CN114988614A - 一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，包括：反应室，自反应室的进水口包括依次设置的混凝区和助凝区，混凝区用于对待处理水体进行混凝反应，助凝区用于对混凝反应后的水体进行助凝反应；接触室，与助凝区的出水口连通，用于使助凝区的出水与微气泡接触共聚形成絮体；分离室，与接触室的出水口连通，用于利用分离室下向流速分离絮体得到上层浮渣和下层清水；浮渣渠，与分离室连通，用于排出上层浮渣；出水室，与分离室连通，用于承接并排放下层清水。本发明集反应与气浮为一体，具有运行稳定性好、处理效率高、占地面积小，且集成装置化、模块化等优势。

Description

一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体地，涉及一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置。

背景技术

气浮法是以微小气泡作为载体，粘附水中的杂质颗粒，使其视密度小于1，然后颗粒被气泡夹带浮升至水面与水分离去除的方法，其适用对象有：固-液分离、给水方面净化、液-液分离、活性污泥浓缩等。

气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒(固体或液滴)附着以及上浮分离等连续步骤。实现气浮法分离的必要条件有2个：第一，必须向水中提供足够数量的微细气泡，气泡理想尺寸为15～30um；第二，必须使目的物呈悬浮或疏水性质，从而附着于气泡上浮升。

按气泡产生方式分：溶气气浮、充气(布气)气浮、电解气浮等。气浮法与重力沉淀法相比，具有以下特点：①表面负荷高，②有预曝气、脱色、降低COD等作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续处理或再用，泥渣不易腐化，③对于那些很难用沉淀去除水，去除效率高，出水水质好，④浮渣含水率低，一般在96％以下，比沉淀法污泥体积少2～10倍，⑤可以回收有用物质，⑥所需药剂量比沉淀法少，⑦电耗比沉淀法大。

目前，大水量低浓度的微污染水体，如泥浆水、河道水、初期雨水、污水厂尾水等，可选择的处理工艺较少，气浮工艺是恰当的选择，但是提高其处理能力，装备化等方面需要切实得以解决，才能发挥其更大的优势。

发明内容

为解决现有的气浮处理存在的分离流速低、反应时间长、长宽比小、占地面积大、运行成本高等问题，本发明的目的是提供一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，具有技术成熟可靠、运行稳定性好，处理效率高、效果好，占地少、投资省、综合运行成本低、可移动且装备化等优点。

根据本发明的一个方面，提供一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，该装置包括：

反应室，自所述反应室的进水口包括依次设置的混凝区和助凝区，所述混凝区用于对待处理水体进行混凝反应，所述助凝区用于对混凝反应后的水体进行助凝反应；

接触室，与所述助凝区的出水口连通，用于使所述助凝区的出水与微气泡接触共聚形成絮体；

分离室，与所述接触室的出水口连通，用于利用分离室下向流速分离所述絮体得到上层浮渣和下层清水；

浮渣渠，与所述分离室连通，用于排出所述上层浮渣；

出水室，与所述分离室连通，用于承接并排放所述下层清水。

进一步地，所述混凝区包括第一混凝区、第二混凝区、第三混凝区、第四混凝区和第五混凝区；其中，所述第二混凝区与所述第三混凝区并联设置，所述第一混凝区的出水分别流入所述第二混凝区和所述第三混凝区；所述第二混凝区的出水口连通所述第四混凝区，所述第三混凝区的出水口连通所述第五混凝区；

所述第四混凝区的出水口和所述第五混凝区的出水口分别与所述助凝区连通。

进一步地，所述助凝区与所述混凝区之间以及两个相邻的所述混凝区之间采用隔板相隔，所述隔板上设有过水孔。

进一步地，所述反应室连接有溶药加药装置，所述溶药加药装置用于向所述反应室投加用于混凝反应的药剂。

进一步地，所述接触室设有第一溶气释放器，所述第一溶气释放器用于向所述接触室释放溶气水形成微气泡。

进一步地，在所述分离室内靠近所述接触室的一端设有第二溶气释放器，所述第二溶气释放器用于助力托浮所述絮体。

进一步地，所述出水室依次连接有溶气水泵和压力溶气罐，所述溶气水泵用于将所述出水室内的清水抽吸至所述压力溶气罐，抽吸至所述压力溶气罐内的清水与压缩空气混合生成溶气水，所述压力溶气罐分别与所述第一溶气释放器和所述第二溶气释放器连通。

