專利名稱：用于顆粒浮選和分離的氣體能量控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及液體分離部件、系統(tǒng)和方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種液體浮選分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)占據(jù)非常小的區(qū)域并可被調(diào)節(jié)成適應(yīng)變化的液流。
背景技術(shù)：
經(jīng)常需要從液體中除去污染物。例如，在許多情況下，理想的是需要除去廢水中的顆粒、膠體、溶劑和油。
諸如土粒、脂肪、油和油脂等之類的許多廢水固渣和乳化組分被充電。將凝結(jié)劑和絮凝劑之類的廢水處理的化學(xué)物品或添加劑加入以便抵消這種電荷并開始成核進(jìn)而生長(zhǎng)成更大的膠體和懸浮顆粒，也稱之為絮狀物。當(dāng)凝結(jié)和絮凝過程最佳時(shí)，絮狀物的直徑尺寸可以為一毫米至幾厘米。太多的化學(xué)物品會(huì)使絮狀物再次被充電，由于過度充電的顆?；蛐鯛钗锉舜伺懦獠A向于分離，從而導(dǎo)致其破裂和/或永久破壞。
凝結(jié)劑是用于抵消粒子電荷的化學(xué)制品，諸如無機(jī)鹽(例如氯化鐵)或聚合體(例如陽離子聚酰胺)。絮凝劑是用于將較小的凝結(jié)絮狀物匯集成大而穩(wěn)定的絮狀物的大分子量聚合物，從而使固體/液體分離。這些大分子經(jīng)常是盤繞的，而且必定要被展開并與即將被凝結(jié)的廢水流很好混合。
凝結(jié)劑通常為多種化學(xué)制品，因此需要足夠的混合時(shí)間和能量將它們與引入的廢水流均勻混合。同樣地，將絮凝劑展開并使其與即將被凝結(jié)的廢水流很好混合需要最佳的混合能量。如果帶狀聚合物纏繞或“團(tuán)”在一起，該聚合物僅可附著最小量的廢水顆粒。如果進(jìn)行的混合不是最佳的，欲謀求最大程度的凝結(jié)就會(huì)將過量的凝結(jié)劑或絮凝劑引入受污液體中，因此浪費(fèi)了有價(jià)值且昂貴的凝結(jié)劑和聚合物化學(xué)制品。然而，如果施加太多的混合能量，就會(huì)出現(xiàn)絮狀物不可逆地破裂以及無效的固體/液體分離。
溶解空氣的浮選(DAF)系統(tǒng)通常用于分離液體例如廢水中的顆粒物。這些系統(tǒng)一般采用的原理是從液體中上升的氣泡附著并帶走懸浮在液體中的顆粒。當(dāng)氣泡達(dá)到液體表面時(shí)，所附著的顆粒聚結(jié)形成所收集的浮渣。
優(yōu)選的是，受污液體和處理添加劑形成均勻的混合物，這樣當(dāng)加入溶解的氣體并隨后允許聚結(jié)成氣泡時(shí)，大量的污染物將會(huì)隨著氣泡帶到表面上。如果混合物不均勻，甚至在處理之后仍然會(huì)有不能接受的量的污染物保留在液體中。
在過去，人們認(rèn)為，長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)有力混合就可獲得最佳混合。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況不是這樣的。相反，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些處理添加劑對(duì)于所用的混合能量非常敏感。因此，過分混合以及混合不足都會(huì)對(duì)添加劑造成有害影響并會(huì)改變其狀態(tài)或效率。為了有效地使用凝結(jié)劑和絮凝劑，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，混合時(shí)間和能量必須匹配增壓和減壓能量從而產(chǎn)生尺寸為正好附著于絮狀物上的氣泡并產(chǎn)生在附著于絮狀物之后長(zhǎng)成更大氣泡的氣泡。這確保了絮狀物團(tuán)從水中浮選出來并用空氣取代絮狀物團(tuán)中的大量夾帶水。
傳統(tǒng)的DAF系統(tǒng)選擇一小部分步驟來排出液流并利用溶解的氣體、一般為大氣使該液流再次飽和。這部分液流排入浮選槽的下部，溶解的氣泡從液體中上升并附著于液體中的污染物顆粒。附著的概率隨著所形成的氣泡數(shù)目、氣泡大小、碰撞角、氣泡與顆粒之間存在的疏水引力而變。浮選槽包括出口，已處理的液體以與液體的流入比率一致的流率流經(jīng)該出口，并且所述的部分排入液流在此循環(huán)以便捕集空氣。
DAF系統(tǒng)處理時(shí)間和污染物去除效率一般取決于氣泡在溶液中的滯留時(shí)間和氣泡/顆粒接觸的概率。反過來，滯留時(shí)間受氣泡大小、氣泡浮力、氣泡在浮選槽中釋放時(shí)的深度、以及液體中的湍流量的影響。允許氣泡具有足夠時(shí)間從槽底部上升并到達(dá)液體表面需要相對(duì)較大的基底面。因此，傳統(tǒng)的DAF系統(tǒng)采用較大且成本高的具有相應(yīng)較大“基底面”的槽。
正是這種系統(tǒng)的尺寸增加了調(diào)節(jié)控制和效果之間的時(shí)間。這是因?yàn)橥ㄟ^調(diào)節(jié)點(diǎn)、例如DAF上游的聚合物入口而流動(dòng)的水需要在半小時(shí)內(nèi)，并且經(jīng)常在一小時(shí)內(nèi)，到達(dá)DAF的出口處。因此，在調(diào)節(jié)的效果可被判斷從而告知下一步調(diào)節(jié)之前，基本有延時(shí)(也就是，響應(yīng)時(shí)間)。結(jié)果，處理過程產(chǎn)生了屬于操作要求之外的處理過的廢水流，較長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致產(chǎn)生與規(guī)格不符的許多加侖的廢水。
這在DAF系統(tǒng)接收到來自幾個(gè)不同過程的流量的情況下格外真實(shí)。這是普遍存在的。常常，分散的流量補(bǔ)償那些進(jìn)入DAF系統(tǒng)的總流量的變化部分。來自封存地面的地面排水管，例如時(shí)常會(huì)帶走相當(dāng)少量的排泄液體并且在沖洗過程中流量較大。因此，到達(dá)DAF系統(tǒng)的混合液體的特征一般可在一分鐘內(nèi)從一種變?yōu)榱硪环N。除非對(duì)DAF過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常通過調(diào)節(jié)化學(xué)制品劑量，污染物的去除效率將會(huì)改變并可降級(jí)至規(guī)格之下。所以需要能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于即將處理的液流的特征的改變。對(duì)典型的DAF槽進(jìn)行這些實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的相反結(jié)果是槽尺寸較大。
在努力減小DAF系統(tǒng)用的槽尺寸的過程中，美國專利4,022,696所披露的方案采用旋轉(zhuǎn)筒和絮凝物勺。所述筒將入口沿著流程基本水平地定向從而增加氣泡行程的路徑長(zhǎng)度，并相應(yīng)地增加滯留時(shí)間。然而，旋轉(zhuǎn)筒和勺會(huì)產(chǎn)生使氣泡上升減緩的湍流。遺憾的是，雖然槽尺寸減小被認(rèn)為是優(yōu)點(diǎn)，但仍會(huì)出現(xiàn)性能受滯留時(shí)間約束的問題。
