CN110831683A - 压载絮凝和倾析集成式的水处理设备及相应方法 - Google Patents

压载絮凝和倾析集成式的水处理设备及相应方法 Download PDF

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CN110831683A CN201880045084.7A CN201880045084A CN110831683A CN 110831683 A CN110831683 A CN 110831683A CN 201880045084 A CN201880045084 A CN 201880045084A CN 110831683 A CN110831683 A CN 110831683A
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Abstract

本发明涉及水处理设备，包括：用于供给预先混凝的待处理水的供水部件(1)；絮凝‑倾析装置(11)，具有用于分配至少一种絮凝剂的分配部件(5)、用于分配至少一种压载物的分配部件(6)、用于去除倾析污泥的去除部件(20d)；用于排放处理过水的排放部件(9)；用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件(14)；用于将这样经过清洁的压载物再循环至絮凝‑倾析装置(11)的再循环部件(8)；其特征在于：所述絮凝‑倾析装置(11)包括单个槽(12)，搅拌器(13)布置在所述单个槽的下部中；所述单个槽(2)的上部具有多个板片(10)；板片与搅拌器(13)相距大约0.5米至大约3米之间的距离“d”。本发明还涉及使用这种设备的方法。

Description

压载絮凝和倾析集成式的水处理设备及相应方法
技术领域
本发明涉及通过物理化学方法进行水处理的领域。
更具体的说，本发明涉及这样一种技术：其旨在处理被污染水例如待加工为可饮用的水、市政和工业废水、雨水或海水，旨在降低这类水中的悬浮物含量，以及如果需要，降低其浑浊度、藻类浓度、有机物含量以及颜色。
本发明特别是在处理水以使水可以饮用的水处理领域中获得应用，而且在处理市政或工业废水以使其净化的处理方面获得应用。
背景技术
在本领域技术人员已知的通过物理化学方法进行水处理的技术中，那些使用混凝步骤、絮凝步骤和絮凝物倾析步骤的方法极为常用。
为了提高这些技术的性能，通过添加压载材料来辅助絮凝步骤。实际上，压载絮凝物式倾析在于在絮凝步骤中添加压载物例如微砂，以增加絮凝物的密度并加速倾析速度。压载物通常从倾析污泥中分离出来后再循环利用。
因此，已知专利FR2627704B1公开了一种水处理方法，该方法包括混凝步骤、压载絮凝步骤和通过倾析分离絮凝物的步骤。该方法包括通过污泥水力旋流洗选进行的压载物再循环。
这种方法可以减少水中所含的有机物，但是需要配备混凝反应器、絮凝反应器和倾析器。因此，相应设备占地面积很大，而通常要求这些设备靠近污水，位置距离城市环境不远或就位于城市环境中，而这些地点对于这种类型的设备而言可用的空间有限且昂贵。
因此，确实需要减少这些水处理设备的占地面积。
此外，在文献FR267704B1中描述的设备类型的设备中，必须连续刮除倾析污泥，并且在某些情况下，将污泥推入料斗以将其去除。刮擦器以及必要时料斗的使用使这些设备的生产复杂化，并增加其成本。
现有技术设备的另一个缺点在于：用于再循环利用压载物的水力旋流器耗能很大。此外，其效率随待分离颗粒的直径而降低，这可能引起压载物损失非常大。因此，确实需要在这种类型的方法中改善压载物再循环利用的性能。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提出一种通过絮凝和压载絮凝物倾析进行水处理的水处理设备，克服了上述现有技术的至少一些缺点。
特别地，本发明的一目的是提出这样一种设备，其能够具有与现有技术设备相比更小的占地面积并且具有相同的处理能力。
本发明的另一个目的是提供这样一种设备，其使用引起液固分离性能改善。
本发明的又另一个目的是提供这样一种设备，其可以适应于不同处理流量和/或不同质量的待处理水。
本发明的又另一个目的是描述这样一种设备，其使得在压载物再循环时可以防止压载物流失。
本发明的又另一个目的是提出实现这种水处理设备的方法。
发明概述
借助涉及一种水处理设备的本发明，这些目的都已经全部或部分实现，该设备包括：
用于供给预先混凝的待处理水的供水部件，
絮凝-倾析装置，具有用于分配至少一种絮凝剂的分配部件、用于分配至少一种压载物的分配部件、用于去除倾析污泥的去除部件，
用于排放处理过水的排放部件，
用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件，
