CN103648983B - 含有悬浮物的水的快速浮选装置和使用方法 - Google Patents

Abstract

快速浮选装置，尤其使用溶解空气，用于处理含有悬浮物(MES)的水，所述快速浮选装置包括通过壁(n)与浮选区(C)隔开的混合区(B)，来自混合区的要处理液体从壁(n)上通过，浮选区的下部包括位于坞底(R)上方的穿孔的地板(1)，浮选后的水的排放设置在地板下，直到输出系统(3)；至少两个沿水流方向定向的隔开的通道(2)设在地板(1)下，和延长地板的可能的设施(w)下，直至输出系统(3)的上游；通道的下游端(2.1)是开放的和位于地板高度上方，以及对每个通道设有在该通道的下游下部部分的端部的排放部件(V)。

Description

含有悬浮物的水的快速浮选装置和使用方法

技术领域

本发明涉及快速浮选装置，尤其是用溶解空气，用于处理含有悬浮物(MES)的水，此类装置包括混合区，尤其带有含溶解空气的加压液体注入部件，混合区通过一壁与浮选区隔开，来自混合区的要处理液体从该壁之上通过，浮选区的下部包括位于坞底上方的穿孔的地板，浮选后的水的排出设置在地板下，直到输出系统。

背景技术

此类浮选装置是已知的，尤其是通过Le Memento techinique del’eau，第十版，Degremont(得利满)卷2，875-879页的关于气泡床浮选器，在这些浮选器中，气泡与絮状物之间的钩挂得到改善和允许气泡-絮状物集合体的大的上升速度达到30m/h至40m/h。

EP 1937600也涉及此类浮选装置，该装置包括在净化装置中，净化装置包括浮选区下游的膜过滤区。

由于出现这些使用溶解空气的快速浮选器，近年来，它们的应用领域大大扩展，它们在许多应用中得到使用，如饮用水、海水、废水、工业用水，以及冲洗过滤器的盐水。

这些水中的一些或多或少带有悬浮物，使得浮选装置坞底上沉积的危险增加。这些沉积的主要缺点是破坏设备的水力学分布，特别是对于地板之上水的流动和它的均匀特征。水力学分布对浮选速度大的装置是至关重要的，特别是浮选表面上20m/h至40m/h的速度。

控制坞底上的沉积是保证浮选器宽度上的流量分布和持久良好运行的重要点。

和浮选后的泥浆一样，底部泥浆的排放可以通过使用机械刮擦器或底部活动抽吸器进行，恰当的是使抽吸器进入到穿孔的地板与坞底之间存在的狭小空间中。这样的操作比较复杂。

为了保证浮选运行的简单、经济和生态特征，希望使各种机械设备小型化，因此通过刮擦器的排放不能令人满意。

为了控制底部沉积，以及排放没有机械部件的干预和不用刮擦，已经提出借助在整个浮选表面下的多个料斗，或可以由一些穿孔管构成的底部网。

该方法不能完全令人满意，因为料斗导致土木工程和/或重大设备的成本，而管网会导致堵塞。

发明内容

本发明的目的是提供如前所定义类型的快速浮选装置，该装置不再存在或较低程度地存在上面提到的缺点，特别是该装置通过限制泥浆沉淀的形成和通过允许在需要时的很容易的清洗，允许控制位于地板下方空间中的泥浆沉淀。特别是，本发明要处理的水可能具有的悬浮(MES)浓度在20mg/L至100mg/L之间。

根据本发明，涉及的快速浮选装置的特征在于：

至少两个沿水流方向定向的隔开的通道设在地板下，和延长地板的可能的设施下，直至输出系统的上游；

通道的下游端是开放的和位于地板位置上方；

以及对每个通道设有在该通道下游部分端部的排放部件。

通道的开放的下游端位于地板位置上方至少1米处。另外通道的开放的下游端位于浮选后水的溢出液面(sur-verse)处，或优选在下方，在浮选后水的溢出的上边缘之下约40cm之下。

