CN111847563A - 一种污水气浮处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理领域，其公开了一种污水气浮处理方法，所述方法具体为：污水经过布水模块输入至主腔室，井排水管排出处理后的净水；其中，水力负荷为2‑12立方米/平方米.小时，溶气罐内压力控制在2‑6bar；微纳米气泡发生器的微纳米气泡的直径为100‑500nm。该方法将竖流式气浮处理方式和先通过机泵切割后经过气泡发生器进一步处理方式产生的微纳米气泡流体结合，可以有效的提高气浮效率，其可以将水体中的有机物、微固体进行气浮处理，作为一种污水的初级处理设备和方法，其气浮效率是较高的。

Description

一种污水气浮处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别是一种污水气浮处理方法。

背景技术

权利人陕西兰环环境工程集团有限公司于2014年提出了一项发明专利申请CN201420831681.1，公开了一种竖流式臭氧气浮设备，包括气浮罐、空压机、溶气罐和臭氧发生器，气浮罐竖直设置，气浮罐内底部安装有气浮分离室，空压机与溶气罐底部连通，溶气罐底部还通过溶气出水管连接有溶气释放器，臭氧发生器通过臭氧供气管道连接有臭氧释放器，溶气释放器和臭氧释放器均设置在气浮分离室内底部，气浮罐上设置有一端伸入气浮分离室内的进水管，溶气释放器和臭氧释放器均位于进水管的出水口下方，气浮罐下部安装有多孔集水管，多孔集水管与设置在气浮罐外的出水管连通，气浮罐上部设有排渣斗，气浮罐顶部安装有刮渣机构。

通过该方案可得知，传统的竖流式臭氧气浮设备的溶气释放器、进水口、出水口几乎是设置在同一区域的。

本方案提出基于微纳米气泡进行气浮、絮凝、降解等操作的方案并不适于该结构。

微纳米气泡进行气浮的方案可参考扬州大学的2014年提出的发明专利ZL201410623880.8，该发明微纳米气泡导入系统连接至曝气头，PAC投加系统、PAM投加系统连接源水提升系统，源水提升系统连接至布水头，提升桶及提升叶轮设置在絮凝-气浮区中部，提升叶轮连接电机；絮凝-气浮区下部进入布水区，经斜管区上部连接出水槽，下部连接浓缩区。该发明克服了高效沉淀工艺带来的机械絮凝效果较差、PAC药剂投加量多、额外投加PAM促凝剂和环境污染问题。该发明利用微纳米气泡可通过多相流泵的抽吸将空气吸入到泵内，并通过叶轮的高速切削产生，也可采用专门的微纳米气泡发生装置产生。微纳米气泡相对于传统的加压罐释放的气泡，具有气泡尺寸小、比表面积大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特点。

该方案并不是竖流式的气浮装置，通过该方案可以看到其至少需要微纳米混凝区和絮凝-气浮区，其设备结构复杂，并且其微纳米混凝区体积小，需要提高处理量的话设备体积将显著增大。

申请人朴钟厚于2008年提出了一项发明专利ZL200810171459.2，公开了一种整体式纳米气泡发生装置，包括与构成为系统的组件整体形成的压力罐及可选择地适配系统的动力部，以扩大系统的使用范围。该装置包括整体式气泡发生部，其包含将进水管道中流动的水供应到气泡发生部和动力部中的任一个的三向电子阀，检测进水管中压力的压力检测部，供给外部空气到压力罐的第一真空室，控制三向电子阀的动力控制部，压力检测部和第一真空室及压力罐将水与内部预定压力下的空气混合并物理地喷散，以生成纳米气泡的水；动力部，其包含由电机操作的泵，第二真空室，其经过单向阀将外部空气与空气供应管道中流动的空气供应到泵中，及动力控制部，其控制单向阀和m阀第二真空室，其中整体式气泡发生部直接耦接到水龙头或淋浴头上。