美國專利5,538,631中所披露的另一個(gè)方案設(shè)法通過結(jié)合多個(gè)隔開并垂直排列的擋板而解決湍流的問題。擋板包括斜設(shè)的各葉片以便把來自槽底部所設(shè)的入口的液流改變方向。流經(jīng)所述槽的液體當(dāng)橫越葉片時(shí)向上偏轉(zhuǎn)，據(jù)說會(huì)減少槽入口附近所產(chǎn)生的湍流的擴(kuò)展和強(qiáng)度。雖然這種方案旨在減少與氣泡滯留時(shí)間有關(guān)的湍流問題，經(jīng)改向的液體看起來仍然會(huì)影響氣泡在槽的其它區(qū)域上升。而且，該方案未能解決DAF性能依賴于在氣泡上升過程中需要實(shí)現(xiàn)氣泡-顆粒-附著的基本問題。這使得完成分離所需的滯留時(shí)間增加。
在努力克服傳統(tǒng)的DAF系統(tǒng)的局限性的過程中，已經(jīng)提出將噴射空氣的水力旋流器(ASH)作為DAF系統(tǒng)的替代物。米勒的美國專利4,279,743中披露了噴射空氣的水力旋流器的一種形式。該裝置主要結(jié)合采用離心力和空氣噴射來去除液流中的顆粒。液流在壓力作用下提供給具有入口的圓柱腔內(nèi)，該入口被構(gòu)造成沿著多孔壁將液流引入一般為螺旋形的軌道內(nèi)。液體的角動(dòng)量產(chǎn)生徑向定向的離心力，該離心力與流動(dòng)速度有關(guān)并與圓形路徑的半徑間接有關(guān)。多孔壁容納在氣室內(nèi)，該氣室中的氣體被加壓以滲透于多孔壁中并克服作用在液體上的反向離心力。在操作中，所述系統(tǒng)接收并排出正迅速循環(huán)的溶液，同時(shí)氣體滲透入多孔壁。穿過多孔壁的空氣通過迅速移動(dòng)的液流而被剪切入液流內(nèi)。由于剪切作用形成的微小氣泡與溶液中的顆?；驓怏w相結(jié)合，并且它們作為渦流中的浮渣朝著圓柱腔的中心漂浮。位居中心的渦流浮渣然后由設(shè)置在圓柱腔上端的渦流探測(cè)器捕獲并排出，同時(shí)剩余的溶液從腔的底部排出。
然而，在操作中，部分浮渣易于在離開水力旋流器的底端而不是從上端排出的時(shí)候被重新夾帶入液體中。此外，從上端排出的浮渣通常帶有一部分水，這部分水必須進(jìn)行長(zhǎng)久的脫水以便傾析至水力旋流器的工藝上游。
美國專利4,838,434和4,997,549中描述了普通ASH構(gòu)造的一種變型，它采用位于圓柱腔底端的浮渣基架來幫助經(jīng)由渦流探測(cè)器的浮渣渦流定向。另一種ASH變型是，用設(shè)置在圓柱腔底部并具有圓柱形刀刃的固定分離器來替換渦流探測(cè)器和浮渣基架。所述刀刃定位成將螺旋流動(dòng)的溶液分割成由成分比重決定的多種成分。如上所述，ASH系統(tǒng)易于受到一般殘留在浮渣中的較大量溶液的損害，相當(dāng)多的顆粒污染物通常殘留在溶液中。在實(shí)踐中，由于污染物的顆粒尺寸變小，導(dǎo)致軸向和徑向速度的矢量力支配著液流中顆粒的定位。這就減少了旋液分離器的有效性，較小的顆粒這時(shí)候隨機(jī)分布在不受比重支配的溶液中。
莫爾斯(Morse)等人在美國專利6,106,711中公開了一種采用不同于上文的水力旋流器的系統(tǒng)，該水力旋流器沒有浮渣基架和渦流探測(cè)器，而是浮渣和液體一起排出水力旋流器。此外，所述系統(tǒng)依賴具有葉片的下游槽，該葉片從豎直方向傾斜從而將氣泡-顆粒聚集體與液流團(tuán)分開。莫爾斯等還在美國專利6,171,488中披露了一種系統(tǒng)，它所采用的水力旋流器與美國專利6,106,711中的不同，其區(qū)別在于水力旋流器使浸沒水中的入口處于下游槽內(nèi)。雖然這兩個(gè)專利的裝置與DAF系統(tǒng)相比較小，并因此提供有準(zhǔn)實(shí)時(shí)控制，但是所述裝置是這樣一種單一單元，它需要相當(dāng)大位置并大得需要特殊設(shè)備來移動(dòng)它。而且它不能連續(xù)引入多于一種的添加劑，所述的添加劑必須在引入另一添加劑之前完全混合。例如，理想的是在加入聚合的絮凝劑之前調(diào)節(jié)pH值，從而避免絮凝劑劑量太高。此外，較大量的極細(xì)氣泡將提高浮選。對(duì)于莫爾斯的這些發(fā)明，它們沒有多個(gè)可調(diào)節(jié)的變量來優(yōu)化性能，因此，為了處理特定的廢水，所述系統(tǒng)經(jīng)常必須在制造的時(shí)候按客戶需求設(shè)計(jì)。
當(dāng)前技術(shù)在對(duì)變化的廢水流的快速反應(yīng)能力方面不是令人滿意的?；瘜W(xué)添加劑的混合經(jīng)常具有物理破壞性。這種混合并非經(jīng)常有效而且一般需要較長(zhǎng)時(shí)間，由此導(dǎo)致實(shí)際系統(tǒng)變大且在生產(chǎn)設(shè)備中占據(jù)著貴重地位。
所以，現(xiàn)有技術(shù)沒有解決以下的根本問題較大基底面，過程控制，模塊化設(shè)計(jì)，雜質(zhì)、添加劑和空氣的均勻混合，或通過斷開擱板部件處理最小至最大流量的適應(yīng)性，或就地調(diào)節(jié)這些部件的能力。還需要一種浮選分離系統(tǒng)，其部件無需彼此接近這樣可調(diào)節(jié)空間約束。同時(shí)需要一種方法，在每個(gè)絮凝步驟和浮選過程中簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)地制造大量所需的最佳尺寸的氣泡。另外需要能夠容易地改變添加劑的型號(hào)和順序以使劑量最小并與下游的添加劑分界。其它還需要一種分離系統(tǒng)，減少單位體積內(nèi)待處理液體所需的添加劑的量。需要控制氣泡形成的數(shù)目、大小、和時(shí)限，從而在雜質(zhì)顆粒與氣泡之間產(chǎn)生作用半徑很大的疏水力，所有這些都會(huì)增加系統(tǒng)的有效性并減少操作成本。本發(fā)明的浮選分離系統(tǒng)和方法滿足這些需要并提供其它相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的液體調(diào)節(jié)系統(tǒng)和方法提供一種處理液體的有效和節(jié)約成本的方式。本發(fā)明建立一種系統(tǒng)來進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)并提出氣體液體和固體混合策略，然后經(jīng)由模塊化系統(tǒng)以任何比例實(shí)施，系統(tǒng)被調(diào)節(jié)成在不使聚合體物理降解的情況下將添加劑均勻混合于液體中，組成氣泡(尺寸、數(shù)量、浮選時(shí)間、循環(huán)路徑)以便進(jìn)行有效的氣泡/顆粒附著，從而有效地定位所得到的絮凝物，并加速從這些絮凝物中排出水。
這是部分地通過減小作為浮選系統(tǒng)性能的一個(gè)因素的氣泡滯留時(shí)間而實(shí)現(xiàn)的。此外，通過使顆粒-氣泡最大程度地接觸，部分地通過在絮凝和分離步驟中最有效地增加氣泡的數(shù)目，系統(tǒng)性能增強(qiáng)。減少所需的滯留時(shí)間使得浮選容器更小，該浮選容器反過來減少了底面空間和材料造價(jià)成本。此外，當(dāng)過程調(diào)節(jié)之間根本沒有滯留時(shí)間(此后為響應(yīng)時(shí)間)時(shí)，可獲得準(zhǔn)實(shí)時(shí)過程控制。通過唯一的允許部件彼此遠(yuǎn)離物理的一種設(shè)計(jì)，還可獲得空間適應(yīng)性。根據(jù)廢水中的污染物，通過均勻、按順序進(jìn)行混合處理，定制混合能量和聚集體受該混合能量影響的持續(xù)時(shí)間，可基本減少高成本的添加劑的量。
