浮選裝置和方法
2023-05-11 01:13:41
專利名稱：浮選裝置和方法
技術領域：
本發明涉及被汙染的水，如地表水、地下水以及汙水的淨化，更具體地說，本發明涉及一種淨化上述水的裝置，以及一種在上述裝置中進行處理的方法。
在所有被汙染的水，如地表水、地下水以及汙水的淨化方法中，最重要的方法是分離法。在飲用水的生產或其它汙水的淨化中，常將汙染物以顆粒形式從水中除去。上述顆粒可以是在進入淨化裝置的水中天然存在的，或者是在生化或化學處理過程中形成的。即，顆粒沉澱到處理槽的底部，在槽中作為底部汙泥從水中分離出。在水處理歷史上，這種方法一直是傳統的水淨化方式。
淨化水的另一種方法是從50年代產生和發展起來的浮選法。在浮選法中，藉助於細小的氣泡將顆粒帶到水的表面而從水中除去。氣泡吸附顆粒並形成所謂的浮渣，其上升速度是相應顆粒下降速度的5-10倍。
在傳統的水處理浮選裝置中，等處理水向下流動，從靠近底部的出口部件離開處理池。例如，在飲用水處理過程中，正常的表面負荷是7-10m/h。當表面負荷超過該範圍時，水的下降速度會增加到這樣一個限度，即來自擴散器的空氣氣泡通常上升到水表面，與出水一起離開處理池。這些空氣氣泡將進入後續的過濾步驟，在過濾步驟中，它們的作用就象顆粒一樣。使過濾器的水頭損失顯著增加，從而引起更頻繁的反衝洗。由此明顯增加過濾過程的運行費用。可以看出，在除去氣泡後，含有氣泡水樣的濁度只稍有增加，所含的空氣氣泡不能攜帶任何顆粒或細小的顆粒。
因此汙水中遺留的空氣氣泡是氣浮處理過程表面負荷的一個限制因素。
本發明的主要目的是提供一種淨化汙水的浮選裝置，該裝置既能顯著地增加表面負荷，又能在排放水中不會明顯地夾帶空氣氣泡。
本發明的另一個目的是提供一種通過浮選淨化汙水的方法，該方法能基本上消除或至少明顯減少現有技術中的缺點。
通過下面對具體實施例的描述，將更清楚本發明的其它目的和優點。
本發明基於一種全新的概念，將層板澄清技術用於浮選工藝，採用一組隔開的層板部件，這些層板限定了水穿過上述層板部件的流動通道，而不是象一般的層板澄清過程那樣，從頂部離開處理過程，處理後的水穿過隔開的層板部件向下流動，在底部排放。空氣氣泡和附著的顆粒呈上升趨勢，但是高速向下流動的水迫使它們向下流動。在它們向下流動過程中，這些空氣氣泡和顆粒將吸附到隔開的層板部件的背面，在此它們將與其它空氣氣泡聚集形成更大的聚集體，直到它們有足夠大的上升力離開隔開的層板部件而上升到頂部。根據這種新概念，所有待淨化處理的水都從頂部向下流動穿過隔開的層板部件，以便在底部離開處理池。
因此，本發明提供了一種淨化被汙染水的層板浮選裝置，該裝置包括一個帶有進水部件的浮選池，進水部件用於向上述浮選池提供被汙染水，一組隔開的限定水流過該部件流動通道的隔開部件的組合件，以及表面汙泥出口和處理後水的出水部件，其特徵在於，安置一個迫使進入的被汙染水到達上述隔開部件上方，並穿過上述部件向下流動，之後使處理後的水流向出水部件的導流部件。
在這種浮選裝置中，上述供水部件設置在浮選池一端的底部。
最好構成上述組合件的隔開部件，由一組等間距隔開的傾斜的平行層板構成，由它限定了狹窄的水流通道，但是也可以由一組等間距隔開的斜平行管組成，由平行管限定了這種狹窄的水流通道。
最好上述供水部件由一個在浮選池整個寬度上延伸的進水槽構成。
最好將上述處理後水的出水部件設置在上述浮選池的底部。在本發明的另一實施例中，上述出水部件由一個設置在浮選池底部的扁平盒組成，該扁平盒構成了上述容器的底部，上述扁平盒包括被邊壁連接起來的一個頂壁和一個底壁，扁平盒的一端是敞開的，另一端是密封的，上述頂壁上設置有多個與上述狹窄通道連通的孔，用於使淨化後的水流向扁平盒一端的處理後水的出水部件。
