CN104291497B - 一种共聚气浮澄清池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理装置，特别涉及一种具有澄清和气浮功能于一体的共聚气浮澄清池，包括一级絮凝区，一级絮凝区内设置有搅拌器和搅拌桨、以及进水管和进水配水区，在一级絮凝区的上方，从内向外依次分布有在底部相通的二级絮凝区、气浮接触区、固液分离区，二级絮凝区与一级絮凝区之间通过提升叶轮相连通，二级絮凝区和气浮接触区的底部均设有释放溶气水的释放器，二级絮凝区、气浮接触区和固液分离区的上方均设有刮渣设备和浮渣槽，固液分离区的上部连接出水渠、下部与一级絮凝区相连通。本发明将传统机械搅拌澄清池与气浮工艺有机结合，包括混合、一级絮凝、二级絮凝、气浮、沉淀与污泥回流接触絮凝等工序有机结合在一起，并一体化，应对高藻、低浊等水库水质具有突出优势。

Description

一种共聚气浮澄清池

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置，特别涉及一种具有澄清和气浮功能于一体的共聚气浮澄清池。

背景技术

目前水库水源污染问题日益突出，其中藻污染尤为严重。目前水库水易呈现夏季多藻，冬季低温低浊的特性。随着水源富营养化程度逐年加剧，藻类繁殖日益严峻，尤其在温度变化较大的春秋两季，藻类爆发现象时有发生，对水厂的运行和供水安全造成一定威胁。藻类的密度小，传统的混凝、沉淀、过滤工艺很难将其有效去除，带来滤池堵塞、反冲洗周期变短、处理成本增加、出水水质变差等一系列问题，某些藻类在一定的环境下还会产生藻毒素，对供水安全造成威胁。

澄清池将絮凝与沉淀两个过程单元综合于一个构筑物中完成，依靠活性污泥泥渣层达到澄清目的，具有良好的除浊效果。但对于高藻、高有机物及低温低浊水，处理效果不理想。

传统气浮工艺作为一种高效、快速的固液分离技术在水处理领域得到推广，目前已较广泛地应用于低温、低浊及富藻水体的净化处理。但传统气浮技术采用溶气水一次回流的方式，即原水经过充分混凝后回流溶气水，微气泡并不参与颗粒混凝过程，微气泡与脱稳颗粒碰撞粘附，微气泡与颗粒碰撞接触滞后、接触时间短，相当于微气泡与絮体的二次絮凝，絮凝过程较长，且净水过程中不能充分发挥微气泡与絮体的共聚作用，微气泡与絮体的粘附效率不高，微气泡有效利用率低。

发明内容

针对目前水库水呈现夏季高藻高有机物、冬季低温低浊的水体特性，将传统机械搅拌澄清池与气浮工艺有机结合，本发明的共聚气浮澄清池，采用包括混合、一级絮凝、二级絮凝、共聚气浮、泡絮粘附、沉淀与污泥回流接触絮凝等工序有机结合在一起的一体化污水处理设备。

本发明是通过以下措施来实现的:

本发明的共聚气浮澄清池，包括一级絮凝区，一级絮凝区内设置有搅拌器和搅拌桨、以及进水管和进水配水区，在一级絮凝区的上方，从内向外依次分布有在底部相通的二级絮凝区、气浮接触区、固液分离区，二级絮凝区与一级絮凝区之间通过提升叶轮相连通，二级絮凝区和气浮接触区的底部均设有释放溶气水的释放器，二级絮凝区、气浮接触区和固液分离区的上方均设有刮渣设备和浮渣槽，固液分离区的上部连接出水渠、下部与一级絮凝区相连通。

本发明的共聚气浮澄清池，为了更好地实现共聚气浮，气浮接触区的体积占二级絮凝区的30-50%。

本发明的共聚气浮澄清池，为了更好地实现共聚气浮，二级絮凝区的体积占一级絮凝区的40-60%。

本发明的共聚气浮澄清池，为了更好地实现共聚气浮，二级絮凝区内，每个释放器服务面积约2-3m²，气浮接触区内，每个释放器服务面积约1-2m²。

工艺运行过程

原水加药后，进入三角形配水区，之后进入一级絮凝区，在机械搅拌桨的转动下，与回流回来的污泥一起进行絮凝，经过一级絮凝后，由提升叶轮提升进入二级絮凝区，在二级絮凝区内与释放器释放的溶气水进行接触凝聚，进行共聚气浮，之后带气絮粒经气浮接触区，进行絮体与微气泡充分接触，在固液分离区较重颗粒沉入池底再循环，密度较小的泡絮体上浮后形成浮渣，气浮浮渣经刮渣设备排入浮渣槽，最后在出水渠出水。其中池底污泥循环进入一级絮凝区进行接触絮凝。

气浮澄清池运行方式灵活。根据原水中藻类情况可对气浮澄清池进行灵活的管理，原水藻类浓度高时，开启气浮工艺，原水藻类浓度低时可停止气浮，运行传统机械澄清工艺，因此能够有效降低运行费用，并且，由于气浮单元启动快、允许间歇运行，所以比较容易实现两运行方式的切换。

