旋流分离技术在雨水径流和合流制溢流污染控制中的应用进展
旋流分离技术在污水处理中的应用
旋流分离技术在污水处理中的应用黑龙江省佳木斯生态环境监测中心黑龙江省佳木斯市154000摘要：旋流分离器（简称旋流器）的发明、应用已有约一个半世纪了。
开始，只用于选矿过程中的固液分离和固固分离,分级，后来发展到固气分离，液气分离等。
这种旋流分离器被用于石油工业中的产出水除油，取得了满意的效果。
在液液分离研究过程中，先是轻分散相液体的分离（如油污水脱油），再是重分散相液体的分离（如油品脱水）。
虽然旋流分离技术在液液分离方面的应用要晚得多，但已显示出了其体积小、快速、高效、连续操作等方面的优越性，特别是用于轻分散相液体的分离，其牛顿效率非固液分离能比。
关键词：旋流分离技术；污水处理；应用；前言：为了除去原油中的水分和无机盐，往往要采用原油电脱盐装置对原油进行处理，原油中的主要无机盐有氯化钠、氯化镁、氯化钙等，水存在于油中或者以乳化状态呈现出来，因此要想完全除去它们往往需要不断地进行技术改进，而旋流分离技术能够较好地做到这一点。
一、旋流分离器基本结构、工作特点及原理1 基本结构及工作原理。
旋流分离技术的主要设备是旋流分离器，其是一种能够利用离心沉降原理，分理出污水中不同密度物质的机械设备。
其主要构成有一个分离仓、入口、出口。
分离仓有圆柱形、锥形等多种形态，在实际的生产应用过程中，在入口的形态方面往往使用单入口或双入口，入口和分离仓之间的连接也可以分为切向和渐开两种入口。
出口一般应用固定在旋流分离器两端的轴向出口，溢流口在进料口的一侧，另一侧为底流口，在旋流分离器工作时，将溢流口作为排油口，底流口作为排水口使用。
2.工作特点。
在进行污水处理时，电脱盐污水首先从分离器的切向入口流入，在分离器内部进行高速的离心运动，产生离心场，使密度较大的水离子被甩向四周壁上，再从底流口排除，密度较小的油粒子则向中心移动并从溢流口排除，从而达到油水分离目的。
在使用旋流分离器处理污水的过程中，分离效率和油滴的粒径密切相关，当油滴粒径在60μm 以上时，分离效率可以达到99%，但当油滴粒径小于10μm 时，分离效率只能达到50% 左右，因此旋流分离器往往用于大粒径的浮油、散油的回收，减小浮渣量。
旋流分离技术的现状与应用前景
在互不相溶、 且具有密度差的液体混合物以 一定的方式及速度从入口进入旋流分离器后， 在 离心力场的作用下， 密度大的相被甩向四周， 并顺 着壁面向下运动， 作为底流排出； 密度小的相向中 间迁移，并向上运动， 最后作为溢流排出。这样 就达到了液,液分离的目的。
图% 特点
旋流分离器工作原理
旋流分离技术具有以下优点：
英国南安普敦大学于 *0 年代后期研究了用 于水 4 油分离的旋流器， 即油去水旋流器，去水率 现可达 )0. : )/. 以上， 但由于受物性影响， 性 能还不够稳定。江南大学分离工程研究所系统地 研究了油品脱水用旋流器的操作性能和分离性 能。图 8 所示为用本所设计的油品脱水型旋流 器， 在一定的水含量及分散度下， 底流分率对脱水 效率的影响曲线。由图 8 可知， 底流分率对脱水 万方数据 效率有显著的影响， 且存在最佳底流分率操作点；
万方数据 男， 教授， 过程装备与控制工程系主任， 分离工程研究所所长。江苏省无锡市， %.$0 年 ’ 月生， +%)#-/。 ! 袁惠新，
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! ! 结构简单； （图 "） ， 占用空间小 （只有平板式 " ! 成本低 隔油池的 #$ 左右，表 %） 、 重量轻、 维护费用少、 能耗低 （不到碟片式离心机的 %&$ ） 、 不需要任何 帮助分离的介质； 旋流器可以任何角度安 # ! 安装灵活方便， 装； 可靠， 操作维护方便， 一旦设 $ ! 工作连续、 计、 调试好， 就可自动、 稳定地工作。 旋流分离技术也有不足之处： ! ! 由于旋流器内流体的流动产生一定的剪 切作用， 如果参数设计不当，容易将液滴（油滴 或水滴）打碎乳化而恶化分离过程； 表%
合流制排水系统污水溢流污染控制技术进展
合流制排水系统污水溢流污染控制技术进展摘要: 合流制排水系统溢流污水中含有大量的污染物, 若不经处理直接排入受纳水体, 将对受纳水体水环境造成极大的污染。
因此, 探讨溢流污水的处理技术具有重要的意义。
合流制溢流（ＣＳＯ）污染控制以削减溢流进入受纳水体的污染物总量为目标。
由于合流制排水系统的复杂性以及污染物传输、溢流过程的随机性和多变性，ＣＳＯ污染控制涉及一系列错综复杂的理论与工程实际问题，因而需要进行科学的系统决策，以降低投资、提高效益。
关键词: 合流制排水系统污水溢流处理城市的排水系统分合流制和分流制两种。
其中合流制排水系统是将生产污水、工业废水和雨水混合在同渠内排除, 现在常采用的是截流式合流制排水系统。
合流制排水系统污水溢流是指雨天, 随着雨量的增加, 雨水径流相应增加, 当流量超过截流干管的输送能力时, 将出现溢流, 部分雨污混合污水经过溢流井或泵站排入受纳水体而发生溢流。
合流制排水系统的溢流排放是我国地表水污染的主要问题。
保护一个城市的地表水源是我国城市化进程中重要的一环。
因此, 研究合流排水系统溢流污染特性, 以及相关控制工程措施, 对保护城市水环境具有重要意义。
一、CSOs 水质水量特点及其危害1、CSOs 水质CSOs 收集了生活污水、工业废水、雨水三种性质不同的水体, 以及晴天时形成的腐烂的沟道底泥, 含有大量的污染物, 而且污染物的量也根据各种水量的比例不同而不同, 溢流污水具有流量大、历时短、污染物含量高等特点。
表1对比了国内外合流制排水系统溢流污水水质。
2、CSOs 危害溢流污水具体危害表现在以下几个方面:影响水生生物。
大量的有机污染物排入水体,消耗水体的溶解氧, 造成水中溶解氧下降, 水体中经常出现低溶解氧状态, 影响水生生物的生长, 严重时妨碍水产养殖业发展; 另外, 工业废水和有毒有害物质进入水体, 也会污染水体, 毒害鱼类。
水体富营养化。
溢流污水中含有大量的氮、磷等营养物质, 排放到水体会引起水中藻类等生物异常增殖, 出现水华, 影响水体功能。
镇江市雨水径流水质分析与旋流分离处理技术试验研究
Ａ ａｙｉＯ ｔｅＷ ａ ｒＱｕｌｙｏ ｔｅ ｔｒ Ｒ ｎ ｆｉ ｈｎｉ ｇＣｔ ｎ ｘｅｉ ｎ ｌ ｔｄ １ ｎｌ ｓ Ｉ ｈ ｓ １ ｔ ｅ ａ ｔ ｆｈ ｏｍ ｕ ｏ ｎＺ ｅｊ ｎ ｉ ａ ｄＥ ｐｒ ｉ Ｓ ａ ｙ ｍｅｔ ｕ ｙ０ ａＳ １
ｈ ｄ ｏｙ ｎ ｅ ａ ａ ｏ ｅｌ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ ｔ ｅ Ｈｙ ｒ ｅ ｄｏ ｅ Ｓ ｐ ｒ ａ ｎ Ｔｒ ａｍ ｅ ｔＴ ｃ ｎ ｌ ｇ
黄勇 强 厉 晶晶 杨飚
（． １江苏大学安 全与环境工程 中心实验室 江苏镇江 ２２ １； ２ 镇江市城 区节约用水办公室 １０３ ． 江苏镇江 ２２ １ ） １０３
摘
要
水力旋流器在暴雨径流污染控 制中的应用是一项新技术。通过分析镇江市城市暴雨径流 ， 发现城市地表降雨
径流污染物浓度较高 ， Ｏ 与 Ｓ 之间存 在较好 的相关性 ， ＣＤ ｓ 控制 Ｓ 可以有效减少 Ｃ Ｄ的排放量 。通 过实验室模拟降雨初期 Ｓ Ｏ 雨水 ， 并利用水力旋流器去除其固态污染物 。 实验结果 表明去除率均在 ７ ％以上 ， ０ 可有效地控 制暴雨径流 中的污染物。 关键词 旋流分离 暴雨径流 固液分离 分 离效率
