一種高效豎流式水處理氣浮池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種豎流式水處理氣浮池，包括池體、第一環(huán)形隔板、第二環(huán)形隔板、第三環(huán)形隔板、碰撞接觸室、粘附接觸室、氣浮分離室以及導(dǎo)流出水室，碰撞接觸室和粘附接觸室由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，第二環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，氣浮分離室和導(dǎo)流出水室由第三環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，碰撞接觸室底部和粘附接觸室底部均布置的溶氣釋放器，碰撞接觸室上部布置原水入水管管口，第一環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿較第二環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿高，氣浮分離室上方設(shè)置機(jī)械排渣系統(tǒng)。本發(fā)明提高了抵抗水質(zhì)變化風(fēng)險(xiǎn)能力和凈水效果，便于大型化。
【專利說(shuō)明】一種高效豎流式水處理氣浮池
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種豎流式水處理氣浮池。
[0002]【背景技術(shù)】
氣浮作為一種高效、快速的固液分離技術(shù)，始于選礦浮選技術(shù)，它是往水通入大量密集的微氣泡，使其與雜質(zhì)、絮粒相互粘附，形成整體比重小于水的浮體，并依靠浮力使其上浮至水面，從而完成固、分離的凈水技術(shù)。最初，該技術(shù)主要用于脂肪、油、纖維、油脂等密度小于水的物質(zhì)的去除，在20世紀(jì)60年代后期，此工藝在污水處理和飲用水處理中得到推廣，目前已廣泛應(yīng)用于煉油、造紙、印染、電力、化工、紡織、皮革、食品、機(jī)械、輕工業(yè)等工業(yè)廢水和城市生活污水以及生活飲用水的處理上。根據(jù)產(chǎn)生氣泡的方式不同，氣浮工藝分為電解(凝聚)氣浮、曝氣氣浮和溶氣氣浮，其中加壓溶氣氣浮工藝是水處理最常用的工藝之一。
[0003]目前加壓溶氣氣浮工藝分為順流式氣浮工藝和逆流式氣浮工藝。順流式氣浮工藝是氣浮接觸室中采用順流的方式使原水與溶氣水進(jìn)行同向接觸，微氣泡與懸浮物在接觸室同向運(yùn)動(dòng)并完成碰撞與粘附過(guò)程，由于微氣泡與懸浮物向上同向流動(dòng)，微氣泡與懸浮物的接觸時(shí)間短，造成微氣泡的附著效果差，尤其是在原水中油或懸浮顆粒比較多以及絮體松散的情況下，順流式氣浮工藝難以有效去除水中油和懸浮顆粒，凈水效果不理想。
[0004]逆流式氣浮工藝是氣浮接觸室中采用逆流的方式使原水與溶氣水進(jìn)行逆向接觸，微氣泡與原水逆向流動(dòng)，氣浮接觸室底部出水，下降的懸浮物與上升的微氣泡逆向接觸，使微氣泡與懸浮物碰撞。在逆流過(guò)程中，微氣泡與懸浮物實(shí)現(xiàn)有效碰撞，粘附過(guò)程不需要太大的水流動(dòng)力，但是由于原水向下流動(dòng)，呈紊流狀態(tài)，水流動(dòng)力大，碰撞后的微氣泡與懸浮物不能很好的粘附形成穩(wěn)定的泡絮體或者粘附之后在原水逆流作用下發(fā)生脫附現(xiàn)象，導(dǎo)致泡絮體不能很好的完成上浮分離過(guò)程，出現(xiàn)“跑礬花’現(xiàn)象。逆流式氣浮工藝對(duì)原水水質(zhì)變化以及表面負(fù)荷的適應(yīng)性不強(qiáng)，隨著運(yùn)行的進(jìn)行，凈水效果變差，往往通過(guò)增大回流比、增大微氣泡濃度或者增加氣浮池深度來(lái)獲得較好水質(zhì)，但是這種做法極為耗能而且經(jīng)濟(jì)效益不聞。
[0005]現(xiàn)有的氣浮裝置單設(shè)一級(jí)接觸室，并未將碰撞與粘附區(qū)分離開來(lái)，這樣導(dǎo)致氣浮出水效果不好，氣浮池池深較大，形成的絮體易于發(fā)生脫附現(xiàn)象，微氣泡與水中懸浮顆粒物的粘附效率不高，凈水效果不好。另外，由于泡絮體受水力沖擊影響大，長(zhǎng)距離擴(kuò)散易發(fā)生脫附，使得凈化的水質(zhì)重新變差，這就限制了粘附接觸室和氣浮分離室的整體長(zhǎng)度，使得平流式氣浮池難于大型化。大型溶氣氣浮池溶氣釋放器易堵塞，個(gè)別溶氣釋放器的堵塞會(huì)影響整體氣浮效果，故很少見(jiàn)到大型溶氣氣浮運(yùn)行良好的實(shí)例。