為了實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供一種用于通過浮選從受污液體分離顆粒的系統(tǒng)，和相關(guān)方法。首先從受污液體篩選任何尺寸大于本發(fā)明所有部件的任何孔的最小尺寸的物體。然后將必要的分離增強(qiáng)化學(xué)添加劑添加于受污液流中，并將該受污液體泵送至用于混合化學(xué)添加劑和氣體的混合裝置中。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，該混合裝置包括具有注氣口和多個(gè)液體口的反應(yīng)器頭，該液體口被構(gòu)造成當(dāng)液體流向混合裝置的下降管時(shí)將自旋或螺旋運(yùn)動(dòng)傳遞給該液體。所述液體口被構(gòu)造成可拆卸地接收限流器，從而允許流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積改變。
然后，所混合的液流流向減壓裝置，該減壓裝置與混合裝置的出口流體連通。壓力傳感器可操作地設(shè)置在混合裝置與減壓裝置之間，調(diào)節(jié)閥設(shè)置在混合裝置和減壓裝置之間，用于改變到達(dá)減壓裝置的液體的流量。
減壓裝置使液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，減壓裝置包括其內(nèi)具有限流器元件的擴(kuò)大管。典型地，限流器元件由孔板構(gòu)成，孔的大小和數(shù)目是根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇的，從而使氣泡成形和浮選達(dá)到最大程度。
減壓裝置的出口設(shè)置在浮選槽的起花腔(bloom chamber)內(nèi)，其中在起花腔內(nèi)裝載絮狀物的氣泡被向上引導(dǎo)到浮選槽的上部。沒有完全漂浮至表面的裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的分離腔上部循環(huán)直至它們上升至浮選槽和液體的上表面?？烧{(diào)壁設(shè)置在浮選槽的起花腔與分離腔之間，用于改變浮選槽的體積和液體的循環(huán)特征。
已凈化的液體流向浮選槽的分離腔下部。優(yōu)選地，孔壁設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方，以有助于更均勻地除去凈化液。凈化液腔與浮選槽的下部及凈化液出口流體連通。凈化液腔包括用于有選擇地控制從所述出口除去的凈化液體的體積的可調(diào)節(jié)壁。
像撇渣器之類的機(jī)構(gòu)從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物，然而該污染絮狀物進(jìn)入脫水裝置，該脫水裝置把所除去的污染絮狀物脫水。
根據(jù)以下參照附圖的更詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更清楚，所述附圖通過實(shí)例例示了本發(fā)明的原理。


附圖例示了本發(fā)明。在這些圖中圖1為本發(fā)明的浮選液體凈化系統(tǒng)的示意圖；圖2為利用臺(tái)架(bench)試驗(yàn)來確定處理所述液體時(shí)所用的化學(xué)添加劑的最佳水平的曲線圖；圖3為確定處理所述液體時(shí)的最佳混合能量或速度的曲線圖；圖4為確定處理所述液體時(shí)的最佳混合時(shí)間的曲線圖；圖5為本發(fā)明所用的混合裝置的局部剖視圖；圖6為本發(fā)明的混合裝置的筒的簡(jiǎn)圖，其中插入限流栓；圖7為頂部剖視圖，其示出了混合裝置的筒中所形成的切向部分；
圖8為圖5的混合裝置的部件的剖視簡(jiǎn)圖；圖9為曲線圖，其示出了所述筒中的開口或孔的最佳數(shù)目，從而以指定參數(shù)處理所述液體；圖10為根據(jù)本發(fā)明與減壓裝置串聯(lián)的本發(fā)明的多個(gè)混合裝置的簡(jiǎn)圖；圖11為部分液體管路的簡(jiǎn)圖，其示出了本發(fā)明中所使用的液體閥、壓力傳感器和減壓裝置；圖12為本發(fā)明中所使用的孔板的頂視平面圖；圖13為確定本發(fā)明減壓裝置的最佳長(zhǎng)度和直徑的曲線圖；圖14為浮選槽中所產(chǎn)生的與液體流量或壓力相關(guān)的氣泡的各種圖示；圖15是在給定液壓下氣泡的滯留時(shí)間的曲線圖；圖16A-16C為確定本發(fā)明最佳參數(shù)的簡(jiǎn)圖；圖17為在給定的液體流量和壓力下圖12的孔板中孔的最佳數(shù)目的曲線圖；圖18為根據(jù)本發(fā)明最佳確定壓力裝置和混合裝置的特征的曲線圖；圖19為本發(fā)明中所使用的固體脫水系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖；圖20為在這種脫水系統(tǒng)使用槳輪的簡(jiǎn)圖；圖21為在本發(fā)明的脫水系統(tǒng)中使用撇渣器的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
如例示的附圖所示，本發(fā)明在于一種有效的節(jié)約成本的液體處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在圖1中示出，并包括與浮選槽14內(nèi)所設(shè)的減壓裝置12流體相連的混合裝置10。這里將更詳細(xì)描述的混合裝置10特別設(shè)計(jì)成將化學(xué)添加劑、氣體等與受污液體混合，這樣氣體以非常小的尺寸被夾帶入液體中從而粘附在固體顆粒和絮凝劑上，當(dāng)液體流經(jīng)減壓裝置12時(shí)，氣泡尺寸增大，絮狀物和固體污染物朝著浮選槽14的表面上升。最終，漂浮的顆粒形成泥渣或浮渣16，同時(shí)已凈化的液體18沉向浮選槽14的底部。浮渣16被移至脫水子系統(tǒng)或裝置20，浮渣16在該脫水子系統(tǒng)或裝置20中被進(jìn)一步脫水和處理。
本發(fā)明的流體調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)成以任何比例模塊化，它被調(diào)節(jié)成在沒有物理降解聚合體的情況下將添加劑均勻混合于液體中，組成氣泡(尺寸、數(shù)量、浮選時(shí)間、循環(huán)路徑)以便進(jìn)行有效的氣泡/顆粒附著，從而有效地定位所得到的絮凝物，并加速從這些絮凝物中排出凈化液或水。這里要更全面理解的是，本發(fā)明顯著減小了作為浮選系統(tǒng)性能的一個(gè)因素的氣泡滯留時(shí)間，從而允許浮選槽14更小，該浮選槽14又減小了底面空間和材料造價(jià)成本。如這里將更全面解釋的，由于所述系統(tǒng)的構(gòu)件的可調(diào)特性以及最小氣泡滯留時(shí)間，當(dāng)過程調(diào)節(jié)可用來處理正在改變的受污液流時(shí)，可獲得準(zhǔn)實(shí)時(shí)過程控制。所述系統(tǒng)的部件由于可彼此物理遠(yuǎn)離，也可獲得空間和適應(yīng)性。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2-4，為了設(shè)計(jì)本發(fā)明的系統(tǒng)，從潛在的終端用戶獲取受污液體的樣本。一般地，進(jìn)行瓶式或臺(tái)架檢驗(yàn)需要幾夸脫或幾加侖的液體。在本領(lǐng)域中眾所周知，通過分析部分液體來確定其pH值、懸浮粒子特征等。然后要確定的是改變pH值、凝聚顆粒并產(chǎn)生必要的絮凝劑需要什么化學(xué)添加劑。圖2為利用磁力混合器進(jìn)行瓶式檢驗(yàn)的曲線圖，其中化學(xué)添加劑逐漸增加，而所測(cè)的濁度用來確定特定受污液流用的化學(xué)添加劑的最佳量，每百萬80份。