工艺说明

针对目前水库水多呈现夏季高藻高有机物，冬季低温低浊的水质特性，传统机械搅拌澄清池处理效果较差的问题。本工艺发明一种新型气浮澄清池，将传统机械搅拌澄清池与气浮工艺有机结合，包括混合、一级絮凝、二级絮凝、气浮、沉淀与污泥回流接触絮凝等工序有机结合在一起，并一体化，应对高藻、低浊等水库水质具有突出优势。

本发明工艺将传统气浮工艺中溶气水一次投加，改为两次投加，先在絮凝反应时投加部分溶气水，反应结束后再加入其余部分溶气水。这样可在反应阶段微絮粒刚形成时，因微气泡加入而增加碰撞几率与加快凝聚速度，气浮与絮凝有机结合，强化絮凝过程及效果，这是本工艺创新性之一。更为显著的优点是，气泡直接参与凝聚而和絮粒共聚并大，气泡夹在絮粒中间，既充分发挥了气泡的凝聚作用，又牢固地把气泡粘附在絮粒上，从而使带气絮粒不仅在上浮过程中稳定，而且成为浮渣后也不轻易下沉，这种共聚作用良好的气浮，称为“共聚气浮”。共聚气浮与常规气浮工艺具有显著区别，常规气浮是仅把反应完善、絮粒已结大、气泡主要粘附在絮粒周围。由于共聚气浮形成的夹气絮粒的稳定性好，受风雨影响小，所需混合反应时间短等优点，具有广泛的应用前途。

共聚气浮工艺中须注意选择合适的GT值和两次溶气水投加量的比例，应避免造成气泡自身碰撞并大以及反应期产生的带气絮粒在反应池中上浮至水面的情况。为创造共聚条件，原水加药后，采取快速机械搅拌，使形成的微絮粒的当量直径大致等于微气泡直径20—50mm。在这样条件下，经共聚后，夹气絮粒在100mm以上。

传统气浮净水机理为原水经混凝预处理之后与通入的微气泡进行碰撞粘附，混凝机理是以其水解形态与水体颗粒物进行电性中和脱稳、吸附架桥或粘附卷扫而生成粗大絮体再气浮加以分离去除。气浮净水机理主要是气泡与絮粒的碰撞粘附、絮粒的网捕、包卷和架桥作用。共聚气浮与传统气浮净水工艺不同，关键在于溶气水分级回流，初级絮凝时间短，微气泡直接参与絮体混凝过程，微气泡和絮粒共聚并大，共聚作用产生的絮体气泡夹在絮粒中间，如图1所示，既充分发挥了气泡的凝聚作用，又牢固地把气泡粘附在絮粒上，从而使带气絮粒在上浮过程中稳定，形成的浮渣也不易下沉。本工艺中，一级絮凝过程中主要混凝机理为电性中和脱稳机理，而其吸附架桥和网捕卷扫作用机制相对较弱。在二级絮凝过程中，由于溶气水的初次通入，微气泡与颗粒粘附主要机理为微气泡与絮体的碰撞粘附和共聚粘附作用，在气浮接触区气浮泡絮粘附过程中，净水机理主要为微气泡与泡絮体的碰撞粘附和泡絮体-微气泡-颗粒物之间的网捕、包卷和架桥作用。

本发明的有益效果是

（1）本发明的共聚气浮澄清池，将传统机械搅拌澄清池与气浮工艺有机结合，包括混合、一级絮凝、二级絮凝、气浮、沉淀与污泥回流接触絮凝等工序有机结合在一起，并一体化，应对高藻、低浊等水库水质具有突出优势。

（2）微气泡加入二级絮凝区，参与絮凝过程，增加絮粒碰撞几率与加快凝聚速度，气浮与絮凝有机结合，强化絮凝过程及效果。溶气水参与絮凝过程节省了药剂投加量。

（3）溶气水微气泡直接参与凝聚而和絮粒共聚并大，气泡夹在絮粒中间，既充分发挥了气泡的凝聚作用，又牢固地把气泡粘附在絮粒上，构成“共聚气浮”。

（4）气浮澄清池运行方式灵活。原水藻类浓度高时，开启气浮工艺，原水藻类浓度低时可停止气浮，运行传统机械澄清工艺，因此能够有效降低运行费用，并且，由于气浮单元启动快、允许间歇运行，所以比较容易实现两运行方式的切换。

（5）气浮与沉淀进行协同固液分离作用。密度较小的藻类、颗粒物通过气浮去除，密度较大的颗粒物、絮粒通过沉淀去除，两者在安静的环境中完成协同固液分离。

附图说明

图1为本发明的污水处理流程示意图

图2为本发明的气浮澄清池结构示意图

图3为本发明共聚泡絮体的显微镜观察图，其中：A.共聚大泡絮体；B.泡絮体微观形态。

图中，1.进水管；2.进水配水区；3.一级絮凝区；4.搅拌桨；5.提升叶轮；6.搅拌器；7.二级絮凝区；8.气浮接触区；9.固液分离区；10.出水渠；11.浮渣槽；12.刮渣设备；13.出水管；14.放空管；15.排泥管；16.溶气回流水；17.释放器。

