CN105819534B

CN105819534B - 一种一体化超微气浮净化系统及其净化景观水体的方法

Info

Publication number: CN105819534B
Application number: CN201610200211.9A
Authority: CN
Inventors: 柴晓利; 陆斌; 杨宁
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2019-02-01
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: CN105819534A

Abstract

一种一体化超微气浮净化系统，其气浮系统包括依次设置的反应区、接触区、分离区、清水区和排泥区；进水干管连接到所述反应区中以将待净化水输入系统，所述反应区设置于所述接触区之前，所述清水区设置于所述接触区之后，所述排泥区设置于所述接触区之后，出水干管连接所述清水区以将处理后的水输出系统；在所述接触区设置有微纳米气泡发生器。本发明还公开了使用所述的一体化超微气浮净化系统净化景观水体的方法。本发明对于SS、色度、油污以及藻类等污染物去除效率高，尤其能够去除污染水体中的悬浮颗粒油类物质，可为景观水体治理提供技术支持，具有良好的社会效益和环境效益。

Description

一种一体化超微气浮净化系统及其净化景观水体的方法

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种景观水体处理工艺及其技术。

背景技术

景观水体是指天然形成或人工建造的、给人以美感的城市、乡村及旅游景点的水体。如大小湖泊、城市河道、景观喷泉等。伴随着经济社会的快速发展，一些景观水体受到了不同程度的污染与破坏，诸如餐饮油污污染、富营养化等，造成水体藻类爆发、透明度降低、甚至出现发黑发臭现象。为提高居民生活水平，景观水体污染问题必须得到解决。随着国家“水十条”政策的颁布，国家已将此技术攻关列入科技规划中的专项重点课题。

目前对于河湖水处理常用的技术主要有物理方法、化学方法、微生物方法、生态修复方法等。

物理方法：包括疏浚，引清调水，曝气充氧等。底泥疏浚技术往往工程量巨大，且容易带来二次污染问题；引清换水技术是通过稀释水中的杂质浓度，增加水体自净容量来改善水体污染也是比较常用的方法，但对于孤立、偏远或封闭的水体，引清释浊往往变得困难或难有成效；曝气充氧可以提高水体溶解氧，改善黑臭水体，但很难从根本上去除污染物质，尤其对富营养化水体效果并不大。

化学方法：如加入化学药剂杀藻，加入铁盐促进磷沉淀，加入石灰脱氮等，但是易造成二次污染。

微生物方法：属于水体原位修复技术的一种，涉及微生物种类的选择和驯化培养，是水体修复研究的新领域，但成功案例比较少，持续成本较高。

生态修复方法：利用培育的植物或放养的鱼类等动物的生命活动，对水中的污染物进行转移、转化及降解，使污染物降解成CO₂、H₂O或其它无害物质。但该技术操作性复杂，且费用比较高，当污染负荷超出生态修复能力时往往效果欠佳。

气浮法也称浮选法，其原理是设法使水中产生大量的微气泡，以形成水、气及被去除物质的三相混合体，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，使得气泡粘附在被去除的悬浮颗粒上，因粘合体密度小于水而上浮至水面，从达到去除水体悬浮颗粒的目的。近年来气浮工艺也被用于河流湖泊的治理，但并没有取得实质性进展。蒋晓嵘等人在公开号为CN202519104U的专利中提出利用一种工艺处理景观水体，其工艺路线为：景观水体通过水泵提升进入絮凝反应池，在絮凝反应池进水管道上设有混合器便于加药，其后水经过接触室，气浮分离器。此工艺与传统气浮方法相同，带有空气压缩机和溶气罐，不但工序繁琐、而且有油烟污染；郑正等人在申请号为CN204079637U的专利中提出了一种湖泊藻水分离工艺，该工艺包括预处理部分和分离部分，但其采用的溶气也是借助于空压机和溶气罐，溶气效率低，而且专利说明书部分并没有清楚说明该技术处理后的改善情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺流程简单、见效快、能耗费用低的适用于景观水体的净化工艺，克服现有技术的上述不足。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

