CN104192932A - 气泡层污水处理***及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气泡层污水处理***及处理方法，它包括气泡过滤室、快速微气泡溶气装置与溶气释放管；在气泡过滤室的底板上部固定有开有空洞的隔板，在气泡过滤室的左侧壁上设有溶气水进水接口，在气泡过滤室的底板上方的第一隔板上固定有均匀收水板，在均匀收水板上均匀开设有收水孔；且在从左向右的方向上，单位面积的均匀收水板上所开的收水孔的总面积呈逐渐缩小设置，在均匀收水板的右端部固定有第二隔板，气泡过滤区的长边长度与宽边长度之比为1~1.3:1。本发明可以使得气泡层分布在气泡过滤区间内部所有空间内，气泡过滤区内的气泡层深度达到1500~2000mm，气泡层中气泡粒径只有常规的五分之一至十分之一。

Description

气泡层污水处理***及处理方法

技术领域

本发明公开了一种气泡层污水处理***，本发明还公开了一种气泡层污水处理方法，本发明属于污水处理技术领域。

背景技术

目前，工业化带来的污染已经极大地恶化了人类的生存环境。各类水源地，包括近海水都受到一定程度的污染。人们在海水淡化项目，自来水预处理，市政污水提标排放等工艺段中均需要加入了气浮工艺段进行预处理污水中的悬浮物，胶体，油脂类等杂质。

这类废水均有一个共同的特点即每天小的有几万吨水量，大的有上百万吨水量。这么大的水量如果按照常规压力溶气气浮水力负荷3～7m³/m²/h计算占地面积偏大，严重增加了工程总造价，很多环保工艺师设计和业主选型气浮工艺时均很为难，这也严重影响气浮在这些行业中的推广应用。

常规气浮工作原理是利用气泡粘浮悬浮物后造成悬浮物比重小于水，根据浮力原理絮凝体比重小于1后会产生一个向上的浮力逐步摆脱重力的影响，自然上浮至水面完成固液分离。因为依靠纯浮力分离的方法，气浮工作能力只能在只能在3～7m³/m²/h(水力负荷)之间。气浮的工作效率无法得到实质性提升。

常规气浮也存在“气泡层”，如附图1所示常规气浮池体水体上表面存在一个三角形的气泡层区域。这个区域最深处有300～600毫米，最浅处只有50～200毫米。气泡过滤区内大部分空间内不含有气泡层。气浮上浮完全依靠三角形区域内存在的气泡层内气泡。这个上浮过程基本原理是絮凝体外表面粘浮微小气泡，使絮凝体的比重小于水，絮凝体在浮力的作用下自由上浮至液面完成固液分离过程。依靠这个工作原理的气浮水力负荷只能工作在3～7m³/m²/h之间。

发明内容

本发明的目的之一是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以大大提高气泡层深度、增大水力负荷、减小气泡直径的气泡层污水处理***。

本发明的另一目的是提供一种使用气泡层污水处理***进行污水气泡层处理的方法。

按照本发明提供的技术方案，所述气泡层污水处理***，包括气泡过滤室、快速微气泡溶气装置与溶气释放管，快速微气泡溶气装置的溶气水出水接口与气泡过滤室的溶气水进水接口通过溶气释放管相接；在气泡过滤室的底板上部固定有开有空洞的第一隔板，第一隔板与气泡过滤室的前壁板、后壁板均相连，在气泡过滤室的左侧壁上设有溶气水进水接口，在气泡过滤室的底板上方的第一隔板上固定有均匀收水板，在均匀收水板上均匀开设有收水孔；且在从左向右的方向上，单位面积的均匀收水板上所开的收水孔的总面积呈逐渐缩小设置，在均匀收水板的右端部固定有第二隔板，在第二隔板右侧设有清水出水接口，第二隔板与气泡过滤室的前壁板、后壁板均相连，第二隔板与第一隔板之间形成气泡过滤区，该气泡过滤区为长方体形空腔，且气泡过滤区的长边长度与宽边长度之比为1～1.3:1。

