CN1837080A - 共凝聚气浮水质净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是共凝聚气浮水质净化工艺，属于水污染控制工程领域。该工艺由溶气释气系统、加药系统、反应分离系统组成。溶气采用气液混合泵和气液分离罐将气浮池的部分出水加压溶气，从气浮池的下端喷射进入；混凝剂在污水泵前吸入，混合过程在管道和污水泵中完成，混合后的污水从气浮池上端流入；溶气水和污水口的最佳距离在10cm左右。气泡与絮体的粘附在气浮池的反应接触区内完成，助凝剂由溶气系统加入，气泡与絮体的共聚体从气浮池的分离区上浮至气浮池上部，由刮渣机刮至渣槽。本发明可以用来净化处理天然水体和生产生活过程中产生废水中的胶体和悬浮物及部分可溶解物质如污水中导致富营养化的氮和磷酸盐等。

Description

共凝聚气浮水质净化工艺

技术领域

本发明属于水处理领域，具体地说涉及共凝聚气浮水质净化工艺。

背景技术

气浮净水技术是一种高效、快速的固液分离技术，始于选矿。经过数十年的发展，该项技术在水处理领域颇受国内外学者的关注并得以迅速发展，目前已广泛应用于给水，尤其是低温、低浊、富藻类水体的净化处理，以及城市污水和工业废水处理。气浮过程根据气泡的产生方式不同，可分为电解(凝聚)气浮、布气气浮和溶气气浮，其中的部分回流式压力溶气气浮是水处理中最常用的工艺。

气浮是靠溶解于水中的空气突然减压释放，形成大量的微气泡，使混凝后的絮粒上浮除去，以达到净水目的。效果的优劣取决于气泡与絮粒的粘附情况。粘附的基本形式主要有三种：气泡与絮粒直接碰撞粘附；气泡从絮粒表面析出；气泡从絮粒间隙中生长或包裹。现有的气浮分离设备主要靠气泡与颗粒的吸附与顶托来实现固液分离，效果不稳定，效率比较差。

气浮净水工艺过程充分利用微气泡的接触介质作用，使微气泡、微絮体在合适的反应器中进行接触絮凝，将颗粒物的同相与异相接触絮凝过程融二为一，最终形成适合分离、稳定的气泡—絮体共凝聚体。共凝聚气浮使利用颗粒物界面上的金属、有机物以及微生物的相互作用，采用相应的手段强化上述共凝聚既可提高溶气气浮工艺对水中的胶体颗粒物质的去除，又可提高溶气气浮工艺对水中金属、有机物、藻类以及富营养化物质的去除。从而提高了气浮效率。

气浮净水工艺包括三部分，分别是溶气系统、释气系统及分离系统。在常规的加压溶气气浮工艺中，溶气系统占气浮过程能量消耗的50％，而溶气罐占溶气气浮工程总投资的12％。因此优化溶气系统的设计对减少气浮工艺的投资和操作费用是很重要的。另外，传统的气浮工艺都是先将混凝剂和助凝剂与待处理水充分混合，然后采用顺流的方式使待处理水与溶气水进行混凝反应，已达到水处理的目的。这种传统的水处理工艺时间长，同时需要设置混凝单元，因此占地面积大，设备费用也高。

发明内容

本发明的目的是提供一种共凝聚气浮水质净水工艺，既可以缩短水处理过程的时间，提高气浮效率，又可以减少水处理设施的占地面积与投资费用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种共凝聚水质净水工艺：

为了提高气浮设备的分离效率与稳定性，我们研制一种新型的反应器，能释放出密集的超微气泡，并与投药混合后的初级反应水，也就是微絮粒刚要而尚未形成时的水，充分搅拌后，同时成长，使颗粒以微气泡为核成长，即超微气泡与微絮粒同时形成并结合一起，进而共同成长为带气絮体，这样的带气絮体再与助凝剂相作用，形成更大的带气絮体“群”、“团”或“片”等。这样形成的带气絮体在上浮过程中，不但不会受到剪切力影响而使气泡脱落，而且上浮快，浮渣十分稳定，并且含水率大大降低。这种有微气泡直接参与凝聚，而与絮粒共聚过程的气浮净水技术，我们称之为共凝聚气浮净水工艺。它是有如下几部分组成：

溶气释气系统：

该溶气系统由气液混合泵和气液分离罐组成，取代了传统气浮工艺中的溶气罐、空压机、射流器等装置。气浮池回流水在气液混合泵的作用下吸入泵体。同时，空气从气液混合泵吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过水泵的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合。由于空气与水体在泵内的接触时间较短，吸入的空气不可能完全溶解，一部分气体以直径不等的小气泡的形式散布在溶气出水管中，其中，必然存在一定量的大气泡。为避免这些未溶解的大气泡在减压阀处产生气涡影响微气泡的形成，因此在气液混合泵和出水减压阀之间安装气液分离罐，多余的气体由气液分离罐上端的自动排气阀排放。气液混合泵的最佳工作压力范围是0.36～0.60MPa，吸气量可达到水流量的12％。