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種豎流式水處理氣浮池，它提高了抵抗水質(zhì)變化風(fēng)險(xiǎn)能力和凈水效果，便于大型化。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種高效豎流式水處 理氣浮池，包括池體，池體內(nèi)從池中心向外順次設(shè)置第一環(huán)形隔板、第二環(huán)形隔板和第三環(huán)形隔板，第一環(huán)形隔板圍成碰撞接觸室，第二環(huán)形隔板與第一環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成粘附接觸室，第三環(huán)形隔板與第二環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成氣浮分離室，池體與第三環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成導(dǎo)流出水室，碰撞接觸室和粘附接觸室由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，第二環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，氣浮分離室和導(dǎo)流出水室由第三環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，碰撞接觸室底部和粘附接觸室底部均布置的溶氣釋放器，碰撞接觸室上部布置原水入水管管口，第一環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿較第二環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿高，氣浮分離室上方設(shè)置機(jī)械排渣系統(tǒng)。
[0008]上述高效水處理氣浮池，碰撞接觸室的水流流速為15-25mm/s，粘附接觸室的水流流速為5-15mm/s,第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙的水流流速為10-20mm/s,氣浮分離室向下水流流速為l~3mm/s。
[0009]上述高效水處理氣浮池，碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器均位于由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙上方15-25cm處。
[0010]上述高效水處理氣浮池，碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器分別與溶氣水支管連接，溶氣水支管和溶氣水總管連接，溶氣水支管上均設(shè)置控制閥及流量計(jì)量裝置。
[0011]上述高效水處理氣浮池，原水入水管管口與碰撞接觸室底部設(shè)置的溶氣釋放器的垂直距離不小于lm，原水入水管管口距碰撞接觸室液位垂直距離不小于30cm。
[0012]上述高效水處理氣浮池，粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器包括以碰撞接觸室為中心環(huán)形均布的若干個(gè)。
[0013]上述高效水處理氣浮池，池底設(shè)置清除池底沉淀物的排渣放空管。
[0014]上述高效水處理氣浮池，導(dǎo)流出水室的處理后水由溢流管排出，溢流管上設(shè)有控制閥，原水入水管上設(shè)有流量計(jì)和控制閥。
[0015]上述高效水處理氣浮池，第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板與豎立面的夾角為45-60°。
[0016]上述高效水處理氣浮池，水處理氣浮池徑深比為2:1飛:1，碰撞接觸室和粘附接觸室一起稱為接觸室，接觸室徑深比為1:廣1:2，水處理氣浮池有效水深為1.5^2.0m，水處理氣浮池水力停留時(shí)間為l(Tl5min。
[0017]本發(fā)明的氣浮接觸室分為兩級(jí)，分別為碰撞接觸室和粘附接觸室，碰撞接觸室和粘附接觸室在池底連通，碰撞接觸室底部和粘附接觸室底部均布置溶氣釋放器。在碰撞接觸室，微氣泡與原水逆向流動(dòng)，完成了微氣泡與懸浮物的充分碰撞，然后碰撞接觸室的出水進(jìn)入粘附接觸室，在粘附接觸室，微氣泡與原水同向流動(dòng)接觸，碰撞接觸室的部分微氣泡進(jìn)入粘附接觸室增大了粘附接觸室微氣泡濃度，便于在粘附接觸室完成微氣泡與懸浮物的粘附過(guò)程，形成穩(wěn)定的泡絮體上浮至氣浮分離室。原水順次流經(jīng)碰撞接觸室和粘附接觸室，微氣泡與懸浮物的接觸時(shí)間長(zhǎng)，提高了微氣泡的附著效果，能夠較好降低泡絮體脫附現(xiàn)象的發(fā)生，強(qiáng)化出水水質(zhì)。本發(fā)明顯著提高微氣泡-懸浮物的相互作用，實(shí)現(xiàn)微氣泡與懸浮物充分碰撞和有效粘附，降低泡絮體脫附現(xiàn)象的發(fā)生概率，大大提高了氣浮工藝抵抗水質(zhì)變化風(fēng)險(xiǎn)能力和凈水效果。
