專利名稱：浮選裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被污染的水，如地表水、地下水以及污水的凈化，更具體地說，本發(fā)明涉及一種凈化上述水的裝置，以及一種在上述裝置中進(jìn)行處理的方法。
在所有被污染的水，如地表水、地下水以及污水的凈化方法中，最重要的方法是分離法。在飲用水的生產(chǎn)或其它污水的凈化中，常將污染物以顆粒形式從水中除去。上述顆粒可以是在進(jìn)入凈化裝置的水中天然存在的，或者是在生化或化學(xué)處理過程中形成的。即，顆粒沉淀到處理槽的底部，在槽中作為底部污泥從水中分離出。在水處理歷史上，這種方法一直是傳統(tǒng)的水凈化方式。
凈化水的另一種方法是從50年代產(chǎn)生和發(fā)展起來的浮選法。在浮選法中，借助于細(xì)小的氣泡將顆粒帶到水的表面而從水中除去。氣泡吸附顆粒并形成所謂的浮渣，其上升速度是相應(yīng)顆粒下降速度的5-10倍。
在傳統(tǒng)的水處理浮選裝置中，等處理水向下流動(dòng)，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(fù)荷是7-10m/h。當(dāng)表面負(fù)荷超過該范圍時(shí)，水的下降速度會(huì)增加到這樣一個(gè)限度，即來自擴(kuò)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(jìn)入后續(xù)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沖洗。由此明顯增加過濾過程的運(yùn)行費(fèi)用?？梢钥闯觯诔馀莺?，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?；蚣?xì)小的顆粒。
因此污水中遺留的空氣氣泡是氣浮處理過程表面負(fù)荷的一個(gè)限制因素。
本發(fā)明的主要目的是提供一種凈化污水的浮選裝置，該裝置既能顯著地增加表面負(fù)荷，又能在排放水中不會(huì)明顯地夾帶空氣氣泡。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種通過浮選凈化污水的方法，該方法能基本上消除或至少明顯減少現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
通過下面對具體實(shí)施例的描述，將更清楚本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明基于一種全新的概念，將層板澄清技術(shù)用于浮選工藝，采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(dòng)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，處理后的水穿過隔開的層板部件向下流動(dòng)，在底部排放?？諝鈿馀莺透街念w粒呈上升趨勢，但是高速向下流動(dòng)的水迫使它們向下流動(dòng)。在它們向下流動(dòng)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(jù)這種新概念，所有待凈化處理的水都從頂部向下流動(dòng)穿過隔開的層板部件，以便在底部離開處理池。
因此，本發(fā)明提供了一種凈化被污染水的層板浮選裝置，該裝置包括一個(gè)帶有進(jìn)水部件的浮選池，進(jìn)水部件用于向上述浮選池提供被污染水，一組隔開的限定水流過該部件流動(dòng)通道的隔開部件的組合件，以及表面污泥出口和處理后水的出水部件，其特征在于，安置一個(gè)迫使進(jìn)入的被污染水到達(dá)上述隔開部件上方，并穿過上述部件向下流動(dòng)，之后使處理后的水流向出水部件的導(dǎo)流部件。
在這種浮選裝置中，上述供水部件設(shè)置在浮選池一端的底部。
最好構(gòu)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(gòu)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(gè)在浮選池整個(gè)寬度上延伸的進(jìn)水槽構(gòu)成。
最好將上述處理后水的出水部件設(shè)置在上述浮選池的底部。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，上述出水部件由一個(gè)設(shè)置在浮選池底部的扁平盒組成，該扁平盒構(gòu)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(gè)頂壁和一個(gè)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(shè)置有多個(gè)與上述狹窄通道連通的孔，用于使凈化后的水流向扁平盒一端的處理后水的出水部件。