位于地板下的通道被支撑地板的矮墙隔开。有利地，通道具有恰好在输出系统上游的上升部分，所述上升部分被上升到地板外的矮墙隔开。

通道可以在上升部分的脚部包括泥浆收取点和抽提管。该收取点可以由空腔构成，抽提管的端部伸入到空腔中。

通道有利地被成型以保证液体流动的基本恒定的足够的速度，该速度大于泥浆的分离速度。泥浆的分离速度为泥浆床上方所需的水平速度，该速度允许使该泥浆床表面的泥浆悬浮。由底部有利地保证通道的型面，底部从上游向下游倾斜，导致深度和截面从上游向下游增加。

通道上升部分的截面可被限定，以使液体的上升速度大于能摆脱浮选的最大颗粒的倾析速度。

提取浮选水的部件可设置在通道的上升部分之一中，尤其是当共同部分位于通道的高的端之上并且与所有通道连通时，用以使水加压并注入到混合区中。

本发明还涉及如上所定义的快速浮选装置的使用方法，其特征在于，在生产运行时，不停止待处理污水的到达，在整体低于2分钟的短时间内，通过打开排放部件以大的瞬时流量在每个通道上进行抽提，以排除沉积在通道的上升部分的脚部的泥浆。

为了保证清洁一通道的位于地板下的部分，停止生产和待处理污水的到达，通过该通道的排出部件的延长打开在所涉及的通道上进行大于1分钟的清扫，用以使通道的上升部分的上边缘之下的液面降低，和用以主要通过穿过地板的水清扫通道，以及分离和排出沉积在通道中的泥浆。

有利地，清洁时，通道中的流速根据泥浆性质包括在200m/h至1000m/h之间。

附图说明

除了上述设置外，本发明在于一些数量的其它设置，下文参照附图描述的实施例更清楚地涉及这些设置，但该实施例不是限定性的。附图中：

图1是根据本发明的快速浮选装置的示意性垂直剖面。

图2是图1装置的俯视图。

图3是与图1类似的简化的垂直剖面，表示生产时在通道上升部分的脚部提取泥浆。

图4是沿图3的IV-IV线的示意性剖面。

图5是与图1类似的示意性剖面，表示停止生产，进行定期水力清洗。

图6是沿图5的VI-VI线的示意性剖面。

具体实施方式

参照附图，尤其是图1和2，可以看到，根据本发明的浮选装置D在一池子中包括膨胀和混合区B，应经过浮选的水沿在壁m之下的底部的箭头F到达该区域，水来自位于图1壁m左边的未出示絮凝区。

混合区B通过壁n与浮选区C隔开，壁n优选从下到上与壁m分开。壁n的上边缘远离浮选区C中的上液面L，尤其远离几十厘米。壁n延伸到构成池子底部的坞底R。

如箭头f1所示，水从壁n的上边缘通过，以便到达浮选区，箭头f1分为两个分支，其中分支f1a向下，表示清除悬浮物后的水的路径，而箭头f1b向上，表示引向浮选区C表面的气泡床的含有絮状物的微球路径。在区域C表面回收的浮选后泥浆g从壁p上经过，排放到泥浆的储存/除气/收取坑w中，壁p的上边缘形成溢流口(déversoir)。壁p的高度一般在2m至5m之间。

浮选区C的下部包括以大约几十厘米的比较小的距离位于坞底R上方的穿孔的地板1。地板1的穿孔设计用来保证浮选区中的均匀流动；特别是，穿孔的直径在接近壁n的上游比较大，向壁p方向的下游逐渐减小。作为变型，穿孔可以具有相同直径，但每单位面积的穿孔数量在壁n附近更大，并向下游减小。

根据本发明，水平的地板1下方设有至少两个分开的独立的通道2，通道根据水的流动方向定向并且延伸到浮选水输出系统3的上游。通道2超出地板1连续，并在坑w的底部4下通过，坑w的底部4构成延长地板的设施。

通道的开放的下游端2.1在地板1上方距离为q处(图1)，使每个通道2包括超出坑w的上升部分5。距离q优选至少为1米。

每个通道在上升部分的脚部包括泥浆收取点6，以及带有阀门7.1的抽提管7，泥浆收取点在呈倒棱锥台的空腔6.1底部，抽提管构成在每个通道的下游下部部分的端部的排放部件V。