ｎ ｆ ｉｄｎ ｕ ｔａ ｔ Ｔ ｓ ｈ曲 Ｃｌ ｅｌｌｏ ｐｌ ｔ ｔｉｕｂｎ酬 ｃ ｕｎｆｉ ｈ ｉ ｇｃｙａｄｔｅ ｉｓ ｏｄａ ｏ ｅ ｅｎ ｍｏ ，ｆ ｉ ｏｔｈｔｈ ｅｉａ ｉ ＯＣｌＸｔｌｏ ｏｕａ ｓｎ ｒａ ｅｒ ｏ ｎＺ ａ ｉ ｈｒ ｅ ｓ ｎ ｔ ｂｔ ｅ ｎ ｇ ｅ ｌ ｌｌｉｌ ｆ ｌ ｎ ｎ ｔｎ ｅ ｘ ｔｅ ｉ ｎ ｗ
经计 算 ， 所研 究 的 ２ 集水 区（ ｚ ｌ ） 个 共 的各污染
因子的年 污染 负荷 约为 ：Ｓ７３ ２ ａ Ｃ Ｄ２９３ ａ Ｂ Ｄ Ｓ ．８ｔ 、Ｏ ７ ．４ｔ 、 Ｏ ５ ４ ／ ／
合流制管道溢流污染的特征与控制研究进展
合流制管道溢流污染的特征与控制研究进展佃柳;郑祥;郁达伟;魏源送【摘要】综述了国内外合流制管道溢流污染特征与控制的研究进展,总结了合流制管道溢流废水的污染物来源、水质水量关系和水环境影响特征,分析了影响合流制管道溢流污染特征的影响因素、常用合流制管道溢流污染控制措施,以及旋流分离、沉淀等末端控制技术的研究进展;指出管道沉积物的沉积、冲刷、污染释放监测与管道、截流井和排口净化技术的工艺组合,是控制我国合流制管道溢流污染的关键技术节点.【期刊名称】《水资源保护》【年(卷),期】2019(035)003【总页数】9页(P76-83,94)【关键词】合流制管道溢流;管道沉积物;冲刷;污染释放【作者】佃柳;郑祥;郁达伟;魏源送【作者单位】中国人民大学环境学院,北京100872;中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室,北京100085;中国人民大学环境学院,北京100872;中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室,北京100085;中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100085;中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室,北京100085;中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室,北京100085;中国科学院大学资源与环境学院,北京100049【正文语种】中文【中图分类】X52;TU992.23合流制排水系统(combined sewer system, CSS)是城市排水系统的重要组成部分，包括雨、污合流制管道收集系统和末端控制系统[1-2]，用同一套管道收集和传输雨水和污水，最终退水到受纳水体中[3]。
早期城市污水管道系统不完善，形成了目前城市核心区合流制管道占比较高的现状，囿于改造难度和成本，这些存量合流制管道仍将长期存在。
例如，2015年英国城镇排水管道的总长为32.3万km，雨污合流管道占比70%[4-5]；2010年德国城镇的排水管道长达54万 km，其中雨污合流管道、污水管道和雨水管道分别占46%、33%和21%[6]；法国、日本的雨污合流管道占排水管道长度的70%左右[5]，其中东京的占比为83%，而大阪市的占比高达97%[7]；美国采用合流制排水管道的州有32个，大多数分布在美国的东北部和五大湖地区[8]。
城市合流制截污管网溢流污水防控技术探析
城市合流制截污管网溢流污水防控技术探析摘要：城市化进程的进一步加快，提高了我国对于城市合流制截污管网溢流污水防控的要求性，对于未来的污水防控方向和存在问题就需要更全面的分析和商讨。
首先要对我国城市的城市合流制截污网管建设的排放现状进行分析，然后才能在此基础上进行处理和完善，而若需要该体系的完善与真正发挥实质作用，就需要各个部门的协商配合。
关键词：溢流污水；污水防控；城市合流制截污水城市的排水系统是保证城市正常运行的一个很大因素，只有保证其基础设施的完善，才能在此限度上提高居民的生活质量。
而城市中的排水系统会在雨雪天气中发挥出很大的作用。
较大的降雨量导致大量雨水汇集并流入到合流制排水系统中，且无法很好的进行污水处理，而这一部分的污水就会被称之为溢流污水。
溢流污水是不可随意排放到地表，它不仅会造成地表水污染，还有可能引起水体富营养化，造成不良后果。
因此，城市中关于溢流污水的治理是至关重要的，治理其的重要性也在城市进程中日益显现出来，同样对其的处理要求也在进一步的提高。
1、合流制截污管网的现状与特点1.1截污管网现状就我国目前合流制截污管网的系统就可以看出，目前主要有三种形式的合流制排水系统：全处理式合流制、直排式合流制、截流式合流制。
而这三种形式各有其特点。
直排式合流制是采用直接排放的方式，使用起来较为便利，投入的人力物力也是相对来说是最小的，但对环境的危害也是最大的，因为它并不会对污水进行额外的处理方式。
而全处理式合流制相对来说更加全面，会先对污水进行集中收集处理，然后再进行排放。
截流式合流制处理系统则是最全面的，既可以处理晴天的污水，也可以处理合理截流倍数内的雨水。
以最小的投入，获得最大限度的污水综合治理系统。
所以我国就目前来说，很多城市基本都是选用截流式合流制的排水系统。
1.2截污管网特点在暴雨天气下，各种工业废水、生活废水以及雨水都会混杂在一起，被一起排放到排水系统中。
因此，一旦在极端天气下，地下排水系统就会含有大量的污染物质，包括细菌、微生物、重金属、有机物等物质。
简析城市合流制截污管网溢流污水防控技术
简析城市合流制截污管网溢流污水防控技术作者：刘庆泉来源：《科技创新与应用》2014年第26期摘要：随着城市发展，污水排放量、建成区雨水径流量日渐增加，截污管网的污染问题也逐渐变得严重，特别是溢流污水问题对城市水环境质量影响深远，开展混合截污管网溢流污水防控技术研究，一定程度上能够为城市污水处理提供技术保障。
关键词：城市；合流制截污管网；污水防控目前，城市排水系统主要分为两种模式，一种是合流制排水系统，即各种废水通过同一管渠混合收集和输送的排水方式。
混合污水通过管网送往附近的污水处理厂进行净化处理，超出管网最大流量负荷部分污水直接排入附近水体。
另一种是分流制排水系统，即雨水、生活污水和生产废水分别通过两种或以上的不同管道进行收集和输送的方式，污水部分通过管网进入附近的污水厂进行水质净化处理，雨水部分通过简单处理后直接排入附近水体。
以下主要就城市合流制截污管网溢流污水作进一步分析。
1 合流制截污管网系统及其溢流现象的成因1.1 合流制污水管网系统介绍合流制排水系统主要分为三种，分别是直排式合流制、全处理式合流制和截流式合流制。
其中，直排式合流制污水处理系统是对混合污水不进行处理直接排入水道；全处理式合流制是将污水全部进行处理然后再排放；最后一种污水处理系统是将前两种系统进行结合对污水实施处理的系统，在直排基础上修建沿河截流管道，在河道下游修建污水处理厂，并选择一定的位置设置溢流井。
1.2 合流制截污管网溢流现象成原因1.2.1 原有截污管网截流倍数设计普遍较低我国常用到的排水系统是截流式合流制排水系统，这种排水系统主要是在靠近河岸的地区建设截污管道，同时在合流干管与截污干管相交前或相交处设置截流井，并在截流干管下游设置污水厂。
在旱季时所有污水都排水到污水厂处理，经处理后再排入附近水体。
经了解，国外常用的截流倍数取值为2～5，我国最新的室外排水系统设计规范中规定截流倍数取值为1～5，现有合流制排水系统大多数建造时间较早，在设计过程中基于从排水系统建造成本角度考虑，一般采用0.5～1.0的低截流倍数，随着城市的发展，管网系统基本上处于满负荷运行状态，这样的低截流倍数设计未能满足雨天的排水需求。
镇江市雨水径流水质分析与旋流分离处理技术试验研究
镇江市雨水径流水质分析与旋流分离处理技术试验研究*黄勇强1 厉晶晶1 杨飚2(1.江苏大学安全与环境工程中心实验室 江苏镇江212013; 2.镇江市城区节约用水办公室 江苏镇江212013)摘 要 水力旋流器在暴雨径流污染控制中的应用是一项新技术。