如上所述，按照常規(guī)理論，在持續(xù)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)減緩混合能量促進(jìn)最佳混合。但是，如圖3和4所示，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況不是這樣的。相反，給定的受污液流具有最佳混合速度或速度范圍，以及最佳混合時(shí)間。減少混合能量不會(huì)使添加劑和氣體在受污液流中完全混合以減少濁度，而過多的混合能量實(shí)際上會(huì)破壞絮凝劑，如上所述。同樣地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在把特定的混合能量用于使給定化學(xué)添加劑的濁度最佳減少的時(shí)間過程中具有“最佳點(diǎn)”?；谂_(tái)架或瓶式檢驗(yàn)中的測(cè)定結(jié)果，設(shè)計(jì)并隨后微調(diào)本發(fā)明的系統(tǒng)的個(gè)別部件。
當(dāng)處理受污液體時(shí)，首先篩選任何尺寸大于本發(fā)明所有部件的任何孔的最小尺寸的物體。在混合裝置10的上游或在混合裝置10內(nèi)將必要的分離增強(qiáng)化學(xué)添加劑加入受污液流中。在任何情況下，以預(yù)定壓力將受污液體泵送至混合裝置10。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5-8，本發(fā)明的液體固體氣體混合裝置10類似于水力旋流器，但不像傳統(tǒng)的具有單一開口的水力旋流器，本發(fā)明的裝置10具有這里將更全面描述的兩級(jí)輸送機(jī)構(gòu)。混合裝置10由上部的反應(yīng)器頭22和下部的下降管24組成，混合液體穿過下降管24從其出口26排出?；旌涎b置這樣設(shè)置使得反應(yīng)器頭22將自旋運(yùn)動(dòng)傳遞給受污液體28從而在下降管24中形成渦流，由此促使添加劑、液體、污染物、和夾帶的氣體完全并基本均勻地混合。
反應(yīng)器頭22包括形成于其側(cè)壁或氣室32上的受污液入口30。基底34和蓋36構(gòu)成外殼。筒38設(shè)在反應(yīng)器頭22的外殼內(nèi)。
筒38與下降管24流體連通。筒38包括多個(gè)開口40，該開口貫穿筒體38的壁。開口40被構(gòu)造成將液體主要沿著切線方向引向筒38的內(nèi)表面42從而令傳遞至此的自旋運(yùn)動(dòng)在筒38和下降管24內(nèi)形成渦流，如圖5所示。雖然圖5，6和8所示的筒38為圓柱形，更典型地，筒體38為多面體形狀，如圖7所示。筒體38可被構(gòu)造為六面體、八面體、或任何其它多面結(jié)構(gòu)。開口40形成于其至少一個(gè)小平面上，更典型地說是形成于其每個(gè)小平面上，如圖7所示。小平面與小平面之間的開口40可均勻或交錯(cuò)對(duì)齊從而使筒體38的中心自旋氣旋腔44內(nèi)的脊最小。
因此，受污液體經(jīng)由入口30流入反應(yīng)器頭22并進(jìn)入接收腔46內(nèi)，該接收腔46由簡(jiǎn)體38與氣室32、基底34、及蓋36之間的空間限定。當(dāng)液體流動(dòng)填充接收腔46時(shí)，液體經(jīng)由開口40沿著切向被引導(dǎo)從而形成自旋液體，如先前在上文所述以及圖5所示。開口40的數(shù)目，尺寸通?；鞠嗟鹊拈_口40的直徑、以及內(nèi)壁42或氣旋腔44和下降管24的直徑，決定了液體自旋和穿過裝置10時(shí)的速度。
由筒體38和下降管24的內(nèi)壁限定的中心自旋氣旋腔的直徑，通過可能影響裝置10的流量來確定。雖然，給定直徑的裝置10可正確控制廣泛范圍的流量，但當(dāng)超過所述的流量范圍時(shí)，裝置10將需要用更大或更小直徑的腔來代替。例如，直徑為一英寸的氣旋腔每分鐘可處理0.1至10加侖流量。直徑為兩英寸的氣旋腔每分鐘可處理5至80加侖的流量。直徑為三英寸的氣旋腔每分鐘可處理70至250加侖的流量。直徑為六英寸的氣旋腔每分鐘可處理500至2000加侖的流量。應(yīng)注意，這些流率的上限不受氣旋腔的限制，但受需要傳遞所述流量的泵送系統(tǒng)的成本、給定過程的液流的壓力需求、以及處理和分離最終液體/固體組分的下游浮選裝置的尺寸的限制。
本發(fā)明的另一特定唯一方面是開口40適于容納可拆卸的限流栓48。典型地，該開口通過鉆孔而成并具有內(nèi)螺紋從而包括螺紋50，該螺紋50允許帶螺紋的限流栓48借助改錐或其它工具擰入其內(nèi)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，可采用其它部件可拆卸地將限流栓48插入開口40內(nèi)。在給定的恒變流速下插入或取出這些栓48，將會(huì)增加或減少傳遞給自旋液體28的能量。這影響了流經(jīng)所述裝置22的液體體積以及流經(jīng)裝置10的液體的壓力變化。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為最佳絮凝和混合需要的是以低混合能量(機(jī)械混合器為30-100RPM)的較長(zhǎng)混合時(shí)間(1-10分鐘)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況不必這樣，因?yàn)楦呋旌夏芰?機(jī)械混合器為高達(dá)4000RPM)的較短混合時(shí)間(5-10秒)可以產(chǎn)生易于漂浮的具有較低濁度和較大絮狀物的較潔凈水。因此，裝置10內(nèi)的離心混合不僅可持續(xù)數(shù)秒還可產(chǎn)生極佳的混合和絮狀物，而不用任何機(jī)械預(yù)混或潛在聚合物破裂。液體28經(jīng)過裝置10時(shí)的混合能量或速度很大程度上由打開以接收液體的開口40的數(shù)目來決定。開口40越少，自旋液體28的速度越高。
參照?qǐng)D6，本發(fā)明的混合裝置10可通過提供限流栓48′和48″進(jìn)一步調(diào)節(jié)，該限流栓48′和48″具有穿過其中心的小孔以允許小量液體由此流過。這種穿過栓48的小孔的直徑可改變，這樣許多栓48可用于終端用戶來調(diào)節(jié)混合裝置10。通過修改栓48中所穿鑿的孔的大小，在液體28的壓力下降/加速期間可獲得不同控制度，同時(shí)利用固定直徑的氣旋腔擴(kuò)大給定裝置10的可用流量范圍。
參照?qǐng)D9，曲線圖中示出了與反應(yīng)器頭22中的開口40的數(shù)目相比較時(shí)的壓差損失，該壓力損失與自旋液體的速度或rpm對(duì)應(yīng)?？梢钥闯觯_口的數(shù)目的初始改變顯著影響了壓差損失。然而，當(dāng)打開更多的開口時(shí)，壓差降低。這可有利地用于影響混合能量和時(shí)間。例如，如果某一化學(xué)制品需要相對(duì)較高的混合能量，反應(yīng)器頭22的筒中被打開的開口40或孔的數(shù)目?jī)H為幾個(gè)。然而，如果化學(xué)性質(zhì)易受到破壞或相反需要低混合能量，就增加開口或孔40的數(shù)目從而減小混合裝置10中的速度和壓差。