通道2被一些平行的垂直矮墙8分开，矮墙构成这些通道的侧壁。矮墙8的位于地板1下方的部分用于支撑该地板和延长该地板的设施，尤其是用于坑w的底部4。使用这些矮墙作为地板的支撑消除其它类型支撑的必要性，如建立泥浆沉淀区的小支柱。

坑w由垂直的下游壁w.1限定。通道的上升部分5包括在该壁w.1与设备的下游垂直壁9之间，壁9的上边缘9.1略低于壁p的高度。

矮墙8在底部4下方延伸到壁9，并且包括与壁9正交的垂直部分8.1，垂直部分8.1限定通道2的上升部分5。通道的开放的上端2.1与矮墙的垂直部分8.1的上边缘相对应。

通道的开放的上端2.1在地板1的位置上方距离为q处，该距离q有利地至少等于1m。开放端2.1位于浮选后的水溢出(sur-verse)的水平面9.1处，或优选在该水平面下方约40cm的距离j处(图1)。

每个通道的排放部件V或抽提系统设置为，在生产期间并且要处理的污水连续到达，或者在停止生产期间当要处理的污水被停止到达时，允许倾析通过管道7输出的流量Qs，该流量大于每个管道的供给标称流量Qa。流量Qa对应于穿过地板1并到达每个通道中的浮选后的水的流量。

本发明的设备设计为，每个通道2在地板1下方的水流速度Ua大于泥浆分离速度，以限制以设备的标称流量运行时的沉积，Ua对应于通道水平部分中的供给流量Qa。

泥浆分离的速度是泥浆床上方的水平速度，允许使泥浆从泥浆床表面悬浮。

水在上升部分5中的上升速度用Ud表示，并对应于流量Qa。通过截面被限定，以使该速度Ud大于可以逃脱浮选的最大颗粒的上升速度。

下游端壁9的上边缘9.1构成输出系统3的溢流口，浮选后的水从它之上经过，以便落在槽10中，并从槽10的下部通过管道11排出。槽10接受来自不同通道2的浮选后的水，并且管道11接受通过每个通道溢出的所有流。

每个通道的上升部分5可以上升到输出溢出口上的水面处，即到边缘9.1处。有利地，每个上升部分5的溢出口的高度是可调的。

在上升部分5上升到溢出(suf-verse)9.1的水面处的情况下，上边缘2.1处于溢出口9.1处。通过与每个上升部分5相关的溢出口9.1的高度相同保证浮选后的水流量在设施的整个宽度上的分布，特别是如果浮选后的水流的侧向分布在上游没有得到地板1的有效保证。

在地板1保证浮选后的水流的良好侧向分布的情况下，通道2的上升部分5可以停止在位于与溢出口高度9.1对应的水面之下的高度2.1上，这样可以对通道的所有出口保留唯一固定或活动的溢出口。优选地，与高度2.1对应的矮墙垂直部分8.1的上边缘停止在溢出口9.1确定的水面下方约40cm的距离j。因而具有通过位于矮墙上升部分8.1的上边缘上方的区域连通的通道的共同出口(banalisation)。这样可以将任何通道2的上升部分中的水流量(以便进行加压并将其注入到混合区B中)倾析到较低的水平，避免产生涡流。借助于位于上边缘2.1上方的共同区域中的不同通道之间存在的连通，在一通道中提取的水来自于总流。

由管道12提取的用于通过泵13加压的水输送到装置14中，用于在压力下使空气注入并溶解在水中。包含溶解空气的加压水通过管子15注入到混合区B的下部。

成型通道2的通过截面从上游向下游增加。该增加有利地通过如图1所示的从上游向下游倾斜的底壁16得到。

在图2所示的例子中，设备的下部设有三个平行通道2。通道的数量可以较大，并根据运行条件确定。

根据本发明的装置的使用方法如下，特别是参照图3至图6。在图4和图6中，为了简化，只出示了相邻的通道的两个上升部分5，但一般设有两个以上的通道。

生产

生产时，即当要处理的水的到达在上游得到保证时，污水到达混合室B的底部，并且与通过管子15注入的加压水混合。形成的附有絮状物的微泡随水流上升，以便在浮选区C的上部形成气泡床。浮选后的泥浆在表面回收，然后排放到泥浆的储存/除气/收取坑w中。

