CN109607656B - 一种气浮反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气浮反应器，包括有池体，所述池体内包括有布水区、斜板分离区、清水区、浮渣区，所述布水区、斜板分离区、浮渣区沿进水方向依次设置，所述布水区设有进水口，所述斜板分离区内设有多个斜板收水机构，所述斜板分离区与浮渣区之间设有清水管，所述斜板分离区经清水管与清水区相连通，所述清水区设有出水口，所述浮渣区的一侧设有浮渣槽，所述浮渣槽上设有排渣口。本发明还提供了一种气浮反应器的使用方法。本发明提供的一种气浮反应器，上升流速高，处理时间短，结构简单，非常值得推广应用。
Description
技术领域
本发明属于环保水处理的技术领域，涉及一种气浮反应器。
背景技术
在环保水处理领域，气浮是一种将悬浮物质从水体分离的过程，从而实现水质净化。气浮的工作过程包括絮凝、絮体与微气泡的结合、絮体/微气泡结合物与水分离三个主要过程。絮凝是指待处理的水进入絮凝反应器后，在絮凝药剂的作用下水中的悬浮物质发生凝聚反应，凝聚后生成的聚合物叫絮体；絮体与微气泡结合形成絮体/微气泡结合物，絮体/微气泡结合物又叫浮渣，浮渣的密度比水小；浮渣在气浮反应器内实现分离，浮出水面形成浮渣层。其中，单位横截面上水的流量就是上升/下降流速，也叫表面负荷，表面负荷越大表示相同横截面的处理水量越大，反应器的处理能力越强。
目前主流的气浮反应器构造是水从上向下流动，在水向下流动的过程中浮渣向上分离，由于水流方向与浮渣的分离方向相反，这种构造的气浮反应器结构称为异向流气浮反应器。异向流气浮向下的水流速度不能过快，否则向下的速度大于浮渣的上浮速度会造成浮渣的分离效果不好，影响水的净化效果。异向流气浮反应器的表面负荷一般在5～10m/h之间，表面负荷超过10m/h就可能造成出水带浮渣，影响出水效果。
也有水从下向上流的气浮反应器构造，即水流方向和浮渣的上浮方向一致，这种构造的气浮反应器结构称为同向流气浮反应器，例如专利申请CN107986369A《一种适用于气浮池的新型布水装置》，采用一种特殊的U型板结构，从而可以底部进水，使水流方向向上。同向流气浮相较于异向流气浮的表面负荷可以提高很多，并能保证浮渣的分离效果。但专利申请CN107986369A虽然实现了同向流气浮，但内部结构复杂。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气浮反应器，该种气浮反应器为同向流气浮反应器，具有较高表面负荷，即在保证浮渣与水分离效果良好的基础上大幅度提高处理能力，并且结构实现简单。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种气浮反应器，包括有池体，所述池体内包括有布水区、斜板分离区、清水区、浮渣区，所述布水区、斜板分离区、浮渣区沿进水方向依次设置，所述布水区设有进水口，所述斜板分离区内设有多个斜板收水机构，所述斜板分离区与浮渣区之间设有清水管，所述斜板分离区经清水管与清水区相连通，所述清水区设有出水口，所述浮渣区的一侧设有浮渣槽，所述浮渣槽上设有排渣口。
优选地，所述进水方向与上浮方向一致，为由下向上进水。
优选地，所述布水区位于所述池体底部，所述斜板分离区位于所述布水区上方，所述清水区、浮渣区分别位于所述斜板分离区上方。
优选地，所述布水区内设有至少一个布水机构，所述进水口经布水机构与所述布水区相连通。
更优选地，所述布水机构为阻力布水装置。所述阻力布水装置为常规使用的布水装置，可从市场上购买获得。所述阻力布水装置分为大阻力布水装置、中阻力布水装置、小阻力布水装置，通过不同大小阻力能够实现均匀布水。
进一步优选地，所述阻力布水装置为布水管，所述布水管一端封闭，所述布水管另一端与所述进水口相连通，所述布水管的管壁上设有多个布水孔。所述布水管为大阻力布水装置。