进一步地，所述上层浮渣在高水平流速及刮渣机的带动下快速积聚进入所述浮渣渠。

进一步地，在所述分离室与所述出水室之间设有集水系统，所述集水系统用于汇集自所述分离室流出的下层清水，并将汇集的下层清水输送至所述出水室。

进一步地，所述出水室内设有用于调节水位的水位调节器。

与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：

1、本发明的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，集反应与气浮为一体，通过反应区的混凝区和助凝区反应生成为成熟絮体，且充分利用接触区的共聚，能够延长助凝反应时间，额外增加接触区的功效；

2、本发明的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，水平流速高，依靠高水平流速，水位调节到位的情况下，上层浮渣可实现自动快速流到浮渣渠，减少浮渣在分离区的停留，减少跑渣的风险，间隔少运行甚至于可不运行刮渣机，运行成本省；且分离区高下向流速，处理水量大；

3、本发明的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，分离区前端设置的溶气释放器能够牢固抱团絮体，进一步减轻絮粒视密度，防止絮粒分离过程中下沉；

4、本发明的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，反应区水力搅拌，无机电设备搅拌，无搅拌能耗；具有占地面积小，集成装置化、模块化应用具有较大的优势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置的平面示意图；

图3为本发明一实施例的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置的平面示意图；

图4为本发明一实施例的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置的剖面示意图；

图中：1为反应室，11为第一混凝区，12为第二混凝区，13为第三混凝区，14为第四混凝区，15为第五混凝区，16为助凝区，17为隔板，18为过水孔，2为接触室，21为第一溶气释放器，22为接触室过水孔，3为分离室，31为第二溶气释放器，4为浮渣渠，5为出水室，51为水位调节器，6为集水系统，7为溶气水泵，8为压力溶气罐。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。在本发明实施例的描述中，需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参照图1-4，为本发明一实施例提供的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，该装置集反应与气浮为一体，包括：反应室1，自反应室1的进水口包括依次设置的混凝区和助凝区16，混凝区用于对待处理水体进行混凝反应，助凝区16用于对混凝反应后的水体进行助凝反应；接触室2，与助凝区16的出水口连通，用于使助凝区16的出水与微气泡接触共聚形成絮体；通过反应区的混凝区和助凝区16反应生成为成熟絮体，且充分利用接触区的共聚，能够延长助凝反应时间，额外增加接触区的功效；分离室3，与接触室2的出水口连通，用于利用分离室下向流速分离絮体得到上层浮渣和下层清水；分离室下向流速为分离室横断面面积上流的水，水平流速代表水处理装置的处理水量，水平流速高和分离室下向流速高均表示水处理装置的处理水量大；分离室下向流速可以根据实际需要确定，例如，在分离室下向流速大于一般设计规范5.4～10.8m/h的情况下可以实现有效分离絮体；浮渣渠4，与分离室3连通，用于排出上层浮渣；出水室5，与分离室3连通，用于承接并排放下层清水。

为提高混凝反应的效果，反应室1采用隔板反应，水力搅拌代替传统的搅拌机混合反应，隔仓为六个，其中五个为混凝区，充分生长絮体，最后一个为助凝区16，帮助絮体长大，在一些具体的实施方式中，混凝区包括第一混凝区11、第二混凝区12、第三混凝区13、第四混凝区14和第五混凝区15；其中，第二混凝区12与第三混凝区13并联设置，第一混凝区11的出水分别流入第二混凝区12和第三混凝区13；第二混凝区12的出水口连通第四混凝区14，第三混凝区13的出水口连通第五混凝区15；第四混凝区14的出水口和第五混凝区15的出水口分别与助凝区16连通。反应室1设置的隔仓相当于折板，上下过水，进而起到搅拌的作用，反应室1采用水力搅拌，无机电设备搅拌，无搅拌能耗。本实施例中隔仓的布置既保证每个隔仓施工时候有操作空间，又能比较好地进行水力搅拌的紊流，还能较好地衔接进水以及反应室1到接触室2的布水。

为分隔各个反应区，在一些具体的实施方式中，助凝区16与混凝区之间以及两个相邻的混凝区之间采用隔板17相隔，隔板17上设有过水孔18，具体地，过水孔18的数量可以为6个，当然，在其他的一些实施方式中也可以设置其他数量的过水孔18，本发明实施例对此不作具体限定。

絮体生长需要向反应室1投加参与反应的药剂，在一些具体的实施方式中，反应室1连接有溶药加药装置，溶药加药装置用于向反应室1投加用于混凝反应的药剂，药剂例如可以为PAC和PAM。通过溶药加药装置配置好反应室1需要投加的药剂后，投加到反应室1中的投加点参与反应。