通过分析镇江市城市暴雨径流,发现城市地表降雨径流污染物浓度较高,COD与SS之间存在较好的相关性,控制SS可以有效减少COD的排放量。
通过实验室模拟降雨初期雨水,并利用水力旋流器去除其固态污染物,实验结果表明去除率均在70%以上,可有效地控制暴雨径流中的污染物。
关键词 旋流分离 暴雨径流 固液分离 分离效率Analysis on the Water Quality of the Storm Runoff in Zhenjiang C ity and Experimental Study onthe Hydrocyclone Separation Treatment TechnologyHUA NG Yongqiang1 LI Ji ngji ng1 Y ANG Biao2(1.Safet y and Environme ntal Engine ering Central Laboratory,Jiangsu Unive rsity Zhenjiang,Jiangsu212013)Abstract The hydrocyclone is a new technology in the applicati on of s torm runoff pollution control.This paper analyz es the urban storm runoff,finding out that there is a high concentration of pollutants in urban surface runoff i n Zhenjiang city and there e xis ts correlati on between COD and SS and so COD emission can be reduced effectivel y by controling SS.The laboratory s imulati on on initi al rai nwater is conducted and the hydrocyclone is used to remove the s olid polluti on.The results show that the removal rate can reach above70%and the s torm runoff pol l ution can be effectivel y controlled.Key Words hydrocyclone separation s torm runoff solid-liquid s eparation separati on efficienc y面源污染已成为我国城市水环境破坏的重要原因[1]。
旋流分离技术研究及其应用
旋流分离技术研究及其应用蒋明虎【摘要】介绍旋流器的基本结构、工作原理及其分类,阐述油-水旋流分离技术、用于细颗粒处理的固-液旋流分离技术、气-液旋流分离技术及其应用,分析脉动流条件下的实验、旋流流场特性、旋流器制造材料和相关加工方法、脱气除砂一体化三相分离旋流器等,提出旋流分离技术未来的研究思路.【期刊名称】《东北石油大学学报》【年(卷),期】2010(034)005【总页数】9页(P101-109)【关键词】旋流分离;油-水分离;细颗粒杂质处理;气-液分离【作者】蒋明虎【作者单位】东北石油大学,黑龙江,大庆,163318【正文语种】中文【中图分类】TE992.2;X741随着环保法规的逐步健全和人们环保意识的不断提高，环境问题日益得到关注，污水、污泥、废气等的处理也越来越受到政府部门、生产单位的重视.另外，在企业生产过程中，也不可避免地涉及到混合介质的分离处理过程，如在油田，从油井采出的原油在地面集输工艺中必须经过多道除气、脱水和除油过程.在国外针对部分高含水油田已开始在井下对原油采出液直接进行脱水处理，以降低采到地面的原油含水率［1］，提高油田开采经济效益，延长油井寿命等.旋流分离技术作为一项高效的多相分离技术，它是在离心力的作用下利用两相或多相间的密度差实现相间分离的［1－3］.自从1886年Marse的第一台旋粉圆锥形旋风分离器问世以来，旋流分离技术已广泛应用于石油、化工、食品、造纸等行业［4］.油水分离水力旋流器产品最初是由Thew M T等在20世纪70年代研究设计，并在1980年的旋流器国际会议上首次发布该成果［5］.水力旋流器是一种离心式分离设备，可实现实时快速分离，具有设备体积小、分离效率高、使用寿命长、操作维护方便等优点，在石化、矿山、海洋工程等领域的应用越来越广泛.东北石油大学是自20世纪90年代初开始开展旋流分离技术研究，在旋流分离理论研究、结构优化设计、流场特性分析及油田实际应用等方面做了大量的研究，并取得一些认识和成果.旋流器主体结构一般由入口段、圆柱段旋流腔、锥段、尾管段和出口管组成.锥段还可分为单锥和双锥，一般对于固－液、气－液和气－固旋流器为单锥，且通常无尾管；液－液旋流器通常为双锥结构，带尾管.以固－液分离旋流器（见图1）为例，含有固体颗粒的混合液以一定的入口速度进入旋流器后，在旋流器内部旋转而以涡流的形式存在.旋流腔内的混合介质边旋转边向旋流器的锥段运动，运动路线呈螺旋形态.介质在进入圆锥段后，由于内径的逐渐缩小，液体旋转速度逐步加快.在液体呈现涡流运动时，径向压力不等，即中心附近压力最低，形成低压区；旋流器边壁处的压力最高.由于旋流器的底流口径较小，使得液体无法全部从底流管排出，而旋流腔顶部有一溢流口，这样一部分净化后（固体颗粒含量较小）的液体向压力较低的中心处流动，呈螺旋状，边旋转边向溢流管处运动，即形成内旋流，并最终从溢流口排出.同时，固体颗粒受到离心力作用，当该力大于颗粒所受的液体阻力时，固体颗粒向旋流器边壁移动，与液体分开，并随部分液体由底流口排出.1.2.1 设备结构类型（1）静态旋流器.即旋流器的外壳固定不动，全部结构也无任何运动部件，完全依靠入口的压力为内部流体提供旋转动力，进而实现分离.（2）动态旋流器.即旋流器外壳由电动机带动旋转，入口液体只要流入旋流器即可工作.通常这种旋流器的分离效率更高，但需要外加动力源.（3）复合式旋流器.它是一种将静态旋流器与动态旋流器相结合的新型结构，借鉴静态旋流器和动态旋流器的特点而发展起来的.1.2.2 处理介质（1）液－液水力旋流器.以油－水两相分离为例，又可分为脱油型水力旋流器和脱水型水力旋流器.（2）固－液水力旋流器.如在油田去除钻井液泥浆中的固体杂质、去除污水中的固体颗粒杂质等.（3）气－固旋流器.如旋风除尘器等.（4）固－固旋流器.如采矿工业中应用的颗粒筛分旋流器等.（5）气－液旋流器.去除液体介质中的少量气体，或者去除气体介质中的少量液体等.（6）气－固－液三相分离旋流器.采用独特的结构设计，实现气体、液体和固体三相的同时分离，是一项很有前景的技术.基于该设计原理，还可以衍生出气－液－液（如气－油－水）三相分离旋流器等.还有其他一些关于旋流器的划分方法，如气携式旋流器、旋滤器等.对于油水分离旋流器，脱油型旋流器主要用于处理水包油型乳状液，即含油质量分数在26%以下的场合，以脱除混合介质中的油；脱水型用来处理含油质量分数超过26%的油－水乳状液，此时的乳状液可能是油包水型，也有可能是介于水包油型和油包水型之间的过渡状态［6］.脱水型水力旋流器的研制工作由于油的高度乳化而面临很大的困难.