CN1230383C - 通过除泡沫进行水处理的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泡沫水处理装置,包括:一反应室(8);注入装置(4),用于给反应室中的注入口提供要处理的水;在要处理的水中形成微气泡的装置(20);凝结装置(10),用于接受产生的泡沫,该装置的特征在于,把微泡与要处理的水一起注入到反应室(8)中。本发明还涉及一种泡沫水处理方法,其中把要处理的水注入到反应室(8)中;在要处理的水中形成微气泡;把产生的泡沫与要处理的水中分开,该方法的特征在于,把微泡与要处理的水一起注入到反应室(8)中。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水、脏水或咸水的处理领域,这些污水产生于工业或海上活动,如海产品或水产养殖产品的储存以及休闲活动。更确切地说,本发明涉及一种通过除泡沫进行水处理的设备和方法。根据这种处理,把一种产生微泡以形成泡沫的作业与除泡沫和浮选作业相结合。
背景技术
例如已经通过文件DE 197 56 962了解到一种通过除泡沫进行水处理的设备,该设备包括一个反应室、在反应室中一个注入口上提供要处理的水的注入装置、从要处理的水和一种气体产生泡沫的装置和收集产生的泡沫的除泡沫装置。该设备中,浮选所需的气泡通过一种化学物质,如过氧化氢(H2O2)与要处理的水的催化反应产生。
发明内容
本发明的目的是提出一种通过除泡沫进行水处理的设备和方法,这种设备和方法在实现气体富化(空气、氧、氮等)的同时,通过除泡沫来除去溶解物质,并通过浮选用与老方法不同的方式除去细颗粒物。
此目的通过一种除泡沫的水处理设备达到,该设备包括:
-一反应室;
-注入装置,用于通过-注入口提供要处理的水到所述反应室中;
-将微气泡与要处理的水一起注入所述反应室中的装置;
-一凝结室,用于接受产生的泡沫,所述凝结室配置在所述反应室的上方;
-一锥体,配设有至少一个开口,所述锥体分开所述反应室和所述凝结室;
所述水处理设备的特征在于,分开所述反应室和所述凝结室的所述锥体的高度可调节。
因此,通过微泡形成装置实现了气体的富集,通过除泡沫装置除去溶解物,并通过浮选除去细颗粒物。但是,与老方法的装置中发生的情况相反,微泡与要处理的水一起注入到反应室中。
另外,符合本发明的设备包括以下一些独立的或互相结合的特征:
-注入装置在反应室中产生一气旋水流;
-微泡形成装置包括一个螺旋马达和一个供有气体的减压室;
-所用气体可在空气、氧气、氮气中选择;
-反应室具有围绕一个垂直轴的柱形对称性;
-该装置包括飘浮装置;
-反应室包括至少一个水排出口,用于排出反应室的水,所述设备浮在水中;
-排出口的中心与注入口的中心在一个水平面内的投影分开成一个角度,该角度在50°到70°之间,最好为62°;
-所述设备有4个排出口,它们分开10°到20°,最好为14°,该角度的顶部在一个位于反应室中心的垂直轴上;
-注入装置产生这样的压力,无论水的比重如何,这种压力使水在罐中的液面保持在所述设备浮在其中的水的液面以上10到20厘米之间,最好为15±2厘米;
-注入装置按一定角度把水注入到反应室中,该角度大于20°,并最好大于25°,其相当于在一个水平面上注入口处要处理的水注入反应室的方向与反应室内表面的法线之间的投射角;
-注入装置按一个相对于水平面的角度下把水注入到反应室中,该角度在2°到15°之间,最好为5°到10°;
-反应室上面装有一个凝结室,这两个室被一个带有至少一个开口的锥体分开;
-上述分开反应室和凝结室的锥体的高度可以调节;
-该设备包括一个可以调节高度的通道,以控制泡沫的凝结。
根据另一个方面,本发明是一个除泡沫的水处理方法,其中:
-把要处理的水注入到所述反应室中;
-在要处理的水中注入微气泡;
-把产生的泡沫与要处理的水中分开,所述泡沫进入一凝结室,所述凝结室配置在所述反应室的上方,所述凝结室通过一配置有至少一个开口的锥体从所述反应室分开;
该方法的特征在于,调节所述锥体的高度,以便优化泡沫的产生。
根据这个方法,还在反应室中产生了一种气旋水流。
另外,根据这个方法,使反应室浮起来。
附图说明
另外,通过下面的详细描述可以更好地了解本发明的目的和优点。通过参照附图也可以更好地了解本发明:
-图1为符合本发明的装置的一个实施例的侧视示意图;
-图2为图1所示本发明装置的垂直剖面示意图;
-图3为图1、2所示本发明装置去掉盖子的顶视示意图;
-图4为图1-3所示装置的微泡形成装置横剖面示意图;