通过其说明书最后一段记载：其采用了经过机泵切割产生的微纳米气泡或通过微纳米气泡发生器产生的微纳米气泡这两种发生装置集中在一个系统中，在使用过程中可以选择一种方式进行。

但是无论是ZL201410623880.8还是ZL200810171459.2其都是孤立的利用微纳米气泡发生器或者机泵切割产生微纳米气泡，其在气浮处理工艺中，污染物的去除都并不是最好的。

本方案所要解决的问题是：如何提高气浮机的气浮效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种污水气浮处理方法。该方法将竖流式气浮处理方式和先通过机泵切割后经过气泡发生器进一步处理方式产生的微纳米气泡流体结合，可以有效的提高气浮效率，其可以将水体中的有机物、微固体进行气浮处理，作为一种污水的初级处理设备和方法，其气浮效率是较高的。

本发明提供的技术方案为：一种污水气浮处理方法，采用气浮机进行处理，所述气浮机包括主腔室，所述主腔室内由上而下依次设有布水模块、微纳米气泡发生模块、排水管，所述主腔室的顶部设有刮渣模块；

所述微纳米气泡发生模块包括一个或多个微纳米气泡发生器、机泵，所述机泵的进水端连接进水管，所述机泵的出水端连接出水管，所述机泵上连接有与泵体连通的注气管；所述出水管和微纳米气泡发生器之间设有溶气罐；

所述方法具体为：污水经过布水模块输入至主腔室，井排水管排出处理后的净水；

其中，水力负荷为2-12立方米/平方米.小时，溶气罐内压力控制在2-6bar；微纳米气泡发生器的微纳米气泡的直径为100-500nm。

在上述的污水气浮处理方法中，所述布水模块包括若干根彼此独立或相互连通的布水管以及进水总管，所述布水管连接至进水总管；

所述布水管上设有若干朝向斜上方开孔的布水孔。

在上述的污水气浮处理方法中，所述布水管距离液面的高度是5-10cm。

在上述的污水气浮处理方法中，所述布水孔的直径是3-10mm。

在上述的污水气浮处理方法中，所述排水管为多根，布置在主腔室的底部，所述排水管的侧下方有条状的进水口。

在上述的污水气浮处理方法中，还包括缓冲腔和溢流腔，所述缓冲腔与排水管连通，所述缓冲腔的顶部和溢流腔的顶部连通，所述溢流腔上连接有净水排出管；所述进水管连接至溢流腔；所述缓冲腔的顶部与主腔室液面的液面差为0-10cm。

在上述的污水气浮处理方法中，所述微纳米气泡发生器和布水模块的高度差为100-200cm。

在上述的污水气浮处理方法中，还包括排渣室，所述排渣室用于收集刮渣模块输出的泡沫。

在上述的污水气浮处理方法中，所述注气管、机泵的进水端输入的气水体积比为6:94-15:85。

本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：

本方案的方法将竖流式气浮处理方式和先通过机泵切割后经过气泡发生器进一步处理方式产生的微纳米气泡流体结合，可以有效的提高气浮效率，其可以将水体中的有机物、微固体、磷进行气浮处理，作为一种污水的初级处理设备，其气浮效率是较高的。

附图说明

图1是本发明的实施例1的主视图；

图2是本发明的实施例1的俯视图；

图3是本发明的实施例1的右视图

图4是本发明的实施例1的布水模块的立体图；

图5是本发明的实施例1的排水管的立体图；

图6是本发明的实施例1的注气管的立体图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1：

在产生本发明的方法前，先对气浮机进行详细分析。

如图1-6所示，一种气浮机，包括主腔室1，所述主腔室1内由上而下依次设有布水模块2、微纳米气泡发生模块3、排水管4，所述主腔室1的顶部设有刮渣模块5；

所述微纳米气泡发生模块3包括一个或多个微纳米气泡发生器31、机泵32，所述机泵32的进水端连接进水管33，所述机泵32的出水端连接出水管34，所述机泵32上连接有与泵体连通的注气管35；所述出水管34和微纳米气泡发生器31之间设有溶气罐36。微纳米气泡发生器31所使用的气体包括但不限于空气、氮气、臭氧。