用于将这样经过清洁的压载物再循环至絮凝-倾析装置的再循环部件，
其特征在于：
所述絮凝-倾析装置包括单个槽，搅拌器布置在所述单个槽的下部中；
所述单个槽在上部设有多个板片；
板片与搅拌器相距大约0.5米至大约3米之间的距离“d”。
待处理水是通过在供水管道中或在设备上游设置的反应器中注入混凝剂而预先混凝的水。
在这种设备的实施过程中，水的絮凝和倾析是集成的，因为它们是在同一隔间中进行的，也就是在接纳搅拌器的单个槽中进行的。
因此，与在一个槽中进行絮凝而在另一个槽中进行倾析的现有技术设备相比，根据本发明的设备的占地面积较小。因此，根据本发明的絮凝-倾析装置使得在其实施过程中可以将压载絮凝步骤和倾析步骤集结在一起，从而显著地减小其实施所需的设备尺寸。
当使用这种设备时，在装有搅拌器的槽下部中会产生絮凝。在该下部中，搅拌器使压载物、聚合物和混凝水紧密接触，这导致形成由压载物加重的团粒(絮凝物)。
这些絮凝物和水之间的分离则发生在搅拌器叶片和板片之间的区域中。将根据本发明相距大约0.5米至大约3米之间的这两个元件之间的距离“d”设计为在设备实施过程中产生其中水没有或很少被搅拌器搅动的区域。该平静区域有利于将由压载物和淤泥组成的固体物质与其余水进行分离。距离“d”在这里被理解为接纳板片下缘的水平面与容纳搅拌器上部(竖直轴和电机除外)的水平面之间的距离。
仍然根据本发明，槽在其上部设置有相互平行安装、固定或旋转的多个板片。优选地，这些板片倾斜一角度，该角度为由板片和水平面形成的在15°至60°之间的角度。这些板片可以形成针对未絮凝的细小颗粒的物理屏障，并产生压降，从而确保层片状组的开口之间的均匀分布。优选地，所述多个板片布置成高度H在0.3米至1.4米之间的一个层片状组。
应当指出，根据本发明的设备在槽的下部中不需要刮泥器。
实际上，压载物选自于沙子、微砂、石榴石粉、钛铁矿粉以及任何其他粒状材料，其实际密度大于2.3吨/立方米。因此，这种压载物的添加可增加絮凝物的密度并加速其倾析速度。“压载污泥”是指与压载物混合的倾析污泥。
根据本发明设备的一变型，用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件包括泵和分离装置，所述泵能够将所述压载污泥带送到所述分离装置内。
根据另一个变型，用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件包括向压载污泥中注入空气的空气注入部件和分离装置。
这种空气注入部件通过将气泡注入用于排放压载污泥的竖直的排放管道中而构成气升。这种气升可以有利于通过气泡带动压载物，通过对压载物周围形成的附聚物产生冲蚀的由气泡产生的运动而清洁压载物，这使得可以将压载物与其余污泥分离开。
优选地，污泥和压载物分离装置包括与小型倾析器组合的高速旋转的叶片式混合器或类似构件。高速混合器可使压载物与其余污泥分离，该分离可以在将压载污泥运送到气升式分离装置的期间已经开始进行。小型倾析器可以在其下部收集压载物，并在其上部收集浮泥。污泥浮选可通过注入诸如空气之类的流体获得改善。与压载物分离开的这些污泥被提取出来以进行特定处理。
配备于所述单个槽的搅拌器可以以不同的形式组成。因此，搅拌器有利地包括可旋转地安装在竖直轴上的叶片。根据一特别有利的实施例，所述搅拌器还包括围绕所述叶片布置的圆柱形导流件。
因此，当使用这种搅拌器时，水在导流管内部从上到下并在导流管外部从下到上循环。这可使水与絮凝剂和压载物的混合获得优化。
根据本发明的另一个有利变型，所述搅拌器还包括在搅拌器延伸方向上总体围绕所述竖直轴定中心的、布置在槽底部的静态障碍物，所述静态障碍物具有外表面，外表面在通过竖直轴的平面上的外横向尺寸随平行于竖直轴离开叶片而以相对于所述竖直轴恒定或增大的斜率增大。混合物沿竖直轴被驱向静态障碍物，从而造成大体上呈U形的轨迹，这允许水向上流向平静区域。静态障碍物还可使倾析的压载絮凝物在角落中沉淀。
本发明还涉及一种使用上述设备进行水处理的方法，所述方法包括混凝步骤、压载絮凝步骤、倾析步骤以及分离压载物并使压载物再循环到压载絮凝步骤的步骤，其特征在于，所述压载絮凝步骤和所述倾析步骤在所述单个槽中进行。
优选地，该方法包括以下步骤：
在所述单个槽内的预先混凝水中添加絮凝剂和压载物；
在所述单个槽的配有搅拌器的下部中混合预先混凝水、压载物和絮凝剂；
在所述单个槽的上部中在搅拌器和层片状组之间设置未受搅动的平静区域，所述平静区域是有利于倾析所形成的絮凝物的区域；
在水通过板片之后，由设置在所述单个槽的上部中的用于排放处理过水的排放部件来排放经过处理的水；
由用于排放压载污泥的排放部件排放污泥；以及
将空气注入到污泥中，以在不进行水力旋流洗选的情况下从污泥中去除所含的压载物并清洁压载物；
将经过清洁的压载物再循环至所述单个槽中，去除倾析污泥。