对于脱油型水力旋流器，按照所处理介质中的含油量还可进一步划分为污水处理型（处理低含油）及预分离型（处理高含油）.2.1.1 低含油污水处理针对低含油污水的处理，已完成一些旋流分离实验研究［7－9］，明确一些主要的结构型式（不同的旋流器结构、旋流器入口数量、入口流道型式及锥段型式等）［10－13］、结构参数（各部分尺寸参数、锥角及参数间比例关系等）［14－17］和操作参数（处理量、分流比、压降比及入口压力、压力降等）［17－25］，以及对旋流器压力特性和分离性能的影响.在大庆第一采油厂所开展的3 000m3／d规模的现场中试表明，可通过旋流分离将含油1 000mg／L左右的污水处理到30mg／L以下，再经过滤进一步降到10mg／L以下.2.1.2 高含油污水处理在低含油污水旋流分离技术研究的基础上，开展高含油污水旋流处理实验研究［26－30］.通过室内模拟实验、现场中试和大规模现场应用研究，掌握油田采出液预分离水力旋流器的工作机理、压力特性和分离性能影响因素，比较不同组合型式对分离效果的影响和在实际中应用的可行性等.采用水力旋流器在油田中转站实现采出液预分离，含水率85%左右的采出液经水力旋流器一级处理后，油中含水率可降到30%左右，水中含油质量浓度降到2 000mg／L以下；水出口再经一级旋流处理后，含油质量浓度可降到1 000 mg／L以下.同常规工艺流程相比，采用旋流分离设备实现中转站提前放水，可节约一次性投资，并且每年可节约耗电费用.同时，由于设备占地面积小及联合站处理工艺的简化，还可节省土地资源，产生显著的经济效益和社会效益［29］.该技术成果已在大庆油田的7座中转站获得推广应用（见图2），每年处理采出液的规模达1 150万t，累计可为油田创造经济效益6 000余万元.在井下分离方面，如采用预分离旋流器与双流泵相配合，可直接在井下对采出液进行处理，使其含水率由90%以上降到50%～80%，在降低原油地面处理成本的同时，也简化了油田地面水处理工艺及设备［31－33］.随着采出液含水率的不断提高，实施井下旋流分离及同井注采工艺将成为油田未来稳产的一个主要方向.2.1.3 相关配套技术在研究中，探讨旋流分离技术在应用中需要注意和考虑的问题［34］，并对油田含油污水处理系统工艺及配套设备开展研究，包括聚结、增压方式、工艺方案设计及不同处理介质条件等［35－43］.增压方式的选择对旋流处理效果产生较强的影响.容积式泵对于避免油滴的二次乳化有很好的作用，有利于保证旋流分离的高效性，但是成本高、处理量相对较小，因此在满足处理指标的情况下，尽量采用离心泵等常规增压泵.其次，通过采用合理的聚结设备可在一定范围内适当加大油珠粒径，保证旋流分离效果.另外，旋流分离设备的高效应用还取决于与油田生产工艺的合理配合，包括处理介质的特性、前后工艺设备的衔接等.2.1.4 含聚污水处理在20世纪90年代，开展了针对聚合物驱油田含油污水旋流处理的前期研究工作［44－46］，为后期大庆油田三次采油中地面水处理工艺提供借鉴和技术支持.同时，针对含聚污水难处理等问题，加大了对其他类型旋流分离设备的研究力度，如动态旋流器［46－62］、复合式旋流器［63－69］等.对这些新结构旋流器的研究，拓宽了研究思路和旋流器应用领域，为不同应用提供更多的选择.2.1.5 气携式旋流分离为改善油水分离效果，开展气携式旋流分离技术研究，即：将气体引入旋流器中，以一定的方式形成微小气泡，小油滴通过与气泡的结合构成油／气复合体，使其“粒径”增大、与水之间的密度差加大，以提高油水分离效率（见图3）；研究气体对旋流设备压力特性的影响［70－71］、不同注气方式［72－75］及微孔材料等［76－81］对油水旋流分离效果的影响，并开展相应的现场试验研究［82］.研究结果表明，通过合理的结构设计和操作运行参数的选取，气携式旋流器可有效提高旋流分离效果.2.1.6 旋流分离机理及流场特性在实验及现场试验过程中，通过理论分析及LDA激光测速技术，研究了旋流器内部压力场［83－96］、速度场［87－98］及其变化规律.采用计算流体动力学（CFD）分析软件FLUENT，对旋流器的压力分布、速度分布、相浓度分布等开展研究［99－105］，并有效地应用在旋流器结构优化设计和操作参数优化等方面.随着油田开发的不断深入，同时某些地层胶结疏松，生产压差过大，导致采出液的含砂量逐年增加.采出液的大量含砂对地面集输设备造成极大的损害，在油田地面处理工艺中，通常采用重力沉降式装置进行除砂，这种工艺方式简单、可靠，但占地面积大、处理时间长.旋流器早期的研究和应用就是在固－液分离方面，但其处理介质的密度差和固体颗粒粒径比较大，用在油田除砂方面并不适合.同常规除砂处理相比，细颗粒的分离难度相对大得多.为此，开展针对细颗粒杂质旋流处理的研究工作［106－108］.结合油田的实际特点，开发并设计相应的用于细颗粒杂质处理的水力旋流器结构.通过实验研究，对其结构参数和操作参数进行优选.与卧螺式离心机配合，实现油田污水处理系统中沉降（细颗粒）污泥杂质的旋流浓缩和离心脱水稠化［109－113］.其研究成果已经在大庆油田的多座中转站获得推广应用（见图4），解决了油田生产中面临的实际问题.该研究为细颗粒分离水力旋流器在油田的推广应用奠定了基础.在油田采出液中存在压力变化或溶解气，在地面处理工艺中进行气液分离是一个重要的工艺环节.通过采用常规旋流器结构及优化设计的新型旋流器结构，开展关于气液分离的理论分析与实验研究［114－120］，认为相对于油－水两相分离，气体和液体之间的密度差比较大，容易分离，但要实现高效分离，需要在结构设计和运行参数优化方面进行研究.在研究过程中，注重旋流流场特性与分离性能相结合，通过流场分析与结构优化，开发出高效的气液旋流分离结构（见图5），可实现气体的完全分离（即底流出液口中气体零排放）.此项技术已在我国某项海洋工程现场试验中获得成功.制造材料的选择是关系到旋流器的使用寿命及制造成本的重要因素之一［121］.针对采用玻璃钢、聚胺酯、不锈钢、普通碳钢及工业陶瓷等材料加工旋流器的设计和制造问题，与相关厂家开展技术合作，开发出多种样机.目前聚胺酯和不锈钢水力旋流器已形成产品，技术也较为成熟.同时，对特殊结构入口流道的加工型式也做了较为深入的研究［122］.人们一般认为保持流量稳定性是保证旋流器高效分离的必要条件，认为流量的不稳定（如断续流、脉动流等）将使旋流器的分离效率降低.通过研究，掌握了脉动流条件下旋流器的分离特性和能耗特性的变化规律及其特点［78，123－124］.结果发现，在一定的条件下，流量的脉动对改善旋流分离效果有时还会起到一定的积极作用，同时其能耗增大的幅度也有限.为探索新型旋流器结构，对旋滤器［125］和尾管过滤式旋流器［82，126］等开展相应的实验研究，同时也分析了可在油田及相关行业推广应用的其他离心式分离器［127－128］，如螺旋管分离器等.针对油田采出液的脱气和除砂，开发出脱气除砂一体化水力旋流器（见图6），实验效果较为理想，但还需要通过现场试验进一步优化其结构和参数，为简化油田工艺、降低地面工艺能耗提供借鉴.通过近20a的研究，东北石油大学对旋流分离技术研究有了更为深入的认识，取得一些研究成果，也获得10余项国家发明专利和实用新型专利.随着化工设备向高效节能和多功能化的方向发展，开发出一机多能的化工新装置已成为21世纪的技术发展方向［129－130］，水力旋流器也因此出现了一些新的结构形式.这些新型旋流器的设计开发对于拓宽思路、改进旋流分离性能、提高旋流分离技术水平将发挥积极的促进作用.水力旋流器的结构虽然并不复杂，但其分离性能在很大程度上受所处理介质特性的影响，因此针对不同应用场合和条件，必须有针对性地开展研究.旋流分离技术虽然得以长足发展，但在其技术发展过程中有许多技术难题仍需加以解决.该项技术的主要研究方向：（1）借助理论分析、CFD模拟分析和实验研究手段，研究开发出高效低耗的旋流器产品，进一步扩大旋流器的应用范围，提高其经济效益；（2）设计新型旋流器，进一步改善对低密度差细颗粒混合介质的处理能力，研究将旋流器用于高黏度介质处理的可行性；（3）设计开发高效的脱气／除砂、脱气／除油或除砂／除油一体化三相分离旋流器，以减少投资，简化工艺、提高处理功效；（4）突破水力旋流器用于井下采出液处理（油－水分离、气－液分离等）的相关设备及工艺技术难关，为高含水后期油田开发提供强有力的技术支持；（5）进一步开展旋流处理配套工艺及其技术研究，包括破乳、聚结、低剪切增压及其工艺系统的反馈控制技术等；（6）在旋流分离技术研究的基础上，开发设计其他离心式机械分离设备.【相关文献】［1］蒋明虎，赵立新，李枫，等.旋流分离技术［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000. 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旋流分离技术在环保工程上的应用