一般將pH試劑、絮凝劑、凝結(jié)劑等之類的添加劑加入受污液流中以改變其化學(xué)性質(zhì)并使液流28中的懸浮固體結(jié)合。雖然這可在裝置10的上游完成，但本發(fā)明的裝置10也可包括在混合之前或過程中立即引入這種添加劑的入口52。注氣口54也形成于裝置10中，典型地，形成于反應(yīng)器頭22中。優(yōu)選地，注氣口54形成于反應(yīng)器頭22的蓋36中，這樣由此引入的氣體進(jìn)入中心排空區(qū)56，從而自旋液體吸收并夾帶該被引入所述裝置10的氣體。下部的渦流壓力空腔56促使所引入的氣體隨著中心旋轉(zhuǎn)液體旋轉(zhuǎn)進(jìn)入裝置10的下降管24內(nèi)而與該液體接觸。氣體可連續(xù)或間歇地從注氣口54加入。傳感器58可用來探測(cè)中心氣柱56終止的地方，以及通過將更多或更少的氣體加入中心渦流56而被控制的渦流的物理形狀。這種傳感器可通過視覺、聲音、電子、或其它方式探測(cè)渦流的位置來確定補(bǔ)充氣體的量，從而代替被吸入液體28內(nèi)和移至下游的氣體。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和8，在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，反應(yīng)器頭22實(shí)際上是模塊化的，這樣蓋36可從基底氣室32移開以便接近中心筒38及其限流栓48和開口40。典型地，快速釋放夾(未示出)將可拆卸的蓋36固定至氣室32，雖然可采用諸如帶螺紋附件等之類的其它部件。襯墊60一般用來將蓋36密封于筒38和氣室32上。采用可拆卸的蓋36，可易于接近中心筒38。筒38可容易地從反應(yīng)器頭22的壓力腔拉出以便，添加更多的栓48，或用帶鉆孔的栓48′替換實(shí)心的栓48，或除去可能會(huì)累積在開口40或氣旋腔44中的大塊物質(zhì)或薄膜礦物組合。對(duì)裝置10的操作者非常重要的一點(diǎn)是，當(dāng)中心筒38被提升且無溢出地離開底面時(shí)，反應(yīng)器頭22內(nèi)存在的所有液體28在其中一種調(diào)節(jié)過程中回落入壓力腔/氣旋腔內(nèi)。
因此，隨著受污液體源的變化，本發(fā)明的混合裝置10可改變成根據(jù)需要適當(dāng)混合添加劑和氣體。如上所述，打開或關(guān)閉某些開口40，降低或增加進(jìn)氣壓力可控制混合力的量值?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，多數(shù)污染物及其相應(yīng)的電荷補(bǔ)償(charge satisfaction)添加劑具有混合能量“最佳點(diǎn)”，其中絮凝性能在該“最佳點(diǎn)”增強(qiáng)。調(diào)節(jié)混合能量固然重要，但到目前為止，忽略了浮選系統(tǒng)的部件設(shè)計(jì)和混合方法論。
如圖10所示，很少有像單一混合裝置10或多個(gè)液體串聯(lián)的混合裝置10-10一樣可根據(jù)最佳分離所需的混合能量和時(shí)間的量來使用。多個(gè)混合裝置10的串聯(lián)可使每種化學(xué)組分單獨(dú)地以最佳混合能量和時(shí)間連續(xù)注入化學(xué)制品，如果使混有氣體的渦流優(yōu)化的能量由于軟(soft)化學(xué)混合能量要求等而不足以使液流飽和，溶解于渦流的復(fù)合氣體就會(huì)逸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，管道62互連每個(gè)裝置10的出口26和入口30。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明的可調(diào)混合裝置10使終端用戶能夠?qū)⒏呋旌夏芰考尤肫渲幸粋€(gè)混合裝置10內(nèi)，該混合裝置具有相對(duì)較少數(shù)目的開口40以將高速度賦予受污液體從而有利和有效地混合液體和化學(xué)添加劑，然后將第二混合裝置用的其它化學(xué)制品注入，該第二混合裝置具有更軟(softer)的化學(xué)混合能量要求，該混合裝置10具有相對(duì)較多數(shù)目的開口40來傳遞相對(duì)較慢的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)和較低混合能量。類似地，可串聯(lián)多個(gè)混合裝置10而非采用長(zhǎng)下降管來延長(zhǎng)混合時(shí)間。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10-12，于是，基本均勻混合的液流從其中一個(gè)或多個(gè)混合裝置10被引向減壓裝置12，這里稱之為成核腔。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，成核腔包括中空管64，該中空管具有設(shè)于其中的氣穴板66。氣穴板66具有預(yù)定數(shù)目和尺寸的多個(gè)孔68，液體必須經(jīng)過該些孔。限流板66的設(shè)計(jì)確保了成核氣泡以一種尺寸開始成形，該尺寸小得足以產(chǎn)生大范圍的疏水力，由此促使氣泡/顆粒附著。本發(fā)明的成核腔12被設(shè)計(jì)成在相應(yīng)的混合環(huán)境中產(chǎn)生最佳尺寸和數(shù)目的氣泡，該混合環(huán)境對(duì)每種液流是唯一的。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，終端用戶將最大受污液流量(用加侖/分鐘表示)用于其特定應(yīng)用。減壓成核腔12的尺寸可最佳化從而產(chǎn)生最大數(shù)目的氣泡。如圖13所示，具有適合于給定流量的最佳腔室直徑和長(zhǎng)度。圖13的曲線圖中的“英寸可見度(visibility in inches)”是關(guān)于浮選槽14中的可見度。參照?qǐng)D14，其示出了一系列流量或壓力不同(5-80)的照片，其中浮選槽14的上部相對(duì)沒有氣泡存在，可見度非常高，如流量“5”所例示。然而，當(dāng)氣泡的數(shù)量由于減壓裝置12參數(shù)和混合裝置10參數(shù)最佳而增加時(shí)，浮選槽14的上部逐漸充滿氣泡，如圖14的空白所示。理想地，可見度小于一英寸并一般沿著所述槽長(zhǎng)度保持一致，如流量“40-70”所示。這代表可附著于懸浮顆粒上的氣泡數(shù)目相對(duì)較多以及用于去除它們的液流的化學(xué)性質(zhì)。這樣，一般地，成核腔管64的長(zhǎng)度和直徑被選定以便減少浮選槽14中液體的英寸可見度。
再次參照?qǐng)D1，成核腔12設(shè)在浮選槽14的起花腔(bloomchamber)70內(nèi)，其中受污液體混合物經(jīng)由氣穴板66的孔68被推動(dòng)并減壓，于是當(dāng)成核氣泡由于減壓以及與其它氣泡聚結(jié)而增大尺寸時(shí)，該液體混合物漂浮至表面上。
現(xiàn)在參照?qǐng)D15，曲線圖中示出了排出氣泡上升給定距離(英寸)所花的秒數(shù)?？梢钥闯?，如果氣穴板66處的液體壓力為20至30psi，氣泡上升5英寸所花的時(shí)間大約為20-30秒。然而，如果，壓力增加至假定50-60psi，氣泡上升5英寸所花的時(shí)間就會(huì)超過1分鐘。這就是本領(lǐng)域所指的“滯留時(shí)間”。一般地，當(dāng)氣泡能夠粘附添加于絮狀物和顆粒上時(shí)，它們?cè)谄≈帘砻嬷霸谝后w中滯留的時(shí)間越長(zhǎng)，那么所增加的滯留時(shí)間是理想的。20或30秒的滯留時(shí)間不可能最佳地除去液體中的顆粒。然而，當(dāng)前系統(tǒng)的45分鐘至1小時(shí)的滯留時(shí)間對(duì)于充分處理正在變化的液流所需的準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)是不能實(shí)現(xiàn)的。由于本發(fā)明的構(gòu)造和設(shè)計(jì)，1-2分鐘的滯留時(shí)間可滿意地除去液體中的污染物。
