CN214299374U - 一种水/废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水/废水处理装置，用于去除水中挥发性有机污染物。在静态混合器中，将待处理的水与一小部分高压气体（空气、臭氧等）饱和的水混合，从而在混合物中释放出大量非常细小的气体（空气、臭氧等）气泡。将混合物引入具有装置的腔室中，例如横向多孔板，以降低水压。仅需要约10psi的压降会导致挥发性有机污染物进入气相，并通过传质吸收与泡混合。气泡上升到腔室顶部的自由顶部空间，从中抽出已污染的气体。然后，净化后的水在管线压力下流出腔室。

Description

一种水/废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及水处理系统领域，具体涉及一种水/废水处理装置。

背景技术

多年来，水处理领域的专家已经开发出使用各种技术的水处理系统，以在饮用水使用前或在污水排放前去除水中的各种污染物。通常采用多种浮选技术去除固体颗粒材料。目前已经开发出了其他方法从水中去除天然存在的气态污染物，例如含硫气体。如今，许多井和其他水源已被挥发性有机化合物污染，例如三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯、石油烃、苯、或此类化合物的混合物。

去除气态污染物的传统方法是填料塔汽提法。垂直建造的塔通常有6~9米高，用于处理大气压下的水。被污染的水被泵送到塔的顶部，向下流到塔内的填料或板上。风扇迫使空气向上穿过塔，从而挥发挥发性有机污染物。无污染的水在塔的底部被收集，然后泵入分配系统。从塔顶排出的空气排放到大气中，或者在释放到大气中之前进行收集、除湿和净化（通常使用活性炭过滤器）。

尽管这种方法是有效的，但是这种塔具有许多缺点。这种塔的建造、操作和维护成本都很昂贵。操作成本高，是因为必须迫使大量的空气抵御掉落的水才能达到所需的处理水平，并且将水抽到塔顶所需的能量随着级联而损失，并且将净化水抽回分配系统压力时能量进一步消耗。高容量的风扇、泵和电机往往需要高水平的维护。而且，高塔对周围区域有不利的视觉影响，这在住宅区或商业区尤为重要。

已经开发出许多使用空气喷射器或气泡的水处理系统，用于去除水中的固体和气体污染物。在一些浮选系统中，气泡通过附着到细小的固体颗粒上并浮在水面上引入污水中，并将在水面堆积的泡沫状层撇去。尽管这种方法可以有效去除微粒，但并不能去除溶解的挥发性有机污染物。此外，该方法非常复杂，需要精确的尺寸和压力关系以防止水流和湍流的混合，并且需要密集的能量来形成大量高压空气饱和水。

水源，特别是水井，日益受到各种挥发性有机化合物的污染，这些有机化合物是高科技产业的副产品。虽然这些化合物的比例通常很小，但其中某些化合物具有高毒性或致癌性，因此必须从饮用水中将其清除。

现有的水处理方法通常不能有效去除水中的挥发性有机污染物。而且，这些方法都比较复杂、昂贵、容量较低、或者非常大的工厂才能有效利用。因此，需要一种从水中去除挥发性有机污染物的改进方法和设备，可以针对大体积和小体积操作定制尺寸，成本和能量效率高，并且对环境无干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水/废水处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供了一种水/废水处理装置，所述装置在标准管路压力下将水（例如井）中的水与少量比例较高的气体饱和水混合到一个腔室内，在整个混合物中产生大量非常小的气泡，在混合物在整个腔室中移动时降低压力。从而使有机污染物进入气相，并（随着气泡在水中的上升）通过传质被气泡吸收，将气泡在腔室顶部空间中被收集，去除了来自顶部空间的被污染气体，并将净化后的水从腔室传递到分配系统以供使用。该气体可以是空气、臭氧或其他合适的气体。

本实用新型能够有效去除水中的挥发性有机污染物，如三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）、苯、甲苯、二甲苯和石油烃。如下进一步详述，根据要去除的特定污染物，系统参数（例如压降、气体饱和水与主水流量的比例、温度、腔室中填料的使用、流速等）可以通过简单的经验测试进行更改和优化。如果还必须除去其他污染物，例如固体颗粒材料，则本实用新型可以根据需要与其他常规装置串联使用。通常，优选地，在将水分配给消费者之前，该系统应作为串联使用中的最后一个系统。

通常，通过泵循环一部分系统输出水（通常约为5％~10％）以增加压力并使水通过混合器（其中混合气体为空气、臭氧）充分混合至饱和，从而供应气体饱和水。

虽然可以使用任何合适的方法来降低混合物在腔室中移动时的水压，但我们推荐使用简单的横向穿孔限流板，最好设置在入口到腔室的长度约25％~40％处。穿孔的大小和间距将根据给定流速下所需的压降进行选择。在典型的安装中，穿孔约占板表面的5％~50％（在此范围内变化，具体取决于注入的气体、要去除的污染物等）。如果需要的话，可以在节流板下游的腔室中放置诸如小孔球形塑料壳（类似于威夫球）的填料，有助于对水进行脱气。

