CN112142235A

CN112142235A - 一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置及水处理方法

Info

Publication number: CN112142235A
Application number: CN202011143151.4A
Authority: CN
Inventors: 丛海兵; 吴翔; 成芃荣; 傅启飞; 吴银杰
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2040-10-23
Also published as: CN112142235B

Abstract

一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置和方法，属于水处理技术领域。由气体驱赶池、混凝剂投加系统、反应池、沉淀池、进出水管路组成。在投加混凝剂前设置气体驱赶池，气体驱赶池底部设有曝气头，鼓风机通过空气管向曝气头供气，曝气头向水中释放气泡，将水中超饱和气体驱赶出水体。气体驱赶池也可以采用跌水、搅拌等方式驱赶超饱和气体。向被驱赶了超饱和气体的水体中投加混凝剂，与水中杂质在反应池中凝聚成絮体颗粒，絮体颗粒在沉淀池中沉淀到池底，再通过排泥管排出池外，清水从沉淀池表面流出池外。本发明在混凝前驱赶出水中超饱和气体，避免超饱和气体在混凝絮体表面凝聚成气泡，影响絮体颗粒沉淀效果，从而提高了沉淀出水水质。

Description

一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置及水处理方法

技术领域

本发明属水处理技术领域，涉及一种针对含有超饱和气体水体的水处理装置和水处理的方法，具体的说是涉及一种先驱赶出水中超饱和气体，再进行混凝沉淀的水处理装置和水处理方法。

背景技术

混凝沉淀是饮用水处理的常用方法，用于去除水中胶体、悬浮物等颗粒物质。所谓混凝，是向水中投加聚合氯化铝等无机盐混凝剂，产生带正电荷的链状大分子，通过电吸附、包裹、捕捉水中微小的杂质，形成大颗粒的絮体，具有较快的沉淀速度。所谓沉淀，是将混凝形成的大颗粒絮体，在流动平缓的水池中沉淀到池底，清水从表层流出，从而实现杂质和水的分离。藻类是水源水中常见的微型植物，依靠光合作用生长繁殖，并放出氧气。藻类光合作用放出的氧气以分子形式溶解于水中，称为溶解氧。单位水体中能够稳定溶解的最大溶解氧称为饱和溶解氧，主要与水温有关。当藻类光合作用强烈时，释放出的氧气超出水的饱和溶解氧，这部分氧气也能暂时存在于水中，称为超饱和溶解氧。超饱和溶解氧不稳定，容易依附于某些介质表面凝聚成气泡，从溶解态析出为气态气泡。当含有超饱和气体的水用于生产自来水时，混凝沉淀后絮体颗粒的沉淀性能很差，出水浑浊度高，有时絮体颗粒会漂浮在沉淀池水面，形成一层厚厚的浮渣。究其原因是，向水中投加的聚合氯化铝等混凝剂是无机盐类，憎水亲气，成为了超饱和气体析出的依附体，混凝剂絮体颗粒逐步凝聚长大时形成多孔的空间结构，将超饱和氧气析出的气泡包裹于其中，形成浮力，降低了絮体颗粒的沉降性能，甚至托举絮体颗粒上浮到水面，形成浮渣。

发明内容

本发明的目的是针对现有自来水厂采用混凝沉淀法处理超饱和气体水时存在的上述缺点和不足，提出一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置和水处理方法，通过在混凝沉淀前设置驱赶超饱和气体的装置，驱赶出水中超饱和气体，避免超饱和气体在混凝剂表面析出气泡，从而提高絮体颗粒的沉淀性能，使絮体沉淀效果更好，出水更清。

本发明的技术方案是：一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，包括进水管、混凝剂投加管、反应池、沉淀池、出水管；其特征在于：所述反应池一侧连接设有气体驱赶装置，所述气体驱赶装置一侧连接设有原水管，所述原水管、气体驱赶装置、进水管、反应池、沉淀池、出水管依次串联连接相通，所述混凝剂投加管连接设置在所述进水管上，所述反应池中设有交错放置的隔板，水流在隔板之间往复流动，所述反应池和沉淀池之间设有隔墙，所述隔墙上开设有孔洞，反应池内的水流从孔洞流入沉淀池，所述沉淀池底部设有排泥管，管壁开设有孔眼，沉淀池底部的泥浆能从孔眼进入排泥管内，排泥管一端伸出沉淀池外，出口安装有阀门，所述出水管在接近池顶位置与沉淀池相连。

所述反应池中至少设有2块上下交错放置的隔板，水流在隔板之间往复流动。

所述气体驱赶装置由气体驱赶池、曝气头、空气管、鼓风机组成，气体驱赶池为具有自由水面的无压水池，一侧接原水管，另一侧接进水管，鼓风机、空气管、曝气头依次连接相通，曝气头设于气体驱赶池底部，曝气头向水中释放出气泡。