为提高混凝反应的效果，在一些具体的实施方式中，接触室2的底部设有第一溶气释放器21，第一溶气释放器21用于向接触室2释放溶气水形成微气泡，接触室2设置的第一溶气释放器21能够充分利用接触区的共聚，延长助凝反应时间，额外增加接触区的功效。第一溶气释放器21的数量根据溶气水量确定，多个第一溶气释放器21可以在接触室2的底部均匀布置。接触室2与反应室1之间设有间隔布置的接触室过水孔22，通过接触室过水孔22将反应室1的出水均匀分布到接触室2的底部，便于第一溶气释放器21释放出来的溶气水和反应后的絮体结合，一起上浮。现有技术中一般在反应室1就开始共聚，而本发明实施例中助凝区和接触区都起助凝作用，由于共聚反应必须有气泡参与，所以本发明实施例中的共聚反应应该理解为只在接触区进行，因此本发明实施例中的共聚以在接触区助凝为主，能够延长助凝反应时间，额外增加接触区的功效。

现有技术中采用在反应室设置溶气释放装置，以提高反应搅拌作用。不同于现有技术中在反应室设置溶气释放装置的方式，为助力絮体上浮，本发明实施例中，在分离室3内靠近接触室2的一端设有第二溶气释放器31，第二溶气释放器31用于助力托浮絮体。分离室3前端设置的第二溶气释放器31，能够牢固抱团絮体，进一步减轻絮粒视密度，防止絮粒分离过程中下沉。第二溶气释放器31的数量根据溶气水量确定。具体地，溶气水量也就是处理水量的回流比，回流比假定为30％，则溶气水量则为需要处理的水量乘以0.3，因此，总的溶气水量除以每个溶气释放器的释放量即为第二溶气释放器的数量。

在一些具体的实施方式中，出水室5依次连接有溶气水泵7和压力溶气罐8，溶气水泵7用于将出水室5内的清水抽吸至压力溶气罐8，抽吸至压力溶气罐8内的清水与压缩空气混合生成溶气水，压力溶气罐8分别与第一溶气释放器21和第二溶气释放器31连通，压缩空气可以由空压机提供。

在一些具体的实施方式中，上层浮渣在高水平流速及刮渣机的带动下快速积聚进入浮渣渠4。水平流速高，依靠高水平流速，在分离室3的水位接近浮渣渠的渠顶的位置的情况下，例如在分离室3的水位比浮渣渠4的渠顶低1～2cm，水位调节到位，上层浮渣可实现自动快速流到浮渣渠4，减少浮渣在分离区的停留，减少跑渣的风险，间隔少运行甚至于可不运行刮渣机，运行成本省；而且分离区高下向流速，处理水量大。

在一些具体的实施方式中，在分离室3与出水室5之间设有集水系统6，集水系统6用于汇集自分离室3流出的下层清水，并将汇集的下层清水输送至出水室5。

如果水位太低，刮渣机刮除浮渣不彻底，在一些具体的实施方式中，出水室5内设有用于调节水位的水位调节器51，以尽可能需要把水位调节到接近浮渣渠的渠顶的位置。

该装置在反应室1、接触室2、分离室3以及出水室5均设有放空口，放空口的作用主要体现在：一是定期把沉积在设备底的沉泥通过放空口排出；二是起到设备排空的作用，即将设备中的水全部放出。各放空口依次连接形成放空通道，放空通道的一端连接反应室1的放空口，另一端连通大气用于放空排放。

该装置还包括配电控制柜，配电控制柜用于为装置中的机电设备供电，并对机电设备的运行进行控制。

需要说明的是，溶气水泵的流量占进水流量的比例为回流比，回流比根据具体需要或相关规范确定，可以通过调整溶气水泵7的阀门进行调节。接触室出水口位于接触室进水口的上方，进水量与回流溶气水的总水量除以接触室2的表面积为接触室上升流速，在设计水处理装置时可以根据接触室上升流速和处理水量，确定接触室2的表面积。分离室出水口位于分离室进水口的下方，进水量与回流溶气水的总水量除以分离室3的表面积为分离室下向流速，在设计水处理装置时可以根据分离室下向流速和处理水量，确定分离室3的表面积。

本发明实施例中的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，集反应与气浮为一体，反应室1采用隔板17反应，水力搅拌代替传统的搅拌机混合反应，在反应室1充分生长絮体，并帮助絮体长大，在接触室2与微小气泡接触，进一步共聚(微气泡直接参与凝聚并和微絮粒共聚长大)生成为成熟絮体，进而进入到后续的分离室3，除接触室2设置溶气释放器之外，分离室3的前端也设置了少量的溶气释放器，在分离室3前端起进一步加强浮升、粘牢絮体的作用，利用高水平流速快速将牢固抱团絮体刮除出分离室3，进而快速地进行渣水分离，提高气浮的处理水量，保持分离区高下向流速。

