固体分离器 【技术领域】
本发明涉及固体分离器，更具体来说，涉及分离流体流中携带的颗粒的固体分离器。
背景技术
从污水中分离固体仍是污水处理中的基本问题。从污水中除去固体基本上可使用两种物理方法：过滤和沉淀。
污水流一般通过使其流过多孔介质而进行过滤。由于过滤介质的表面活性或固体物质相对于过滤器孔的尺寸，因而固体物质被捕获。筛选是一种只依靠孔和进入的固体物质的相对尺寸的过滤方法。这种过滤方法的主要缺点在于，介质随时间而淤塞，必须进行清洗。为了实现细小颗粒的高清除率，需要进行具有复杂过程监控地反冲，以便保证过滤的有效进行。
沉淀是一种使用重力借助污水固体与水的微小密度差来分离污水固定的方法。固体的低相对密度和组成物质的细小尺寸意味着沉淀必须借助很大的静止的流动式罐或借助室内离心而进行以改善重力方法。一般来说，离心不是连续过程，或被局限于很低的处理速率。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种替代的单元操作，用于以连续的过程从流体流中浓缩固体。
按照本发明的一个方面，提供一种固体分离器，它包括：一个可围绕一中心轴线转动的狭长管状旋转壳体；在所述壳体一端、适于接纳包含携带的固体的流体流的一个流体进口；在所述壳体相反端的第一和第二出口；其中所述旋转壳体有效地向流过分离器的携带的固体施加一个径向向外力，从而在第一和第二出口使固体在流的横剖面的周边部分被浓缩，并且第一出口适于接纳流的横剖面的内部，而第二出口适于接纳含有浓缩固体的流的横剖面的周边部分。
第一和第二出口的进入点最好为纵向安装在旋转壳体内的管状分离器的形式，以便在其间限定第二出口，第二出口接纳含有浓缩固定的流的横剖面的周边部分。流的横剖面的内部或滤出流流过限定第一出口的管状分离器。
管状分离器最好与旋转壳体相同的每分转数旋转。或者，管状分离器也可旋转得快于或慢于旋转壳体。
按照本发明的另一方面，提供一种固体分离器，它包括：一个可围绕一根中心轴线旋转的长管状旋转壳体；一个在所述壳体一端适于接纳包括携带的固体的流体流的流体进口；多个在所述壳体相对端的出口，其中所述旋转壳体有效地向流过分离器的携带的固体施加一个径向向外的力，从而使较致密的固体位于流的横剖面的周边部分，并使较轻的固体位于中心轴线附近，所述多个出口适于接纳流的横剖面的不同部分。
这种固体分离器最好包括一个连接于旋转壳体的漩涡引起装置，其中所述漩涡引起装置有助于向携带的固体施加一个径向向外的力。
漩涡引起装置推荐由一叶轮构成，最好漩涡引起装置设置在旋转壳体之前。漩涡引起装置最好按照与旋转壳体相同的每分转数旋转。或者，漩涡引起装置可以比旋转壳体更快或更慢地旋转。
漩涡引起装置最好设置在旋转壳体之前，从而在被携带的颗粒进入旋转壳体之前在其上给予一个径向向外的力。
固体分离器最好包括一个连接于旋转壳体的自动泵送装置，其中所述自动泵送装置有助于将流体抽吸通过固体分离器。
所述自动泵送装置最好由一个叶轮构成，自动泵送装置最好设置在旋转壳体的出口处。更为推荐的是，自动泵送装置按照与旋转壳体相同的每分转数旋转。或者，自动泵送装置可比旋转壳体更快或更慢地旋转。
在流的横截面的周边部分上的流体的角速度基本与旋转壳体的角速度相同。
旋转壳体以每分500和5000转之间的转速旋转。旋转壳体更为推荐的是以每分600和3000转之间的转速旋转，旋转壳体最好以每分800和1500转之间的转速旋转。
固体分离器最好以基本竖直的布置取向，更为推荐的是，流体进口设置在上述布置的底部。
流体通过分离器的流动速率最好使分离器内存在最小的紊流度，更为推荐的是，流体以基本上层流的方式流过。
固体分离器可以包括安装在其上的径向延伸的导片，其中所述导片有助于保持流体的角速度和/或提供对固体分离器的结构支承。更为推荐的是，导片在周向上等间距隔开。最好多个导片沿流体流道纵向重复。
