CN1837080B - 一种共凝聚气浮水质净化***及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共凝聚气浮水质净化***及其工艺，所述的***由加药***、溶气释气***、反应分离***组成；所述的加药***由混凝剂药箱、pH调节剂药箱和助凝剂药箱及对应的流量计和阀门组成；所述的溶气释气***主要由气液混合泵和气液分离罐组成；所述的反应分离***核心装置是气浮反应器，为一柱状罐式反应器，其内筒是接触反应区，外部是分离区，在其底部设置穿孔管。在接触反应区的上端设置污水进水口、下端设置溶气水进水口并安装喷头式释放器，二者之间的距离为10厘米。所述的工艺，包括加药、溶气释气和反应分离三个主要步骤。本发明可以缩短水处理过程的时间，提高气浮效率，又可以减少水处理设施的占地面积与投资费用。
Description
技术领域
本发明属于水处理领域，具体地说涉及一种共凝聚气浮水质净化***及其工艺。
背景技术
气浮净水技术是一种高效、快速的固液分离技术，始于选矿。经过数十年的发展，该项技术在水处理领域颇受国内外学者的关注并得以迅速发展，目前已广泛应用于给水，尤其是低温、低浊、富藻类水体的净化处理，以及城市污水和工业废水处理。气浮过程根据气泡的产生方式不同，可分为电解凝聚气浮、布气气浮和溶气气浮，其中的部分回流式压力溶气气浮是水处理中最常用的工艺。
气浮是靠溶解于水中的空气突然减压释放，形成大量的微气泡，使混凝后的絮粒上浮除去，以达到净水目的。效果的优劣取决于气泡与絮粒的粘附情况。粘附的基本形式主要有三种：气泡与絮粒直接碰撞粘附；气泡从絮粒表面析出；气泡从絮粒间隙中生长或包裹。现有的气浮分离设备主要靠气泡与颗粒的吸附与顶托来实现固液分离，效果不稳定，效率比较差。
气浮净水工艺过程充分利用微气泡的接触介质作用，使微气泡、微絮体在合适的反应器中进行接触絮凝，将颗粒物的同相与异相接触絮凝过程融二为一，最终形成适合分离、稳定的气泡-絮体共凝聚体。共凝聚气浮利用颗粒物界面上的金属离子、有机物以及微生物的相互作用，采用相应的手段强化上述共凝聚过程，不仅提高溶气气浮工艺对水中的胶体颗粒物质的去除，而且提高溶气气浮工艺对水中金属离子、有机物、藻类以及富营养化物质的去除，从而提高了气浮效率。
气浮净水工艺包括三部分，分别是溶气***、释气***及分离***。在常规的加压溶气气浮工艺中，溶气***占气浮过程能量消耗的50％，而溶气罐占溶气气浮工程总投资的12％。因此优化溶气***的设计对减少气浮工艺的投资和操作费用是很重要的。另外，传统的气浮工艺都是先将混凝剂和助凝剂与待处理水充分混合，然后采用顺流的方式使待处理水与溶气水进行混凝反应，以达到水处理的目的。这种传统的水处理工艺时间长，同时需要设置混凝单元，因此占地面积大，设备费用也高。
发明内容
本发明的目的是提供一种共凝聚气浮水质净化***及其工艺，既可以缩短水处理过程的时间，又可以减少水处理设施的占地面积与投资费用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种共凝聚气浮水质净化***由加药***、溶气释气***、反应分离***组成；所述的加药***由混凝剂药箱、pH调节剂药箱、助凝剂药箱、混凝剂流量计、pH调节剂流量计、助凝剂流量计、混凝剂阀门A、混凝剂阀门B、pH调节剂阀门A、pH调节剂阀门B、助凝剂阀门A、助凝剂阀门B组成；所述的溶气释气***由气液混合泵、气液分离罐、自动放气阀、气体流量计组成；所述的反应分离***主要由气浮反应器、刮渣机、集渣槽、排渣管、污水进水口、穿孔管、溶气水进水口组成；所述的加药***通过污水泵、污水流量计和污水阀门与反应分离***连接，并同时通过回流水阀门与溶气释气***相连；所述的溶气释气***通过溶气水流量计、溶气水阀门与反应分离***连接。
本发明所述的混凝剂药箱通过混凝剂流量计分别与混凝剂阀门A、混凝剂阀门B连接，混凝剂阀门A与污水泵进水管相连，混凝剂阀门B与回流水管相连；所述的pH调节剂药箱通过pH调节剂流量计分别与pH调节剂阀门A、pH调节剂阀门B连接，pH调节剂阀门A与污水泵进水管相连，pH调节剂阀门B与回流水管相连；所述的助凝剂药箱通过助凝剂流量计分别与助凝剂阀门A、助凝剂阀门B连接，助凝剂阀门A与污水泵进水管相连，助凝剂阀门B与回流水管相连。
本发明所述的自动放气阀安装在气液分离罐的上部，所述的气体流量计安装在气液混合泵上。