-图5示意性地表示图1-3所示的本发明装置的反应室中注入口与排水口之间的角度位置间距;
-图6示意性地表示图1-3和图5所示的本发明装置的反应室中从注入口流出的要处理水的水流方向;
-图7示意性地表示图1-3和图5、6所示本发明装置的凝结室垂直剖面;
-图8示意性地表示图1-3和图5-7所示本发明装置一个变种的垂直剖面;
-图9示意性地表示一个位于反应室和凝结室之间的高度可调锥形;
-图10示意性地表示调节所述锥形高度装置的一个特殊实施例。
具体实施方式
下面参照图1-7描述符合本发明的泡沫水处理装置的一个实施例。
根据这个实施例,符合本发明的装置1直接浸入到装有要处理水的池子中。
如图1所示,水处理装置1包括一个柱形槽2、注入和微泡形成装置4、借助于注入和微泡形成装置4形成泡沫的泵入装置5、以及浮动装置6。
柱形槽2由一个反应室8和一个凝结室10组成,两柱形室围绕着一个垂直轴。反应室8用于形成泡沫。凝结室10接受反应室8中形成的泡沫。
反应室8的下端被下壁12封闭。运行时,反应室装有水柱11。反应室在靠近下壁12处设有4个排出口14。这些排出口14的总截面应该在反应室8中产生高度大约为h1=150mm的过压(见图6)。因此,对于一个直径100cm的反应室8,大约100m3/小时的水在其中流动,排出口14的总截面大约为300cm2。反应室8还设有一个液面指示器16。例如,这个指示器16由一个与反应室8的下端连接的透明管构成。因此可以在指示器16上看到反应室8水的液面。
凝结室10包括一个盖子18和一个分开反应室8和凝结室10的凝结锥26(见图2)。盖子18关闭凝结室10,避免泡沫漏出或被风带走。为了避免凝结室10中的压力高于大气压力,盖子18设有一个阀门19或一个小孔,使空气能够流出,而留住泡沫(见图7)。凝结锥26由一段锥体的壁构成,锥体的最小开口向上。凝结锥26向上延长为一个通道28。
为了能够调节与水的发泡能力有关的泡沫产量,凝结锥26最好可以垂向活动,并可以调节高度。为此,凝结锥沿柱形槽2滑动密封安装。这种调节可以随意减少或增加反应室8的体积。密封装置,如一个O形密封圈264设在凝结锥26和槽2的周围,而无论凝结锥26的保持位置如何。凝结锥26在保持位置中相对槽2的固定可以通过各种适当的方式实现。作为一个非限定实施例,凝结锥26的固定可以通过一些与锥体26的上表面连接并带有缺口262的垂直杆260实现,缺口262不对称地分布在杆260的长度上。盖子18带有一些与上述缺口262的几何形状互补的椭圆形开口。为了使锥体26能够垂直移动,缺口262对准盖子的开口,以便穿过开口。一旦缺口262横向朝向盖子的开口并静止在锥体26上,锥体26就固定不动。
另外,为了能够进行细致的二次调节,也可以调节通道28相对锥体26的高度,以便可以调节从反应室8出来的泡沫流量。
凝结室10另外设有一个开关30。开关30位于凝结锥26顶部以下的一个高度上。开关30自动起动泵送装置5。
注入和微泡形成装置4由一个螺旋文氏(Venturi)充气器20、两个管子22和吸入口24组成。注入和微泡形成装置4位于浮动装置6下面。每个管子22独立连接文氏充气器和一个位于盖子18处的吸入口24。管子22以对称于文氏充气器20的纵轴的方式通向文氏充气器20(见图3、4)。
如图4所示,文氏充气器20覆盖着一个倒U形的角铁36,该角铁用于把文氏充气器20固定在柱形槽2上,同时避免文氏充气器20吸入的水带动来自池水表面的空气,装置1就浸在池水中。文氏充气器20可以通过一个由管子22穿过的水平轴摆动来改变方向。
文氏充气器20在要处理的水中产生非常细小的气泡,叫做微泡。例如文氏充气器相当于文件EP 562 314中描述的文氏充气器。因此,文氏充气器20产生水和空气组成的流体流。这种流体通过一个注入口32注入到反应室8中。
如图5所示,来自文氏充气器20的流体喷射在反应室2中的喷射方向在一水平面中的投影与连接反应室2的中心垂直轴和注入口32的半径34形成一个大约等于70°的角度α。
半径34与最接近注入口32的排出口14的中心通过的半径36之间在一个水平面上投影的角度为约等于60°的角度β。
排出口14互相分开一个等于14°的角度γ。
如图6所示,来自文氏充气器20的水和空气组成的流体以角度δ注入到反应室8中,角度δ为水平面以下5°到10°。
注入口32的中心位于距下壁12大约等于h2=80cm的高度上(见图6)。
浮动装置6由一个外浮体7构成。浮体7可以使装置1保持在一个相对池水表面以及反应室2内所需的泡沫液面的确定水平上。无论水的比重即矿化度如何,浮动装置6可以使浮动线40总是在距下壁12的高度h3=95±2cm上(见图6)。