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，并帶有多個(gè)與上述狹窄流動(dòng)通道相連的孔，因而其功能與上述扁平底部盒相同。
在該實(shí)施例中，上述浮水池適于設(shè)置雙層側(cè)壁，內(nèi)側(cè)壁的下端設(shè)置有多個(gè)與上述層板構(gòu)成的狹窄通道相連通的開口，借助于上述開口使凈化后的水在上述側(cè)壁之間向上流動(dòng)，流向處理后水的出水部件。
此處，在該實(shí)施例中，優(yōu)先地上述出水部件由設(shè)置在上述側(cè)壁頂部的多個(gè)出水堰構(gòu)成，每一出水堰都連接有從上述開口的一個(gè)開口延伸的流動(dòng)渠道，該開口與對應(yīng)的狹窄通道共同延伸并并列設(shè)置，且設(shè)置在上述側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。
在本發(fā)明的浮選裝置中，優(yōu)選地在上述進(jìn)水部件包括分散部件，用于引入進(jìn)行氣浮的氣體。
本發(fā)明還提供了一種通過浮選來凈化被污染水的方法，該方法包括以下步驟a)將被污染水引入位于浮選池頂部的浮選區(qū)，同時(shí)向其中引入氣體使水分散；b)使分散后的水向下流動(dòng)穿過增加表面的區(qū)域，其流動(dòng)速度要使小氣泡夾帶在水中，而又聚集并與上述表面相接觸，由此上升到浮選區(qū)的頂部；c)從浮選區(qū)的頂部除去浮渣，并排放分離凈化后的水。
在本發(fā)明的處理方法中，在浮選區(qū)污水的表面負(fù)荷優(yōu)選地要超過大約7m/h，尤其要超過大約10m/h。
在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在基本上等于浮選區(qū)底部高度處引入污水，在這里用氣體分散水，然后使分散后的水向上流動(dòng)，流到浮選區(qū)的外部，并使水指向浮選區(qū)，分布在整個(gè)浮選區(qū)上，以便穿過浮選區(qū)向下流動(dòng)。
下面參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明浮選裝置一個(gè)實(shí)施例的透視示意圖；圖2是本發(fā)明浮選裝置另一實(shí)施例的透視示意圖；圖3是本發(fā)明浮選裝置第三實(shí)施例的透視示意圖；圖4是傳統(tǒng)浮選法和本發(fā)明的層板浮選法的比較曲線圖。
圖1是本發(fā)明浮選裝置一個(gè)實(shí)施例的透視示意圖，該裝置包括一個(gè)帶有前壁5、后壁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(shè)置有一個(gè)帶有污泥出口17的延伸部分15。在池3的另一端，一個(gè)壓力空氣飽和水進(jìn)口19與管21相連，用于在靠近后壁7的池3底部引入壓力氣體飽和水，合適的是空氣。在上述后壁7的下端，設(shè)置一個(gè)待處理的污水進(jìn)水槽23。
在圖1所示的實(shí)施例中，底部13由一個(gè)扁平盒31構(gòu)成，該盒有頂壁33、底壁35和與頂壁和底壁相連的側(cè)支板37。扁平盒31有一個(gè)用于排放處理后的水的開口端39，盒31的另一端是封閉的。在池3的內(nèi)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(shè)置有與扁平盒31內(nèi)部連通的孔45。
除了下述的結(jié)構(gòu)特征以外，圖2顯示的實(shí)施例與圖1相同。
圖2所示的裝置設(shè)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(shè)置有雙層側(cè)壁51a，51b和53a，53b。在上述雙層側(cè)壁內(nèi)排列有隔板55，在池內(nèi)每一層板的一個(gè)相對端形成了流道67。上述流道67在其下端設(shè)置有開口59，每一流道有一個(gè)開口，在它們的上端設(shè)置有堰61，每一流道67有一個(gè)堰。圖2所示實(shí)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(shí)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(nèi)部相連。在其它方面，圖3所示實(shí)施例的設(shè)計(jì)與圖1所示實(shí)施例的設(shè)計(jì)相同。
下面簡要描述圖1和圖3所示實(shí)施例的功能。