最优选地，多根所述布水管平行设置，相邻所述布水管之间的距离相等。优选地，所述斜板收水机构包括有主板和支板，所述支板包括有水平段板和倾斜段板，所述水平段板的一端与所述倾斜段板的上端相连接，所述水平段板的另一端与所述主板的上端相连接，所述水平段板、倾斜段板、主板围成开口向下的清水槽。
更优选地，所述主板沿进水方向的长度为500～2000mm。
更优选地，所述主板与水平段板之间的夹角为30～60°。更优选地，多块所述主板平行设置，相邻所述主板之间的距离相等。
进一步优选地，相邻所述主板之间的距离为20～300mm。
更优选地，所述水平段板的长度为10～150mm。
更优选地，所述倾斜段板的长度为30～500mm。
更优选地，所述倾斜段板下端与主板之间的距离为5～50mm。
优选地，所述清水管包括有至少一根集水主管，所述集水主管一端封闭，所述集水主管另一端与所述清水区相连通，所述集水主管的管壁上设有多根清水支管，所述清水支管一端与所述集水主管相连通，所述清水支管另一端经斜板收水机构与所述斜板分离区相连通。
更优选地，所述清水支管贯穿所述斜板收水机构中的水平段板，且与所述斜板收水机构中的清水槽相连通。所述清水支管将斜板分离区中位于斜板收水机构的清水槽内清水，汇集于所述集水主管中输送至清水区。更优选地，多根所述集水主管平行设置，相邻所述集水主管之间的距离相等。
更优选地，多根所述清水支管平行设置，同一所述集水主管上的相邻所述清水支管之间的距离相等，相邻所述集水主管上的相邻所述清水支管之间的距离相等。
上述距离是指测定距离的两方之间的最短距离。
优选地，所述浮渣槽为气浮反应器中常规设置的浮渣槽。
本发明第二方面提供一种气浮反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)将经过絮凝反应后与微气泡混合的水体，经进水口流入布水区，再经布水区流入斜板分离区，进行浮渣与清水分离；
2)将步骤1)分离后的清水由斜板收水机构经清水管流入清水区，再经出水口排出；
3)将步骤1)分离后的浮渣上浮至浮渣区，由浮渣槽经排渣口排出。
优选地，步骤1)中，所述水体经进水口由布水机构流入布水区。
更优选地，所述水体经进水口由阻力布水装置流入布水区。
进一步优选地，所述水体经进水口由布水管上的布水孔流入布水区。
优选地，步骤1)中，所述水体在气浮反应器的上升流速为1～100m/h。
更优选地，所述水体在气浮反应器的上升流速为10～100m/h。
更优选地，所述水体在气浮反应器的上升流速为15～100m/h。
优选地，步骤2)中，所述清水由所述斜板收水机构中的清水槽，经清水支管流入集水主管，再经集水主管流入清水区。
如上所述，本发明提供的一种气浮反应器，为同向流气浮反应器，可应用于环保水处理领域，通过优选的结构，使水体中的浮渣上浮与清水分离，在保证浮渣与清水分离效果良好的基础上大幅度提高处理能力。该种气浮反应器具有较高表面负荷，使水体在气浮反应器内的上升流速高，处理时间短。该种气浮反应器，结构实现更简单，使用方便，设计巧妙，非常值得推广应用。
附图说明
图1显示为本发明的一种气浮反应器的整体结构示意图。
图2显示为本发明的一种气浮反应器中斜板收水机构的结构示意图。
图3显示为本发明的一种气浮反应中斜板收水机构内浮渣与清水的分离原理图。
附图标记
1 池体
11 布水区
12 斜板分离区
13 清水区
14 浮渣区
2 进水口
3 斜板收水机构
31 主板
32 支板
321 水平段板
322 倾斜段板
33 清水槽
34 浮渣带
35 清水带
4 清水管
41 集水主管
42 清水支管
5 出水口
6 浮渣槽
7 排渣口
8 布水管
81 布水孔