根据共凝聚的特性以及微气泡释放过程特征，采用特制喷头式释放器，使溶气水快速放出，保证溶气水释放出的微小气泡直径在10微米左右。

加药系统

三个加药箱分别装入混凝剂、pH调节剂和助凝剂，加药量由流量计控制。药剂通过泵(污水泵或气液混合泵)的自吸作用吸入，经过水泵的叶轮的高速旋转切割，使药液与污水混合。通过阀门开关的轮换开启，可以改变加药方式，既可以从污水泵前加入也可以从气液混合泵前(溶气系统)加入。

反应分离系统：

反应分离系统主要由接触反应区和分离区构成，混凝剂和调整剂在污水泵前加入，利用泵的旋转剪切力使之快速均匀混合于污水中。把溶气水和加药后的污水在一接触反应区中进行混合反应，其接触反应区上端设置有待处理水的入口，待处理水自上向下流入反应器，下端设置的是溶气水进水口，溶气水自下向上流入反应器；待处理水入口与溶气水入口之间的距离可调；在此过程中控制形成絮粒在什么位置与微气泡相碰撞、碰撞强度是工艺的关键所在，确定溶气水口与污水进水口之间的最佳距离是10cm左右。另一个主要问题，就是助凝剂的加入从气液混合泵前(溶气系统)加入，以有利于微气泡的颗粒复合体之间实现助凝架桥，形成更大更牢的气泡与颗粒复合体，使之进入分离池，实现快速高效稳定固液分离，上层浮渣由排渣系统将其排出。反应器的顶部设有刮渣机和集渣槽，收集反应产生的浮渣，由排渣口排出。在分离区的下部设有穿孔管，收集清水与水位调节器连接排出。

附图说明

附图是本发明所述装置的剖面图。

具体实施方式

请结合附图，一部分气浮池出水在气液混合泵(19)的作用下吸入泵体。同时，空气从气液混合泵吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过水泵的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合。气—水混合液从气液分离罐(17)下端进入罐中，增加空气与水的接触时间，同时将一些未能溶解的多余的气体从分离罐顶端的自动放气阀(16)释放。形成的溶气水，通过普通阀门(20)减压释放，水流向上的进入气浮反应器(27)。其中，进气量的大小通过气体流量计(17)显示和控制，回流水的流速和流量通过流量计(19)和阀门(28)显示和控制。待处理水经污水泵(15)提升，经气浮反应器(27)上端的进水口(24)从上向下流入，其流速和流量通过流量计(14)和阀门(13)显示和控制。药箱(1，2，3)分别盛装混凝剂，pH调节剂，通过阀门(7，9，11)和阀门(8，10，12)的交替开启，可控制加药的方式，既可在污水泵(15)前吸入，也可在气液混合泵(19)前吸入，药剂的加入量通过流量计(4，5，6)。释放的微气泡在上升过程中和下降的原水所含的絮体接触碰撞，气-粒结合后形成共凝聚絮体上浮到气浮池上部，形成浮渣，刮渣机(21)将其刮至渣槽(22)，最终排渣管(23)排出。处理后的澄清水从气浮池底部的穿孔管(25)收集排出。

本发明方法简便，装置布局结构紧凑，便于自动控制，节省占地面积和运行时间。

Claims (6)

1、共凝聚气浮水质净化工艺，主要由：溶气释气系统、加药系统、反应分离系统等组成。

一个气液混合泵，用于产生高压水并搅拌切割空气，一端与气浮池出水管及混凝剂、pH调节剂、助凝剂三个加药箱连接，另一端与气液分离罐连接。

一个气液分离罐，可增加空气与水的接触时间，同时将一些未能溶解的多余的气体从分离罐顶端的自动放气阀释放。一端与气液混合泵连接，另一端与普通的减压阀连接。

一个共凝聚反应器，为一柱状罐式反应器，其内筒是接触反应区，外部是分离区，在接触反应区的上端设置有待处理水的进水口，待处理水自上向下流入反应器；下端设有溶气水进水口，溶气水自下向上流入反应器；顶部设有刮渣机和集渣槽，刮渣机将浮渣刮至集渣槽，最终有排渣管排放。

一个污水泵与待处理水进水管及装有混凝剂、pH调节剂、助凝剂三个加药箱相连，另一端与反应器内的待处理水进水口连接。分别装入混凝剂、pH调节剂和助凝剂，加药量由流量计控制。

三个加药箱，分别装有混凝剂、pH调节剂、助凝剂，通过阀门与污水泵和气液混合泵连接。

2、根据权利要求1所述的工艺过程中，其特征在于采用了气液混合泵和气液分离罐作为溶气系统。

3、根据权利要求1所述的工艺过程中，其特征在于采用了普通减压阀及喷嘴释放微气泡。

4、根据权利要求1所述的工艺过程中，其特征在于通过阀门的交替使用，改变助凝剂的投加方式，既可在污水泵前加入，也可在气液混合泵前加入。

5、根据权利要求1所述的工艺过程中，溶气水口与污水进水口之间的最佳距离是10cm左右。

6、根据权利要求1所述的工艺过程中，助凝剂的加入从气液混合泵前(溶气系统)加入，以有利于微气泡的颗粒复合体之间实现助凝架桥，形成更大更牢的气泡与颗粒复合体。

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