本实施例中，要将气浮机的功能淋漓尽致的发挥，需要将竖流式的气浮处理方式和纳米级的微纳米气泡流体结合。

竖流式的气浮处理的具体方式是：待处理的污水(本发明所述的待处理的污水包括但不限于含有细小颗粒的污水、含有有机物的污水、需要进行油水分离的油水混合物或者以上水体的组合等)的水流从上部的布水模块2输入，并通过最下方的排水管4排出，微纳米气泡从下部的微纳米气泡发生模块3产生，并向上。这种方式可以使微纳米气泡和污水充分接触，达到气浮效果提高的目的。

从原理上来说，本实施例的优越之处在于：微纳米气泡具有如下特点：1、比表面积比微米气泡等大的多；2、其蕴含大量的能量，并且和传统的气压越大气泡越小的理论相反，微纳米气泡越往上浮，其体积越小，压力越大，当压力大到一个临界值后，气泡通过炸裂的方式释放大量的能量；3、微纳米气泡相比于传统的气泡，其不易团聚，只要微纳米气泡为纳米级且尺寸分布均匀，其团聚趋势显著的小；4、微纳米气泡在上浮过程中在炸裂之前，其表面的电荷利于吸附污染物，这些污染物不仅仅限于微小固体颗粒，其还包括有机物，在气泡炸裂前，有机物不会以絮凝泡沫的形式存在，但是一旦泡沫炸裂释放能量，因为爆破产生的化学能以及气泡表面的电势能，气泡表面的有机物会在上述能量的作用下部分化学键发生断裂或重建、交联形成为胶状或颗粒状物质，并形成絮凝泡沫。

基于以上特点，采用竖流式的工艺，可以满足在气泡上升过程中，污染物的充分吸附在气泡表面，可以当气泡上升到适度的高度后炸裂时对有机物释放能量进行絮凝。

所以，通过竖流式的气浮处理工艺和两次气泡切割处理后得到的微纳米气泡结合，可以有效的提高污水絮凝气浮的效率。在本发明中，无需任何絮凝剂，其环保性优异。

作为本实施例的进一步改进，所述布水模块2包括若干根彼此独立或相互连通的布水管21以及进水总管22，所述布水管21连接至进水总管22；

所述布水管21上设有若干朝向斜上方开孔的布水孔23。

相比于传统的工艺中的布水大多采用喷淋的方式，本发明的布水管21位于主腔室1的液面以下，并且采用斜上方的射流，其优势在于：斜上方的射流相比斜下方向的射流或竖直向下的射流，其对于上浮的微纳米气泡的流动影响小，该射流斜向上喷射，可使待处理水在水体中以抛物线的形式进行均匀分散，可进一步提高和微纳米气泡的接触均匀性。

同时，由于抛物线的水流分布在水体的过程中会均匀分布在设定的液体层，微纳米气泡在上行时会充分的和液体层接触，对液体层产生进一步分割的作用，以提高流体中污染物和微纳米气泡的接触充分性和均匀性。

更为优选地，所述布水管21距离液面的高度是5-10cm。参考上述解释，布水管21是位于液面以下的，其液面高度优选通过一定的控制来达到最好的效果，首先布水管21的深度不宜过深，深度过深的话，微纳米气泡会越过布水管21爆炸，对有机物絮凝不利；而实际上微纳米气泡爆炸位置应当在靠近布水管21的下方位置。

布水管21深度不宜过浅，过浅的话一方面水流会冲到泡沫层，扰动泡沫层，使絮凝泡沫被重新带入水体，不利于污水絮凝气浮，同时，过浅的布水管21距离微纳米气泡爆破距离过大，在气泡爆破位置产生的絮凝体和布水管21输出的污水进行交互，对絮凝体泡沫的上浮、泡沫和水的分离不利。