因此，根据本发明的方法不使用水力旋流洗选步骤。这可以降低分离所需的能量消耗并减少了压载材料流失。
优选地，水在所述单个槽内的停留时间在2分钟至30分钟之间。该停留时间将取决于待处理水的性质，还取决于所用压载物的性质。
附图说明
通过阅读对以非限制性示意性的简单示例给出的优选实施方式进行的下述说明和附图，将进一步体现出本发明的其他特征和优点，附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的设备的实施例；以及
图2是根据图1的设备的搅拌器的视图。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的设备包括用于供给通过添加混凝剂已经预先混凝的待处理水的供水部件1。水的混凝可以在混凝反应器中进行，该混凝反应器配备有用于分配混凝剂的分配部件以及由以可绕竖直轴旋转的方式安装的叶片式搅拌器构成的搅拌部件。该混凝也可以通过将混凝剂注入用于供给待处理原水的供水管道中以管线的方式进行。
实际上，混凝剂可以是有机或无机的。有利地，混凝剂选自于硫酸铝、铝酸钠、氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、多胺(环氧氯丙烷或
Figure BDA0002356005710000061
)，三聚氰胺甲醛树脂、聚醚酰亚胺以及阳离子化植物聚合物。
该设备还包括絮凝-倾析装置11，该絮凝-倾析装置包括配备有搅拌器13的单个槽12。该槽12在其中间部分配备有管2，该管2收集由部件1供给的混凝水，以便将混凝水向在搅拌器13上方的槽2下部输送。
该搅拌器13包括叶片16，这些叶片以可绕竖直轴19旋转的方式安装。还参考图2，搅拌器13还包括由管段构成的圆柱形导流器17和围绕轴19定中心的静态障碍物18。该障碍物18大致呈金字塔形状。导流管通过四个竖直隔板3保持在叶片周围的适当位置，在图1中可见其中两个竖直隔板，这些竖直隔板将导流管固定到槽12的侧壁上并用于改善液压流动。
设备还包括用于向槽12的管2中分配絮凝剂的分配部件5。举例来说，絮凝剂可以选自于源自动物或植物的水溶性聚合物、以及具有高分子量和不同离子性的水溶性聚电解质。
设备还包括用于向槽12的管2中分配压载物的分配部件6。根据本发明，该压载物由粉末或颗粒材料组成，其实际密度大于2.3吨/立方米。压载物优选地是沙子、石榴石粉或钛铁矿粉。
槽12的上部还配备有由多个倾斜的板片10构成的一个层片状组。该层片状组可以有利地具有0.3米至1.4米之间的高度H。该层片状组的下部设置在距搅拌器的距离“d”处，根据实施例，该距离实际上可以在0.5米至3米之间变化。该距离“d”是接纳搅拌器上部(轴19除外)的水平面(此处即为圆柱形导流器17的上部)与接纳层片状组10的板片下端的水平面之间的距离。
在槽12的上部设有包括斜槽的用于排放处理过水的排放部件9。
该设备还包括用于排放污泥的竖直的排放管道14、所述排放管道14设置在槽12内。
设备还包括用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件，随后包括用于将这样经过清洁的压载物再循环至絮凝-倾析装置的再循环部件8。
举例来说，所述分离部件包括用于将空气以气泡形式注入管道14中从而允许形成气升的空气注入部件15、以及用于分离包含在由该气升运送的污泥中的压载物的分离装置20。管道14通到其中的分离装置配备有高速旋转的叶片式混合器20a、随后是配有空气注入条20c和浮泥排放斜槽20d的小型倾析器20b。
使用气升不仅可以将污泥运送到分离装置，而且可以开始进行分离污泥中所含的压载物，从而减少由分离引起的压载物流失。
根据本发明，分离部件不包括水力旋流器。
现在将描述这种设备的运行。
混凝水通过部件1经过管2被运送到槽12中的下部。絮凝剂和压载物分别通过部件5和6经由管2被运送到槽12的下部中。在该下部，叶片16的旋转运动允许将混凝水、压载物和絮凝剂紧密混合。借助圆柱形导流器17和静态障碍物18，这种混合和絮凝获得优化。如图1中的箭头所示，混合物在导流器17内部从上到下运动，然后在导流器17外部从下到上运动。
搅拌器13的叶片16的速度设计成使得水、压载物和聚合物的混合物在搅拌器和层片状组之间经过有利于使絮凝物朝向槽的底部倾析的平静区域。由于絮凝物包含的压载物的存在，这些絮凝物的倾析得以加快。
然后，从絮凝物中分离出的水经过层片状组10，层片状组可以留下水中含有的未絮凝的细小颗粒。然后，处理过水通过包括斜槽的部件9在槽12的上部进行排放。
污泥则通过管道14从槽12中去除，在管道14底部由部件15供送空气。产生的气升将污泥驱向分离装置20，并可开始将压载物与其余污泥分离。该分离在装置20中完成。经过清洁的压载物通过管道8被重新引入装置11的槽12中，并且污泥通过斜槽20d去除以进行特定处理。