浮选后的水在浮选区C中从上向下流动，并穿过地板1，以便在通道2中流动、上升到上升部分5中、并从上边缘9.1上溢出到浮选后的水的回收槽10中。

由设在每个通道的上升部分的脚部的排放部件V形成的抽提系统允许进行对在通道的上升部分5的脚部的泥浆收取点6周围产生的泥浆沉积17的抽提(图3和图4)。为此，启动通道排放部件V的打开，这在上升部分5中产生主要从上向下的强流动流量Qs，强流动流量产生很强驱动速度，尤其是该流量是管道标称流量的两倍，Qs＝2Qa。指出的是，Qa对应通道的标称流量。

该很强的驱动速度使泥浆收取点周围的沉积17重新悬浮和允许将它们排出。清除通道的上升部分5的脚部的沉积还消除在通道2的水平部分中、特别是地板1下方的沉积的开始。该持续几分钟甚至小于1分钟的有限时间的抽提相当于可以分别在每个通道上定期进行而不中断生产的预防性动作。

水力清洗

另外可以对通道2的位于地板1下方的部分进行定期水力清洗(图5和图6)。为此，停止浮选装置，停止水的到达。一个通道一个通道地进行抽提。

当通过开放排空部件V在通道2上进行该操作时，一旦通道的上升部分5中的水面低于矮墙8.1的上水平面时，即变得低于边缘2.1时(见图5和图6)，抽提水流量来自穿过地板1并在通道2中水平流动的水。因而该流量以几乎是泥浆分离速度两倍的速度经过通道的水平部分，还是在Qs＝2Qa的情况下，假设通道2比较干净，其截面没有因存在泥浆而减小。当通道中有大量减小通过截面的泥浆18时，流动速度大于该值。如图5、6所示，该超速可以导致带动沉积的泥浆18。

例子

通过涉及含有浓度在200mg/L至1000mg/L之间的悬浮物的生物过滤清洗水的情况下的例子详细描述方法的使用。

浮选装置可以处理360m³/h的流量。

保证流动均匀分布的穿孔的地板1的面积为18m²。该地板通到四个每个宽度约1m的通道2上。每个通道的高度和型面经过计算，使得在通道的任何点、在标称流量下，流动速度大于泥浆分离速度。根据泥浆性质，流动速度在200m/h至1000m/h之间。

设备装有活动的溢出口9.1，并且已经选择通道矮墙的上升部分8.1的上边缘2.1定位于溢出口9.1下方250mm处(j＝250mm)。

因此，在溢出口9.1上经过的浮选后的水的出口是共同的，因为分布在所有通道上，和可以从通道的上升部分形成的任何一个腔室(cellules)倾析加压水。输出流量Qs可以等于180m³/h，而通道和腔室的标称流量为90m³/h。

设有通过重力或泵抽提的系统，以保证180m³/h的流量。

通过使用设在排放部件V中的自动阀，进行周期性抽提。

生产时，为了避免在上升部分的脚部，在通道水平部分的出口的任何沉淀开始，最少每天一次进行定期抽提。如前所述，瞬时的过流量允许重新悬浮，然后将所有泥浆带到抽提区6中和该区周围。

但是，随着多次停止/启动和低于标称流量的运行，泥浆可能聚集在地板1下方，如图5、6的18所示。定期实现预防性水力清洗，特别是根据要处理的泥浆类型在每周一次到每三个月一次之间。如前所述，该操作在于使要处理的水停止到达浮选装置中，并对每个通道启动周期抽提。设施中的水位下降。

当该水面在结束每个通道2的矮墙垂直部分8.1的上边缘2.1下经过时，包括隔离区的通道只通过地板1的上游连通。在所涉及的例子中为180m³/h的抽提流量Qs将主要来自穿过地板1的水。因而该抽提流量是标称流量的两倍和在地板下产生强分离速度。

如果涉及的通道2包括很少沉积，抽提速度等于分离速度的两倍。但是，如果由于维修间隔更大或运行障碍，沉积18很多，则抽提速度可能达到分离速度的十倍，因此保证任何泥浆的悬浮。