再次參照?qǐng)D10和11，可用各種方法例如改變泵的葉輪尺寸、增加泵轉(zhuǎn)速、或安裝閥72和壓力傳感器74來調(diào)節(jié)氣穴板66處的壓力P2，以控制氣穴板66處的流量和壓力從而使其最佳。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16A-16C，圖表中例示了氣穴板66中的孔68的數(shù)目，以1英寸的六十四分幾的孔的尺寸，泵Hz，以加侖/分的相對(duì)恒定流量，浮選槽14的分離腔76內(nèi)的最終壓力變化和水平方向兩英尺的可見度。因此，仔細(xì)觀察圖16A發(fā)現(xiàn)，氣穴板66的孔68的最佳尺寸為18/64，這可產(chǎn)生1.50英寸的最低可見度。圖16A-16C還表明了，孔數(shù)越少對(duì)于增加氣泡數(shù)目并因此減少給定流量的可見度是理想的。
現(xiàn)參照?qǐng)D17，曲線圖表明了，按照氣穴板的所需液壓力P2，適合于每分鐘幾加侖的受污液流量的氣穴板66中孔68的必要數(shù)目。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該壓力P2最佳為50-60。這樣，一旦終端用戶確定了流量，可用該曲線圖來確定氣穴板66的最佳構(gòu)造。
現(xiàn)參照?qǐng)D18，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，使排放至浮選槽14內(nèi)的氣泡的數(shù)目和尺寸最佳的是，微調(diào)和考慮混合裝置10的可調(diào)因素以及可匹配的成核腔12。因而，通過成核腔管64的大小以及氣穴板66中的孔68的尺寸和數(shù)目，可變更和考慮經(jīng)過混合裝置10的流量以及流經(jīng)于此的液體速度，從而使浮選槽14中的氣泡構(gòu)成(減小可見度)最佳。
再次參照?qǐng)D1，一旦所混合的液體排出起花腔70中的成核腔12，氣泡的尺寸就開始增大并朝著浮選槽14的上部上升。然而，如前所示，不是所有的氣泡都立即上升至浮選槽14的液體表面。相反，一些氣泡要花更長(zhǎng)的時(shí)間完全增大和上升。氣泡的聚集將加速一些氣泡的浮選。如上所述，某一級(jí)別或滯留時(shí)間對(duì)于顆粒從液體最佳浮選是理想的。壁78將浮選槽14的起花腔70與分離腔76分離。這就在浮選槽14的上部產(chǎn)生氣泡循環(huán)和絮狀物。參考標(biāo)號(hào)16表示完全漂浮的氣泡顆粒，它們有時(shí)指的是集中在液體表面的“浮渣”。然而，從成核腔12連續(xù)輸入新液體使得浮選槽上部產(chǎn)生漩渦，其中氣泡隨著時(shí)間的流逝而增大和聚結(jié)，并且吸引和粘附顆粒和化學(xué)制品從而產(chǎn)生絮狀物，該絮狀物一般在一兩分鐘的時(shí)間內(nèi)最終到達(dá)所述表面。壁78包括可調(diào)堰80，用以將浮選槽14上部的水流控制至某一程度，還用以控制循環(huán)至起花腔70內(nèi)的并因此用新氣泡/液體稍微補(bǔ)給的液體量。
當(dāng)水被凈化，氣泡/顆粒向上漂浮至浮選槽14的液體表面時(shí)，較稠的凈化液體18沉向浮選槽14的底部。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，浮選槽14包括具有孔或流動(dòng)口84的限流活底82，凈化的液體18經(jīng)過該孔或流動(dòng)口84下沉。在凈化液體18進(jìn)入排出腔86之前，活底82使穿過整個(gè)槽14底部的流量均衡?？烧{(diào)壁88設(shè)在排出腔86內(nèi)，用以控制從浮選槽14所除去的并由出口90接收的凈化液體18的體積。這樣，可調(diào)節(jié)浮選槽14內(nèi)的液體高度。
浮選槽14上表面的浮游的浮渣泥渣16可排至脫水裝置20內(nèi)。一般地，這可經(jīng)由撇渣裝置92來完成，該撇渣裝置中的多片槳葉可用于將絮狀浮渣16推向斜坡94并進(jìn)入脫水裝置20的接收部96內(nèi)。固體脫水裝置20利用溶解于水并被絮狀物捕獲的過量殘留氣體，與浮渣16中所捕獲的極小氣泡聚結(jié)，這樣迫使殘留的液體從絮狀浮渣16轉(zhuǎn)移。撇渣裝置92的槳葉以特定液流的最佳比率除去漂浮的浮渣16。由于浮渣16僅幾分鐘壽命，液體/絮狀物中夾帶的氣體仍在脫氣，這種夾帶氣體的一部分與浮渣中所捕獲的氣泡聚結(jié)。結(jié)果，這些氣泡膨脹，但仍被捕獲于浮渣內(nèi)。這種膨脹使得等體積的水從絮狀物基體逐出，這就減少了浮渣16的含水量，從而產(chǎn)生更干燥的更多的浮游浮渣。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，固體脫水裝置20包括由斜壁98限定的接收腔96。接收腔壁98調(diào)節(jié)成阻止泥渣或浮渣16排入集水區(qū)100。排泄的水或液體下沉至集水區(qū)100的底部。周期性地，新泥渣16的重力將舊泥渣16擠過壁98的底部從而使其漂浮在集水區(qū)100的上部。新浮渣在殘留的液體頂部漂浮直至其落入排出槽102內(nèi)。周期性地，經(jīng)脫水的液體從出口104排出，該出口可與泵等相連。如圖14和15所示，槳輪106或撇渣器108可用來把已脫水的泥渣16推入收集腔102內(nèi)。具有上水平傳感器112和下水平傳感器114的傳感裝置110一般與泵116相連這樣當(dāng)已脫水的泥渣16到達(dá)收集腔102內(nèi)的某一高度時(shí)，啟動(dòng)泵116來去除所述的泥渣以便清除或進(jìn)一步加工。當(dāng)下水平傳感器114指示收集腔102內(nèi)的泥渣16的水平已經(jīng)達(dá)到相對(duì)低的水平時(shí)，泵116可自動(dòng)關(guān)閉。
本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解的是，本發(fā)明的系統(tǒng)具有勝于當(dāng)前所用的浮選凈化系統(tǒng)更多優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)部件可具有選定的某些結(jié)構(gòu)件和特征，并可被控制成在浮選槽14內(nèi)最佳形成氣泡。而且，由于飽和的氣泡/液體在浮選槽14中的滯留時(shí)間相對(duì)較短，準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可用來處理系統(tǒng)的流量、壓力、混合速度等從而滿足準(zhǔn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)過程中污染液流的變化需要。浮選槽14的起花腔70和分離腔76的相互作用使浮選槽14能夠具有較小的基底面(傳統(tǒng)基底面達(dá)到10％)。不像傳統(tǒng)的DAF系統(tǒng)，由混合裝置10執(zhí)行的基本完全和均勻的混合促使混合物從減壓裝置12百分之百排入浮選槽14內(nèi)，從而每次處理的是全部受污液流而不是一部分受污液流。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。
雖然為了例示而詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)施例，但在不違背本發(fā)明的范圍和宗旨的情況下可以進(jìn)行各種改變。相應(yīng)地，本發(fā)明除了附隨的權(quán)利要求之外不會(huì)受到限制。
權(quán)利要求
