CN102730781A - 一种环流溶气共聚气浮系统及工艺 - Google Patents

Abstract

一种环流溶气共聚气浮系统及工艺，系统主要由包括入料泵、射流泵、加药器、气液混合泵、鼓泡式溶气罐、气浮柱构成，采用气液混合泵-鼓泡式溶气罐溶气工艺，溶气水出水指标稳定；利用射流泵实现混药、气-固-液三相混凝共聚的同步一体化，无需单独设立混凝工艺单元，简化流程，并可产生稳定的气固液三相絮凝体，提高气浮效率、稳定气浮效果；采用双层套筒柱式气浮池，占地面积小，易于实现自动化控制可实现混凝共聚气浮，降低溶气能耗，提高气浮效率，简化气浮工艺流程，且易于实现自动化控制。其工艺简单，无噪声污染，能耗低，气浮效果好。

Description

一种环流溶气共聚气浮系统及工艺

技术领域

本发明涉及一种生物量气浮分离采收工艺，尤其是一种适用于水处理过程中溶气气浮工艺环节或藻类的环流溶气共聚气浮系统及工艺。 

背景技术

气浮技术是一种高效、快速的固液分离技术，在给水（尤其是低浊、高藻原水）、污水处理等领域有着广泛的应用。随着藻类的、特别是微藻能源的发展，该工艺也将在藻类生物量的回收工艺中有较好的应用前景。根据微气泡制造方法不同，气浮工艺可分为电解气浮、布气气浮和溶气气浮等，其中溶气气浮法应用最广。

溶气气浮(Dissolved Air Flotation, DAF)，又称压力溶气气浮，是指先将空气通过高压溶解到水中，溶气水再减压释放得到微气泡用于粘附固体，从而达到固液分离目的的方法。传统的气浮装置包括溶气系统、释气系统、絮凝系统和分离系统。其中溶气系统多采用空压机-溶气罐方式，能耗高（约占溶气气浮工艺的50%），噪音大，且喷淋-填料式溶气罐液位不易控制，溶气效果不稳定；絮凝系统独立操作，絮凝后将絮凝体送入气浮池接触区，与微气泡粘附后进行固液分离，这种方法气泡和絮凝体通过表面接触粘附或相托，效果不稳定，效率较差；同时整体工艺复杂、气浮时间长、占地面积大，设备费用高，操作繁琐，难以实现自动化控制。

发明内容

技术问题：本发明的目的克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、设备费用低、工艺简便、占地面积小、气浮时间短、气浮效率高且稳定、易操作的环流溶气共聚气浮系统及工艺。

技术方案：本发明的环流溶气共聚气浮系统，包括入料泵、射流泵、加药器、鼓泡式溶气罐、气浮柱，所述的射流泵包括下部为扩散管的喉管，喉管的上部经连接套连接有与喉管内孔相通的喷嘴，连接套的侧壁上设有引射口，所述的鼓泡式溶气罐包括外筒、设在外筒中的内筒，内筒的底部设有与外筒相连的下封头，下封头的中部设有进入内筒的喷嘴，下封头的侧部设有连通外筒的出水口，外筒的上部设有上封头，上封头上设有压力表和安全阀；所述的气浮柱包括外筒、设在外筒中的内筒，内筒中设有第一溶气水管路，内筒的底部设有内筒支撑座，外筒的下部设有第二溶气水管路，第二溶气水管路上设有多个释气头，第二溶气水管路的下部设有回流水管，外筒的底部设有排水管，外筒的顶部设有浮渣收集槽；所述入料泵的出口经管路和阀门与射流泵的入口相连接，射流泵的出口经管路和阀门与气浮柱的内筒入口相连接，气浮柱的出口经管路和阀门连接气液混合泵，气液混合泵连接鼓泡式溶气罐的入口，鼓泡式溶气罐的出口经管路和阀门分别与射流泵的引射口和气浮柱的外筒入口相连，加药器连接在射流泵的引射口处。