固体分离器也可以包括一根穿过旋转壳体的中心轴，其中该轴使流体不能在中心轴线上流过分离器，和/或提供对固体分离器的结构支承。漩涡引起装置和/或自动泵送装置和/或径向延伸的导片可以连接于中心轴。
在本发明的另一方面中，提供一种固体分离器，它包括：一个可围绕一中心轴线转动的狭长管状外部壳体；一个也可围绕所述中心轴线转动的、安装在所述外部壳体内的狭长管状内部壳体，从而在所述外部和内部壳体之间限定一条流道；在所述流道一端且适于接纳包含携带的固体的流体流的一个流体进口；在所述流道的相反端的第一和第二出口；其中所述可转动的外部和内部壳体有效地向流过所述流道的携带的固体施加一个径向向外的力，从而在第一和第二出口使固体在流的横剖面的周边部分被浓缩，第一出口适于接纳流的横剖面的内部，而第二出口适于接纳含有浓缩固体的流的横剖面的周边部分。
外部壳体最好按照与内部壳体相同的每分转数旋转。
第一和第二出口最好由纵向安装在外部壳体和内部壳体之间的一个管状分离器限定，从而使第二出口被限定在管状分离器和外部壳体之间，并使第一出口被限定在管状分离器和内部壳体之间。管状分离器最好可旋转，并且可以按照与外部壳体或内部壳体相同的每分转数旋转。
固体分离器最好包括一个漩涡引起装置，其中所述漩涡引起装置有助于向被携带的固定分配一个旋向向外的力。漩涡引起装置最好是设置在一个倒置钟形件的外表面上的叶轮，倒置钟形件的最外圆周在流道进口附近连接于内部壳体的周缘上。最好也用作一个自动泵送装置，将流体推入或提升入流道中。
在流的横截面的周边部分上的流体的角速度最好基本与外部壳体的角速度相同。外部和内部壳体最好以每分500和5000转之间的转速旋转，更好的是以每分600和3000转之间的转速旋转，最为推荐的是，以每分800和1500转之间的转速旋转。
固定分离器最好包括一根穿过内部旋转壳体的中心轴，其中该轴对固体分离器提供结构支承。中心轴可连接于电机或类似装置，并驱动内部和外部壳体及漩涡引起装置。固体分离器最好包括一个围住外部旋转壳体的外壳。
一般来说，流体是液体如废液，固体是污水流中的颗粒，但是，分离器也可用于包括致密的和/或能漂浮的颗粒的任何流体流。
固体分离器可用来替代澄清器或沉淀池，或者替代任何单元操作或在单元操作之前使用，所述单元操作被固体的沉淀速率限制。更为推荐的是，固体分离器可用来减小在生物污水处理设施中操作的澄清器的固体通量负载。
在另一个方面中，上述的固体分离器可用于采集生物处理设置的活性泥的游离相(液体/固体)的样品。
【附图说明】
参阅附图，通过对优选的但非限定性实施例的详细描述可更好地理解本发明。
图1表示按照本发明的固体分离器的剖视图；
图2表示按照本发明的固体分离器的前视图和侧视图；
图3表示按照本发明的取样装置的剖视图；
图4表示按照本发明的取样器的外侧的前视图和侧视图；
图5表示按照本发明的固体分离器剖视图；
图6表示按照本发明的固体分离器的进口部位；
图7表示按照本发明的固体分离器的出口部位；
图8表示图7中的A-A剖视图；
图9表示图7中的B-B剖视图；
图10表示按照本发明的固体分离器的漩涡引起装置和自动泵送装置；以及
图11表示按照本发明的固体分离器的带有漩涡引起装置的流体进入部位。
【具体实施方式】
现在参阅图1和2，图中表示一个固体分离器1，它包括一个流体进口2和两个流体出口3，4。固体分离器1还包括一个漩涡引起部分5，在流体进入旋转壳体6之前它向流过分离器的流体内携带的任何固体给予径向向外的力。漩涡引起部分5包括叶轮7，8，所述叶轮安装在分离器1中心轴线上延伸的中心轴9上。中心轴9借助一个电机或其它适当装置转动，所述电机也通过经由中心轴9上的支承叶片10的连接转动旋转壳体6。