在由通道上升部分5形成的单一腔室中的倾析表现为在所涉及的通道2的上升部分5中的液面的下降h(图6)。液面的下降h约为由地板1以及通道2的上游部分在标称流量产生的压头损失的四倍，因为流动速度等于标称速度的两倍(压头损失与速度的平方成正比)。然后，通道上升部分中的所有液面平行下降，倾析通道下游与其它通道下游之间的差别保持恒定，并始终约为地板1和通道上游部分初始压头损失的四倍。该液面之差h最好小于1米。

根据本发明的浮选装置可以用于处理含有悬浮物的水，悬浮物导致悬浮区表面更浓密的泥浆泡沫，和在地板1下方稠密成分的聚集。

Claims (16)

1.快速浮选装置，用于处理含有悬浮物(MES)的水，所述快速浮选装置包括通过壁(n)与浮选区(C)隔开的混合区(B)，来自混合区的要处理液体从壁(n)上通过，浮选区的下部包括位于坞底(R)上方的穿孔的地板(1)，浮选后的水的排放设置在地板下，直到输出系统(3)，其特征在于：

-至少两个沿水流方向定向的隔开的通道(2)设在地板(1)下，和延长地板的可能的设施(w)下，直至输出系统(3)的上游；

-通道的下游端(2.1)是开放的和位于地板位置上方；

-以及对每个通道设有在该通道的下游下部部分的端部的排放部件(V)。

2.如权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，通道的开放的下游端(2.1)位于地板(1)位置上方至少1米处。

3.如权利要求1或2所述的快速浮选装置，其特征在于，通道的开放的下游端位于浮选后的水的溢出液面(9.1)下方。

4.如权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，位于地板下的通道(2)被支撑地板的矮墙(8)隔开。

5.如权利要求4所述的快速浮选装置，其特征在于，通道(2)具有恰好在输出系统(3)上游的上升部分(5)，所述上升部分被上升到地板外的矮墙(8.1)隔开。

6.如权利要求5所述的快速浮选装置，其特征在于，通道(2)的上升部分(5)的脚部包括泥浆收取点(6)和抽提管(7)。

7.如权利要求6所述的快速浮选装置，其特征在于，泥浆收取点(6)由空腔(6.1)构成，抽提管(7)的端部伸入到空腔中。

8.如上述权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，通道(2)被成型以保证液体流动的基本恒定的足够的速度，该速度大于泥浆的分离速度。

9.如权利要求8所述的快速浮选装置，其特征在于，由底部(16)保证通道的型面，底部从上游向下游倾斜，导致深度和截面从上游向下游增加。

10.如权利要求5所述的快速浮选装置，其特征在于，通道的上升部分(5)的截面被限定，以使液体的上升速度大于能摆脱浮选的最大颗粒的倾析速度。

11.如权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，提取浮选后的水的部件(12、13)设置在通道的上升部分之一中，用以使水加压并注入到混合区(B)中。

12.如权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，所述快速浮选装置是使用溶解空气的快速浮选装置。

13.如权利要求1所述的快速浮选装置，其特征在于，提取浮选后的水的部件(12、13)设置在通道的上升部分之一中，当共同部分位于通道的高的下游端(2.1)上方并且与所有通道连通时，用以使水加压并注入到混合区(B)中。

14.根据上述权利要求中任一项所述的快速浮选装置的使用方法，其特征在于，在生产运行时，不停止待处理污水的到达，通过打开排放部件(V)以180m³/h的流量在每个通道上进行抽提，以排除沉积在通道的上升部分(5)的脚部(6)的泥浆(17)。

15.如权利要求14所述的使用方法，其特征在于，为了保证清洁一通道(2)的位于地板(1)下方的部分，停止生产和待处理污水的到达，通过该通道的排出部件(V)的延长打开在所涉及的通道上进行清扫，用以使通道的上升部分的上边缘下方的液面降低，和用以主要通过穿过地板(1)的水清扫通道，以及排出可能沉积在通道中的泥浆。

16.如权利要求15所述的使用方法，其特征在于，清洁时，通道(2)中的流速根据泥浆性质包括在200m/h至1000m/h之间。