上面结构性描述的装置1的运行描述如下。
文氏充气器20同时吸入来自水池中的水和通过管子22来自水池表面的空气,装置1浸在池水中。文氏充气器20使2者混合,并且将混合物组成的液体注入到反应室8中,并且在水柱11中形成气旋流动。因此,水柱11的压力稍微上升,并内部水面38提高,使其稍微超过浮动线40,可以在指示器16上看到液面(见图6)。形成的微泡向表面上升,并形成泡沫,泡沫聚集在聚集锥26下,而处理过的水沿排出口14排出。泡沫沿通道28排出。泡沫聚集在凝结室10中一定时间后,在凝结室10位于凝结锥上口28的部分凝结成液体形式。泡沫形成凝结液39(见图7)。凝结液39达到足够的液面时起动开关30,使泵送装置5运行。因此,凝结液39通过管子27排向一个泡沫储存或回收装置。
如图2所示,运行时,装置1包括4个完全不同的区域:
-空气/水接触区40,在这个区域进行微泡与注入水之间的物理交换;
-没有微泡的处理过的水的区域42,排出口14位于该区;
-泡沫聚集区44,该区在反应室8的水液面与凝结锥之间;
-泡沫凝结区46,凝结液39在该区储存和泵送。
装置1的性能取决于要处理的水的质量和发泡能力。
上述装置1的处理能力为100m3水/小时,并且在这些条件下凝结泡沫30升/小时。反应室8内过压水柱11内液面38相对浮动液面40的调节是一个特别重要的参数。实际上,如果内液面38太高,形成的泡沫产生浓度非常低的凝结液39。如果内液面38太低,泡沫不能适当地在凝结室10中流出。
有了装置1就可以在泡沫中浓缩溶解的元素以及尺寸大致在1至10微米的颗粒。
例如,当每升要处理的水含有2-4mg溶解有机碳时,在每升处理过的水中,凝结液39聚集大约50-100mg溶解有机碳。同样,当每升要处理的水含有10-20mg的干颗粒物时,在每升处理过的水中,凝结液39聚集1000-5000mg干颗粒物。
符合本发明的泡沫水处理装置可以根据许多变型来实现。
例如,根据其中一个变型,注入装置4由一个具有文氏作用的充气附件21构成。
根据另一个变型,符合本发明的水处理装置不浸到池中,而是做成一个放在装有要处理的水的储池50旁边的装置。
本发明装置的一个变型的例子示出在图8中。该例为一个位于储池50旁边的装置,储池50设有由具有文氏作用的充气附件21构成的注入装置4,附件21与另一个离心水泵23联合。
这个装置环式运行。两个管道连接所述装置和储池50,以便分别输送空气和水的混合物以及要处理的水,并排出处理过的水。具有文氏作用的充气附件21可以吸入空气,并且在泵23的顶部形成微泡。反应室8和凝结室10与图1-3和图5、6相关描述的类似。同样,注入角α、β、入水速度和流量、以及反应室8中的压力与图1-7相关描述的类似。相反,底部排出口的截面增加,以补偿由于排出管道19产生的附加负载损失。
符合本发明的水处理装置可以用于聚集传统的机械过滤器不能阻挡的细菌和非常细小的颗粒等,传统的机械过滤器过滤尺寸大于30微米的成分。
还可以考虑符合本发明的装置的不同应用。例如水产养殖的水处理、通过泡沫进行水的净化、休闲场所如澡堂的水处理、港口水的除泡沫(防止船舶挤压)。
上面已经描述了从空气/水的混合物产生泡沫的装置1,但也可以使用除空气以外的其他气体。例如,对于某些水处理,由于氮气的消毒能力,可以使用氮气,也可以使用氧气。
Claims (22)
1.通过除泡沫进行水处理的设备(1),包括:
-一反应室(8);
-注入装置(4),用于通过一注入口提供要处理的水到所述反应室中;
-将微气泡与要处理的水一起注入所述反应室中的装置(20);
-一凝结室(10),用于接受产生的泡沫,所述凝结室(10)配置在所述反应室的上方;
-一锥体(26),配设有至少一个开口,所述锥体分开所述反应室(8)和所述凝结室(10);
所述水处理设备的特征在于,分开所述反应室(8)和所述凝结室(10)的所述锥体的高度可调节。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)在所述反应室(8)中产生一气旋水流。
3.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述微泡形成装置(20)包括一螺旋马达和一供有气体的减压室。
4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所用气体可在空气、氧气、和氮气中选择。
5.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述反应室(8)具有围绕一垂直轴的柱形对称性。