利用上述系统实现的环流溶气共聚气浮工艺：

a．将系统中所有阀门关闭； 

b．打开进气阀门和进水阀门，通入空气和清水，在气液混合泵的作用下形成气液混合流，从鼓泡式溶气罐底部的喷嘴进入溶气灌内筒中，在溶气灌内筒完成溶气，未溶解的空气进入液面上方的气相，高出溶气灌内筒的气液混合流溢流进入溶气罐外筒，并通过液位控制器调节进气阀的开度来控制液位稳定在设定值附近，溶气水经由出水管流出；多余的空气通过安全阀排出；

c．当鼓泡式溶气罐达到设定压力0.1-0.5MPa后，打开Ⅱ溶气水支路阀门，使溶气水进入气浮柱中；

d．当气浮柱中的水开始溢流进入浮渣收集槽时，依次打开原水进水阀门、溶气水出水阀门、Ⅰ溶气水支路阀门、混凝剂加药阀门，开启入料泵将原水打入射流泵，在负压的作用下，鼓泡式溶气罐中的溶气水从溶气水出口经管路与混凝剂加药器中的药剂一起从射流泵的引射流入口）进入，经喷嘴和进入的原水在喉管中在高紊流条件下充分混合，在混凝药剂作用下，开始形成絮粒，并与微气泡实现混凝共聚作用；之后从第一溶气水管路进入气浮柱的内筒中；同时，部分溶气水经由Ⅱ溶气水支路阀门直接进入到气浮柱的第二溶气水管路中，经设在第二溶气水管路上的多个释放器释放出微气泡，在气浮柱外筒中与未浮出的絮凝体逆流接触，强化气浮分离；

e. 打开循环水阀门，关闭进清水阀门，气浮柱外筒底部一部分气浮分离后的水经设在第二溶气水管路的下部的回流水管流出作为溶气循环用水，根据工艺需求调节排水阀门的大小进行排水。

有益效果：本发明可实现混凝共聚气浮，降低溶气能耗，提高气浮效率，简化气浮工艺流程，且易于实现自动化控制。主要优点如下：

（1）采用气液混合泵-鼓泡式溶气罐溶气法，工艺简单，无噪声污染，能耗低，溶气水出水指标稳定；

（2）采用射流泵实现气-固-液三相的混凝共聚，无需单独设立混凝工艺单元，简化流程，并可产生稳定的气固液三相絮凝体，提高气浮效率、稳定气浮效果；

（3）采用双层套筒柱式气浮柱，占地面积小，易于实现自动化控制。

附图说明

图1是本发明的系统示意图；

图2是本发明的鼓泡式溶气罐结构示意图；

图3是本发明的射流泵结构示意图；

图4是本发明的气浮柱结构示意图；

图5是图4的剖视图。

图中：1-入料泵；2-射流泵；3-加药器；4-气液混合泵；5-鼓泡式溶气罐；6-气浮柱；A-空气；B-清水；C-原水；D-排水；E-浮出物；201-入射口；202-引射口；203-喷嘴；204-喉管；205-扩散管；501-下封头；502-喷嘴；503-出水口；504-内筒；505-外筒；508-上封头，509－安全阀；601-排水管；602-内筒支撑座；603-回流水管；604-第Ⅱ溶气水管路；605-释气头；606-第Ⅰ溶气水管路；607-外筒；608-内筒，609-浮渣收集槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述： 

如图1所示，本发明的环流溶气共聚气浮系统主要由包括入料泵1、射流泵2、加药器3、气液混合泵4、鼓泡式溶气罐5、气浮柱6构成，入料泵1的出口经管路和原水进水阀门F5与射流泵2的入口相连接，射流泵2的出口经管路和Ⅱ溶气水支路阀门F4与气浮柱6相连接，气浮柱6的出口经管路和循环水阀门F8连接气液混合泵4，气浮柱6的底部设在控制排水D的排水阀门F9，气液混合泵4的入口管路上设有分别进入空气A的进气阀门F6和进入清水B的进水阀门F7，气液混合泵4连接鼓泡式溶气罐5的入口，鼓泡式溶气罐5的出口经管路和溶气水出水阀门F1、Ⅰ溶气水支路阀门F2、Ⅱ溶气水支路阀门F4分别与射流泵2的引射口202和气浮柱6的外筒607入口相连，加药器3经管路和混凝剂加药阀门F3连接在射流泵2的引射口202处。