上述底部的扁平盒還可以由堆積在一起的垂直管組成，其一端是敞開的，另一端是封閉的，並帶有多個與上述狹窄流動通道相連的孔，因而其功能與上述扁平底部盒相同。
在該實施例中，上述浮水池適於設置雙層側壁，內側壁的下端設置有多個與上述層板構成的狹窄通道相連通的開口，藉助於上述開口使淨化後的水在上述側壁之間向上流動，流向處理後水的出水部件。
此處，在該實施例中，優先地上述出水部件由設置在上述側壁頂部的多個出水堰構成，每一出水堰都連接有從上述開口的一個開口延伸的流動渠道，該開口與對應的狹窄通道共同延伸並並列設置，且設置在上述側壁的內側。
在本發明的浮選裝置中，優選地在上述進水部件包括分散部件，用於引入進行氣浮的氣體。
本發明還提供了一種通過浮選來淨化被汙染水的方法，該方法包括以下步驟a)將被汙染水引入位於浮選池頂部的浮選區，同時向其中引入氣體使水分散；b)使分散後的水向下流動穿過增加表面的區域，其流動速度要使小氣泡夾帶在水中，而又聚集並與上述表面相接觸，由此上升到浮選區的頂部；c)從浮選區的頂部除去浮渣，並排放分離淨化後的水。
在本發明的處理方法中，在浮選區汙水的表面負荷優選地要超過大約7m/h，尤其要超過大約10m/h。
在本發明方法的一個優選實施例中，在基本上等於浮選區底部高度處引入汙水，在這裡用氣體分散水，然後使分散後的水向上流動，流到浮選區的外部，並使水指向浮選區，分布在整個浮選區上，以便穿過浮選區向下流動。
下面參照附圖更詳細地描述本發明的具體實施例。
圖1是本發明浮選裝置一個實施例的透視示意圖；圖2是本發明浮選裝置另一實施例的透視示意圖；圖3是本發明浮選裝置第三實施例的透視示意圖；圖4是傳統浮選法和本發明的層板浮選法的比較曲線圖。
圖1是本發明浮選裝置一個實施例的透視示意圖，該裝置包括一個帶有前壁5、後壁7、端壁9，11以及平坦底部13的池或容器3。在與池3前壁5的相連處設置有一個帶有汙泥出口17的延伸部分15。在池3的另一端，一個壓力空氣飽和水進口19與管21相連，用於在靠近後壁7的池3底部引入壓力氣體飽和水，合適的是空氣。在上述後壁7的下端，設置一個待處理的汙水進水槽23。
在圖1所示的實施例中，底部13由一個扁平盒31構成，該盒有頂壁33、底壁35和與頂壁和底壁相連的側支板37。扁平盒31有一個用於排放處理後的水的開口端39，盒31的另一端是封閉的。在池3的內部和扁平盒31的頂部排列著由傾斜的薄板43組成的薄板組41，在上述薄板43之間，設置有與扁平盒31內部連通的孔45。
除了下述的結構特徵以外，圖2顯示的實施例與圖1相同。
圖2所示的裝置設置有單層底壁13，而不是如圖1所示裝置的扁平盒31。此外，池或容器設置有雙層側壁51a，51b和53a，53b。在上述雙層側壁內排列有隔板55，在池內每一層板的一個相對端形成了流道67。上述流道67在其下端設置有開口59，每一流道有一個開口，在它們的上端設置有堰61，每一流道67有一個堰。圖2所示實施例的其它方面與圖1所示的裝置相同。
除了用一組管65代替一組層板43以外，圖3所示浮選裝置的實施例與圖1所示的浮選裝置完全相同。每一管通過孔67與扁平盒31的內部相連。在其它方面，圖3所示實施例的設計與圖1所示實施例的設計相同。
下面簡要描述圖1和圖3所示實施例的功能。
在被汙染水如汙水進入浮選裝置之前，首選用傳統方式對它進行絮凝處理，然後通過後壁7底部的進水槽進入該裝置。當絮凝後的水通過進水槽23進入該裝置時，用穿過入口19和管21引入的空氣分散上述絮凝處理後的汙水，並通過在浮選裝置的底部設置的特殊閥門。在該閥門中壓力瞬時下降，使空氣以微小氣泡的形式釋放出來。空氣氣泡和礬花相互吸附，在池3中向上移動，上升到層板43或管65的上方直到上升到水面。