所述气泡过滤区的长度为1～10m，气泡过滤区的宽度为1～10m，且气泡过滤区位置的气泡过滤室的深度为2～3m。

所述溶气释放管的内径为5～15mm，其长度为1.5～3.0m。

所述收水孔的孔形为圆形孔、椭圆形孔或者多边形孔。

所述收水孔的孔形为圆形孔，相邻两个收水孔圆心之间的距离相等；在从左向右的方向上，收水孔的孔径呈逐渐缩小设置。

在从左向右的方向上，所述均匀收水板由两块或两块以上的收水板单元拼接形成。

所述清水出水接口通过回用水管道接入快速微气泡溶气装置的进水接口。

使用上述气泡层污水处理***进行污水气泡层处理的方法包括以下步骤：

a、将气泡过滤室注满清水；

b、将空气压缩机通过进气管道与快速微气泡溶气装置的进气接口相接，将快速微气泡溶气装置的溶气水出水接口与气泡过滤室的溶气水进水接口通过溶气释放管相接，将进水管与快速微气泡溶气装置的进水接口相接，将快速微气泡溶气装置的工作压力控制在0.6～0.8Mpa；

c、启动空气压缩机，第一隔板与气泡过滤室的左侧壁之间出现直径为5～10um气泡且该气泡向气泡过滤区蔓延，当气泡过滤区的气泡层厚度最大时，待处理的污水从气泡过滤室上方注入；

d、在污水中的悬浮物被气泡过滤区内的密集气泡所拦截和吸附，气泡隔断了悬浮物下降的通道，同时吸附在悬浮物上，直至悬浮物上浮至水面，将位于水面的浮渣刮除，污水气泡层处理方法结束。

本发明可以使得气泡层分布在气泡过滤区间内部所有空间，气泡过滤区内的气泡层深度达到1500～2000mm，气泡直径只有常规的五分之一至十分之一，因为微小气泡的比表面积远远大于常规气浮产生的气泡，比表面积越大粘附悬浮物的能力越强，粘浮悬浮物的夹角越大，粘浮越牢靠，水流波动时越不易和悬浮物之间脱落，极大提高气浮工作的稳定性。由于浓密的微小气泡群可以拦截和吸附污水中的悬浮物，因而大大提高了气浮的水力负荷，在相同处理量的前提下，气泡过滤区内部水力停留时间缩小将近三倍。

附图说明

图1是常规气泡过滤区中气泡层的分布状态图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明中均匀收水板的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明中，快速微气泡溶气装置20可以采用中国专利201310216966.4所示的方案。

该气泡层污水处理***，包括气泡过滤室10、快速微气泡溶气装置20与溶气释放管30，快速微气泡溶气装置20的溶气水出水接口与气泡过滤室10的溶气水进水接口通过溶气释放管30相接；在气泡过滤室10的底板上部固定有开有空洞的第一隔板1，第一隔板1与气泡过滤室10的前壁板、后壁板均相连，在气泡过滤室10的左侧壁上设有溶气水进水接口，在气泡过滤室10的底板上方的第一隔板1上固定有均匀收水板2，在均匀收水板2上均匀开设有收水孔2.1；且在从左向右的方向上，单位面积的均匀收水板2上所开的收水孔2.1的总面积呈逐渐缩小设置，在均匀收水板2的右端部固定有第二隔板3，在第二隔板3右侧设有清水出水接口，第二隔板3与气泡过滤室10的前壁板、后壁板均相连，第二隔板3与第一隔板1之间形成气泡过滤区，该气泡过滤区为长方体形空腔，且气泡过滤区的长边长度与宽边长度之比为1～1.3:1。

所述气泡过滤区的长度为1～10m，气泡过滤区的宽度为1～10m，且气泡过滤区位置的气泡过滤室10的深度为2～3m。

所述溶气释放管30的内径为5～15mm，其长度为1.5～3.0mm。

所述收水孔2.1的孔形为圆形孔、椭圆形孔或者多边形孔。

所述收水孔2.1的孔形为圆形孔，相邻两个收水孔2.1圆心之间的距离相等；在从左向右的方向上，收水孔2.1的孔径呈逐渐缩小设置。

在从左向右的方向上，所述均匀收水板2由两块或两块以上的收水板单元拼接形成。

所述清水出水接口通过回用水管道接入快速微气泡溶气装置20的进水接口。

使用上述气泡层污水处理***进行污水气泡层处理的方法包括以下步骤：

a、将气泡过滤室10注满清水；

b、将空气压缩机通过进气管道与快速微气泡溶气装置20的进气接口相接，将快速微气泡溶气装置20的溶气水出水接口与气泡过滤室10的溶气水进水接口通过溶气释放管30相接，将进水管与快速微气泡溶气装置20的进水接口相接，将快速微气泡溶气装置20的工作压力控制在0.6～0.8Mpa；