如图2所示，所述的鼓泡式溶气罐5包括外筒505、设在外筒505中的内筒504，内筒504的底部设有与外筒505相连的下封头501，下封头501的中部设有进入内筒504的喷嘴502，下封头501的侧部设有连通外筒505的出水口503，外筒505的中部设有液位控制器506，外筒505的上部设有上封头508，上封头508上设有压力表和安全阀509。

如图3所示，述的射流泵2包括入射口201、下部为扩散管205的喉管204，喉管204的上部经连接套连接有与喉管204内孔相通的喷嘴203，连接套的侧壁上设有引射口202。

如图4所示，所述的气浮柱6包括外筒607、设在外筒607中的内筒608，内筒608中设有第一溶气水管路606，第一溶气水管路606与射流泵2相连，内筒608的底部设有内筒支撑座602，外筒607的下部设有与出水口503相连的第二溶气水管路604，第二溶气水管路604上设有多个释气头605，第二溶气水管路604的下部设有与气液混合泵4相连的回流水管603，外筒607的底部设有排水管601，外筒607的顶部设有浮渣收集槽609。 

利用上述系统实现的环流溶气共聚气浮工艺：

a．将系统中所有阀门关闭； 

b．打开进气阀门F6和进水阀门F7，通入空气A和清水B，在气液混合泵4的作用下形成气液混合流，从鼓泡式溶气罐5底部的喷嘴501进入溶气灌内筒504中，在溶气灌内筒504中通过压力将空气溶解在水中，完成溶气，未溶解的空气进入液面上方的气相，高出溶气灌内筒504的气液混合流溢流进入溶气罐外筒505，并通过液位控制器506调节进气阀F6的开度来控制液位稳定在设定值附近，溶气水经由出水管503流出；多余的空气通过安全阀509排出；

c．当鼓泡式溶气罐达到设定压力0.1-0.5MPa后，打开Ⅱ溶气水支路阀门F4，使溶气水进入气浮柱6中；

d．当气浮柱中的水开始溢流进入浮渣收集槽609时，依次打开原水进水阀门F5、溶气水出水阀门F1、Ⅰ溶气水支路阀门F2、混凝剂加药阀门F3，开启入料泵1将原水C打入射流泵2，在负压的作用下，鼓泡式溶气罐5中的溶气水从溶气水出口503经管路与混凝剂加药器3中的药剂一起从射流泵2的引射流入口202进入，经喷嘴203和进入的原水C在喉管204中在高紊流条件下充分混合，在混凝药剂作用下，开始形成絮粒，并与微气泡实现混凝共聚作用；之后从第一溶气水管路606进入气浮柱6的内筒608中； 同时，部分溶气水经由Ⅱ溶气水支路阀门F4直接进入到气浮柱6的第二溶气水管路604中，经设在第二溶气水管路604上的多个释放器605释放出微气泡，在气浮柱外筒607中与未浮出的絮凝体逆流接触，强化气浮分离；

e. 打开循环水阀门F8，关闭进清水阀门F7，气浮柱外筒607底部一部分气浮分离后的水经设在第二溶气水管路604的下部的回流水管603流出作为溶气循环用水，根据工艺需求调节排水阀门F9的大小进行排水。

Claims (2)