在被污染水如污水進(jìn)入浮選裝置之前，首選用傳統(tǒng)方式對它進(jìn)行絮凝處理，然后通過后壁7底部的進(jìn)水槽進(jìn)入該裝置。當(dāng)絮凝后的水通過進(jìn)水槽23進(jìn)入該裝置時(shí)，用穿過入口19和管21引入的空氣分散上述絮凝處理后的污水，并通過在浮選裝置的底部設(shè)置的特殊閥門。在該閥門中壓力瞬時(shí)下降，使空氣以微小氣泡的形式釋放出來?？諝鈿馀莺偷\花相互吸附，在池3中向上移動(dòng)，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(gè)污泥層，通過刮板(圖中未示出)將污泥層傳送到表面污泥出口17。帶有小空氣氣泡的澄清水向下流動(dòng)，并處在層板43或管65之間。然后水中夾帶的小氣泡進(jìn)行聚集并與層板或管相接觸，以形成較大的氣泡，較大的氣泡逆著水流向上移動(dòng)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。由于出水孔45產(chǎn)生的阻力，產(chǎn)生了小水頭損失，水頭損失又調(diào)節(jié)了水流，使水流在層板或管組上均勻分布。
處理后的水穿過在扁平盒31內(nèi)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(dòng)通道向下流動(dòng)，然后流過溢流堰流出浮選裝置以外，運(yùn)行狀況與圖1和圖3所示的實(shí)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(dòng)通道之間。
下面通過特定的實(shí)施例描述本發(fā)明的構(gòu)思，然而除后附的權(quán)利要求書以外，本發(fā)明的范圍不應(yīng)受所述實(shí)施例的限制。
實(shí)施例在普通浮選實(shí)驗(yàn)裝置出水管的上方設(shè)置一個(gè)附加底部。在該附加底部上面放置多個(gè)層板，在每一個(gè)層板之間穿過底部鉆出多個(gè)均勻分布的孔，孔的大小要在正常負(fù)荷時(shí)產(chǎn)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(dòng)，由于在孔中的水頭損失，穿過每一層板的流速是相同的。在水流過小孔后，使水穿過普通污水管線離開浮選裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置可大體上按圖1所示實(shí)施例的方式運(yùn)行。在該實(shí)驗(yàn)裝置的出水管上連接一個(gè)在線濁度計(jì)。
所用浮選實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行參數(shù)如下<
用于實(shí)驗(yàn)的原水來自瑞典的Lackareback，Gothenburg。
一共作了兩組實(shí)驗(yàn)，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(guī)浮選法進(jìn)行比較。應(yīng)用不同的表面負(fù)荷，并在線連續(xù)測量水的濁度。
在第二組實(shí)驗(yàn)中，除了第一個(gè)和最后一個(gè)薄板以外，除去其余的薄板。然而，當(dāng)水流過小孔時(shí)，池中附加底部產(chǎn)生了一個(gè)小壓力降。這使得該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫筋~外的空氣去除率。從限制原水流速的角度來看，浮選區(qū)表面的尺寸應(yīng)限制在所有實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)過程中，靠近所有可能出現(xiàn)泄漏的角和壁處通過計(jì)量少量的若丹明來測試泄漏情況。
結(jié)果如圖4的濁度對表面負(fù)荷曲線所示。上面曲線表示的傳統(tǒng)浮選過程，下面曲線表示的是本發(fā)明采用層板的浮選過程，該曲線清楚地說明，采用本發(fā)明構(gòu)思的方法是有效的。因此，通過采用層板浮選法，能夠明顯地增加表面負(fù)荷，從而增加裝置的處理能力。可以成功的采用超過10m/h的表面負(fù)荷，通過比較顯示出，在保持同樣濁度的同時(shí)，表面負(fù)荷可至少增加大約50％。
應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于所述的實(shí)施例，顯而易見，本專業(yè)普通技術(shù)人員能作出多種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化被污染水的浮選裝置(1)，該裝置包括一個(gè)帶有進(jìn)水部件(23)的浮選池(3)，進(jìn)水部件用于向上述浮選池提供被污染水；一組限定水流過該部件流動(dòng)通道的隔開部件(43、65)的組合件(41)；以及表面污泥出口部件(15、17)和處理后水的出水部件(39、45；57、61)，其特征在于，帶有一個(gè)迫使進(jìn)入的污水到達(dá)上述組合件(41)上方，并穿過所述組合件向下流動(dòng)，之后使處理后的水流向出水部件(39、45；57、61)的導(dǎo)流部件。
2.如權(quán)利要求1所述的浮選裝置，其特征在于，上述供水部件設(shè)置在浮選池一端的底部(13)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的浮選裝置，其特征在于，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(gòu)成，其限定狹窄的水流通道。
