CN1207720A - 浮选装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种净化污水的浮选装置(1),该装置包括一个带有进水部件(23)的浮选池(3),用于向上述浮选池提供污水;一组限定水流过该部件流动通道的隔开部件(43、65)的组合件(41);以及表面污泥出口(15、17)和处理后水的出水部件(39、45;57、61),还包括迫使进入的污水到达上述组合件(41)上方,并穿过组合件向下流动,之后使处理后的水流向出水部件(39、45;57、61)的导流部件;本发明也包括一种在该装置中通过浮选净化污水的方法。

Description

浮选装置和方法
本发明涉及被污染的水，如地表水、地下水以及污水的净化，更具体地说，本发明涉及一种净化上述水的装置，以及一种在上述装置中进行处理的方法。
在所有被污染的水，如地表水、地下水以及污水的净化方法中，最重要的方法是分离法。在饮用水的生产或其它污水的净化中，常将污染物以颗粒形式从水中除去。上述颗粒可以是在进入净化装置的水中天然存在的，或者是在生化或化学处理过程中形成的。即，颗粒沉淀到处理槽的底部，在槽中作为底部污泥从水中分离出。在水处理历史上，这种方法一直是传统的水净化方式。
净化水的另一种方法是从50年代产生和发展起来的浮选法。在浮选法中，借助于细小的气泡将颗粒带到水的表面而从水中除去。气泡吸附颗粒并形成所谓的浮渣，其上升速度是相应颗粒下降速度的5-10倍。
在传统的水处理浮选装置中，等处理水向下流动，从靠近底部的出口部件离开处理池。例如，在饮用水处理过程中，正常的表面负荷是7-10m/h。当表面负荷超过该范围时，水的下降速度会增加到这样一个限度，即来自扩散器的空气气泡通常上升到水表面，与出水一起离开处理池。这些空气气泡将进入后续的过滤步骤，在过滤步骤中，它们的作用就象颗粒一样。使过滤器的水头损失显著增加，从而引起更频繁的反冲洗。由此明显增加过滤过程的运行费用。可以看出，在除去气泡后，含有气泡水样的浊度只稍有增加，所含的空气气泡不能携带任何颗粒或细小的颗粒。
因此污水中遗留的空气气泡是气浮处理过程表面负荷的一个限制因素。
本发明的主要目的是提供一种净化污水的浮选装置，该装置既能显著地增加表面负荷，又能在排放水中不会明显地夹带空气气泡。
本发明的另一个目的是提供一种通过浮选净化污水的方法，该方法能基本上消除或至少明显减少现有技术中的缺点。
通过下面对具体实施例的描述，将更清楚本发明的其它目的和优点。
本发明基于一种全新的概念，将层板澄清技术用于浮选工艺，采用一组隔开的层板部件，这些层板限定了水穿过上述层板部件的流动通道，而不是象一般的层板澄清过程那样，从顶部离开处理过程，处理后的水穿过隔开的层板部件向下流动，在底部排放。空气气泡和附着的颗粒呈上升趋势，但是高速向下流动的水迫使它们向下流动。在它们向下流动过程中，这些空气气泡和颗粒将吸附到隔开的层板部件的背面，在此它们将与其它空气气泡聚集形成更大的聚集体，直到它们有足够大的上升力离开隔开的层板部件而上升到顶部。根据这种新概念，所有待净化处理的水都从顶部向下流动穿过隔开的层板部件，以便在底部离开处理池。
因此，本发明提供了一种净化被污染水的层板浮选装置，该装置包括一个带有进水部件的浮选池，进水部件用于向上述浮选池提供被污染水，一组隔开的限定水流过该部件流动通道的隔开部件的组合件，以及表面污泥出口和处理后水的出水部件，其特征在于，安置一个迫使进入的被污染水到达上述隔开部件上方，并穿过上述部件向下流动，之后使处理后的水流向出水部件的导流部件。
在这种浮选装置中，上述供水部件设置在浮选池一端的底部。
最好构成上述组合件的隔开部件，由一组等间距隔开的倾斜的平行层板构成，由它限定了狭窄的水流通道，但是也可以由一组等间距隔开的斜平行管组成，由平行管限定了这种狭窄的水流通道。