在本实施例中，所述布水孔23的直径是3-10mm。布水孔23的直径的选择主要考虑防止絮凝物堵塞。

在本实施例中，所述排水管4为多根，布置在主腔室1的底部，所述排水管4的侧下方有条状的进水口41。排水管4这里有三个要点需要注意：1、排水管4为多根，多根排水管4是和多个微纳米气泡发生器31配合的，微纳米气泡在上浮的过程中需要和污染物接触吸附，如果排水不均匀，水流会集中在一个位置或一个角度，那么有部分气泡就不会充分的和污染物接触，排出的净水中污染物含量还是较多；2、排水管4的进水口41位于排水管4侧下方，会使水在主腔室1的底部改变流动方向，改变流动方向的目的在于：有足够长的距离和利用换向导致的流体速度变小，吸附有污染物的微纳米气泡不易从进水口41排出，减少微纳米气泡被带到净水中。3、进水口41为条状，其相比圆形通孔的进水口41，其进水速度较为缓慢，可减少吸入微纳米气泡；4、排水管4的进水口41位于排水管4侧下方也可以防止水体中的上浮较慢的絮凝物进入排水管造成堵塞。作为本实施例的进一步优选，在主腔室1的底面设有集渣斗和设在集渣斗上的排渣管，上述的上浮较慢的絮凝物大部分会缓慢的沉降在集渣斗内，可定期通过排渣管排出即可。

并且进一步优选，该排水管4为多棱管状体，其相比于圆筒状结构，流体会和棱、排水管4的顶面、上侧面接触，使微纳米气泡更容易逃逸以及避免絮凝物进入到进水口41内。

作为本实施例的进一步优选，还包括缓冲腔6和溢流腔7，所述缓冲腔6与排水管4连通，所述缓冲腔6的顶部和溢流腔7的顶部连通，所述溢流腔7上连接有净水排出管8；所述进水管33连接至溢流腔7或缓冲腔6，更优选，在进水管33上设有过滤模块或者在排水管4和缓冲腔6之间设在过滤模块或者在上述两个位置均设置过滤模块；所述缓冲腔6的顶部与主腔室1液面的液面差为0-10cm，如果缓冲腔6的顶部与主腔室1液面的液面差为0的话，那么主腔室1的水体流速仅和待处理的水的注入流量相关。

更为重要的是，缓冲腔6主要用于释放水体中的微纳米气泡，减少微纳米气泡对后续用水设备造成不良影响。

在本实施例中，所述微纳米气泡发生器31和布水模块2的高度差为100-200cm，更为优选地，微纳米气泡发生器31和布水模块2的高度差为120-150cm。

此外，还包括排渣室9，所述排渣室9用于收集刮渣模块5输出的由微小泡沫包裹的絮凝物，这和传统的气浮设备是不同的，本发明基于以上的结构，液面表面会产生的微小气泡(并非微纳米气泡)，微小气泡流动性好、包裹性能优异，所以其会包裹絮凝物，在刮渣模块5动作时，无需刮走水，只需要将流动性好的泡沫携带絮凝物刮走。

同时，还需要注意的是，由于由微小泡沫包裹的絮凝物含水少，本设备的刮渣模块5排出的絮凝物含水少，可以免去后续的压滤机或者降低压滤机的工作强度。

作为本实施例的进一步改进，本实施例的注气管35的结构具体为：其一端为进气端一端为出气端，进气端连接外设气源，出气端连接机泵32的泵体。

在注气管35的最高处设置一U型管37，在U型管37的最低处设置一排空管38，排空管38上设有电磁阀。在没有设置U型管37之前，如果遇到机泵32意外停机，泵体内的压力比较大，气水混合会反流到注气管35中，并冲击气源和气体流量计，即使在注气管35上加设单向阀也不能阻止气水往气源方向行走，基于此问题，设置了U型管37，U型管37主要用于气水分离，经过U型管37的分离，气体往气源方向走，液体往排空管38方向流动，这样就可以避免液体冲击气体流量计和气源的问题。