1.一種用于通過浮選從受污液流中分離顆粒的系統(tǒng)，包括用于將液體與分離加強(qiáng)添加劑和氣體混合的混合裝置；與混合裝置的出口流體連通的減壓裝置，用于在液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡；具有起花腔和分離腔的浮選槽，起花腔與減壓裝置的出口流體連通，浮選槽被構(gòu)造成在起花腔內(nèi)將裝載絮狀物的氣泡向上引導(dǎo)到浮選槽的上部，并使該裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的上部?jī)?nèi)循環(huán)直至它們上升至浮選槽的上表面，其中已凈化的液體流向浮選槽的分離腔的下部；和用于從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物的機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括壓力傳感器，其可操作地設(shè)置在混合裝置和減壓裝置之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在混合裝置和減壓裝置之間，用于改變流向減壓裝置的液體流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，混合裝置包括具有注氣口和多個(gè)液體口的反應(yīng)器頭，該液體口被構(gòu)造成當(dāng)液體流向混合裝置的下降管時(shí)將自旋運(yùn)動(dòng)施加給該液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體口被構(gòu)造成可拆卸地容納限流器，在該限流器內(nèi)可改變流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，減壓裝置包括其內(nèi)具有限流器元件的擴(kuò)大管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述限流器元件包括孔板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述孔板中的孔的尺寸和數(shù)目是根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括可調(diào)節(jié)壁，其設(shè)置在浮選槽的起花腔和分離腔之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方的孔壁。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括形成于浮選槽的下部的凈化液出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括與浮選槽的下部和凈化液出口流體連通的凈化液腔，并包括用于有選擇地控制通過所述出口除去的凈化液體的體積的可調(diào)節(jié)壁。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述除去機(jī)構(gòu)包括撇渣器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括相對(duì)于浮選槽設(shè)置的脫水裝置，以接收除去的污染絮狀物并將其脫水。
15.一種用于通過浮選從受污液流中分離顆粒的系統(tǒng)，包括用于將液體與分離增強(qiáng)添加劑和氣體混合的混合裝置；包括擴(kuò)大管的減壓裝置，該擴(kuò)大管內(nèi)具有限流器元件，該減壓裝置與混合裝置的出口流體連通以便在液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡；具有起花腔和分離腔的浮選槽，該起花腔與減壓裝置的出口流體連通，該浮選槽被構(gòu)造成在起花腔內(nèi)將裝載絮狀物的氣泡向上引導(dǎo)到浮選槽的上部，并使該裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的上部?jī)?nèi)循環(huán)直至它們上升至浮選槽的上表面，其中已凈化的液體流向浮選槽的分離腔的下部；形成在分離腔的下部中的凈化液出口；用于從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物的撇渣器；相對(duì)于浮選槽設(shè)置的脫水裝置，用以接收來自撇渣器的漂浮的污染絮狀物，并被構(gòu)造成將該除去的污染絮狀物脫水。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括壓力傳感器，其可操作地設(shè)置在混合裝置和減壓裝置之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，包括調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在混合裝置和減壓裝置之間，用于改變流向減壓裝置的液體流。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，混合裝置包括具有注氣口和多個(gè)液體口的反應(yīng)器頭，該液體口被構(gòu)造成當(dāng)液體流向混合裝置的下降管時(shí)將自旋運(yùn)動(dòng)施加給該液體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體口被構(gòu)造成可拆卸地容納限流器，在該限流器內(nèi)可改變流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，限流器元件包括孔板，該孔板中的孔的尺寸和數(shù)目是根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇的。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括可調(diào)節(jié)壁，其設(shè)置在浮選槽的起花腔和分離腔之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括孔壁，其設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括與浮選槽的下部和凈化液出口流體連通的凈化液腔，并包括用于有選擇地控制通過所述出口除去的凈化液體的體積的可調(diào)節(jié)壁。
24.一種用于通過浮選從受污液流中分離顆粒的系統(tǒng)，包括用于將液體與分離增強(qiáng)添加劑和氣體混合的混合裝置；與混合裝置的出口流體連通的減壓裝置，用于在液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡，所述減壓裝置包括其內(nèi)具有孔板的擴(kuò)大管，該孔板中的孔的尺寸和數(shù)目是根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇的；壓力傳感器，其可操作地設(shè)置在減壓裝置和混合裝置之間；調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在減壓裝置和混合裝置之間，用于改變流向減壓裝置的液體流；浮選槽，其具有由可調(diào)節(jié)壁隔開的起花腔和分離腔，起花腔與減壓裝置的出口流體連通，浮選槽被構(gòu)造成起花腔內(nèi)將裝載絮狀物的氣泡向上引導(dǎo)到浮選槽的上部，并使該裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的上部?jī)?nèi)循環(huán)直至它們上升至浮選槽的上表面，其中已凈化的液體流向浮選槽的分離腔的下部；形成在分離腔的下部中的凈化液出口；用于從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物的撇渣器；相對(duì)浮選槽設(shè)置的脫水裝置，用以接收來自撇渣器的漂浮的污染絮狀物，并被構(gòu)造成將該除去的污染絮狀物脫水。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，混合裝置包括具有注氣口和多個(gè)液體口的反應(yīng)器頭，液體口被構(gòu)造為當(dāng)液體流向混合裝置的下降管時(shí)將自旋運(yùn)動(dòng)施加給該液體，其中液體口被構(gòu)造為可拆卸地容納限流器，在該限流器內(nèi)可改變流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，包括設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方的孔壁。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，包括與浮選槽的下部和凈化液出口流體連通的凈化液腔，并包括用于有選擇地控制通過所述出口除去的凈化液體的體積的可調(diào)節(jié)壁。