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1-3所示，本发明提供一种气浮反应器，包括有池体1，所述池体1内包括有布水区11、斜板分离区12、清水区13、浮渣区14，所述布水区11、斜板分离区12、浮渣区14沿进水方向依次设置，所述布水区11设有进水口2，所述斜板分离区12内设有多个斜板收水机构3，所述斜板分离区12与浮渣区14之间设有清水管4，所述斜板分离区12经清水管4与清水区13相连通，所述清水区13设有出水口5，所述浮渣区14的一侧设有浮渣槽6，所述浮渣槽6上设有排渣口7。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述进水方向与上浮方向一致，为由下向上进水。即水流方向和浮渣的上浮方向一致，即为同向流气浮器结构。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述布水区11位于所述池体1底部，所述斜板分离区12位于所述布水区11上方，所述清水区13、浮渣区14分别位于所述斜板分离区12上方。从而使上述结构能够满足同向流气浮分离的需要。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述布水区11内设有至少一个布水机构，所述进水口2经布水机构与所述布水区11相连通。所述布水机构可以采用能均匀布水的结构形式。
进一步地，所述布水机构为阻力布水装置。所述阻力布水装置分为大阻力布水装置、中阻力布水装置、小阻力布水装置，通过不同大小阻力能够实现均匀布水。
更进一步地，如图1所示，所述阻力布水装置为布水管8，所述布水管8一端封闭，所述布水管8另一端与所述进水口2相连通，所述布水管8的管壁上设有多个布水孔81。所述布水管8为大阻力布水装置。多根所述布水管8平行设置，相邻所述布水管8之间的距离相等。从而能够实现经过絮凝反应后与微气泡混合的水体均匀布水后流入布水区11。
在一个优选的实施例中，如图1-3所示，所述斜板收水机构3包括有主板31和支板32，所述支板32包括有水平段板321和倾斜段板322，所述水平段板321的一端与所述倾斜段板322的上端相连接，所述水平段板321的另一端与所述主板31的上端相连接，所述水平段板321、倾斜段板322、主板31围成开口向下的清水槽33。从而获得能够汇聚清水的清水槽33。
进一步地，如图1-3所示，所述斜板收水机构3中，所述主板31沿进水方向的长度为500～2000mm。所述主板31与水平段板321之间的夹角为30～60°。所述水平段板321的长度为10～150mm。所述倾斜段板322的长度为30～500mm。所述倾斜段板322下端与主板31之间的距离为5～50mm。多块所述主板31平行设置，相邻所述主板31之间的距离相等。相邻所述主板31之间的距离为20～300mm。能够满足斜板收水机构3的需要。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述清水管4包括有至少一根集水主管41，所述集水主管41一端封闭，所述集水主管41另一端与所述清水区13相连通，所述集水主管41的管壁上设有多根清水支管42，所述清水支管42一端与所述集水主管41相连通，所述清水支管42另一端经斜板收水机构3与所述斜板分离区12相连通。
进一步地，如图1所示，所述清水支管42贯穿所述斜板收水机构3中的水平段板321，且与所述述斜板收水机构3中的清水槽33相连通。所述清水支管42将斜板分离区12中位于斜板收水机构3的清水槽33内清水，汇集于所述集水主管41中输送至清水区13。
进一步地，如图1所示，多根所述集水主管41平行设置，相邻所述集水主管41之间的距离相等。
进一步地，如图1所示，多根所述清水支管42平行设置，同一所述集水主管41上的相邻所述清水支管42之间的距离相等，相邻所述集水主管41上的相邻所述清水支管42之间的距离相等。
在一个优选的实施例中，如图1所示，所述浮渣槽6为气浮反应器中常规设置的浮渣槽。本发明第二方面提供一种气浮反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)将经过絮凝反应后与微气泡混合的水体，经进水口流入布水区，再经布水区流入斜板分离区，进行浮渣与清水分离；