摆脱传统气浮工艺对空压机和溶气罐装置的依赖，而采用了一种新型景观水体的净化工艺。一体化超微气浮净化系统，其气浮系统包括依次设置的反应区、接触区、分离区、清水区和排泥区五个部分，接触区内又设有微纳米气泡发生器；所投加药剂为生态净水剂；工艺附属设备包括：进水泵，计量泵，气液混合泵，进水干管及其进水支管，出水干管及其出水支管，进气管。一体化超微气浮净化系统作为一个整体，进水干管接到反应区中部，反应区在接触区前部，微纳米气泡发生器设置在接触区底部，清水区在接触区后部，排泥区在接触区后部靠上位置的外侧，出水干管接在清水区底部位置。气浮系统的结构形式可以采用传统平流式、竖流式等。

景观水体通过进水干管由进水泵提升进入一体化超微气浮净化系统，在进水泵前通过计量泵加入生态净水剂，经过进水泵的混合反应后，一部分水(约70～90％)通过第一进水支管进入反应区，另一部分水通过第二进水支管进入气液混合泵，并由进气管自吸吸入或供气进入空气，经泵的气液混合后进入到接触区，并与反应区絮凝反应出水进行混合接触、气泡吸附等，并在分离区进行分离，下部清水进入清水区，最终经由出水干管回入景观水体，浮渣通过排泥区排出系统。

一体化超微气浮净化系统运行时进、出水管可以分区布设：对于封闭水体采取局部抽水两侧周边布水等形式；对于河道采取分段式处理，处理段采用中间抽水两段出水等形式。

一体化超微气浮净化系统的反应区使用药剂为一种生态净水剂，为一种环保型、微污染、无毒性和可生物降解的有机高分子絮凝剂，依据水质情况和处理要求，控制药剂量在10-50ppm。

一体化超微气浮净化系统的接触区内的微纳米气泡发生器(BUBBLE TANK)，可以采用产自日本的型号为BT-50的装置或同类性能产品。微纳米气泡发生器所产生气泡粒径为200nm-60um。

气液混合泵可以采用射流泵(可由离心泵、气液射流器组成)、喷射泵、涡流泵和罗茨泵等同类功能设备。组成部件及相关技术可采用行业公知技术，此不赘述。

本发明的有益效果是：该景观水体的净化工艺，不包含传统气浮法中所使用的溶气罐、空压机、溶气释放器等装置，通过气液混合泵自吸吸入空气，再经微纳米气泡发生器释放出大量微纳米气泡，气泡在一体化超微气浮净化系统的接触区内与反应区的出水相接触混合。微纳米气泡发生器所释放气泡粒径比传统溶气释放器气泡(20um～100um)更小，比表面积更大，易与杂质颗粒相黏附，形成相对密度小于水、稳定性高的气固联合体，上浮形成浮渣容易被清理。一体化超微气浮净化系统表面负荷高，取值范围在5～25m³/(m²·h),处理效率高。另外，可以节省占地面积，能耗低，同时也避免了油污对环境带来的污染；所使用药剂为生态净水剂，絮凝效果好，对环境无副作用。一体化超微气浮净化系统不仅工艺流程简洁实用，而且微纳米气泡发生器工作效率高，产生气泡粒径小、数量多，净化效果好，故该工艺也适用于造纸、皮革、炼油、纺织、印染、化工行业工业废水处理以及城市污水的处理。

附图说明

图1为本发明实施例一体化超微气浮净化系统俯视图。

图2为图1所示实施例一体化超微气浮净化系统的正视图。

图中标号：

1景观水体；2一体化超微气浮净化系统；3生态净水剂；4进水泵；5计量泵；6气液混合泵；7进水干管；8出水干管；9进气管；2-1反应区；2-2接触区；2-3分离区；2-4清水区；2-5排泥区；7-1第一进水支管；7-2第二进水支管；8-1第一出水支管；8-2第二出水支管；8-3第三出水支管；2-2-1微纳米气泡发生器。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明进一步加以说明。