旋流分离技术在环保工程上的应用摘要：随着人们对生活质量的要求越来越高，特别是在环境污染严重的时期，人们越来越重视环境保护。
但是，诸如人们的生活，工作和天气条件等因素会导致环境污染问题。
因此，我国需要加强污染物处理，促进环境保护。
本文介绍了旋风分离技术的工作原理，并研究了旋风分离技术在炼油废水，化学废水，净水，采油，湿法烟气脱硫系统等项目中的应用，以促进旋风分离器的发展。
分离环保工程技术的发展。
关键词：环保旋流分离技术;环保工程;污染处理;改革开放以来，我国经济发展迅速，人民生活水平不断提高。
但是，过去，我国过分重视经济发展，忽视了环境保护。
因此，我国现在环境污染严重。
人们越来越关注环境保护工作，并积极探索新的环境保护技术。
旋风分离技术以其效率高，操作简单，使用空间小等特点吸引了人们的注意。
它可以有效减少环境污染并降低多个项目的运营成本。
因此，我国应在工业上加强旋风分离技术。
在项目中推广。
1 旋流分离技术的工作原理旋风分离技术的基本工作原理是利用离心沉降和密度差。
即，在需要处理的水在相应的压力下进入装置之后，在旋转运动的作用下，其受到离心力的作用。
流体阻力不同，最终达到分离效果。
在此期间，重相通常被扔到壁上并从底流口排出，而轻相在向上旋转的流的作用下从溢流口排出。
对于油水分离旋风分离器，除油型用于处理水包油乳液，即当油含量仅占总油水混合物的26以下时，可以去除油在混合介质中相反，脱水型则用于处理油含量超过26的油水乳液。
此时，乳液可以是油包水型，或者可以是油包水型和水包水型之间的过渡状态。
其中，由于油乳化程度高，脱水旋流器的研制面临很大困难。
对于旋流器除油，根据处理介质中的油量，可进一步分为两种：污水处理型和预分离型。
2 旋流分离技术在炼油废水处理中的应用炼油厂是产生更多污染物的工厂之一，其污染物主要包括有害气体和废水。
炼油厂虽然重视污染气体和废水的处理，但处理方法相对落后和复杂，即通过重力分离技术将油和水分离，再通过添加化学药品达到污染处理效果。
旋流分离器在控制城市雨水径流污染中的可行性研究
水径流所携 带沉积物 中的养分进入水 体成 为水体 富营养化
的重要 因素［ ２ １ 。一些研究 结果表 明 ， 雨水 主要污染物是 Ｃ Ｄ Ｏ 和悬浮 固体 （ ）道 路初 期径流 中也 含有铅 、 、 ｓ ， ｓ 酚 石油类 及合
Ｓ ｉ ｎ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙＶｉ ｏ ｃｅ ｃ ｃｎ ｌｇ ｓ ｎ ｉ
２１ ０ ２年 ９月第 ２ ７期
科 技 视 界
环保科技
旋流分离器在控制城市雨水径流 污染中的可行性研究
潘振学 ’ 易利芳
（． １ 安徽理工大学地球与环境学院 安徽 淮南 ２２０ ；。 ３０１２湖州环科环保科技有限公司 浙江 湖州 ３３０） １００
集 的市 区
１ 旋流 分离器 的工作原 理
旋 流分离器 的工作原理是基于离心沉降作用 。当需要分
离的两相混合 液 以一定 的速度从旋 流器上部 周边切 向进入 旋 流分 离器 内后 ， 产生旋转运动 ， 由于固液两相存在密度差 ，
所 受 的离心 力 、 向心浮力和流 体拽力 的大小 不 同， 大部 分 固
３ ２ 科技视界 ｓ ＩＮｃ ５ ｌ ｃ Ｅ Ｅ＆Ｔ ｃ Ｅ ＨＮ。Ｌ Ｙ ＶＩＩ 。Ｇ ｓ。Ｎ
【 关键词 】 旋流分 离； 固液分 离； 离效率 分
０ 前 言
面 源污染 已成 为我国城市 水环境破坏的重要原 因【 ” 。雨
根据 旋流分离 的工作 原理结合 示范 区域 雨水径流 中 固
态污染物特征 ， 利用传统 的旋流分离技术 和复合 流场 旋流分 离技术来实现雨水 径流 中固体颗粒 物的去 除是可行 的技术 方案。在计算机数值模拟辅助下【 设计 了一套实验室用 的水 ９ 】 ， 力旋 流器 ， 旋流器直径为 ３０ ｍ， 出 口直径分别 为 ５ ｍ， ０ ｍ 进、 ０ｍ
科技成果——雨水径流污染治理及雨水利用成套技术
科技成果——雨水径流污染治理及雨水利用成套技术技术开发单位天津市水利科学研究院成果简介排水过程中利用水体本身的动能在设备中产生旋流，污染物在旋流过程中沉降并被反向格栅截留，干净的水排出后经过湿地、土地处理等进行深度处理，达到回用的目的。
工艺流程雨水经过旋流、反向格栅截留后入河或者通过湿地、渗虑等快速处理后达到回用的目的。
关键技术（一）反向格网拦截污染物技术（二）高效旋流沉淀技术（三）雨水深度治理及回用知识产权情况自主研发，正在受理发明专利7项应用情况（一）应用情况简介1、典型规模处理流量：大于25L/S2、主要用户名录天津市兰湖生态园示范工程（110L/S）；天津市盐坨桥泵站出水口（450L/S）（二）投资情况总投资：130万元（三）经济效益分析本项目通过各项技术的突破，实现北方缺水城市入河污染物的有效控制及雨水利用，项目实施后将主要带来五个方面的经济效益：1、将大幅度降低因为水质型缺水造成的经济损失；2、将带来城市水体景观价值提升，带动周围不动产价值的增加，增加城市的户外休闲娱乐资源，拉动旅游业等产业的发展；3、将促进水产业的迅速发展，培养新的经济增长点，对于扩大就业和增加全社会收入产生较大推动作用；4、增强我国水务产业尤其是天津市有关单位的综合竞争力；5、有助于推动科技成果转化，拓宽水务产业市场。
（四）环境效益分析将改善中心城区水环境质量，有助于修复区域生态环境，并缓解北方缺水城市淡水资源缺乏的局面，实现“环保”和“水资源利用”两大产业的双赢，对于推动我国北方缺水城市的可持续发展、建设生态城市具有重要意义。
水环境改善带来生态景观价值的提升，带来诸多市场溢出性效益，包括市民生活环境得以改善，提高城市的宜居性，提升城市形象和综合竞争力。
（五）用户意见天津市水利科学研究院开发的雨水径流污染治理及雨水利用成套技术对于改善入河水质，提升河道水环境质量，节约水资源具有显著效果，该技术不需要动力节约大量能源，具有经济成本低、效果显著等特点典型案例天津市兰湖生态园示范工程，可以去除90%以上的110微米粒径污染物。
合流制溢流污染控制技术、管理与政策研究进展
Ｖｏｌ．４６ 增刊２０２０
个阶段。 （１）实 施 工 程 措 施 阶 段。２０ 世 纪 ６０ 至 ７０ 年
代，美国开始重视 对 雨 水 径 流 和 合 流 制 溢 流 污 染 控 制的研究 。 ［１］ 在合流制溢流治理初期，美国对排水管 道进行了分流 制 改 造 ，美 国 环 保 局 、各 州 和 地 方 水 污