[0018]另外，粘附接觸室上浮的泡絮體向四周擴(kuò)散，和平流式單方向擴(kuò)散相比，同樣的擴(kuò)散距離，擴(kuò)散面積大大提高，為水處理氣浮池大型化提供了條件。
[0019]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1第一環(huán)形隔板，2第二環(huán)形隔板，3第三環(huán)形隔板，4碰撞接觸室，5粘附接觸室，6氣浮分離室，7導(dǎo)流出水室，8溶氣釋放器，9原水入水管管口。
【具體實(shí)施方式】
[0021]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，氣浮工藝中微氣泡與懸浮物粘附結(jié)合機(jī)理主要遵循碰撞粘附機(jī)理，可將微氣泡與懸浮物之間的相互作用過(guò)程分解為三個(gè)子過(guò)程:(I)碰撞過(guò)程，即兩者間距逐步縮小至相遇的過(guò)程；(2)粘附，即兩者之間液膜厚度變薄至破裂，最終形成穩(wěn)定的三相接觸角的過(guò)程；(3)脫附，即泡絮結(jié)合體的再分離，如果剪切動(dòng)能(或其他形式的擾動(dòng)能量)超過(guò)粘附能，氣泡、顆粒便會(huì)再次分離。
[0022]三個(gè)過(guò)程發(fā)生的氣泡表面區(qū)域不同，所需的作用力也不同。碰撞過(guò)程主要發(fā)生在微氣泡的液相主流區(qū)和剪切區(qū)，主要作用力為水流動(dòng)力、擴(kuò)散與電場(chǎng)力的作用。粘附過(guò)程主要發(fā)生在微氣泡粘附區(qū)，主要作用力為表面力。粘附過(guò)程不需要太大的水流動(dòng)力，防止泡絮體脫附現(xiàn)象的發(fā)生。
[0023]基于上述研究結(jié)果，如圖1所示，一種豎流式水處理氣浮池包括池體，池體內(nèi)從池中心向外順次設(shè)置第一環(huán)形隔板1、第二環(huán)形隔板2和第三環(huán)形隔板3，第一環(huán)形隔板圍成碰撞接觸室4，第二環(huán)形隔板與第一環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成粘附接觸室5，第三環(huán)形隔板與第二環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成氣浮分離室6，池體與第三環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成導(dǎo)流出水室7。碰撞接觸室和粘附接觸室由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，第二環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，由粘附接觸室溢流進(jìn)入氣浮分離室的，氣浮分離室和導(dǎo)流出水室由第三環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，碰撞接觸室底部和粘附接觸室底部均布置的溶氣釋放器8，碰撞接觸室上部布置原水入水管管口 9。第一環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿較第`二環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿高，碰撞接觸室產(chǎn)生的浮渣可以利用兩接觸室液位差自流入粘附接觸室，然后再流入氣浮分離區(qū)。氣浮分離室上方設(shè)置機(jī)械排渣系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)有效粘附的泡絮體流動(dòng)至氣浮分離室完成固液分離，上浮至液面的浮渣被刮渣機(jī)收集，自機(jī)械排渣槽排出。
[0024]碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器均位于由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙上方15_25cm處。
[0025]粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器包括以碰撞接觸室為中心環(huán)形均布的若干個(gè)。