Claims (11)

1.一种水处理设备，包括：
用于供给预先混凝的待处理水的供水部件(1)，
絮凝-倾析装置(11)，具有用于分配至少一种絮凝剂的分配部件(5)、用于分配至少一种压载物的分配部件(6)、用于去除倾析污泥的去除部件(20d)，
用于排放处理过水的排放部件(9)，
用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件(14)，
用于将经过清洁的压载物再循环至絮凝-倾析装置(11)的再循环部件(8)，
其特征在于：
所述絮凝-倾析装置(11)包括单个槽(12)，搅拌器(13)布置在所述单个槽的下部中；
所述单个槽(2)在上部设有多个板片(10)；
板片与搅拌器(13)相距大约0.5米至大约3米之间的距离“d”。
2.根据权利要求1所述的水处理设备，其特征在于，所述压载物的实际密度大于2.3吨/立方米，优选地选自于沙子、石榴石粉和钛铁矿粉。
3.根据权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于，用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件包括泵和分离装置。
4.根据权利要求1或2所述的水处理设备，其特征在于，用于分离包含在压载污泥中的压载物的分离部件(14)包括向压载污泥中注入空气的空气注入部件(15)和分离装置(20)。
5.根据权利要求3或4所述的水处理设备，其特征在于，所述分离装置(20)包括与倾析器(20b)结合的叶片式混合器(20a)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的水处理设备，其特征在于，所述搅拌器(13)还包括安装在竖直轴(13)上的叶片(16)和围绕所述叶片(16)布置的圆柱形导流件(17)。
7.根据权利要求6所述的水处理设备，其特征在于，所述搅拌器还包括在搅拌器延伸方向上总体围绕所述竖直轴定中心的静态障碍物(18)，所述静态障碍物具有外表面，外表面在通过竖直轴的平面上的外横向尺寸随平行于竖直轴(13)离开叶片(16)而以相对于所述竖直轴恒定或增大的斜率增大。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的水处理设备，其特征在于，所述多个板片布置成高度H在0.3米至1.4米之间的一个层片状组。
9.一种使用根据权利要求1至8中任一项所述的水处理设备进行水处理的方法，所述方法包括供给预先混凝水的供水步骤、压载絮凝步骤、倾析步骤以及分离压载物并使压载物再循环到压载絮凝步骤的步骤，
其特征在于，所述压载絮凝步骤和所述倾析步骤在水处理设备的絮凝-倾析装置的所述单个槽中进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在所述单个槽内的预先混凝水中添加絮凝剂和压载物；
在所述单个槽的配有搅拌器的下部中混合预先混凝水、压载物和絮凝剂；
在所述单个槽的上部中在搅拌器和层片状组之间设置未受搅动的平静区域，所述平静区域是有利于倾析所形成的絮凝物的区域；
在水通过板片之后，由设置在所述单个槽的上部中的用于排放处理过水的排放部件来排放经过处理的水；
由用于排放压载污泥的排放部件排放所述压载污泥；以及
将空气注入到所述压载污泥中，以在不进行水力旋流洗选的情况下从压载污泥中去除所含的压载物并清洁压载物；
将经过清洁的压载物再循环至所述单个槽中，去除倾析污泥。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，水在所述单个槽内的停留时间在2分钟至30分钟之间。
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