作为本实施例的进一步的优选，U型管37靠近气源一侧的顶部的管道高于U型管37原离气源一侧的顶部的管道约5-15cm。

此外，本实施例还公开了一种污水气浮处理方法，采用如上所述的气浮机进行处理，污水经过布水模块2输入至主腔室1，井排水管4排出处理后的净水；

其中，水力负荷为2-12立方米/平方米.小时，水力负荷是单位时间内，通过单位面积的水体叫水力负荷，单位是立方米(废水)/平方米(水池)·日或小时。

溶气罐36内压力控制在2-6bar；微纳米气泡发生器31的微纳米气泡的直径为100-500nm，本实施例优选为100-400nm；所述注气管35、机泵32的进水端输入的气水体积比为6:94-15:85。

性能测试

本测试过程中，原水的主要污染物为养猪场废水；处理量为10立方米/小时。

对比测试1

采用和本发明同型号的微纳米气泡发生器(微纳米气泡的直径范围分布为100-400nm)；气体带压输入溶气罐，机泵只负责输入净水。其他参考实施例1。

对比测试2

布水孔的数量和形状参考实施例1，布置方式为斜向下。其他结构参考实施例1。

对比测试3

布水管调整到深度为30cm，其他同实施例1。

本实施例和对比测试1-3的检测结果如下表1。

表1废水处理结果数据

通过上述测试可以得到以下结论：

1、是否进行竖流处理、是否采用两次气体细化对于水体净化有明显的影响；

2、布水方向对水体净化有明显的影响；

3、布水深度对水体净化有明显的影响；

4、本设备的运行成本相比于传统的需要加药的涡凹气浮机的运行成本，其减少80％及以上，相比于浅层气浮机，其运行成本减少60％以上，相比于平流溶气气浮机，其运行成本减少50％以上。

本发明的工艺和设备的优势在于：对于污染物(如颗粒、大部分的有机物、磷等)从水体中絮凝分离的效果明显，无需额外的絮凝剂、耗电量少、污泥含水少，对于工艺特别优化的情况，后续工艺甚至无需压泥机，可有效降低厂家的设备占地面积和设备购置成本。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污水气浮处理方法，其特征在于，采用气浮机进行处理，所述气浮机包括主腔室，所述主腔室内由上而下依次设有布水模块、微纳米气泡发生模块、排水管，所述主腔室的顶部设有刮渣模块；

所述微纳米气泡发生模块包括一个或多个微纳米气泡发生器、机泵，所述机泵的进水端连接进水管，所述机泵的出水端连接出水管，所述机泵上连接有与泵体连通的注气管；所述出水管和微纳米气泡发生器之间设有溶气罐；

所述方法具体为：污水经过布水模块输入至主腔室，井排水管排出处理后的净水；

其中，水力负荷为2-12立方米/平方米.小时，溶气罐内压力控制在2-6bar；微纳米气泡发生器的微纳米气泡的直径为100-500nm。

2.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述布水模块包括若干根彼此独立或相互连通的布水管以及进水总管，所述布水管连接至进水总管；

所述布水管上设有若干朝向斜上方开孔的布水孔。

3.根据权利要求2所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述布水管距离液面的高度是5-10cm。

4.根据权利要求2所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述布水孔的直径是3-10mm。

5.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述排水管为多根，布置在主腔室的底部，所述排水管的侧下方有条状的进水口。

6.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，还包括缓冲腔和溢流腔，所述缓冲腔与排水管连通，所述缓冲腔的顶部和溢流腔的顶部连通，所述溢流腔上连接有净水排出管；所述进水管连接至溢流腔；所述缓冲腔的顶部与主腔室液面的液面差为0-10cm。

7.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述微纳米气泡发生器和布水模块的高度差为100-200cm。

8.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，还包括排渣室，所述排渣室用于收集刮渣模块输出的泡沫。

9.根据权利要求1所述的污水气浮处理方法，其特征在于，所述注气管、机泵的进水端输入的气水体积比为6:94-15:85。

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