空氣氣泡與礬花的聚集物在水面形成了一個汙泥層，通過刮板(圖中未示出)將汙泥層傳送到表面汙泥出口17。帶有小空氣氣泡的澄清水向下流動，並處在層板43或管65之間。然後水中夾帶的小氣泡進行聚集並與層板或管相接觸，以形成較大的氣泡，較大的氣泡逆著水流向上移動到水面。水分別穿過小出水孔45和67離開層板43或管65，分別均勻分布在層板或管之間。由於出水孔45產生的阻力，產生了小水頭損失，水頭損失又調節了水流，使水流在層板或管組上均勻分布。
處理後的水穿過在扁平盒31內等間距隔開的出水口39，離開浮選池或容器3。
在圖2所示的裝置中，除了水穿過層板之間的流動通道向下流動，然後流過溢流堰流出浮選裝置以外，運行狀況與圖1和圖3所示的實施例完全相同。溢流堰相互隔開，從而使水均勻分布在由層板限定的流動通道之間。
下面通過特定的實施例描述本發明的構思，然而除後附的權利要求書以外，本發明的範圍不應受所述實施例的限制。
實施例在普通浮選實驗裝置出水管的上方設置一個附加底部。在該附加底部上面放置多個層板，在每一個層板之間穿過底部鑽出多個均勻分布的孔，孔的大小要在正常負荷時產生很小的水頭損失。迫使水在每一層板之間從頂部向下流動，由於在孔中的水頭損失，穿過每一層板的流速是相同的。在水流過小孔後，使水穿過普通汙水管線離開浮選裝置。該實驗裝置可大體上按圖1所示實施例的方式運行。在該實驗裝置的出水管上連接一個在線濁度計。
所用浮選實驗裝置的運行參數如下<
用於實驗的原水來自瑞典的Lackareback，Gothenburg。
一共作了兩組實驗，一組使用了層板部件，而另一組沒有使用層板部件，以便與常規浮選法進行比較。應用不同的表面負荷，並在線連續測量水的濁度。
在第二組實驗中，除了第一個和最後一個薄板以外，除去其餘的薄板。然而，當水流過小孔時，池中附加底部產生了一個小壓力降。這使得該實驗能得到額外的空氣去除率。從限制原水流速的角度來看，浮選區表面的尺寸應限制在所有實驗裝置的一半。從浮選池的底部到水面上方都要安裝塑料覆蓋層。在實驗過程中，靠近所有可能出現洩漏的角和壁處通過計量少量的若丹明來測試洩漏情況。
結果如圖4的濁度對表面負荷曲線所示。上面曲線表示的傳統浮選過程，下面曲線表示的是本發明採用層板的浮選過程，該曲線清楚地說明，採用本發明構思的方法是有效的。因此，通過採用層板浮選法，能夠明顯地增加表面負荷，從而增加裝置的處理能力。可以成功的採用超過10m/h的表面負荷，通過比較顯示出，在保持同樣濁度的同時，表面負荷可至少增加大約50％。
應當注意，本發明不限於所述的實施例，顯而易見，本專業普通技術人員能作出多種變化和改進。
權利要求
1.一種用於淨化被汙染水的浮選裝置(1)，該裝置包括一個帶有進水部件(23)的浮選池(3)，進水部件用於向上述浮選池提供被汙染水；一組限定水流過該部件流動通道的隔開部件(43、65)的組合件(41)；以及表面汙泥出口部件(15、17)和處理後水的出水部件(39、45；57、61)，其特徵在於，帶有一個迫使進入的汙水到達上述組合件(41)上方，並穿過所述組合件向下流動，之後使處理後的水流向出水部件(39、45；57、61)的導流部件。
2.如權利要求1所述的浮選裝置，其特徵在於，上述供水部件設置在浮選池一端的底部(13)。
3.如權利要求1或2所述的浮選裝置，其特徵在於，上述隔開部件的組合件(41)由一組等間距隔開的傾斜的平行板(43)構成，其限定狹窄的水流通道。