2)将步骤1)分离后的清水由斜板收水机构经清水管流入清水区，再经出水口排出；
3)将步骤1)分离后的浮渣上浮至浮渣区，由浮渣槽经排渣口排出。
其中，步骤1)中，所述水体经进水口由布水机构流入布水区。进一步地，所述水体经进水口由阻力布水装置流入布水区。具体来说，所述水体经进水口由布水管上的布水孔流入布水区。
其中，步骤1)中，所述水体在气浮反应器的上升流速为1～100m/h，优选为10～100m/h，更优选为15～100m/h。
其中，步骤2)中，所述清水由所述述斜板收水机构中的清水槽，经清水支管流入集水主管，再经集水主管流入清水区。
实施例1
将经过絮凝反应后与微气泡混合的水体样品，以2m/h的流速经进水口由布水管上的布水孔流入布水区，布水后水体在气浮反应器内的上升流速为15m/h，再经布水区流入斜板分离区。通过浮渣的上浮原理，进行浮渣与清水分离。具体来说，如图3所示，含浮渣水体进入斜板分离区后，在浮力的作用下浮渣从水体中逐渐分离出来，在斜板分离区内由下向上逐渐形成清晰的浮渣带和清水带，通过位于清水带里的斜板收水机构中的清水槽，用于收集清水，浮渣带里的浮渣通过斜板分离区后进入上部的浮渣区，从而实现浮渣与清水的分离。
将分离后的清水由斜板收水机构中的清水槽收集，经清水支管流入集水主管，再经集水主管流入清水区，再经出水口排出。将分离后的浮渣上浮至浮渣区，由浮渣槽经排渣口排出。
对比例1
将经过絮凝反应后与微气泡混合的水体样品，通过现有常规使用的异向流气浮反应器，由池顶布水，水体总体由上向下流动，在向下流动的过程中浮渣在浮力的作用下逆向上浮与水体分离，水体得到净化从反应器底部排出，浮渣从反应器上部刮除。在具体操作中，某自来水厂异向流气浮反应器，水体通过反应器的下向流速仅为5m/h，远小于实施例1中本发明同向流气浮反应器的向上流速15m/h。可见，对比例1中气浮反应器表面负荷低，处理时间明显大于实施例1中的气浮反应器。
综上所述，本发明提供的一种气浮反应器，上升流速高，处理时间短，结构简单，非常值得推广应用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种气浮反应器的使用方法，包括以下步骤：
1)将经过絮凝反应后与微气泡混合的水体，经进水口流入布水区，再经布水区流入斜板分离区，进行浮渣与清水分离；
2)将步骤1)分离后的清水由斜板收水机构经清水管流入清水区，再经出水口排出；
3)将步骤1)分离后的浮渣上浮至浮渣区，由浮渣槽经排渣口排出；
所述气浮反应器包括有池体(1)，所述池体(1)内包括有布水区(11)、斜板分离区(12)、清水区(13)、浮渣区(14)，所述布水区(11)、斜板分离区(12)、浮渣区(14)沿进水方向依次设置，所述布水区(11)设有进水口(2)，所述斜板分离区(12)内设有多个斜板收水机构(3)，所述斜板分离区(12)与浮渣区(14)之间设有清水管(4)，所述斜板分离区(12)经清水管(4)与清水区(13)相连通，所述清水区(13)设有出水口(5)，所述浮渣区(14)的一侧设有浮渣槽(6)，所述浮渣槽(6)上设有排渣口(7)；
所述进水方向与上浮方向一致，为由下向上进水；所述布水区(11)位于所述池体(1)底部，所述斜板分离区(12)位于所述布水区(11)上方，所述清水区(13)、浮渣区(14)分别位于所述斜板分离区(12)上方；
所述斜板收水机构(3)包括有主板(31)和支板(32)，所述支板(32)包括有水平段板(321)和倾斜段板(322)，所述水平段板(321)的一端与所述倾斜段板(322)的上端相连接，所述水平段板(321)的另一端与所述主板(31)的上端相连接，所述水平段板(321)、倾斜段板(322)、主板(31)围成开口向下的清水槽(33)；
所述斜板收水机构(3)包括以下条件：
A)所述主板(31)沿进水方向的长度为500～2000mm；