4.如權(quán)利要求1或2所述的浮選裝置，其特征在于，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(quán)利要求所述的浮選裝置，其特征在于，上述供水部件由一個(gè)在浮選池(3)整個(gè)寬度上延伸的進(jìn)水槽(23)構(gòu)成。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的浮選裝置，其特征在于，上述處理后水的出水部件(39、45)設(shè)置在上述浮選池(3)的底部(13)。
7.如權(quán)利要求6所述的浮選裝置，其特征在于，上述出水部件由一個(gè)扁平盒(31)組成。
8.如權(quán)利要求7所述的浮選裝置，其特征在于，上述扁平盒有一個(gè)設(shè)有小孔(45)的頂壁(33)，由此，當(dāng)水穿過時(shí)能均勻分布在整個(gè)組合件(41)上。
9.如權(quán)利要求3或5所述的浮選裝置，其特征在于，上述池設(shè)置有雙層側(cè)壁(51a，b、53a，b)，內(nèi)側(cè)壁的下端設(shè)置有多個(gè)由上述層板(43)構(gòu)成的狹窄通道連通的開口(59)，借助于上述開口，凈化后的水在上述側(cè)壁之間向上流動(dòng)，流向處理后水的出水部件(39)。
10.如權(quán)利要求9所述的浮選裝置，其特征在于，上述開口(59)設(shè)置得當(dāng)水流過時(shí)，水能在上述組合件(41)上均勻分布。
11.如權(quán)利要求9或10所述的浮選裝置，其特征在于，上述處理后水的出水部件，由設(shè)置在上述側(cè)壁(51a，b、53a，b)頂部的多個(gè)出水堰(61)構(gòu)成，每一出水堰(61)都連接有一個(gè)從上述開口(59)的一個(gè)開口延伸的流動(dòng)渠道(57)，該開口與對應(yīng)的狹窄通道共同延伸并并列設(shè)置，且設(shè)置在上述側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。
12.如上述任一權(quán)利要求所述的浮選裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置在上述進(jìn)水部件(23)處的分散部件(19、25)，用于引入進(jìn)行氣浮的氣體。
13.一種通過浮選凈化被污染水的方法，該方法包括以下步驟a)將被污染水引入位于浮選池頂部的浮選區(qū)，同時(shí)通過向其中引入氣體而使水分散；b)使分散后的水穿過增加表面的區(qū)域向下流動(dòng)，其流動(dòng)速度要使小氣泡夾帶在水中，而又聚集并與上述表面相接觸，由此上升到浮選區(qū)的頂部；c)從浮選區(qū)的頂部除去浮渣，并排放分離后的凈化水。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在上述浮選區(qū)污水的表面負(fù)荷超過大約7m/h，優(yōu)選地要超過大約10m/h。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，上述增加表面的區(qū)域由傾斜的層板或管構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，上述增加表面的區(qū)域由傾斜的層板構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求13到16中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在基本上等于浮選區(qū)底部高度處引入污水，并在該區(qū)用氣體分散水，然后使分散后的水向上流動(dòng)，流到浮選區(qū)的外部，并使水指向浮選區(qū)和分布在浮選區(qū)上方，以便穿過浮選區(qū)向下流動(dòng)。
全文摘要
一種凈化污水的浮選裝置(1),該裝置包括一個(gè)帶有進(jìn)水部件(23)的浮選池(3),用于向上述浮選池提供污水;一組限定水流過該部件流動(dòng)通道的隔開部件(43、65)的組合件(41);以及表面污泥出口(15、17)和處理后水的出水部件(39、45;57、61),還包括迫使進(jìn)入的污水到達(dá)上述組合件(41)上方,并穿過組合件向下流動(dòng),之后使處理后的水流向出水部件(39、45;57、61)的導(dǎo)流部件;本發(fā)明也包括一種在該裝置中通過浮選凈化污水的方法。
文檔編號(hào)C02F1/24GK1207720SQ9619974
公開日1999年2月10日 申請日期1996年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月7日
發(fā)明者簡·達(dá)爾奎斯特, 托斯坦·赫德伯格 申請人:普雷克公司