本发明所述的刮渣机、集渣槽、排渣管分别安装在气浮反应器的上部，所述的污水进水口、溶气水进水口分别安装在气浮反应器的内部。
本发明所述的气浮反应器为一柱状罐式反应器，其内筒是接触反应区，外部是分离区，在接触反应区的上端设置污水进水口、下端设置溶气水进水口，在分离区底部设置穿孔管。
本发明所述的溶气水进水口处安装喷头式释放器。
一种共凝聚气浮水质净化***的工艺，包括以下步骤：
A、加药：将混凝剂药箱、pH调节剂药箱和助凝剂药箱分别装入混凝剂、pH调节剂和助凝剂，分别调整混凝剂流量计、pH调节剂流量计和助凝剂流量计确定加药量，控制选择加药方式：开启混凝剂阀门A、pH调节剂阀门A和助凝剂阀门A，药剂通过污水泵的自吸作用吸入，经过污水泵叶轮的高速旋转切割，使药液与污水混合；开启混凝剂阀门B、pH调节剂阀门B和助凝剂阀门B，药剂通过气液混合泵的自吸作用吸入，经过气液混合泵叶轮的高速旋转切割，使药液与回流水混合；
B、溶气释气：已经加药的回流水在气液混合泵的作用下吸入泵体，同时，空气从气液混合泵吸气口利用负压吸入，经气液混合泵体内的气嘴引导进入叶轮附近，经过叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合成溶气水；溶气水通过气液分离罐将多余的气体由气液分离罐上端的自动放气阀排放；气液混合泵的最佳工作压力控制在0.36～0.60MPa之间，吸气量控制为水流量的12％以下；
C、反应分离：调整气浮反应器内接触反应区上端的污水进水口和下端的溶气水进水口之间的距离，将溶气水和加药后的污水输送到气浮反应器内接触反应区中进行混合反应；经混合反应后的污水进入气浮反应器内分离区，上层浮渣由气浮反应器顶部的刮渣机和集渣槽收集，经排渣口排出，下层清水经气浮反应器内的穿孔管收集排出。
本发明所述的气浮反应器内接触反应区上端的污水进水口和下端的溶气水进水口之间的距离为10厘米。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、由于本发明采用了一种新型的气浮反应器，能释放出密集的超微气泡，并与投药混合后的初级反应水，也就是微絮粒刚要形成而尚未形成时的水，充分搅拌后，同时成长，使颗粒以微气泡为核成长，即超微气泡与微絮粒同时形成并结合一起，进而共同成长为带气絮体，之后，这样的带气絮体再与助凝剂相作用，形成更大的带气絮体“群”、“团”或“片”等，完成高级微气泡与微絮粒的共凝聚。这样形成的带气絮体在上浮过程中，不但不会受到剪切力影响而使气泡脱落，浮渣十分稳定，并且含水率大大降低，而且由于形成的带气絮体直径比传统的气浮大很多，与水的密度差也增大许多，根据斯托克斯定律，上浮速度与粒径的平方成正比，与颗粒与水的密度差成正比，所以，上浮速度比传统的气浮快，缩短反应分离时间，这样大大提高了气浮设备的分离效率与稳定性。
2、由于本发明的溶气释气***由气液混合泵和气液分离罐组成，取代了传统气浮工艺中的加压水泵、溶气罐、空压机、射流器等装置；气液分离罐在气液混合泵之上，而传统气浮工艺中的加压水泵、溶气罐、空压机都需单独摆放，还需管道连接，所以占地面积大；由于本发明采用的气浮反应器内接触反应区上端的污水进水口和下端的溶气水进水口之间的距离为10厘米，可以实现微小气泡与絮粒的共凝聚，改善带气絮体的稳定性，且提高带气絮体的上浮速度，相应减少反应区与分离区设备的尺寸。因此，由于减少定型设备的使用与气浮反应器的尺寸，从而减少了设备投资费用与占地面积。
3、由于本发明根据共凝聚的特性以及微气泡释放过程特征，在溶气水进水口处安装喷头式释放器，使溶气水快速放出，保证溶气水释放出的微小气泡直径在10微米左右。
4、本发明可以用来净化处理天然水体和生产生活过程中产生废水中的胶体和悬浮物及部分可溶解物质如污水中导致富营养化的氮和磷酸盐。
附图说明
本发明仅有一张附图，其中：
图1是共凝聚气浮水质净化***组成示意图。