[0026]為了防止原水進(jìn)水水流力沖碎已上浮至液面的浮渣，原水入水管管口距碰撞接觸室液面垂直距離不小于30cm。
[0027]碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器分別與溶氣水支管連接，溶氣水支管和溶氣水總管連接，溶氣水支管上均設(shè)置閥門和流量計(jì)。溶氣水支管上均設(shè)置閥門可以實(shí)現(xiàn)順流式氣浮工藝、逆流式氣浮工藝和逆流-順流(混合流)式氣浮工藝的靈活切換，以及控制溶氣水回流比的大小，增強(qiáng)了氣浮池對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力。
[0028]池底設(shè)置清除池底沉淀物的排渣放空管。
[0029]導(dǎo)流出水室的處理后由溢流管排出，溢流管上設(shè)有控制閥，調(diào)節(jié)液位高度，調(diào)節(jié)水位浮渣含水率。。
[0030]原水入水管上設(shè)有流量計(jì)和控制閥,控制原水入水。[0031]碰撞接觸室的水流流速為15-25mm/s，粘附接觸室的水流流速為5-15mm/s，第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙的水流流速為10-20mm/s。碰撞接觸室紊流狀態(tài)向粘附接觸區(qū)趨于層流狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，與碰撞接觸室相比，粘附接觸室水流速度較慢，即粘附接觸室的有效流通面積大于碰撞接觸室的有效流通面積，這樣利于氣泡粘附顆粒，同時(shí)減少脫附的發(fā)生。
[0032]第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板與豎立面的夾角為45-60°。
[0033]本發(fā)明的水處理工藝如下:原水經(jīng)過(guò)絮凝過(guò)程后，首先進(jìn)入碰撞接觸室，在碰撞接觸室，微氣泡與原水逆向流動(dòng)，完成了微氣泡與懸浮物的充分碰撞，并初步粘附形成密度小于水的泡絮體上浮至液面成為浮渣，然后溢流進(jìn)入粘附接觸室液面，水質(zhì)得到初步凈化。未能穩(wěn)定上浮的絮體和懸浮物在水流沖擊的作用下，進(jìn)入粘附接觸室，在粘附接觸室，微氣泡與原水同向流動(dòng)接觸，完成有效粘附過(guò)程，形成密度小于水的泡絮體上浮進(jìn)入氣浮分離室，浮渣由機(jī)械排渣系統(tǒng)收集，凈水進(jìn)入導(dǎo)流出水室，然后溢流進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器，完成溶氣氣浮工藝。在接觸室(碰撞接觸室和粘附接觸室)，微氣泡-懸浮物粘附接觸是碰撞接觸后的進(jìn)一步強(qiáng)化處理，在提高接觸效果的同時(shí)，有效完成顆粒的粘附過(guò)程，因而達(dá)到了強(qiáng)化氣浮出水的目的。
[0034]實(shí)施例1
下面以某地區(qū)引黃水為例，原水濁度為7.52NTU, CODfc, UV254, TOC分別為4.59mg/L、
0.053,5.668mg/L,葉綠素 a 為 18.13mg/L,藻計(jì)數(shù)為 pH 值 7.93~8.44，水溫 10.8~11.6°C。
[0035]絮凝階段使用絮凝劑為PAFC (聚合氯化鋁鐵)，一級(jí)絮凝階段G值65S-1，二級(jí)絮凝階段G值40S-1，攪拌IOmin得到待凈化水。
[0036](I)原水經(jīng)過(guò)絮凝過(guò)程后進(jìn)入碰撞接觸室，進(jìn)水流速為15mm/s，由碰撞接觸室底部設(shè)置的溶氣釋放器釋放的微氣泡與待凈化水逆向流動(dòng)，溶氣壓力為0.35Mpa，碰撞接觸室與粘附接觸室溶氣水分配比例為1:2.5，完成微氣泡與待凈化水中懸浮物的充分碰撞，初步粘附形成密度小于水的泡絮體上浮至液面成為浮渣，由水力排渣系統(tǒng)排出，水質(zhì)得到初步凈化；
(2)待凈化水中未能穩(wěn)定上浮的絮體或懸浮物在水流沖擊的作用下，通過(guò)碰撞接觸室與粘附接觸室底部連通的部分進(jìn)入粘附接觸室，在粘附接觸室，由粘附接觸室底部設(shè)置的溶氣釋放器釋放的微氣泡與待凈化水同向流動(dòng)接觸，溶氣壓力、溶氣與水的體積配比同碰撞接觸室中一致，完成有效粘附過(guò)程，形成密度小于水的泡絮體上浮進(jìn)入氣浮分離室，浮渣由機(jī)械排渣系統(tǒng)收集，凈水進(jìn)入導(dǎo)流出水室，完成凈化過(guò)程，此過(guò)程總?cè)軞馑亓鞅葹?%。
[0037]采用上述凈水方法，PAFC投加量與污染物濁度去除率的關(guān)系如圖2所示，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0038]表1 PAFC投加量與各種污染物去除率關(guān)系表