28.一種用于通過浮選從受污液流中分離顆粒的方法，包括下述步驟將液體與分離增強(qiáng)添加劑和氣體混合；利用減壓裝置減少所述混合液流的壓力從而在液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡；將裝載絮狀物的氣泡向上引導(dǎo)至浮選槽的起花腔內(nèi)；使裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的分離腔的上部?jī)?nèi)循環(huán)直至它們上升至浮選槽的上表面，其中已凈化液流向浮選槽的分離腔的下部；以及從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述混合步驟包括利用混合裝置將自旋運(yùn)動(dòng)施加給液體，該混合裝置具有包括注氣口和多個(gè)液體口的反應(yīng)器頭，該液體口與混合裝置的下降管流體連通。
30.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，包括通過限制流經(jīng)液體口的液體流來改變流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡的步驟包括使混合的液體經(jīng)過減壓裝置的步驟，該減壓裝置包括其內(nèi)具有限流器元件的擴(kuò)大管。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，限流器元件包括孔板。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，包括根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇所述孔板中的孔的尺寸和數(shù)目的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，包括監(jiān)測(cè)液流的壓力，以及改變流向減壓裝置的液體流的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括對(duì)設(shè)置在浮選槽的起花腔和分離腔之間的壁進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括使已凈化的液體流經(jīng)孔壁的步驟，該孔壁設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括通過形成在浮選槽的下部中的出口除去凈化液體的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括步驟使凈化液體流經(jīng)與下部的凈化液出口流體連通的腔，并調(diào)節(jié)該腔內(nèi)的壁以便有選擇地控制通過所述出口除去的凈化液體的體積。
39.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述除去步驟包括在浮選槽的上表面進(jìn)行撇渣的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，包括使除去的污染絮狀物脫水的步驟。
41.一種用于通過浮選從受污液流中分離顆粒的方法，包括下述步驟利用具有反應(yīng)器頭的混合裝置將液體與分離增強(qiáng)添加劑和氣體混合，該反應(yīng)器頭具有注氣口和多個(gè)液體口，該液體口被構(gòu)造為當(dāng)液體從反應(yīng)器頭流向混合裝置的下降管時(shí)將自旋運(yùn)動(dòng)施加給該液體；利用減壓裝置減少所述混合液流的壓力從而在液體中產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡，該減壓裝置包括其內(nèi)具有限流器元件的擴(kuò)大管；基于對(duì)液流的壓力的監(jiān)測(cè)來改變流向減壓裝置的液體流；將裝載絮狀物的氣泡向上引導(dǎo)至浮選槽的起花腔內(nèi)；使裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的分離腔的上部?jī)?nèi)循環(huán)直至它們上升至浮選槽的上表面，其中已凈化的液體流向浮選槽的分離腔的下部；通過形成在浮選槽的下部中的出口除去凈化液體；利用撇渣器從浮選槽的上表面除去漂浮的污染絮狀物；及將該除去的污染絮狀物脫水。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，包括通過限制通過液體口的液體流來改變流經(jīng)混合裝置的液體的速度和體積的步驟。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，限流器元件包括孔板。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，包括根據(jù)受污液體的預(yù)定特征選擇所述孔板中的孔的尺寸和數(shù)目的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，包括對(duì)設(shè)置在浮選槽的起花腔和分離腔之間的壁進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，包括使已凈化的液體流經(jīng)孔壁的步驟，該孔壁設(shè)置在浮選槽的分離腔內(nèi)并位于浮選槽的底面上方。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，還包括步驟使凈化液體流經(jīng)與下部的凈化液出口流體連通的腔，并調(diào)節(jié)該腔內(nèi)的壁以便有選擇地控制通過所述出口除去的凈化液體的體積。
全文摘要
一種用于從受污液流分離顆粒的系統(tǒng)，包括用于將液體與一種或多種分離增強(qiáng)添加劑和氣體混合的裝置。減壓裝置通過減低液流的壓力而接收所混合的液體并產(chǎn)生裝載絮狀物的氣泡，該減壓裝置包括其內(nèi)具有限流器元件的擴(kuò)大管。減壓裝置置入浮選槽的起花腔內(nèi)，其中裝載絮狀物的氣泡被向上引導(dǎo)至浮選槽的上部。浮選槽被構(gòu)造成使裝載絮狀物的氣泡在浮選槽的上部循環(huán)直至它們漂浮至上表面，同時(shí)已凈化的液體流向浮選槽的下部以便除去。撇渣器從浮選槽上表面漂浮將污染絮狀物除去，然后該污染絮狀物進(jìn)入脫水裝置。
文檔編號(hào)C02F9/00GK1784261SQ200480012431
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者杰里·弗里德曼, 達(dá)瓦恩·莫爾斯, W·O·莫爾斯, T·G·馬瑟利 申請(qǐng)人:杰里·弗里德曼, 達(dá)瓦恩·莫爾斯