进入分离器1的流体在进入旋转壳体6之前最初借漩涡引起部分5以圆形运动旋转，在旋转壳体6中流体流内携带的颗粒移向旋转壳体6的内表面。由于壳体5按照与流体的角速度相似的角速度旋转，当流体流过分离器时存在最小的紊流度，流体基本上以层流方式流动。流体流借助位于旋转壳体6内的管状分离器11分成外剖面部分和内剖面部分。然后，内剖面部分被引向滤出液出口3，含有浓缩的被携带的颗粒的外剖面部分被引向固体出口4。
现在参阅图3和4，图中表示按照本发明的取样装置21。装置21一般被放置在含有携带的固体的流体和/或不同密度的流体混合物中，其中需要一种具有流体比重的特定成分的样品。
装置21包括一根位于装置21的中心轴线上的中心轴22。该轴通过导片24安装在旋转壳体23上，也安装在漩涡引起叶轮25上。轴22借助电机或其它适当装置26旋转，它又转动旋转壳体和漩涡引起叶轮。
通过将装置21放在流体混合物中而采集样品，其中流体在进口27被抽入装置21。当流体流入旋转壳体23时，流体最初借助漩涡引起叶轮25以圆形运动旋转。由于实际上没有紊流，且流体基本以层流方式流过，因而流体的角速度将流体混合物的横剖面流分成不同密度的区域。密度较大的区域邻近于旋转壳体23，较轻的区域邻近于中心轴22。然后，在装置的出口使用一个吸液管来采集具有需要流体密度的区域的样品，流过的其余流体被引向出口29。
现在参阅图5至9，图中表示总体标为50的固体分离器，该固体分离器包括一个流体进口51和两个流体出口52和53。该分离器还包括一个漩涡引起装置54，该漩涡引起装置在流体进入内部旋转壳体55和外部旋转壳体56之间的流道前，向流过分离器50的流体内携带的任何固体旋加径向向外的力。漩涡引起装置54设置在一个倒置钟形件的外表面上，该倒置钟形件安装在内部壳体57的周缘上。漩涡引起装置为沿钟形件外表面的叶轮形式，其结构不仅向流体施加一个径向向外的力，而且也具有提升或自动泵送效果，将流体送入流道58。一根中心轴60使漩涡引起装置及内部和外部壳体55和56转动。中心轴60一般是借助电机或其它适当装置转动的。
进入分离器50的流体借助漩涡引起装置54开始旋转并升入流道58。一旦进入流道58，内部旋转壳体55和外部旋转壳体56保持流体的角速度，因而流体内携带的颗粒移向外部旋转壳体56的内表面或流道58的横剖面的周边部分。由于内部和外部壳体55，56按照与流体的角速度相似的速率旋转，因而当流体流过分离器60时存在最小的紊流度，流体基本以层流方式流动。流体流在出口52和53被分离。因而纵向安装在内部壳体55和外部壳体56之间的管状分离器59将第二出口52限定在管状分离器59和外部壳体56之间，并将第一出口53限定在管状分离器59和内部壳体55之间。在流体到达第一和第二出口52和53时，携带的固定已移至流的横剖面的周边部分，从而经由第二出口52移出分离器。流体的其余部分或滤出液经由第一出口53流出分离器。管状分离器也可借助中心轴60转动。
现在参阅图8，图中表示图7中的A-A剖面。该剖面表示从第一出口53的分离器的出口部位63。流体或滤出液在管状分离器和内部壳体之间向上移动，直至旋出而进入出口部位63。现在参阅图9，图中表示图7中的B-B剖面。该剖面表示从第二出口52的分离器的出口部位64。浓缩的固体在管状分离器59和外部壳体之间向上移动，直至旋出而进入出口部位64。
现在参阅图10，图中更详细表示漩涡引起装置54，该漩涡引起装置为叶轮形式，设置在一个倒置钟形件65的外表面上。叶轮54的形状使得当转动时它向经过的流体提供一定的提升程度或自动泵送作用，以及旋转。
图11表示漩涡引起装置54和与分离器51的进口组合的倒置钟形件65。内部旋转壳体通常设置得与表面68齐平。
虽然已经详述了几个推荐实施例，但是，本专业技术人员显然可进行各种变化，替代和修改而并不背离本发明的精神或超出本发明的范围。