49 ;其中，细管沉降单元46插入至水平排列斜板49之间。
如图8(c)所示，设置细管沉降单元在竖直排列斜板间的斜板沉淀池50包括细管 沉降单元52、竖直排列斜板53 ;其中，细管沉降单元52插入至竖直排列斜板53之间。
实施例10 : 图9为本发明实施例10的分级装置结构图。如图9所示，串联细管沉降单元的分 级装置54，包含有搅拌装置55、浊水原水蓄水槽56、一级分离沉降单元57、阀门58、流量泵 59、一级处理水蓄水槽60、二级分离沉降单元61、二级处理水蓄水槽62、三级分离沉降单元 63。上述浊水原水蓄水槽56中悬浮着待分离分级的固体悬浮颗粒，经一级分离沉降单元 57在流量泵59设定的流量下，将固体悬浮颗粒中粒径大于&颗粒去除，取出小于&的固 体颗粒，含粒径小于&的固体颗粒的浊水流至一级处理水蓄水槽60 ;经二级分离沉降单元 61在流量泵59设定的流量下，将一级处理水蓄水槽60中的浊水即一级分离后的浊水中大 于d2的固体颗粒去除，取出小于d2的固体颗粒，含粒径小于d2的固体颗粒的浊水流至二级 处理水蓄水槽62 ;最后经三级分离沉降单元63在流量泵59设定的流量下，将二级处理水 蓄水槽62中的浊水即二级分离后的浊水中大于d3的固体颗粒去除，取出小于d3的固体颗粒，含粒径小于d3的固体颗粒的浊水流至三级处理水蓄水槽64。其中，粒径& > d2 > d3， 浊水原水槽56、一级处理水蓄水槽60、二级处理水蓄水槽62均通过溢流来保持其水面的恒 定不变；溢流的出水通过回流泵回流至浊水原水蓄水槽56。上述的流量泵60可以在一定 范围内设置所需的流量值。 在上述的浊水原水蓄水槽56、一级处理水蓄水槽60、二级处理水蓄水槽62中，为 了使得其中的浊水中所含的固体颗粒物质分布均匀，即浊水中每处所含的固体颗粒粒径分 布相同，均设有搅拌装置55。当该分离操作临近终止的时候，停止向浊水原水蓄水槽56注 入原浊水，为了保证浊水原水蓄水槽56中的颗粒粒径尽可能在大于4范围内以及浊水原 水蓄水槽56的水面恒定，代之以向其中注入无浊水或者只含粒径大于&的所需颗粒物质 的浊水等，直至达到所需的效果，然后停止整个分级装置。 作为分离的主体一级分离沉降单元57、二级分离沉降单元61、三级分离沉降单元 63，其中所填充的细沉降管断面高度大小、长度、填充的方式等均可以根据具体设计要求进 行选择。通过该组合装置的处理后，最终留在浊水原水蓄水槽56中的浊水大部分的固体颗 粒粒径大于4，在一级处理水蓄水槽60中的浊水中大部分的固体颗粒粒径为&与(12之间， 在二级处理水蓄水槽62中的浊水中大部分的固体颗粒粒径为d2与d3之间，在三级处理水 蓄水槽64中的浊水中大部分的固体颗粒粒径小于(13，从而实现了固体颗粒的分离分级。当 只需要某一段或几段沉降处理单元工作时，可以关闭流量泵59，然后关闭相应的阀门58，
以实现单段或多段的分级处理，操作方式与以上的三段式处理方式类似。
实施例11 : 在水处理领域中，为了增加水路内的悬浊颗粒的沉降速度，进一步减少沉降单元 出水的颗粒浓度，除了减少管径、增加管长、串联多段处理等方面外，必要的时候，可以在处 理过程中通过增设絮凝装置来实现。可以考虑以下三种方式，方式一 在水路的上游部分， 即在浊水进入细管沉降单元吸入口的前端增设絮凝装置；方式二 在细管沉降单元的入口 处添加絮凝剂，随水流凝集不断进行，小颗粒变成大颗粒沉降下来被除去；方式三处理后 的水中含有颗粒尽管较小，但是为了强化深度处理，在处理后的水路如水槽中增设絮凝装 置。 需要指出的是根据本发明的具体实施方式
所做出的任何变形，均不脱离本发明的 精神以及权利要求记载的范围。
权利要求
一种细管沉降单元，其特征在于，包括多根细沉降管固定为一整体的管束，每根细沉降管一端开口，作为入液口，另一端连接集液仓，集液仓上连接有出液管，浊水自入液口流入经细沉降管从出液管流出。
