[发明专利]一种自溢流迭代分离旋流器及其在地下水中DNAPLs分离的应用

说明书

本公开涉及自溢流迭代分离旋流器及其在地下水中DNAPLs分离的应用，提供了一种自溢流迭代分离旋流器，包括：圆柱段(1)、圆锥段(2)、底流管(3)、内溢流管(4)、通径溢流管(5)、聚结破乳双歧管进口(6)、内溢流管出流口(7)、通径溢流管出流口(8)、底流口(9)和溢流引流文丘里管，其中，所述溢流引流文丘里管包括：文丘里管前段(10)、渐缩段(11)、喉部(12)、渐扩段(13)、文丘里管后段(14)和喉部回流管(15)。还提供了上述自溢流迭代分离旋流器在地下水中DNAPLs分离的应用。

技术领域

本公开属于旋流分离技术领域，涉及一种自溢流迭代液液水力旋流器，适用于污染地下水中重质非水相液体(DNAPLs)与水的分离。具体的说，本公开提供了一种自溢流迭代分离旋流器及其在地下水中DNAPLs分离的应用。

背景技术

近年来，随着我国工业进程的高速发展，矿产开采、金属冶炼、石油化工等工业环节产生的煤焦油、重矿物油等和生物医药、基础生产所广泛应用的卤代溶剂和萃取剂的泄露和排放导致的重非水相污染问题日益加剧，是土壤和地下水污染的主导因素。这类污染物通常密度比水大，容易穿透土壤进入地下水中，并形成DNAPLs，成为持久性污染源，对人体健康产生严重的“三致”(致癌、致畸、致突变)危害。

DNAPLs不易溶于水、粘度大、易乳化、密度比水重，具有弱迁移性、难降解性及低水溶性的DNAPLs在地下水运移过程中能透过含水层最终在含水层底部滞留且分布极不均匀。对于地下水中DNAPLs类污染物的分离，传统单一的分离方法，即旋流分离法、聚结分离法、膜分离法等均难以达到高效、快捷的分离。由于旋流器内高速旋转的剪切流场会加剧DNAPLs乳化，不能保证对小粒径液滴高效分离，造成分离效率下降；聚结分离设备占地面积大、且游离态在分离床层内停留时间过长、不连续，分离效率较低；膜分离法成本较高，且分离过程容易发生堵塞，不适用于此类分离。因此，在当前亟待解决的地下水污染修复问题中，开发、改进分离地下水中DNAPLs的新技术、新设备十分重要。

对于液液旋流分离，研究者们对水力旋流器的结构改进较多。为了提高分离效率，普遍采取多级水力旋流器串联，或者改变旋流器部件结构，串联其他分离设备等方式。这样不仅增加了制造成本和操作维护成本，而且还增加了安装工作量、安装空间。

US20060130444A1介绍了一种多个水力旋流器串联的分离装置，每个分离级的溢流管与下一分离级的进口相连，进行二次分离。类似的，CN208912333U提供了一种多级多段水力旋流分离装置，该装置包括至少两个串联连接的一级水力旋流分离器，二级水力旋流分离器的第一出口分别连接至相应一级水力旋流分离器的第一出口，二级水力旋流分离器的第二出口均连接至一沉降分离器，具有分离效果好，处理量大的优点，但其装置占地面积大，设备结构多、制造成本高，待分离物质在装置内停留时间长，不适用于空间有限的环境，达不到快速分离的要求。

US20200122163A1介绍了一种水力旋流分离器及其多只组合的水力旋流分离系统，该旋流器在柱段部分上部设置一个与溢流管分开的排空口，可有效降低粗级分被放错位置并留在柱段的风险、减少了维护需求并延长了水力旋流器的使用寿命，但其结构会影响旋流场稳定、降低分离效率。

WO0141934A1公布了一种用于除尘和干气净化的再循环旋流器，包括一个逆流旋风收集器和一个直通旋风浓缩器，由逆流旋风收集器流出的相对洁净的物质进入直通旋风浓缩器内进行二次分离，二次分离后轻相物质排出，重相物质进入逆流旋风收集器进一步分离，具有效率高、可循环分离的优点，但是其结构部件复杂，体积较大，不适用于安装空间有限的场所。

CN203124134U公布了一种新型可调同心双溢流管式三产品水力旋流器，其特征在于溢流管分内侧溢流管和外侧溢流管，可通过改变内、外侧溢流管直径的大小、外侧溢流管插入深度来提高旋流器分级性能，可同时分出三种不同粒径大小的产物，具有结构紧凑、适用范围广、操作弹性高的优点，但此装置对中相物质不能进行二次分离，导致分离效率低的缺点。