一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理方法，水处理方法如下：

（1）水源水通过原水管进入气体驱赶装置，驱赶出超饱和气体后通过进水管进入反应池，通过混凝剂投加管向进水管中投加混凝剂，混凝剂与水中杂质在反应池中凝聚成絮体颗粒，水流通过隔墙进入沉淀池，絮体颗粒在沉淀池中沉淀到池底，再通过排泥管排出池外，清水从出水管流出池外；

（2）气体驱赶装置驱赶超饱和气体的方法是，开启鼓风机，压缩空气通过空气管、曝气头向气体驱赶池水中释放气泡，根据相似相容原理，水中超饱和气体与曝气头释放的气泡融合成更大的气泡，气泡具有很快的上升速度，上升逃逸到大气中，使得水中溶解性气体浓度降低，气体驱赶池需要通入的空气量用下式计算：

Qv= Q_L×(C-1.3C*)×0.5；

式中，Qv—需要通入的空气量，m³/h；

Q_L—处理水流量，m³/h；

C*—饱和溶解气体浓度，mg/L；

C—水中实际气体浓度，mg/L。

本发明的有益效果为：本发明提出的一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置及水处理方法，装置结构新颖，处理方法原理清晰、操作简单，利用相似相容原理，采用气泡驱赶溶解气体，避免超饱和气体影响水的混凝沉淀效果。

具体有益效果如下：

（1）在投加混凝剂前驱赶出水中超饱和气体，避免超饱和气体在混凝絮体表面凝聚成气泡，影响絮体颗粒沉淀效果，从而提高了沉淀出水水质；

（2）采用空气曝气气泡驱赶水中超饱和气体，利用相似相容原理，使水中超饱和气体与曝气气泡融合成大气泡，溢出速度快，效率高。

附图说明

图1 是本发明实施例1的结构示意图。

图2 是本发明实施例2的结构示意图。

图3 是本发明实施例3的结构示意图。

图中：进水管1、混凝剂投加管2、反应池3、沉淀池4、出水管5、隔板6、隔墙7、排泥管8、阀门9、原水管10、气体驱赶池11、曝气头12、空气管13、鼓风机14、跌水挡板15、搅拌桨16、搅拌机17。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明作进一步说明：

实施例1，如图1所示，一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置包括原水管、气体驱赶装置、进水管1、混凝剂投加管2、反应池3、沉淀池4、出水管5，依次串联连接相通。混凝剂投加管2插入进水管1中；反应池3中设置有4块交错放置的隔板6，隔板6上下交错放置，以使水流能在隔板6之间上下往复流动；反应池3和沉淀池4之间由隔墙7分隔，隔墙7上开设有孔洞，反应池3内的水流可从孔洞流入沉淀池4；沉淀池4底部设有排泥管8，排泥管8采用钢管，管壁开设有孔眼，沉淀池4底部的泥浆能从孔眼进入排泥管8内，排泥管8一端伸出沉淀池4外，出口安装有阀门9；出水管5在接近池顶位置与沉淀池4相连。

气体驱赶装置包括气体驱赶池11、曝气头12、空气管13、鼓风机14，气体驱赶池11为具有自由水面的无压水池，一侧接原水管10，另一侧接进水管1；曝气头12采用盘式微孔曝气头，设于气体驱赶池11底部，曝气头12能向水中释放出气泡；鼓风机14采用罗茨风机，空气管13采用镀锌钢管，鼓风机14、空气管13、曝气头12依次连接相通，采用螺纹连接。

利用实施例1装置的水处理方法如下：

（1）水源水通过原水管10进入气体驱赶装置，驱赶出超饱和气体后通过进水管1进入反应池3，通过混凝剂投加管2向进水管1中投加混凝剂，混凝剂采用聚合氯化铝，混凝剂与水中杂质在反应池3中凝聚成絮体颗粒，水流通过隔墙7进入沉淀池4，絮体颗粒在沉淀池4中沉淀到池底，再通过排泥管8排出池外，清水从出水管5流出池外；

（2）气体驱赶装置驱赶超饱和气体的方法是，开启鼓风机14，压缩空气通过空气管13、曝气头12向气体驱赶池11水中释放气泡，根据相似相容原理，水中超饱和气体与曝气头12释放的气泡融合成更大的气泡，气泡具有很快的上升速度，上升逃逸到大气中，使得水中溶解性气体浓度降低，气体驱赶池11需要通入的空气量用下式计算：

Qv= Q_L×(C-1.3C*)×0.5；

式中，Qv—需要通入的空气量，m³/h；

Q_L—处理水流量，m³/h；

C*—饱和溶解气体浓度，mg/L；

C—水中实际气体浓度，mg/L。

实施例2，如图2所示，一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，包括原水管10、气体驱赶装置、进水管1、混凝剂投加管2、反应池3、沉淀池4、出水管5，依次串联连接相通。气体驱赶装置包括气体驱赶池11、至少1个跌水挡板15，跌水挡板15竖直设置于气体驱赶池11内，根部与气体驱赶池11底板固定密封，顶部低于气体驱赶池11的顶；原水管10、进水管1分别位于跌水挡板15两侧与气体驱赶池11相连相通，进水管1贴近气体驱赶池11的池底；当跌水挡板15超过1个时，相互间平行设置，根部均与气体驱赶池11底板固定密封，顶部高度从原水管10一侧向进水管1一侧依次降低。