2. 如权利要求1所述的细管沉降单元，其特征在于，所述多根细沉降管之间通过捆扎 固定或者将所述多根细沉降管紧密填充在两端开口的套管中固定。
3. 如权利要求2所述的细管沉降单元，其特征在于，所述套管中填充单一管径的细沉 降管或者填充不同管径的细沉降管，由不同管径填充构成的管束能够串联使用，其串联方 式为不同管径的细沉降管串联填充在一个套管中，形成直线型或曲线型管束；或者串联填 充在不同套管中，呈直线型或带倾角的折线型管束。
4. 如权利要求l-3任一项所述的细管沉降单元，其特征在于，所述细沉降管的断面形 状为圆形或者多边形，细沉降管的断面高度小于等于25mm，管长小于等于2m。
5. —种悬浮颗粒分离系统，其特征在于，包括至少一如权利要求l-4任一项所述的细 管沉降单元、浊水蓄水槽和抽水装置，细管沉降单元以一倾角浸入在浊水蓄水槽中并固定， 抽水装置用于将浊水蓄水槽中的水，自细管沉降单元的进液口经细管沉降单元，从细管沉 降单元的出液管排出。
6. 如权利要求5所述的悬浮颗粒分离系统，其特征在于，所述浊水蓄水槽为平流沉淀 池，所述细管沉降单元通过支撑架支撑，并与支撑架上的转轴相连，所述细管沉降单元浸入 所述浊水蓄水槽的一端设置浮箱，浮箱可以自由调节浮力的大小，通过调节浮箱产生的浮 力，进而改变细管沉降单元的倾斜角度，并使得细管沉降单元只有下端入口部浸没在所述 浊水蓄水槽的水面以下。
7. 如权利要求5所述的悬浮颗粒分离系统，其特征在于，所述细管沉降单元的出液管 还连接一分支管，用于自上而下向所述细管沉降单元通入水流，冲洗所述细管沉降单元内 沉积的固体颗粒。
8. 如权利要求5所述的悬浮颗粒分离系统，其特征在于，所述抽水装置为在虹吸作用 下，进水从所述细管沉降单元的底部流入，清水或只含微米级颗粒的处理水从出水管流出； 或者为所述细管沉降单元出液口处设置的抽水泵；或者为在所述浊水蓄水槽中设置的压力 管，该压力管与所述细管沉降单元的下端入口处密封相连，浊水在压力管路输送的过程中， 通过压力管内自身的水压，清水或只含微米级颗粒的处理水从所述细管沉降单元的出水管 喷出。
9. 一种采用如权利要求5-8任一项悬浮颗粒分离系统的悬浮颗粒分离方法，具体为 在含有固体颗粒的开路水或管路水(闭路水)中，以一定倾斜角度，插入所述细管沉降单 元，且所述细管沉降单元的下端入口在水面以下，使浊水从所述细管沉降单元的底部流入， 通过所述细管沉降单元对浊水中悬浮颗粒进行分离，处理后的清水或含微米级颗粒的出水 从细管沉降单元的上部流出。
10. 如权利要求9所述的悬浮颗粒分离方法，其特征在于，根据需要的固体颗粒分离、 分级形式，采用设置多个所述细管沉降单元，每个细管沉降单元形成一段所述颗粒分离系 统，所述颗粒分离系统中的细管沉降单元的上部出水管接入到下段颗粒分离系统中的浊水 蓄水槽，如此首尾相连，在第一段的颗粒分离系统中的浊水蓄水槽中接入浊水。
全文摘要
本发明公开了一种细管沉降单元、悬浮颗粒的分离系统及其分离方法，包括多根细沉降管固定为一整体的管束，每根细沉降管一端开口，作为入液口，另一端连接集液仓，集液仓上连接有出液管，浊水自入液口流入经细沉降管从出液管流出。该悬浮颗粒的分离系统和方法，在含有固体颗粒的开路水或管路水(闭路水)中，以一定倾斜角度，插入细管沉降单元，且细管沉降单元的下端入口在水面以下，使浊水从细管沉降单元的底部流入，通过细管沉降单元对浊水中悬浮颗粒进行分离，处理后的清水或含微米级颗粒的出水从细管沉降单元的上部流出。本发明可以将浊水中的颗粒分离分级处理，有高效的去除水中悬浮颗粒的效果，并可以应用在多个领域中。
文档编号B01D21/02GK101693152SQ20091009367
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者曹达啟, 汪群慧, 藤崎一裕 申请人:北京科技大学;