【權(quán)利要求】
1.一種豎流式水處理氣浮池，其特征在于:包括池體，池體內(nèi)從池中心向外順次設(shè)置第一環(huán)形隔板、第二環(huán)形隔板和第三環(huán)形隔板，第一環(huán)形隔板圍成碰撞接觸室，第二環(huán)形隔板與第一環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成粘附接觸室，第三環(huán)形隔板與第二環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成氣浮分離室，池體與第三環(huán)形隔板之間的環(huán)形空間形成導(dǎo)流出水室，碰撞接觸室和粘附接觸室由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，第二環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，氣浮分離室和導(dǎo)流出水室由第三環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙連通，碰撞接觸室底部和粘附接觸室底部均布置的溶氣釋放器，碰撞接觸室上部布置原水入水管管口，第一環(huán)形隔板上部為導(dǎo)流板，第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿較第二環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板的邊沿高，氣浮分離室上方設(shè)置機(jī)械排渣系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理氣浮池，其特征在于:碰撞接觸室的水流流速為15-25mm/s,粘附接觸室的水流流速為5_15mm/s,第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙的水流流速為10-20mm/s,氣浮分離室向下水流流速為l~3mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器均位于由第一環(huán)形隔板底部與池底形成的間隙上方15-25cm處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:碰撞接觸室和粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器分別與溶氣水支管連接，溶氣水支管和溶氣水總管連接，溶氣水支管上均設(shè)置控制閥及流量計(jì)量裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:原水入水管管口與碰撞接觸室底部設(shè)置的溶氣釋放器的垂直距離不小于lm，原水入水管管口距碰撞接觸室液位垂直距離不小于30cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:粘附接觸室內(nèi)的溶氣釋放器包括以碰撞接觸室為中心環(huán)形均布的若干個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:池底設(shè)置清除池底沉淀物的排渣放空管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎流式水處理氣浮池，其特征在于:導(dǎo)流出水室的處理后水由溢流管排出，溢流管上設(shè)有控制閥，原水入水管上設(shè)有流量計(jì)和控制閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理氣浮池，其特征在于:第一環(huán)形隔板上部導(dǎo)流板與豎立面的夾角為45-60°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理氣浮池，其特征在于:水處理氣浮池徑深比為2:1-6:1，碰撞接觸室和粘附接觸室一起稱為接觸室，接觸室徑深比為1:1-1:2，水處理氣浮池有效水深為1.5-2.0m，水處理氣浮池水力停留時(shí)間為10-15min。
【文檔編號(hào)】C02F1/24GK103848467SQ201410107250
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】王永磊, 賈偉建, 張克峰, 李梅, 申姍, 賈瑞寶, 宋武昌, 王鵬, 邵明輝 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)