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｍｏｓｔ ｏｌｄ ｃｉｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｆａｃｅｄ ａ ｓｅｒｉｏｕｓ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌ－ ｌｕｔｉｏｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｅｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｖｅｒｆｌｏｗ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｅｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ，Ｇｅｒｍａｎｙ，Ｊａｐａｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｄｏｍｅｓｔｉｃ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ，ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｏｌｉｃｙ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｅｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｍｅａｓｕｒｅ ａｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ，ｗｉｔｈ ａ ｖｉｅｗ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｏｍ－ ｂｉｎｅｄ ｓｅｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｖｅｒｆｌｏｗ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．
城中村合流制排水系统的溢流污染控制策略
城中村合流制排水系统的溢流污染控制策略发布时间：2023-05-06T07:03:54.798Z 来源：《科技新时代》2023年4期作者：李娜[导读] 研究区域为广东省广州市某城中村，该地区排水系统以合流管为主，通过水量监测、水质采样检测及软件模拟，判断该地区城中村合流制排水系统存在污水收集率较低、合流制降雨时过流能力不足等问题[1]。
深圳市坪山排水有限公司，邮编518122摘要：近年来，随着社会经济的发展，我国越来越重视环境治理，尤为突出的是河道黑臭问题。
我国管网不完善导致一些未经处理的污水直接排入河道，管网老旧破损使得合流制溢流污染进一步扩大。
另外，我国广东等东南沿海城市，年降水量大，夏季汛期时间过长，城中村设施老旧等原因使得合流制排水系统存在诸多问题。
基于此，本文将详细论述城中村合流制排水系统的溢流污染控制策略，以供参考。
关键词：城中村；合流制；排水系统；溢流污染研究区域为广东省广州市某城中村，该地区排水系统以合流管为主，通过水量监测、水质采样检测及软件模拟，判断该地区城中村合流制排水系统存在污水收集率较低、合流制降雨时过流能力不足等问题[1]。
一、合流制排水系统溢流污染控制合流制溢流（CSO）污染控制应当遵循四条原则：1、有条件分则分，“分”指的是分流，分流方式包括路面铺设透水砖，减少地面径流、分散处理土地渗透；2、无条件分则截，“截”指的是截留，增加截流倍数，将截流倍数扩大到一定的数值后，几乎能够截流全部的城中区内雨污混合废水；3、不能截要建池，指的是建设调蓄池，调蓄池是合流制系统控制溢流污染的常用手段之一，调蓄池的作用是对雨水径流进行高效收集和分质截流；4、无论分流、截流还是建池，目标是处理，能力要兜底。
（一）源头控制1.增设渗透装置增加雨水渗透装置后，制定洼地截留规划和流经地面植物的规划，从而处理好CSOs污水的蒸发和渗透，剩余污水排进排水管道中。
相关工作人员需要对雨水渗透装置的使用要求进行明确，以此提升地面渗水效率。
水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展
第40卷第4期Vol.40 No.4重庆工商大学学报(自然科学版)J Chongqing Technol &Business Univ(Nat Sci Ed)2023年8月Aug.2023水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展谢 鑫a ,陈 凌b ,黄凌波a ,欧阳平b ,任博平b ,张贤明b重庆工商大学a.机械工程学院;b.废油资源化技术与装备工程研究中心,重庆400067摘 要:水力旋流器利用密度差实现两相分离,具有结构简单、分离效率高等优点,因此在原油预脱水处理等油水分离领域得到广泛应用。
鉴于此,通过分析和收集水力旋流器相关文献,对油水分离领域水力旋流分离器的研究现状进行了阐述和总结,包括水力旋流分离器的发展历程、基本结构、内部流场和工作原理等相关方面;同时,对油水分离领域不同类型的水力旋流分离器进行了对比分析,发现在水力旋流器的结构参数优化以及内部液体流动规律等方面,单一结构的参数优化或单一、静态的系统分析不能系统全面地反映实际复杂工况。
因此,将计算机仿真模拟和相关先进检测技术相结合,用于旋流器的参数优化、内部液体流动规律分析以及构建预测模型等方面,对于旋流器的结构设计优化、分离效率提升等方面意义重大;另外,目前的研究多着重于旋流器的结构和流体特性等方面,对于旋流器内部的磨损、疲劳损伤等方面的研究较为缺乏;最后,对水力旋流分离器在油水分离方面研究的不足和发展方向进行了分析和展望。
关键词:油水分离;水力旋流分离器;旋流;离心;导叶中图分类号:TQ028.4 文献标识码:A doi:10.16055/j.issn.1672-058X.2023.0004.007收稿日期:2022-03-05 修回日期:2022-05-18 文章编号:1672-058X(2023)04-0048-09基金项目:重庆市自然科学基金博士后科学基金项目(CSTC2021JCYJ⁃BSHX0194);重庆市技术创新与应用示范项目(CSTC2018JSCX⁃MSYBX0339);重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201800816);教育部平台科技资助项目(FYKF201907).作者简介:谢鑫(1994—),男,硕士研究生,从事油水分离装置等环保设备关键技术研究.通讯作者:陈凌(1979—),男,博士,正高级工程师,从事废油资源化利用技术与设备研究.Email:chenling1618@.引用格式:谢鑫,陈凌,黄凌波,等.