具体实施方式

一：共聚气浮澄清池结构

本发明的气浮澄清池如图1和图2所示，气浮澄清池包括一级絮凝区3、二级絮凝区7、气浮接触区8、固液分离区9以及出水渠10以及污泥回流区等组成。

具体结构为：气浮澄清池整体结构上部呈圆筒形，下部呈圆锥形。

一级絮凝区3位于气浮澄清池的下部，呈锥形，设置有搅拌器6和搅拌桨4、以及进水管1和进水配水区2。

在一级絮凝区的上方，从内向外依次分布有二级絮凝区7、气浮接触区8、固液分离区9，呈同心圆结构。二级絮凝区和气浮接触区8的底部均设有释放器17，释放器通有溶气回流水16。二级絮凝区与一级絮凝区之间通过提升叶轮5相连通，二级絮凝区7和气浮接触区8的底部均设有释放溶气水的释放器17，二级絮凝区、气浮接触区和固液分离区的上方均设有刮渣设备12和浮渣槽11，固液分离区的上部连接出水渠10、下部与一级絮凝区相连通。

二级絮凝区和气浮接触区的底部以环状布置若干个释放器，每个释放器服务面积约1-3m²。二级絮凝区的体积占一级絮凝区的50%，气浮接触区8的体积占二级絮凝区7的40%。

二级絮凝区内，每个释放器服务面积约2-3m²，气浮接触区内，每个释放器服务面积约1-2m²。

二：夏节处理方法如下：

待处理的水为水库水，在夏季高藻季节，其含藻量为5.0×10⁷个/L，浊度为5-20NTU。

水库水投加聚合氯化铝铁（PAFC），投加量为4mg/L（以Al³⁺计），进入配水区，之后进入一级絮凝区，在机械搅拌桨的转动下，与回流回来的污泥一起进行絮凝。

经过一级絮凝后，由提升叶轮提升进入二级絮凝区，在二级絮凝区内与释放器释放的溶气水进行接触凝聚，进行共聚气浮，密度较小的泡絮体上浮后形成浮渣，气浮浮渣经刮渣设备排入浮渣槽。二级絮凝区溶气水的加入量占污水总进水量的5%（约占溶气水总量的1/3）。

经二级絮凝区后的水再进入气浮接触区，带气絮粒再与释放器释放的溶气水进行接触凝聚，带气絮粒与微气泡充分接触，形成共聚大泡絮体；在气浮接触区内，气浮接触区溶气水的加入量占污水总进水量的10%（约占溶气水总量的2/3）。

经气浮接触区后的水进入固液分离区，密度较小的泡絮体上浮后形成浮渣，气浮浮渣经刮渣设备排入浮渣槽；较重颗粒沉入池底，进入一级絮凝区进行接触絮凝。

其中，一级絮凝区3和二级絮凝区7总停留时间约为20min-30min，其中二级絮凝区停留时间约为5-10min，一级絮凝区的总体积约为10min-20min，气浮接触区的水流控制速度为10~20mm/s，停留时间2-5min，固液分离区的水流控制速度为1.5~2.5mm/s，表面负荷取5.0-9.0m³/m².h。

二级絮凝区的底部以环状布置若干个释放器，每个释放器服务面积约1-3m²。

溶气水中的微气泡直径20-50mm，经共聚气浮后，夹气絮粒的直径为100-300mm。如图3所示。

经上述处理后的水，共含藻量为3.0×10⁵个/L，浊度为0.70NTU。

三，冬季处理方法

上述水库水，在冬季低温低浊的水质特性，其含藻量为7.0×10⁵个/L，浊度为2-5NTU。

采用上述设备，处理方法中，停止溶气水的加入，进行絮凝、澄清。其出水含藻量4.5×10⁵个/L，浊度为0.85NTU。

Claims (2)

1.一种共聚气浮澄清池，包括一级絮凝区(3)，一级絮凝区内设置有搅拌器(6)和搅拌桨(4)、以及进水管(1)和进水配水区(2)，其特征在于：在一级絮凝区的上方，从内向外依次分布有在底部相通的二级絮凝区(7)、气浮接触区(8)、固液分离区(9)，二级絮凝区与一级絮凝区之间通过提升叶轮(5)相连通，二级絮凝区(7)和气浮接触区(8)的底部均设有释放溶气水的释放器(17)，二级絮凝区(7)、气浮接触区(8)和固液分离区(9)的上方均设有刮渣设备(12)和浮渣槽(11)，固液分离区的上部连接出水渠（10）、下部与一级絮凝区相连通；气浮接触区(8)的体积占二级絮凝区(7)的30-50%；二级絮凝区的体积占一级絮凝区的40-60%。

2.根据权利要求1所述的共聚气浮澄清池，其特征在于：二级絮凝区内，每个释放器服务面积2-3m²，气浮接触区内，每个释放器服务面积1-2m²。