本发明一体化超微气浮净化系统2包括反应区2-1、接触区2-2、分离区2-3、清水区2-4和排泥区2-5五个部分，接触区2-2内又设有微纳米气泡发生器2-2-1；所投加药剂为生态净水剂3；工艺附属设备包括：进水泵4，计量泵5，气液混合泵6，进水干管7及其第一进水支管7-1、第二进水支管7-2，出水干管8及其第一出水支管8-1，第一出水支管8-2，第三出水支管8-3，进气管9。一体化超微气浮净化系统2作为一个整体，进水干管7接到反应区2-1中部，反应区2-1在接触区2-2前部，微纳米气泡发生器2-2-1设置在接触区2-2底部，清水区2-4在接触区2-2后部，排泥区2-5在接触区2-2后部靠上位置的外侧，出水干管8接在清水区2-4底部位置。气浮系统的结构形式可以采用传统平流式、竖流式等，此不赘述。

使用时，景观水体1通过进水干管7由进水泵4提升进入一体化超微气浮净化系统2，在进水泵4前通过计量泵5加入生态净水剂3，经过进水泵4的混合反应后，一部分水(约70～90％)通过第一进水支管7-1进入反应区2-1，另一部分水，约10～30％，通过第二进水支管7-2进入气液混合泵6，并由进气管9自吸吸入或供气进入空气，经泵的气液混合后进入到接触区2-2，并与反应区2-1絮凝反应出水进行混合接触、气泡吸附等，并在分离区2-3进行分离，下部清水进入清水区2-4，最终经由出水干管8回入景观水体1，浮渣通过排泥区2-5排出系统。

一体化超微气浮净化系统2运行时进、出水管可以分区布设：对于封闭水体采取局部抽水两侧周边布水等形式；对于河道采取分段式处理，处理段采用中间抽水两段出水等形式。

一体化超微气浮净化系统2的反应区2-1使用药剂为一种生态净水剂3，为一种环保型、微污染、无毒性和可生物降解的有机高分子絮凝剂，依据水质情况和处理要求，控制药剂量在10-50ppm。

一体化超微气浮净化系统2的接触区2-2内的微纳米气泡发生器(BUBBLE TANK)2-2-1，可以采用产自日本的型号为BT-50的装置或同类性能产品。微纳米气泡发生器所产生气泡粒径为200nm-60um。

气液混合泵6可以采用射流泵(可由离心泵、气液射流器组成)、喷射泵、涡流泵和罗茨泵等同类功能设备。

案例选择上海杨浦区一景观水体，水面面积8000m²，为半封闭型湖体。由于地表径流的污染，以及岸边树叶不断落入湖中，湖底淤泥较厚，近些年水体富营养化程度严重、透明度下降，水质恶化严重。

实验现场具体情况：

湖泊中心区水1通过进水干管7由进水泵4提升进入一体化超微气浮净化系统2，进水流量为为60m³/h，表面负荷8m³/(m²·h)；

在进水泵4前通过计量泵5加入生态净水剂3，控制生态净水剂3浓度为25ppm，经过进水泵4的混合反应后，一部分水(约70～90％)通过进水支管7-1进入反应区2-1；

另一部分水(约10～30％)通过进水支管7-2进入气液混合泵6，并由进气管9自吸吸入或供气进入空气，控制气液混合泵6进水流量为6m³/h，气水比控制在40％，经泵的气液混合后进入到接触区2-2；

微纳米气泡发生器2-2-1所释放气泡粒径在200nm-60um，比表面积大，易与杂质颗粒相黏附，形成相对密度小于水的气固联合体，上浮到水面后被刮渣机刮至排泥区2-5，下部清水进入清水区2-4，最终经由出水干管8回入景观水体1。系统运行稳定后，测进、出水水质指标，检测结果如下表：