1.一种环流溶气共聚气浮系统，包括入料泵（1）、射流泵（2）、加药器（3）、气液混合泵（4）、鼓泡式溶气罐（5）、气浮柱（6），所述的射流泵（2）包括下部为扩散管（205）的喉管（204），喉管（204）的上部经连接套连接有与喉管（204）内孔相通的喷嘴（203），连接套的侧壁上设有引射口（202），其特征在于：所述的鼓泡式溶气罐（5）包括外筒（505）、设在外筒（505）中的内筒（504），内筒（504）的底部设有与外筒（505）相连的下封头（501），下封头（501）的中部设有进入内筒（504）的喷嘴（502），下封头（501）的侧部设有连通外筒（505）的出水口（503），外筒（505）中部设有液位控制器（506）、液位监视管（507），外筒（505）的上部设有上封头（508），上封头（508）上设有压力表和安全阀（509）；所述的气浮柱（6）包括外筒（607）、设在外筒（607）中的内筒（608），内筒（608）中设有第一溶气水管路（606），内筒（608）的底部设有内筒支撑座（602），外筒（607）的下部设有第二溶气水管路（604），第二溶气水管路（604）上设有多个释气头（605），第二溶气水管路（604）的下部设有回流水管（603），外筒（607）的底部设有排水管（601），外筒（607）的顶部设有浮渣收集槽（609）；所述入料泵（1）的出口经管路和阀门与射流泵（2）的入口相连接，射流泵（2）的出口经管路和阀门与气浮柱（6）的内筒（608）入口相连接，气浮柱（6）的出口经管路和阀门连接气液混合泵（4），气液混合泵（4）连接鼓泡式溶气罐（5）的入口，鼓泡式溶气罐（5）的出口经管路和阀门分别与射流泵（2）的引射口（202）和气浮柱（6）的外筒（607）入口相连，加药器（3）连接在射流泵（2）的引射口（202）处。

2.一种利用权利要求1所述系统实现的环流溶气共聚气浮工艺，其特征在于：

a．将系统中所有阀门关闭； 

b．打开进气阀门（F6）和进水阀门（F7），通入空气（A）和清水（B），在气液混合泵（4）的作用下形成气液混合流，从鼓泡式溶气罐（5）底部的喷嘴（501）进入溶气灌内筒（504）中，在溶气灌内筒以气泡流形式（504）完成溶气，未溶解的空气进入液面上方空气相，高出溶气灌内筒（504）的溶气水溢流进入溶气罐外筒（505），并通过液位控制器（506）调节进气阀（F6）的开度来控制液位稳定在设定值附近，溶气水经由出水管（503）流出，多余的空气通过安全阀（509）排出；

c．当鼓泡式溶气罐（5）达到设定压力0.1-0.5MPa后，打开Ⅱ溶气水支路阀门（F4），使溶气水进入气浮柱（6）中；

d．当气浮柱中的水开始溢流进入浮渣收集槽（609）时，依次打开原水进水阀门（F5）、溶气水出水阀门（F1）、Ⅰ溶气水支路阀门（F2）、混凝剂加药阀门（F3），开启入料泵（1）将原水（C）打入射流泵（2），在负压的作用下，鼓泡式溶气罐（5）中的溶气水从溶气水出口（503）经管路与混凝剂加药器（3）中的药剂一起从射流泵（2）的引射流入口（202）进入，经喷嘴（203）和进入的原水（C）在喉管（204）中在高紊流条件下充分混合，在混凝药剂作用下，开始形成絮粒，并与微气泡实现混凝共聚作用；之后从第一溶气水管路（606）进入气浮柱（6）的内筒（608）中； 同时，部分溶气水经Ⅱ溶气水支路阀门（F4）直接进入到气浮柱（6）的第二溶气水管路（604）中，经设在第二溶气水管路（604）上的多个释放器（605）释放出微气泡，在气浮柱外筒（607）中与未浮出的絮凝体逆流接触，强化气浮分离；

e. 打开循环水阀门（F8），关闭进清水阀门（F7），气浮柱外筒（607）底部一部分气浮分离后的水经设在第二溶气水管路（604）的下部的回流水管（603）流出作为溶气循环用水，根据工艺需求调节排水阀门（F9）的大小进行排水。

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