c、启动空气压缩机，第一隔板1与气泡过滤室10的左侧壁之间出现直径为5～10um气泡且该气泡向气泡过滤区蔓延，当气泡过滤区的气泡层厚度最大时，待处理的污水从气泡过滤室10上方注入；

d、在污水中的悬浮物被气泡过滤区内的密集气泡所拦截，气泡不断地吸附在悬浮物上直至悬浮物上浮至水面，将位于水面的垃圾刮除，污水气泡层处理方法结束。

这个处理过程类似砂滤器的过滤原理。不过将砂滤器中拦截介质粒径0.8～1.2毫米的沙粒更换为气泡粒径5～20um大小的微小气泡群。气泡粒径远远小于沙子，所以对悬浮物的拦截精度远远超过砂滤器的拦截精度。气浮效率远远高于常规气浮。气浮可以工作在20～35m³/m²/h之间(水力负荷)。远远高于常规气浮3～7m3/m²/h(水力负荷)。

本发明工作时，将空气压缩机的出气口与快速微气泡溶气装置20的进气口通过管道相接；本发明可以不用连接气泡过滤室10的清水出水接口，而直接将自来水进水管与快速微气泡溶气装置20的进水接口相接。

常规气浮室的气浮分离区的长宽比为1:3～4，气浮分离区的长度方向上偏长，溶气水中气泡层在长度方向上布置如附图1所示为三角形。气泡层深度也很浅，最深处只有400～600毫米。本发明将气泡过滤区的长宽比控制在1～1.3:1时，气泡层分布在气泡过滤区间内部所有空间内，气泡深度可以达到1500毫米甚至2000毫米。

气泡深度和单位体积中气泡的浓度形成的主要机理如下：

常规气浮分离区的池型中长宽比接近1:3，长度方向上过长，含气泡的水流走到端头时速度已大大降低，已经接近于0，气泡沿着水流走到端头时气泡合并过快。在分离区端头气泡深度大概只有50～150毫米之间。最深处约为400～500毫米。常规气浮每平方最大只能处理10吨污水，溶气水量为按照处理量的30％时供给时，气泡分布呈现三角形(如图)。常规气浮中微气泡发生器产生的气泡粒径50～100um之间。这种直径的气泡在水深400～500毫米中停留时间只有1.5～2.5分钟。所以气浮理论上只有在停留时间1.5～2.5分钟之间的区间能够容留下这些气泡。这个深度正好是气浮400～500毫米深度范围内。

而由“气泡层”技术构成的高清气浮和超高清气浮中，分离区中长宽比接近1:1，池型基本接近正方形。含气泡的水流走到端头时还有较大的流速撞击第二隔板3并回弹，气泡沿着水流走到端头的距离变短后时气泡合并速度减慢。高清气浮和超高清气浮每平方最大只能处理20～30吨污水，溶气水量为按照处理量的30％时供给时，单位面上溶气水量的供给量为常规气浮的2～3倍。气泡分布呈现深度达1500～2000毫米(如图)。气泡层中利用的微气泡发生器产生的气泡粒径5～10um之间。这种直径的气泡停留时间达到10～15分钟，在水深1500～2000毫米中停留时间正好为10～15分钟。所以气浮理论上只有在停留时间10～15分钟之间的区间能够容留下这些气泡。这个深度正好是气浮1500～2000毫米深度范围内。

气泡直径取决于微气泡发生器中的溶气释放装置的效率和水力学计算。溶气释放装置的主要功能将含有溶解空气的高压溶气水在0.1秒范围内将压力由0.6～0.8mpa压力降低到0，同时控制释放的气泡粒径在5～10um之间。溶气释放装置的主要释放机理是利用微小的空洞和微小的间隙强大的消能作用将高压溶气水几乎在瞬间降低到0。在这个过程中通过合理控制微小空洞的大小和长度，通过合理控制微小间隙的大小的停留时间创造出直径在5～10um之间的气泡粒径。

气泡层可以大大提高水力负荷的基本原理如下：

常规气浮水力负荷控制在3-10m³/m²/h，这个水力负荷主要实现的机理是根据斯托克夫公式中不同比重，不同粒径的悬浮物粘上气泡后比重变小，在水体中产生向上的浮力，依靠浮力克服重力和分离区水流向下带来的负力，将细小悬浮物浮上液面完成固液分离。这个过程机理是单个颗粒的物理上浮理论。所以絮体大小，比重差值的大小，还有气泡过滤区水流是否为层理等因素决定了气泡过滤区中水力负荷的大小。一般最大只有10m³/m²/h。