6.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括浮动装置(6)。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述反应室(8)包括至少一个水排出口(14),用于排出所述反应室(8)的水,所述设备(1)浮在水中。
8.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,一个排出口(14)的中心与一注入口(32)的中心在一个水平面中的投影夹成角度(α),所述角度(α)为50°至70°。
9.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,一个排出口(14)的中心与一注入口(32)的中心在一个水平面中的投影夹成角度(α),所述角度(α)为62°。
10.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述设备具有4个排出口(14),它们夹成一个10°到20°的角度(γ),所述角度(γ)的顶部在一个位于反应室中心的垂直轴上。
11.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述设备具有4个排出口(14),它们夹成一个14°的角度(γ),所述角度(γ)的顶部在一个位于反应室中心的垂直轴上。
12.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)产生这样一种压力,无论水的比重如何,这种压力使水在槽中的液面(38)保持在所述设备浮在其中的水液面(40)以上10到20厘米之间。
13.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)产生这样一种压力,无论水的比重如何,这种压力使水在槽中的液面(38)保持在所述设备浮在其中的水液面(40)以上15±2厘米。
14.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)以一个大于20°的角度(β)把水注入到所述反应室(8)中,所述角度(β)相当于在一个水平面上在一注入口(32)处把要处理的水注入到所述反应室(8)中的方向与所述反应室(8)的内表面法线之间的投影角。
15.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)以一个大于25°的角度(β)把水注入到所述反应室(8)中,所述角度(β)相当于在一个水平面上在一注入口(32)处把要处理的水注入到所述反应室(8)中的方向与所述反应室(8)的内表面法线之间的投影角。
16.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)以一个与水平面成2°到15°的角度把水注入到所述反应室(8)中。
17.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述注入装置(4)以一个与水平面成5°到10°的角度把水注入到所述反应室(8)中。
18.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述设备包括可以使所述锥体(26)在选定位置固定不动的装置(260、262)。
19.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述锥体(26)包括一个高度可以调节的通道(28),以便控制泡沫的凝结。
20.通过除泡沫进行水处理的方法,其中:
-把要处理的水注入到所述反应室(8)中;
-在要处理的水中注入微气泡;
-把产生的泡沫与要处理的水中分开,所述泡沫进入一凝结室,所述凝结室配置在所述反应室的上方,所述凝结室通过一配置有至少一个开口的锥体从所述反应室分开;
该方法的特征在于,调节所述锥体的高度,以便优化泡沫的产生。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,在所述反应室(8)中产生一气旋水流。
22.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,使所述反应室(8)浮起。
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