水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2023,40(4):48—56.XIE Xin熏CHEN Ling熏HUANG Lingbo熏et al.Research review of hydrocyclone for oil⁃water separation 眼J演.Journal of Chongqing Technology and Business University 穴Natural Science Edition雪熏2023熏40穴4雪押48—56.Research Review of Hydrocyclone for Oil⁃water SeparationXIE Xin a 熏CHEN Ling b 熏HUANG Lingbo a 熏OUYANG Ping b 熏REN Boping b 熏ZHANG Xianming ba.School of Mechanical Engineering鸦b.Engineering Research Centre for Waster Oil Recovery Technology and Equipment熏Chongqing Technology and Business University熏Chongqing 400067熏ChinaAbstract押The hydrocyclone uses density difference to realize two⁃phase separation熏which has the advantages of simple structure and high separation efficiency熏so it is widely used in oil⁃water separation fields such as the pre⁃dehydration of crude oil.In view of this熏the research status of hydrocyclone in the field of oil⁃water separation was expounded and summarized by analyzing and collecting relevant literature on hydrocyclone熏including the development history熏basic structure熏internal flow field and working principle of hydrocyclone.Meanwhile熏different types of hydrocyclones in the field of oil⁃water separation were compared and analyzed.It is found that in the aspects of structural parameter optimization and internal liquid flow law of hydrocyclones熏single structural parameter optimization or single and static system analysis cannot systematically and comprehensively reflect the actual complex working conditions.Therefore熏the combination of computer simulation and related advanced detection technology is of great significance for the optimization of cyclone parameters熏the analysis of internal liquid flow law and the construction of a prediction model熏and is also of great significance for theoptimization of cyclone structure design and the improvement of separation efficiency.In addition熏the current research第4期谢鑫,等:水力旋流分离器在油水分离领域的研究进展mostly focuses on the structure and fluid characteristics of the cyclone熏while the research on the internal wear and fatigue damage of the cyclone is lacking.Finally熏the research deficiency and development direction of hydrocyclone in oil⁃water separation were analyzed and prospected.Keywords押oil⁃water separation鸦hydrocyclone鸦rotating flow鸦centrifuge鸦guide vane1 引 言随着世界各国的经济平稳增长,能源消费也逐渐增加,考虑到能源与环境的相互协调,大部分国家已经开始从一次能源向清洁能源进行转换。
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建设科技CONSTRUCTION SCIENCE AND TECHNOLOGY 2019年2月合刊总第377期实践应用旋流分离技术在雨水径流和合流制溢流污染控制中的应用进展高郑娟孙朝霞贾海峰(清华大学环境学院，北京100084)［摘要］本文介绍了旋流分离技术的原理，并将其根据动力来源不同分为水力旋流分离和压力旋流分离技术，以及在城市雨水径流和合流制溢流污染控制中的应用情况和前景。
分别针对水力旋流分离和压力旋流分离技术阐述了近年来国内外的研究与应用进展，其中重点介绍了Vortechs®旋流分离技术，并给出了各自的优势、局限性和适用范围，为城市雨水径流和合流制溢流污水中旋流分离器的应用指明了方向。
［关键词］雨水径流，合流制溢流污染，水力旋流分离，压力旋流分离Progress in Application of Cyclone Separation Technology in Pollution Control of Runoff and Combined OverflowsGao Zhengjuan,Sun Zhaoxia,Jia Haifeng(School of E nvironment,Tsinghua University^Beijing,100084,China)Abstract:The prin c iple of cyclone separation tech n o l ogy used in the treatment of runoff and combined overflows as well as its application and prospect were introduced,which divided into hydro-cyclone separation and pressure cyclone separation technologies according to different power sources.The research and application of hydro-cyclone separation and pressure cyclone separation technology in recent years were described,which focused on Vortechs®system technology,and the advantages,limitation and application scopes were given respectively,which indicated the direction for the application of cyclone separator in sponge city construction.Keywords:runofl',CSOs,hydro-cyclone separatioru pressure cyclone separation1引言城市雨季雨水径流，特别是大雨、暴雨初期形成的地表径流，以及合流制溢流污水具有瞬时水量大、固体悬浮物含量高、污染负荷高等特点。