最好上述供水部件由一个在浮选池整个宽度上延伸的进水槽构成。
最好将上述处理后水的出水部件设置在上述浮选池的底部。在本发明的另一实施例中，上述出水部件由一个设置在浮选池底部的扁平盒组成，该扁平盒构成了上述容器的底部，上述扁平盒包括被边壁连接起来的一个顶壁和一个底壁，扁平盒的一端是敞开的，另一端是密封的，上述顶壁上设置有多个与上述狭窄通道连通的孔，用于使净化后的水流向扁平盒一端的处理后水的出水部件。
上述底部的扁平盒还可以由堆积在一起的垂直管组成，其一端是敞开的，另一端是封闭的，并带有多个与上述狭窄流动通道相连的孔，因而其功能与上述扁平底部盒相同。
在该实施例中，上述浮水池适于设置双层侧壁，内侧壁的下端设置有多个与上述层板构成的狭窄通道相连通的开口，借助于上述开口使净化后的水在上述侧壁之间向上流动，流向处理后水的出水部件。
此处，在该实施例中，优先地上述出水部件由设置在上述侧壁顶部的多个出水堰构成，每一出水堰都连接有从上述开口的一个开口延伸的流动渠道，该开口与对应的狭窄通道共同延伸并并列设置，且设置在上述侧壁的内侧。
在本发明的浮选装置中，优选地在上述进水部件包括分散部件，用于引入进行气浮的气体。
本发明还提供了一种通过浮选来净化被污染水的方法，该方法包括以下步骤：
a)将被污染水引入位于浮选池顶部的浮选区，同时向其中引入气体使水分散；
b)使分散后的水向下流动穿过增加表面的区域，其流动速度要使小气泡夹带在水中，而又聚集并与上述表面相接触，由此上升到浮选区的顶部；
c)从浮选区的顶部除去浮渣，并排放分离净化后的水。
在本发明的处理方法中，在浮选区污水的表面负荷优选地要超过大约7m/h，尤其要超过大约10m/h。
在本发明方法的一个优选实施例中，在基本上等于浮选区底部高度处引入污水，在这里用气体分散水，然后使分散后的水向上流动，流到浮选区的外部，并使水指向浮选区，分布在整个浮选区上，以便穿过浮选区向下流动。
下面参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。
图1是本发明浮选装置一个实施例的透视示意图；
图2是本发明浮选装置另一实施例的透视示意图；
图3是本发明浮选装置第三实施例的透视示意图；
图4是传统浮选法和本发明的层板浮选法的比较曲线图。
图1是本发明浮选装置一个实施例的透视示意图，该装置包括一个带有前壁5、后壁7、端壁9，11以及平坦底部13的池或容器3。在与池3前壁5的相连处设置有一个带有污泥出口17的延伸部分15。在池3的另一端，一个压力空气饱和水进口19与管21相连，用于在靠近后壁7的池3底部引入压力气体饱和水，合适的是空气。在上述后壁7的下端，设置一个待处理的污水进水槽23。
在图1所示的实施例中，底部13由一个扁平盒31构成，该盒有顶壁33、底壁35和与顶壁和底壁相连的侧支板37。扁平盒31有一个用于排放处理后的水的开口端39，盒31的另一端是封闭的。在池3的内部和扁平盒31的顶部排列着由倾斜的薄板43组成的薄板组41，在上述薄板43之间，设置有与扁平盒31内部连通的孔45。
除了下述的结构特征以外，图2显示的实施例与图1相同。
图2所示的装置设置有单层底壁13，而不是如图1所示装置的扁平盒31。此外，池或容器设置有双层侧壁51a，51b和53a，53b。在上述双层侧壁内排列有隔板55，在池内每一层板的一个相对端形成了流道67。上述流道67在其下端设置有开口59，每一流道有一个开口，在它们的上端设置有堰61，每一流道67有一个堰。图2所示实施例的其它方面与图1所示的装置相同。
除了用一组管65代替一组层板43以外，图3所示浮选装置的实施例与图1所示的浮选装置完全相同。每一管通过孔67与扁平盒31的内部相连。在其它方面，图3所示实施例的设计与图1所示实施例的设计相同。