图中，1、混凝剂药箱，2、pH调节剂药箱，3、助凝剂药箱，4、混凝剂流量计，5、pH调节剂流量计，6、助凝剂流量计，7、混凝剂阀门A，8、混凝剂阀门B，9、pH调节剂阀门A，10、pH调节剂阀门B，11、助凝剂阀门A，12、助凝剂阀门B，13、污水阀门，14、污水流量计，15、污水泵，16、自动放气阀，17、气液分离罐，18、气体流量计，19、气液混合泵，20、溶气水阀门，21、刮渣机，22、集渣槽，23、排渣管，24、污水进水口，25，穿孔管，26、溶气水进水口，27、气浮反应器，28、回流水阀门，29、溶气水流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，一种共凝聚气浮水质净化***由加药***、溶气释气***、反应分离***组成；所述的加药***由混凝剂药箱1、pH调节剂药箱2、助凝剂药箱3、混凝剂流量计4、pH调节剂流量计5、助凝剂流量计6、混凝剂阀门A7、混凝剂阀门B8、pH调节剂阀门A9、pH调节剂阀门B10、助凝剂阀门A11、助凝剂阀门B12组成；所述的溶气释气***由气液混合泵19、气液分离罐17、自动放气阀16、气体流量计18组成；所述的反应分离***主要由气浮反应器27、刮渣机21、集渣槽22、排渣管23、污水进水口24、穿孔管25、溶气水进水口26组成；所述的加药***通过污水泵15、污水流量计14和污水阀门13与反应分离***连接，并同时通过回流水阀门28与溶气释气***相连；所述的溶气释气***通过溶气水流量计29、溶气水阀门20与反应分离***连接。所述的混凝剂药箱1通过混凝剂流量计4分别与混凝剂阀门A7、混凝剂阀门B8连接，混凝剂阀门A7与污水泵15进水管相连，混凝剂阀门B8与回流水管相连；所述的pH调节剂药箱2通过pH调节剂流量计5分别与pH调节剂阀门A9、pH调节剂阀门B10连接，pH调节剂阀门A9与污水泵15进水管相连，pH调节剂阀门B10与回流水管相连；所述的助凝剂药箱3通过助凝剂流量计6分别与助凝剂阀门A11、助凝剂阀门B12连接，助凝剂阀门A11与污水泵15进水管相连，助凝剂阀门B12与回流水管相连。所述的自动放气阀16安装在气液分离罐17的上部，所述的气体流量计18安装在气液混合泵19上。所述的刮渣机21、集渣槽22、排渣管23分别安装在气浮反应器27的上部，所述的污水进水口24、溶气水进水口26分别安装在气浮反应器27的内部。所述的气浮反应器27为一柱状罐式反应器，其内筒是接触反应区，外部是分离区，在接触反应区的上端设置污水进水口24、下端设置溶气水进水口26，在分离区底部设置穿孔管25。所述的溶气水进水口26处安装喷头式释放器。
一种共凝聚气浮水质净化***的工艺，包括以下步骤：
A、加药：将混凝剂药箱1、pH调节剂药箱2和助凝剂药箱3分别装入混凝剂、pH调节剂和助凝剂，分别调整混凝剂流量计4、pH调节剂流量计5和助凝剂流量计6确定加药量，控制选择加药方式：开启混凝剂阀门A7、pH调节剂阀门A9和助凝剂阀门A11，药剂通过污水泵15的自吸作用吸入，经过污水泵15叶轮的高速旋转切割，使药液与污水混合；开启混凝剂阀门B8、pH调节剂阀门B10和助凝剂阀门B12，药剂通过气液混合泵19的自吸作用吸入，经过气液混合泵19叶轮的高速旋转切割，使药液与回流水混合；
B、溶气释气：已经加药的回流水在气液混合泵19的作用下吸入泵体，同时，空气从气液混合泵19吸气口利用负压吸入，经气液混合泵19体内的气嘴引导进入叶轮附近，经过叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合成溶气水；溶气水通过气液分离罐17将多余的气体由气液分离罐17上端的自动放气阀16排放；气液混合泵19的最佳工作压力控制在0.36～0.60MPa之间，吸气量控制为水流量的12％以下；
C、反应分离：调整气浮反应器27内接触反应区上端的污水进水口24和下端的溶气水进水口26之间的距离，将溶气水和加药后的污水输送到气浮反应器27内接触反应区中进行混合反应；经混合反应后的污水进入气浮反应器27内分离区，上层浮渣由气浮反应器27顶部的刮渣机21和集渣槽22收集，经排渣口排出，下层清水经气浮反应器27内的穿孔管25收集排出。
本发明方法简便，装置布局结构紧凑，便于自动控制，节省占地面积和运行时间。
Claims (8)
1.一种共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：由加药***、溶气释气***、反应分离***组成；所述的加药***由混凝剂药箱(1)、pH调节剂药箱(2)、助凝剂药箱(3)、混凝剂流量计(4)、pH调节剂流量计(5)、助凝剂流量计(6)、混凝剂阀门A(7)、混凝剂阀门B(8)、pH调节剂阀门A(9)、pH调节剂阀门B(10)、助凝剂阀门A(11)、助凝剂阀门B(12)组成；所述的溶气释气***由气液混合泵(19)、气液分离罐(17)、自动放气阀(16)、气体流量计(18)组成；所述的反应分离***主要由气浮反应器(27)、刮渣机(21)、集渣槽(22)、排渣管(23)、污水进水口(24)、穿孔管(25)、溶气水进水口(26)组成；所述的加药***通过污水泵(15)、污水流量计(14)和污水阀门(13)与反应分离***连接，并同时通过回流水阀门(28)与溶气释气***相连；所述的溶气释气***通过溶气水流量计(29)、溶气水阀门(20)与反应分离***连接。