如果不加处理直接进入城市水体，会对其造成严重污染。
快速去除固体悬浮物能够在很大程度上削减进人城市水体的污染*基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大fy项(2017ZX0205003)负荷"L发达国家对雨水径流及合流制溢流污染研究较早，污染控制措施主要有源头、过程和末端控制。
控制措施按照技术原理不同可分为物理处理技术：初期弃流技术、旋流分离技术、砂滤等物理过滤技术；生物生态处理技术：植草沟、植被过滤带、生物滞留池、人工湿地、雨水花园等技术回。
其中以旋流分离技术为代表的物理技术具有结构简单、处理效率较高、使用寿命长，维护管理方便等优势，正在得到越来越多的应用。
20世纪60年代初，Bernard Smisson在英国研制了第一代水力DOI:10.16116/ki.jskj.2O19.03.01596I 建设科技20I9NO.03高郑娟等：旋流分离技术在雨水径流和合流制溢流汚染控制中的应用进展实践应用旋流分离器的雏形，并首次将其应用于合流制溢流污水处理中。
至今将近60年的发展，国外旋流分离器已经被广泛应用于雨水及合流制溢流污水处理中，而国内这方面研究应用还较少。
但随着我国对初期雨水径流和合流制溢流汚水污染的不断重视，以及现阶段海绵城市的大规模开展和实施，旋流分离技术将会成为热点关注的领域之一心。
2旋流分离技术的原理及分类旋流分离技术是一项高效的固液分离技术。
它是根据离心沉降和密度差分原理设计而成，能直接、高效快速地分离固体悬浮物，削减固体悬浮物含量⑴役常规旋流分离器结构主要有进水口、主体分离腔、溢流出水口和底流排污口，见图1和2；径流污水或合流制溢流污水以较高速度由进水口沿切线方向进入分离腔，由于 受外壁限制，做由上而下旋流运动，由于固液两相存在密度差，所受到的离心力、向心浮力和流体曳力并不相同，较重的固体颗粒随部分液体经旋流器底流排污口排出，而大部分经过分离后的清液则经过溢流出水口排出，从而实现固液分离的目的。
用于雨水径流及合流制溢流污水处理的旋流分离器，根据动力来源不同可分为水力/无动力旋流分离器（以下简称水力旋流分离器）和压力/动力旋流分离器（以下简称压力旋流分离器）151;水力旋流分离器的运行工作无需借助外加动力条件，利用现场条件提供的水头差形成的入口压力实现其正常运转，一般设置于地下；压力旋流分离器的运行则需借助外部动力条件把待处理水图1典型水力旋流分离器结构图（EPA旋流分离器）Fig.l Typical hydro-cyclone separation chart(EPA Swirl hydro-cyclone)图2典型压力旋流分离器结构图Fig.2Typical pressure cycloneseparation chart提升进入旋流器才能实现其正常运转，其分离效力一般较水力旋流分离器高。
水力旋流分离器底流排污口逐渐被沉砂室取代，主要为圆柱体结构，见图1、图3和图4；而压力旋流器主要为上部圆柱、下部锥体相结合的结构,有底流排污口，见图2。
两类旋流分离器都能应用于雨水径流和合流制溢流污水处理中，但两者优势、局限性和适用范围不同，需根据现场实际情况综合考虑进行选择。
3水力旋流分离技术的研究与应用现今，国外已经形成了较为系统和科学完善的处理雨水径流及合流制溢流污水的水力旋流分离系统，包括科学地选型设计、施工建设、调试安装、运行维护，并且取得了较好的运行效果，而国内这部分应用还较少。
3.1国内外研究进展20世纪60年代初，Bernard Smisson在英国研制了第一代水力旋流分离器的雏形，并首次将其应用于合流制溢流污水处理；从20世纪70年代起，美国环境保护署EPA对水力旋流分离技术进行了一系列的试验和研究，确定了最佳操作和设计参数，最终形成了以Swirl 为代表的第二代旋流分离器。
相对于第一代Bernard Smisson旋流分离技术，其增加了流量控制功能；20世纪80年代，以英国的Storni King为代表的第三代旋流分离技术克服了Swirl旋流分离技术存在的固体颗粒物再悬浮，以及高流量条件下水头损失大等缺陷；20世纪80年代中后期，为降低高流量下的紊流扰动状况，在旋流分离腔内去除了阻流板和其他障碍物，形成了以德国的Fluidsep为代表的第四代旋流分离技术mJ这些旋流分离技术都具有固体颗粒物分离沉降、漂浮物隔建设科技I97实践应用建设科技总第377期格樋进水n（可逸）图3CDS®水力旋流分离器结构图Fig3CDS®hydro-cyclone separation chart图4Vortechs®水力旋流分离器系统Fig.4Vortechs®hvdro-cyclone separation system离功能，且都有底流排污管。
底流污水需要排入污水处理厂进行处理，但当需要用泵进行排除时会增加能耗和运行管理费；Swirl旋流分离技术具有Storm King和Fluidsep旋流分离技术没有的流量控制功能，且所需入口压力更低，当不能满足入口压力时，进水口之前的管道设置提升泵站时不是无动力旋流分离系统巾。
在此基础上，开发了新一代水力旋流分离技术主要特征是在底部设置了沉砂室取代底流排污管，沉积的底泥经过一段时间堆积后需通过人工清掏或真空吸泥车进行排除，例如新西兰的Downstream Defender®旋流分离技术，美国的CDS®和Vortechs®旋流分离技术等旷山。
CDS®旋流分离器，如图3所示，最大的特征是增加了特有的连续自清洗滤网（2.4毫米筛孔），能截留全部2.4毫米或以上的漂浮物和碎片，且利用分离腔内部不断旋转运动的水流进行水力剪切堵塞的颗粒物，另外可以设置多条不同方向的进水管。
然而，国内应用于雨水径流及合流制溢流污水处理的水力旋流分离技术专利还相对较少，主要的创新是在水力旋流分离技术的基础上增加了过滤结构181,防止堵塞易于清理旳企改善流态“切和改变进出水口方向z等功能，以及结合其他处理措施的一体化雨水径流及合流制溢流污水处理系统"4|,目前实际工程应用案例还较少。
2009年左右，江苏大学在前期研究的基础上设计了水力旋流分离器1，5-171,并进行了多次实际工程应用其中在镇江第三人民医院进行了雨水处理与回用示范工程，设计规模15m3/h,采用地下式安装，无水泵提升。
运行结果表明，水力旋流分离器处理效果随时间波动较大，对浊度、SS去除效果较好，每年综合利用雨水6,000m」，实现了部分收益㈣。
3.2一种横向功能分区的水力旋流分离技术Vortechs®水力旋流分离技术将功能进行了横向分区，综合了旋流、除油和漂浮物、流量调节的功能，如图4所示，主要包括三个组成部分：1）旋流沉砂室，促使雨水形成旋流进行旋流分离，能有效处理50|j m以上固体颗粒物；2）漂浮物隔离墙（包括隔油）；3）用于控制高、低流量的流量控制墙。
1998年，应用Vortechs®水力旋流分离系统在缅因州处理一个1.62公顷的停车场的雨水径流，进行了为期一年20场暴雨的现场运行监测，如图5所示，TSS平均进水浓度为328mg/L, TSS平均去除率达到了81.7%㈣，且进水浓度越大，去除效果越好。
2000年，为了减轻进入纽约乔治湖的暴雨径流污染，应用Vortechs®（圆形旋流沉砂室直径3.1m）水力旋流分离系统处理3.78公顷汇水面积，监测了13场暴雨，得到TSS平均进水浓度为801mg/L pl],去除一次暴雨记录存在问题，如图6所示，TSS平均去除率达到了73.4%,该系统运行两年时间需要清理一次，一般使用真空吸泥车进行清理。