水质指标	COD<sub>Cr</sub>	TN	TP	浊度	色度	DO
							进水	60.88	1.117	0.280	20	24	3.2
出水	23.20	0.495	0.048	0.9	13	7.6
							去除率	61.9％	55.7％	82.8％	95.5％	45.8％	__

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：其气浮系统包括依次设置的反应区(2-1)、接触区(2-2)、分离区(2-3)、清水区(2-4)和排泥区(2-5)五个部分；

进水干管(7)连接到所述反应区(2-1)中以将待净化水输入系统，所述反应区(2-1)设置于所述接触区(2-2)之前，所述清水区(2-4)设置于所述接触区(2-2)之后，所述排泥区(2-5)设置于所述接触区(2-2)之后，出水干管(8)连接所述清水区(2-4)以将处理后的水输出系统；

在所述接触区(2-2)设置有微纳米气泡发生器(2-2-1)；

所述进水干管(7)上分出第一进水支管(7-1)和第二进水支管(7-2)；第一进水支管(7-1)连接所述反应区(2-1)，第二进水支管(7-2)上连接气液混合泵(6)及进气管(9)以将气液混合体输入所述接触区(2-2)；通过进水支管(7-1)进入反应区(2-1)的水占通过进水干管(7)的水的比例为70～90％；通过进水支管(7-2)进入气液混合泵(6)的水占通过进水干管(7)的水的比例为10～30％。

2.根据权利要求1所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述进水干管(7)上设置有进水泵(4)和计量泵(5)。

3.根据权利要求2所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述进水干管(7)连接到反应区(2-1)的中部，排泥区(2-5)设置于接触区(2-2)后部靠上位置的外侧，出水干管(8)连接清水区(2-4)底部位置；所述微纳米气泡发生器(2-2-1)设置于所述接触区(2-2)的底部。

4.根据权利要求1所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述出水干管(8)分出第一出水支管(8-1)、第二出水支管(8-2)及第三出水支管(8-3)以将处理后的水输出到景观水体的不同区域。

5.根据权利要求1所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述气浮系统的结构形式采用传统平流式或竖流式。

6.根据权利要求5所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述微纳米气泡发生器(2-2-1)所产生气泡粒径为200nm-60um。

7.根据权利要求2所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述气液混合泵(6)采用射流泵、喷射泵、涡流泵或罗茨泵。

8.根据权利要求1所述的一体化超微气浮净化系统(2)，其特征在于：所述微纳米气泡发生器(2-2-1)采用产自日本的型号为BT-50的装置或同类性能产品。

9.使用权利要求1-8中任一所述的一体化超微气浮净化系统净化景观水体的方法，其特征在于：

将景观水体(1)中的水通过进水干管(7)由进水泵(4)提升进入一体化超微气浮净化系统(2)，在进水泵(4)前通过计量泵(5)加入生态净水剂(3)，其中一部分水通过进水支管(7-1)进入反应区(2-1)，另一部分水通过进水支管(7-2)进入气液混合泵(6)，由进气管(9)自吸吸入空气，经泵的气液混合后进入到接触区(2-2)，并与反应区(2-1)来水混合接触，并在分离区(2-3)进行分离，下部清水进入清水区(2-4)，最终通过出水干管(8)回入景观水体(1)，浮渣通过排泥区(2-5)排出系统。

10.根据权利要求9所述的净化景观水体的方法，其特征在于：所述一体化超微气浮净化系统运行时进出水管分区布设：对于封闭水体采取局部抽水周边布水形式，对于河道采取分段式处理，处理段采用中间抽水两端出水形式。

11.根据权利要求9所述的净化景观水体的方法，其特征在于：所述在一体化超微气浮净化系统(2)反应区(2-1)使用药剂为生态净水剂(3)。

12.根据权利要求11所述的净化景观水体的方法，其特征在于：所述生态净水剂(3)为一种环保型、微污染、无毒性和可生物降解的有机高分子絮凝剂。

13.根据权利要求11所述的净化景观水体的方法，其特征在于：依据水质情况和处理要求，控制所述生态净水剂(3)的药剂量在10-50ppm。