下面简要描述图1和图3所示实施例的功能。
在被污染水如污水进入浮选装置之前，首选用传统方式对它进行絮凝处理，然后通过后壁7底部的进水槽进入该装置。当絮凝后的水通过进水槽23进入该装置时，用穿过入口19和管21引入的空气分散上述絮凝处理后的污水，并通过在浮选装置的底部设置的特殊阀门。在该阀门中压力瞬时下降，使空气以微小气泡的形式释放出来。空气气泡和矾花相互吸附，在池3中向上移动，上升到层板43或管65的上方直到上升到水面。
空气气泡与矾花的聚集物在水面形成了一个污泥层，通过刮板(图中未示出)将污泥层传送到表面污泥出口17。带有小空气气泡的澄清水向下流动，并处在层板43或管65之间。然后水中夹带的小气泡进行聚集并与层板或管相接触，以形成较大的气泡，较大的气泡逆着水流向上移动到水面。水分别穿过小出水孔45和67离开层板43或管65，分别均匀分布在层板或管之间。由于出水孔45产生的阻力，产生了小水头损失，水头损失又调节了水流，使水流在层板或管组上均匀分布。
处理后的水穿过在扁平盒31内等间距隔开的出水口39，离开浮选池或容器3。
在图2所示的装置中，除了水穿过层板之间的流动通道向下流动，然后流过溢流堰流出浮选装置以外，运行状况与图1和图3所示的实施例完全相同。溢流堰相互隔开，从而使水均匀分布在由层板限定的流动通道之间。
下面通过特定的实施例描述本发明的构思，然而除后附的权利要求书以外，本发明的范围不应受所述实施例的限制。
实施例
在普通浮选实验装置出水管的上方设置一个附加底部。在该附加底部上面放置多个层板，在每一个层板之间穿过底部钻出多个均匀分布的孔，孔的大小要在正常负荷时产生很小的水头损失。迫使水在每一层板之间从顶部向下流动，由于在孔中的水头损失，穿过每一层板的流速是相同的。在水流过小孔后，使水穿过普通污水管线离开浮选装置。该实验装置可大体上按图1所示实施例的方式运行。在该实验装置的出水管上连接一个在线浊度计。
所用浮选实验装置的运行参数如下：
浮选池长度 m 1.4
浮选池宽度 m 0.7
名义浮选面积 m2 1.0
在试验过程中限定的浮选表面积 m2 0.63
层板数 14
层板高度 m 0.50
倾斜度 度 50-60
层板的投影面积层 m2 2.86
层板面积 m2 0.32
所有实验中的回流速率 ％ 7-8
饱和压力 bar 5.2
所有实验中AL3-混凝剂的剂量 mg/l 70
用于实验的原水来自瑞典的Lackareback，Gothenburg。
一共作了两组实验，一组使用了层板部件，而另一组没有使用层板部件，以便与常规浮选法进行比较。应用不同的表面负荷，并在线连续测量水的浊度。
在第二组实验中，除了第一个和最后一个薄板以外，除去其余的薄板。然而，当水流过小孔时，池中附加底部产生了一个小压力降。这使得该实验能得到额外的空气去除率。从限制原水流速的角度来看，浮选区表面的尺寸应限制在所有实验装置的一半。从浮选池的底部到水面上方都要安装塑料覆盖层。在实验过程中，靠近所有可能出现泄漏的角和壁处通过计量少量的若丹明来测试泄漏情况。
结果如图4的浊度对表面负荷曲线所示。上面曲线表示的传统浮选过程，下面曲线表示的是本发明采用层板的浮选过程，该曲线清楚地说明，采用本发明构思的方法是有效的。因此，通过采用层板浮选法，能够明显地增加表面负荷，从而增加装置的处理能力。可以成功的采用超过10m/h的表面负荷，通过比较显示出，在保持同样浊度的同时，表面负荷可至少增加大约50％。
应当注意，本发明不限于所述的实施例，显而易见，本专业普通技术人员能作出多种变化和改进。

Claims (17)