某些非挥发性污染物，例如硝酸盐，可以通过在气体饱和水中加入一种化学物质来去除，该化学物质将与非挥发性污染物反应生成气态产物。如上所述，该气态产物将与挥发性污染物一起去除。还可以通过另一个混合器将反应物添加到在该系统上游待处理的水中。通常，在存在二恶烷（1、4二环氧乙烷）的情况下，在第一步添加臭氧（氧化物）会使二恶烷更具挥发性；在第二阶段注入并混合的空气将提供必要的传质，以去除有机污染物。

由于从系统的一侧到另一侧的压头损失非常低，因此该系统的运营成本非常低。维护要求也很低，因为唯一的机械运动部件是用于将气体注入旁通水和顶部空间的小型空气压缩机和小型水循环泵。该系统体积小巧，可以很容易地安装在地下。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

附图标记：管道（30）；箭头（32）；管线（34）；静态混合器（36）；腔室（38）；多孔节流板（40）；顶部空间（42）；液位（44）；箭头（46）；管线（48）；管道（50）；箭头（52）；管道（54）；标准增压泵（56）；空气压缩机（58）；管线（60）；静态混合器（62）；管线（64）；次级蒸气/空气释放装置（66）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1中的箭头32所示，来自供水系统、井或其他来源的被挥发性有机化合物污染的水通过管道30进入系统。具有较高压力并被气体（空气、臭氧等）饱和的水通过管线34注入位于静态混合器36上游的管道30中。可以选用合适的混合装置——典型的混合器包括在线静态混合器或搅拌式混合器。由于注入的气体饱和水通常压力约为120psi，而源水通常约为70psi，因此注入的水在混合压力下处于超饱和状态，能够立即形成大量非常小的气泡。

在流出静态混合器36之后，混合物进入较大直径的腔室38（通常为圆柱形）。以约700gpm的流量，腔室38的直径约为180cm，长度约为365~610cm。腔室38的形状和尺寸可以根据污染物的浓度和类型、所需的去除速率等改变。

多孔节流板40横向地穿过腔室38放置，距腔室38入口的距离约为总距离的25％~40％。节流板40上有任何适当数量、大小的孔，以在使用的流量下提供所需的压降。优选地，整个板40上约有10％~20％的压降。在某些情况下，为了更好地转移一些污染物，优选更大的压降。可以在管道30中增加一个增压泵，从而增加输入压力及压力差。

顶部空间42保持在液位44上方，以允许收集气泡沿着箭头46指示的方向上升。在顶部空间42中收集的气体通过管线48被移至净化过滤器（未示出）或通向大气的出口。

如箭头52所示，再次循环的小部分去污水通过管道50从腔室38流出，气体饱和水流入管线34。循环水通过管道54到达标准增压泵56，标准增压泵56将压力提高到选择的范围。传统的空气压缩机58在静态混合器62的上游通过管线60注入气体。空气压缩机58还通过管线64供应气体，从而将水位44保持在所需的高度。任何传统的方法都可以用来检测水位44和控制通过管线64的气体压力，以保持所需的水位。当然，可以省略管线64，并且可以通过管线48排出气体的速率来控制水位44，但这种布置方式效果不佳。

优选地，沿着出管道50设置次级蒸气/空气释放装置66，以防止气体被带入下游系统。

尽管以上描述的优选实施例中详细列出了某些优选尺寸、布置方式和比例，但可以根据具体情况进行适当的改变，从而保证类似效果。例如，可以将多孔填料放置在节流板40下游的腔室38中，使水脱气。对于大型供水系统或带有井的供水系统，本实用新型采用的尺寸可能较大，而对于单个房间，则可以采用较小的尺寸。此外，还可以添加反应物，将非挥发性有机化合物转化为挥发性产物，然后通过本系统去除。

Claims (3)

1.一种水/废水处理装置，其特征在于：包括进水管，用于在管道压力下接收来自水源的水；注水装置，用于将高压水注入所述进水管；静态混合器，用于在所述管道中混合源水和注入水；第一腔室，用于从所述进水管接收混合水；出水管，用于从第二腔室接收水；抽水装置，用于在所述出水管处抽取所选百分比的处理水；泵，用于增加所述抽水装置的压力；气体注入装置，用于将气体注入到所产生的高压水中；混合装置，用于在通过所述注水装置将所述高压水注入所述进水管之前，将所述注入的气体和高压水混合；多孔节流板，用于将所述第一腔室和第二腔室隔开；所述多孔节流板与经过所述腔室的水的流向垂直，并且设置在从入口到所述腔室的长度25％～40％处，起到降低入口与出口之间的压力的作用，并保持靠近入口的所述第一腔室内混合水上方的第一顶部空间以及靠近出水口的第二腔室内混合水上方的第二顶部空间，所述第二顶部空间的容积大于所述第一顶部空间，用于排空来自所述第二顶部空间的气体。

2.根据权利要求1所述的一种水/废水处理装置，其特征在于：所述装置还包括在所述节流板的下游的腔室中的多孔填料。

3.根据权利要求1所述的一种水/废水处理装置，其特征在于：在所述腔室中保持顶部空间的装置包括高压气体管线，该高压气体管线与所述腔室相连，用于调整所述顶部空间内的空气压力。

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