“气泡层”技术脱离了常规气浮遵守的基本上浮原理。不是依靠单个颗粒的上浮完成固液分离。气泡层利用厚达1500～2000毫米的气泡层组成类似“海绵”一样的拦截***，这个拦截***依靠直径5～10um的气泡组成，气泡和气泡之间几乎是挨着的，当混合大量悬浮物的污水通过这个气泡层时，污水可以通过这个气泡层，悬浮物被气泡层拦截在其中从而完成固液分离的过程。这个拦截过程类似于砂滤器的工作原理，气泡就是过滤用的石英砂。这个过程中分离中的水力负荷可以达到20～30m³/m²/h。这个***工作效率非常高。是常规气浮***的2～3倍。而由气泡层的基本理论可知，只有在水力负荷达到20～30m³/m²/h时，溶气水厚度才能达到1500～2000毫米之间。

Claims (8)

1.一种气泡层污水处理***，其特征是：包括气泡过滤室（10）、快速微气泡溶气装置（20）与溶气释放管（30），快速微气泡溶气装置（20）的溶气水出水接口与气泡过滤室（10）的溶气水进水接口通过溶气释放管（30）相接；在气泡过滤室（10）的底板上部固定有开有空洞的第一隔板（1），第一隔板（1）与气泡过滤室（10）的前壁板、后壁板均相连，在气泡过滤室（10）的左侧壁上设有溶气水进水接口，在气泡过滤室（10）的底板上方的第一隔板（1）上固定有均匀收水板（2），在均匀收水板（2）上均匀开设有收水孔（2.1）；且在从左向右的方向上，单位面积的均匀收水板（2）上所开的收水孔（2.1）的总面积呈逐渐缩小设置，在均匀收水板（2）的右端部固定有第二隔板（3），在第二隔板（3）右侧设有清水出水接口，第二隔板（3）与气泡过滤室（10）的前壁板、后壁板均相连，第二隔板（3）与第一隔板（1）之间形成气泡过滤区，该气泡过滤区为长方体形空腔，且气泡过滤区的长边长度与宽边长度之比为（1~1.3）:1。

2.如权利要求1所述的气泡层污水处理***，其特征是：所述气泡过滤区的长度为1~10m，气泡过滤区的宽度为1~10m，且气泡过滤区位置的气泡过滤室（10）的深度为2~3m。

3.如权利要求1所述的气泡层污水处理***，其特征是：所述溶气释放管（30）的内径为5~15mm，其长度为1.5~3.0m。

4.如权利要求1所述的气泡层污水处理***，其特征是：所述收水孔（2.1）的孔形为圆形孔、椭圆形孔或者多边形孔。

5.如权利要求4所述的气泡层污水处理***，其特征是：所述收水孔（2.1）的孔形为圆形孔，相邻两个收水孔（2.1）圆心之间的距离相等；在从左向右的方向上，收水孔（2.1）的孔径呈逐渐缩小设置。

6.如权利要求1所述的气泡层污水处理***，其特征是：在从左向右的方向上，所述均匀收水板（2）由两块或两块以上的收水板单元拼接形成。

7.如权利要求1所述的气泡层污水处理***，其特征是：所述清水出水接口通过回用水管道接入快速微气泡溶气装置（20）的进水接口。

8.使用权利要求1~7任意一条所述的气泡层污水处理***进行污水处理的方法，其特征是该方法包括以下步骤：

a、将气泡过滤室（10）注满清水；

b、将空气压缩机通过进气管道与快速微气泡溶气装置（20）的进气接口相接，将快速微气泡溶气装置（20）的溶气水出水接口与气泡过滤室（10）的溶气水进水接口通过溶气释放管（30）相接，将进水管与快速微气泡溶气装置（20）的进水接口相接，将快速微气泡溶气装置（20）的工作压力控制在0.6~0.8Mpa；

c、启动空气压缩机，第一隔板（1）与气泡过滤室（10）的左侧壁之间出现直径为5~10um气泡且该气泡向气泡过滤区蔓延，当气泡过滤区的气泡层厚度最大时，待处理的污水从气泡过滤室（10）上方注入；

d、在污水中的悬浮物被气泡过滤区内的密集气泡所拦截，气泡不断地吸附在悬浮物上直至悬浮物上浮至水面，将位于水面的垃圾刮除，污水气泡层处理方法结束。