1.一种用于净化被污染水的浮选装置(1)，该装置包括一个带有进水部件(23)的浮选池(3)，进水部件用于向上述浮选池提供被污染水；一组限定水流过该部件流动通道的隔开部件(43、65)的组合件(41)；以及表面污泥出口部件(15、17)和处理后水的出水部件(39、45；57、61)，其特征在于，带有一个迫使进入的污水到达上述组合件(41)上方，并穿过所述组合件向下流动，之后使处理后的水流向出水部件(39、45；57、61)的导流部件。
2.如权利要求1所述的浮选装置，其特征在于，上述供水部件设置在浮选池一端的底部(13)。
3.如权利要求1或2所述的浮选装置，其特征在于，上述隔开部件的组合件(41)由一组等间距隔开的倾斜的平行板(43)构成，其限定狭窄的水流通道。
4.如权利要求1或2所述的浮选装置，其特征在于，上述隔开部件的组合件(41)由一组等间距隔开的倾斜平行管(65)组成，其限定狭窄的水流通道。
5.如上述任一权利要求所述的浮选装置，其特征在于，上述供水部件由一个在浮选池(3)整个宽度上延伸的进水槽(23)构成。
6.如上述任一权利要求所述的浮选装置，其特征在于，上述处理后水的出水部件(39、45)设置在上述浮选池(3)的底部(13)。
7.如权利要求6所述的浮选装置，其特征在于，上述出水部件由一个扁平盒(31)组成。
8.如权利要求7所述的浮选装置，其特征在于，上述扁平盒有一个设有小孔(45)的顶壁(33)，由此，当水穿过时能均匀分布在整个组合件(41)上。
9.如权利要求3或5所述的浮选装置，其特征在于，上述池设置有双层侧壁(51a，b、53a，b)，内侧壁的下端设置有多个由上述层板(43)构成的狭窄通道连通的开口(59)，借助于上述开口，净化后的水在上述侧壁之间向上流动，流向处理后水的出水部件(39)。
10.如权利要求9所述的浮选装置，其特征在于，上述开口(59)设置得当水流过时，水能在上述组合件(41)上均匀分布。
11.如权利要求9或10所述的浮选装置，其特征在于，上述处理后水的出水部件，由设置在上述侧壁(51a，b、53a，b)顶部的多个出水堰(61)构成，每一出水堰(61)都连接有一个从上述开口(59)的一个开口延伸的流动渠道(57)，该开口与对应的狭窄通道共同延伸并并列设置，且设置在上述侧壁的内侧。
12.如上述任一权利要求所述的浮选装置，其特征在于，进一步包括设置在上述进水部件(23)处的分散部件(19、25)，用于引入进行气浮的气体。
13.一种通过浮选净化被污染水的方法，该方法包括以下步骤：
a)将被污染水引入位于浮选池顶部的浮选区，同时通过向其中引入气体而使水分散；
b)使分散后的水穿过增加表面的区域向下流动，其流动速度要使小气泡夹带在水中，而又聚集并与上述表面相接触，由此上升到浮选区的顶部；
c)从浮选区的顶部除去浮渣，并排放分离后的净化水。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在上述浮选区污水的表面负荷超过大约7m/h，优选地要超过大约10m/h。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，上述增加表面的区域由倾斜的层板或管构成。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，上述增加表面的区域由倾斜的层板构成。
17.如权利要求13到16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在基本上等于浮选区底部高度处引入污水，并在该区用气体分散水，然后使分散后的水向上流动，流到浮选区的外部，并使水指向浮选区和分布在浮选区上方，以便穿过浮选区向下流动。
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