本发明实施例中的装置，在废水前处理、深度处理，给水，河道水，泥浆水，微污染等水体处理均有较好的应用；技术成熟、可靠、运行稳定性好；处理效率高、效果好；该装置具有占地面积小、投资省、综合运行成本低、可移动、集成装置化、模块化应用等优势，解决了传统气浮的分离流速低，反应时间长，长宽比小，占地面积大，运行成本高等问题。

利用本发明实施例中的装置进行水处理的过程具体如下：

需要处理的原水通过进水口进入反应室1，依次进入混凝区和助凝区16，反应室1投加的药剂，通过溶药加药装置配置好后，投加到反应室投加点参与反应；具体地，先进入第一混凝区11，再并联进入第二混凝区12和第三混凝区13，继而继续分别对应进入第四混凝区14和第五混凝区15，在此进行混凝反应，混凝反应完毕后在助凝区16合并进行助凝反应，让絮体变大；助凝区16的出水进入接触室2，在溶气水的作用下，微气泡直接参与凝聚并和微絮粒共聚长大，成熟的絮体进入分离室3；在分离室3前端溶气水进一步助力托浮的作用下，絮粒视密度更小，絮粒更抱团，不易下沉，在高水平流速及刮渣机的带动下，上层浮渣快速积聚进入浮渣渠4，进而排出装置。

渣水分离后干净的水高流速下向流入集水系统6，汇集后进入出水室5，再通过出水口出水排放。出水室5作为溶气水的取水点，通过溶气水泵7将回流水抽吸至压力溶气罐8，在压力溶气罐8中与压缩空气混合生成溶气水，通过溶气释放器释放至气浮装置中。

将本实施例的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置应用在水处理工程中，实施结果如下：采用平流式回流加压溶气气浮，回流比30％，设备长宽高为15.8×4×3m，其中反应室4×3×3m，接触室4×1.5×3m，分离室10.3×4×3m，出水室4×1×3m。混凝区和助凝区的反应时间：2.5～5min，接触室上升流速：25.1～50.2mm/s，接触室停留时间：0.93～1.86min，分离室下向流速：13.16～26.32m/h，分离室停留时间：6.39～12.78min，池总停留时间(接触室和分离室)：7.32～14.64min，水处理装置的占地面积为15.8×4＝63.2平方米，能够实现日处理水量10000～20000m³。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (10)

1.一种共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，包括：

反应室，自所述反应室的进水口包括依次设置的混凝区和助凝区，所述混凝区用于对待处理水体进行混凝反应，所述助凝区用于对混凝反应后的水体进行助凝反应；

接触室，与所述助凝区的出水口连通，用于使所述助凝区的出水与微气泡接触共聚形成絮体；

分离室，与所述接触室的出水口连通，用于利用分离室下向流速分离所述絮体得到上层浮渣和下层清水；

浮渣渠，与所述分离室连通，用于排出所述上层浮渣；

出水室，与所述分离室连通，用于承接并排放所述下层清水。

2.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述混凝区包括第一混凝区、第二混凝区、第三混凝区、第四混凝区和第五混凝区；

其中，所述第二混凝区与所述第三混凝区并联设置，所述第一混凝区的出水分别流入所述第二混凝区和所述第三混凝区；所述第二混凝区的出水口连通所述第四混凝区，所述第三混凝区的出水口连通所述第五混凝区；

所述第四混凝区的出水口和所述第五混凝区的出水口分别与所述助凝区连通。

3.根据权利要求2所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述助凝区与所述混凝区之间以及两个相邻的所述混凝区之间采用隔板相隔，所述隔板上设有过水孔。

4.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述反应室连接有溶药加药装置，所述溶药加药装置用于向所述反应室投加用于混凝反应的药剂。

5.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述接触室设有第一溶气释放器，所述第一溶气释放器用于向所述接触室释放溶气水形成微气泡。

6.根据权利要求5所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，在所述分离室内靠近所述接触室的一端设有第二溶气释放器，所述第二溶气释放器用于助力托浮所述絮体。

7.根据权利要求6所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述出水室依次连接有溶气水泵和压力溶气罐，所述溶气水泵用于将所述出水室内的清水抽吸至所述压力溶气罐，抽吸至所述压力溶气罐内的清水与压缩空气混合生成溶气水，所述压力溶气罐分别与所述第一溶气释放器和所述第二溶气释放器连通。

8.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述上层浮渣在高水平流速及刮渣机的带动下快速积聚进入所述浮渣渠。

9.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，在所述分离室与所述出水室之间设有集水系统，所述集水系统用于汇集自所述分离室流出的下层清水，并将汇集的下层清水输送至所述出水室。

10.根据权利要求1所述的共聚絮凝及高流速气浮水处理装置，其特征在于，所述出水室内设有用于调节水位的水位调节器。

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