利用实施例2装置的水处理方法如下：

（2）气体驱赶装置驱赶超饱和气体的方法是，从原水管10进入气体驱赶池11的水流翻过跌水挡板15顶端，跌落到池内进水管1一侧，水中超饱和气体在水流跌落过程中溢出到大气中。

实施例3，如图3所示，一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，包括原水管10、气体驱赶装置、进水管1、混凝剂投加管2、反应池3、沉淀池4、出水管5，依次串联连接相通。气体驱赶装置包括气体驱赶池11、搅拌桨16、搅拌机17，搅拌桨16设于气体驱赶池11中，搅拌机17设于气体驱赶池11外，并固定于池壁上，搅拌机17为电动机驱动，搅拌机17能驱动搅拌桨16旋转。

利用实施例3装置的水处理方法如下：

（1）水源水通过原水管10进入气体驱赶装置，驱赶出超饱和气体后通过进水管2进入反应池3，通过混凝剂投加管2向进水管1中投加混凝剂，混凝剂采用聚合氯化铝，混凝剂与水中杂质在反应池3中凝聚成絮体颗粒，水流通过隔墙7进入沉淀池4，絮体颗粒在沉淀池4中沉淀到池底，再通过排泥管8排出池外，清水从出水管5流出池外；

（2）气体驱赶装置驱赶超饱和气体的方法是，从原水管10进入气体驱赶池11，开启搅拌机17驱动搅拌桨16旋转，水中超饱和气体在搅拌桨16搅动下溢出到大气中。

Claims

1.一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，包括进水管（1）、混凝剂投加管（2）、反应池（3）、沉淀池（4）、出水管（5）；其特征在于：所述反应池（3）一侧连接设有气体驱赶装置，所述气体驱赶装置一侧连接设有原水管（10），所述原水管（10）、气体驱赶装置、进水管（1）、反应池（3）、沉淀池（4）、出水管（5）依次串联连接相通；所述混凝剂投加管（2）连接设置在所述进水管（1）上，所述反应池（3）中设有交错放置的隔板（6），水流在隔板（6）之间往复流动，所述反应池（3）和沉淀池（4）之间设有隔墙（7），所述隔墙（7）上开设有孔洞，反应池（3）内的水流从孔洞流入沉淀池（4），所述沉淀池（4）底部设有排泥管（8），管壁开设有孔眼，沉淀池（4）底部的泥浆能从孔眼进入排泥管（8）内，排泥管（8）一端伸出沉淀池（4）外，出口安装有阀门（9），所述出水管（5）在接近池顶位置与沉淀池（4）相连。

2.根据权利要求1所述的一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，其特征在于：所述反应池（3）中至少设有2块上下交错放置的隔板（6），水流在隔板（6）之间往复流动。

3.根据权利要求1所述的一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，其特征是，所述气体驱赶装置由气体驱赶池（11）、曝气头（12）、空气管（13）、鼓风机（14）组成，气体驱赶池（11）为具有自由水面的无压水池，一侧接原水管（10），另一侧接进水管（1），鼓风机（14）、空气管（13）、曝气头（12）依次连接相通，曝气头（12）设于气体驱赶池（11）底部，曝气头（12）向水中释放出气泡。

4.一种驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理方法，其特征在于，使用权利要求1-3任一项所述的驱赶超饱和气体的混凝沉淀水处理装置，方法如下：

（1）水源水通过原水管（10）进入气体驱赶装置，驱赶出超饱和气体后通过进水管（1）进入反应池（3），通过混凝剂投加管（2）向进水管（1）中投加混凝剂，混凝剂与水中杂质在反应池（3）中凝聚成絮体颗粒，水流通过隔墙（7）进入沉淀池（4），絮体颗粒在沉淀池（4）中沉淀到池底，再通过排泥管（8）排出池外，清水从出水管（5）流出池外；

（2）气体驱赶装置驱赶超饱和气体的方法是，开启鼓风机（14），压缩空气通过空气管（13）、曝气头（12）向气体驱赶池（11）水中释放气泡，根据相似相容原理，水中超饱和气体与曝气头（12）释放的气泡融合成更大的气泡，气泡具有很快的上升速度，上升逃逸到大气中，使得水中溶解性气体浓度降低，气体驱赶池（11）需要通入的空气量用下式计算：

Qv= Q_L×(C-1.3C*)×0.5；

式中，Qv—需要通入的空气量，m³/h；

Q_L—处理水流量，m³/h；

C*—饱和溶解气体浓度，mg/L；

C—水中实际气体浓度，mg/L。