2.根据权利要求1所述的共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：所述的混凝剂药箱(1)通过混凝剂流量计(4)分别与混凝剂阀门A(7)、混凝剂阀门B(8)连接，混凝剂阀门A(7)与污水泵(15)进水管相连，混凝剂阀门B(8)与回流水管相连；所述的pH调节剂药箱(2)通过pH调节剂流量计(5)分别与pH调节剂阀门A(9)、pH调节剂阀门B(10)连接，pH调节剂阀门A(9)与污水泵(15)进水管相连，pH调节剂阀门B(10)与回流水管相连；所述的助凝剂药箱(3)通过助凝剂流量计(6)分别与助凝剂阀门A(11)、助凝剂阀门B(12)连接，助凝剂阀门A(11)与污水泵(15)进水管相连，助凝剂阀门B(12)与回流水管相连。
3.根据权利要求1所述的共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：所述的自动放气阀(16)安装在气液分离罐(17)的上部，所述的气体流量计(18)安装在气液混合泵(19)上。
4.根据权利要求1所述的共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：所述的刮渣机(21)、集渣槽(22)、排渣管(23)分别安装在气浮反应器(27)的上部，所述的污水进水口(24)、溶气水进水口(26)分别安装在气浮反应器(27)的内部。
5.根据权利要求1所述的共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：所述的气浮反应器(27)为一柱状罐式反应器，其内筒是接触反应区，外部是分离区，在接触反应区的上端设置污水进水口(24)、下端设置溶气水进水口(26)，在分离区底部设置穿孔管(25)。
6.根据权利要求4或5所述的共凝聚气浮水质净化***，其特征在于：所述的溶气水进水口(26)处安装喷头式释放器。
7.一种共凝聚气浮水质净化***的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A、加药：将混凝剂药箱(1)、pH调节剂药箱(2)和助凝剂药箱(3)分别装入混凝剂、pH调节剂和助凝剂，分别调整混凝剂流量计(4)、pH调节剂流量计(5)和助凝剂流量计(6)确定加药量，控制选择加药方式：开启混凝剂阀门A(7)、pH调节剂阀门A(9)和助凝剂阀门A(11)，药剂通过污水泵(15)的自吸作用吸入，经过污水泵(15)叶轮的高速旋转切割，使药液与污水混合；开启混凝剂阀门B(8)、pH调节剂阀门B(10)和助凝剂阀门B(12)，药剂通过气液混合泵(19)的自吸作用吸入，经过气液混合泵(19)叶轮的高速旋转切割，使药液与回流水混合；
B、溶气释气：已经加药的回流水在气液混合泵(19)的作用下吸入泵体，同时，空气从气液混合泵(19)吸气口利用负压吸入，经气液混合泵(19)体内的气嘴引导进入叶轮附近，经过叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合成溶气水；溶气水通过气液分离罐(17)将多余的气体由气液分离罐(17)上端的自动放气阀(16)排放；气液混合泵(19)的最佳工作压力控制在0.36～0.60MPa之间，吸气量控制为水流量的12％以下；
C、反应分离：调整气浮反应器(27)内接触反应区上端的污水进水口(24)和下端的溶气水进水口(26)之间的距离，将溶气水和加药后的污水输送到气浮反应器(27)内接触反应区中进行混合反应；经混合反应后的污水进入气浮反应器(27)内分离区，上层浮渣由气浮反应器(27)顶部的刮渣机(21)和集渣槽(22)收集，经排渣口排出，下层清水经气浮反应器(27)内的穿孔管(25)收集排出。
8.根据权利要求7所述的共凝聚气浮水质净化***的工艺，其特征在于：所述的气浮反应器(27)内接触反应区上端的污水进水口(24)和下端的溶气水进水口(26)之间的距离为10厘米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100609 Termination date: 20130321 |