4.如權利要求1或2所述的浮選裝置，其特徵在於，上述隔開部件的組合件(41)由一組等間距隔開的傾斜平行管(65)組成，其限定狹窄的水流通道。
5.如上述任一權利要求所述的浮選裝置，其特徵在於，上述供水部件由一個在浮選池(3)整個寬度上延伸的進水槽(23)構成。
6.如上述任一權利要求所述的浮選裝置，其特徵在於，上述處理後水的出水部件(39、45)設置在上述浮選池(3)的底部(13)。
7.如權利要求6所述的浮選裝置，其特徵在於，上述出水部件由一個扁平盒(31)組成。
8.如權利要求7所述的浮選裝置，其特徵在於，上述扁平盒有一個設有小孔(45)的頂壁(33)，由此，當水穿過時能均勻分布在整個組合件(41)上。
9.如權利要求3或5所述的浮選裝置，其特徵在於，上述池設置有雙層側壁(51a，b、53a，b)，內側壁的下端設置有多個由上述層板(43)構成的狹窄通道連通的開口(59)，藉助於上述開口，淨化後的水在上述側壁之間向上流動，流向處理後水的出水部件(39)。
10.如權利要求9所述的浮選裝置，其特徵在於，上述開口(59)設置得當水流過時，水能在上述組合件(41)上均勻分布。
11.如權利要求9或10所述的浮選裝置，其特徵在於，上述處理後水的出水部件，由設置在上述側壁(51a，b、53a，b)頂部的多個出水堰(61)構成，每一出水堰(61)都連接有一個從上述開口(59)的一個開口延伸的流動渠道(57)，該開口與對應的狹窄通道共同延伸並並列設置，且設置在上述側壁的內側。
12.如上述任一權利要求所述的浮選裝置，其特徵在於，進一步包括設置在上述進水部件(23)處的分散部件(19、25)，用於引入進行氣浮的氣體。
13.一種通過浮選淨化被汙染水的方法，該方法包括以下步驟a)將被汙染水引入位於浮選池頂部的浮選區，同時通過向其中引入氣體而使水分散；b)使分散後的水穿過增加表面的區域向下流動，其流動速度要使小氣泡夾帶在水中，而又聚集並與上述表面相接觸，由此上升到浮選區的頂部；c)從浮選區的頂部除去浮渣，並排放分離後的淨化水。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，在上述浮選區汙水的表面負荷超過大約7m/h，優選地要超過大約10m/h。
15.如權利要求13或14所述的方法，其特徵在於，上述增加表面的區域由傾斜的層板或管構成。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，上述增加表面的區域由傾斜的層板構成。
17.如權利要求13到16中任一權利要求所述的方法，其特徵在於，在基本上等於浮選區底部高度處引入汙水，並在該區用氣體分散水，然後使分散後的水向上流動，流到浮選區的外部，並使水指向浮選區和分布在浮選區上方，以便穿過浮選區向下流動。
全文摘要
一種淨化汙水的浮選裝置(1),該裝置包括一個帶有進水部件(23)的浮選池(3),用於向上述浮選池提供汙水;一組限定水流過該部件流動通道的隔開部件(43、65)的組合件(41);以及表面汙泥出口(15、17)和處理後水的出水部件(39、45;57、61),還包括迫使進入的汙水到達上述組合件(41)上方,並穿過組合件向下流動,之後使處理後的水流向出水部件(39、45;57、61)的導流部件;本發明也包括一種在該裝置中通過浮選淨化汙水的方法。
文檔編號C02F1/24GK1207720SQ9619974
公開日1999年2月10日 申請日期1996年12月6日 優先權日1995年12月7日
發明者簡·達爾奎斯特, 託斯坦·赫德伯格 申請人:普雷克公司