B)所述主板(31)与水平段板(321)之间的夹角为30～60°；
C)所述水平段板(321)的长度为10～150mm；
D)所述倾斜段板(322)的长度为30～500mm；
E)所述倾斜段板(322)下端与主板(31)之间的距离为5～50mm；
F)多块所述主板(31)平行设置，相邻所述主板(31)之间的距离相等；
所述布水区(11)内设有至少一个布水机构，所述进水口(2)经布水机构与所述布水区(11)相连通；
所述清水管(4)包括有至少一根集水主管(41)，所述集水主管(41)一端封闭，所述集水主管(41)另一端与所述清水区(13)相连通，所述集水主管(41)的管壁上设有多根清水支管(42)，所述清水支管(42)一端与所述集水主管(41)相连通，所述清水支管(42)另一端经斜板收水机构(3)与所述斜板分离区(12)相连通；
所述清水支管(42)贯穿所述斜板收水机构(3)中的水平段板(321)，且与所述斜板收水机构(3)中的清水槽(33)相连通；
所述出水口(5)设于进水口(2)的上方且两者位于池体(1)同侧。
2.根据权利要求1所述的一种气浮反应器的使用方法，其特征在于，步骤1)中，所述水体在气浮反应器的上升流速为1～100m/h。
3.一种气浮反应器，其特征在于，包括有池体(1)，所述池体(1)内包括有布水区(11)、斜板分离区(12)、清水区(13)、浮渣区(14)，所述布水区(11)、斜板分离区(12)、浮渣区(14)沿进水方向依次设置，所述布水区(11)设有进水口(2)，所述斜板分离区(12)内设有多个斜板收水机构(3)，所述斜板分离区(12)与浮渣区(14)之间设有清水管(4)，所述斜板分离区(12)经清水管(4)与清水区(13)相连通，所述清水区(13)设有出水口(5)，所述浮渣区(14)的一侧设有浮渣槽(6)，所述浮渣槽(6)上设有排渣口(7)；
所述进水方向与上浮方向一致，为由下向上进水；所述布水区(11)位于所述池体(1)底部，所述斜板分离区(12)位于所述布水区(11)上方，所述清水区(13)、浮渣区(14)分别位于所述斜板分离区(12)上方；
所述斜板收水机构(3)包括有主板(31)和支板(32)，所述支板(32)包括有水平段板(321)和倾斜段板(322)，所述水平段板(321)的一端与所述倾斜段板(322)的上端相连接，所述水平段板(321)的另一端与所述主板(31)的上端相连接，所述水平段板(321)、倾斜段板(322)、主板(31)围成开口向下的清水槽(33)；
所述斜板收水机构(3)包括以下条件：
A)所述主板(31)沿进水方向的长度为500～2000mm；
B)所述主板(31)与水平段板(321)之间的夹角为30～60°；
C)所述水平段板(321)的长度为10～150mm；
D)所述倾斜段板(322)的长度为30～500mm；
E)所述倾斜段板(322)下端与主板(31)之间的距离为5～50mm；
F)多块所述主板(31)平行设置，相邻所述主板(31)之间的距离相等；
所述布水区(11)内设有至少一个布水机构，所述进水口(2)经布水机构与所述布水区(11)相连通；
所述清水管(4)包括有至少一根集水主管(41)，所述集水主管(41)一端封闭，所述集水主管(41)另一端与所述清水区(13)相连通，所述集水主管(41)的管壁上设有多根清水支管(42)，所述清水支管(42)一端与所述集水主管(41)相连通，所述清水支管(42)另一端经斜板收水机构(3)与所述斜板分离区(12)相连通；
所述清水支管(42)贯穿所述斜板收水机构(3)中的水平段板(321)，且与所述斜板收水机构(3)中的清水槽(33)相连通；
所述出水口(5)设于进水口(2)的上方且两者位于池体(1)同侧。
4.根据权利要求3所述的气浮反应器，其特征在于，所述布水机构为阻力布水装置。
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