申請日2015.09.29
公開(公告)日2017.08.01
IPC分類號C02F1/24; C02F1/52
摘要
一種水或廢水處理過程，其包括溶氣浮選過程以從流入水或混合液中去除懸浮固體。在一個過程中，溶氣浮選過程在不添加凝聚劑或絮凝劑的情況下進行，但是產(chǎn)生與通過采用凝聚劑和絮凝劑的常規(guī)溶氣浮選過程而達到的TSS去除效率相當(dāng)?shù)腡SS去除效率。在其他過程中，將凝聚劑和/或絮凝劑直接添加到溶氣浮選系統(tǒng)的混合區(qū)，或經(jīng)由加壓白水注入系統(tǒng)添加。在另一過程中，凝聚劑和絮凝劑的使用在去除TSS和降低磷在被處理的水中的濃度時是有用的。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種在沒有凝聚或絮凝池的情況下通過浮選過程澄清水來生產(chǎn)澄清的水的方法，其包括：
(a)將待處理的所述水注入到混合區(qū)中;
(b)對澄清的流出物的一部分加壓以形成加壓白水，并將所述加壓白水引導(dǎo)到位于所述混合區(qū)中的一個或多個噴嘴;
(c)從所述一個或多個噴嘴排出所述加壓白水及其中的相對細小氣泡;
(d)利用所述相對細小氣泡以在所述混合區(qū)中引起湍流，所述湍流導(dǎo)致在所述混合區(qū)中形成速度梯度;
(e)在所述混合區(qū)中使所述相對細小氣泡與待處理的所述水混合;
(f)使所述細小氣泡附著到待處理的所述水中的懸浮固體以形成絮狀物，所述絮狀物朝向所述混合區(qū)中的所述水的表面升高;
(g)將所述水和絮狀物從所述混合區(qū)轉(zhuǎn)移到分離區(qū)，并通過浮選澄清所述水，因為所述絮狀物傾向于積聚在所述分離區(qū)中的所述水的表面上，并且在所述分離區(qū)的下部部分中收集澄清的水;
(h)從所述分離區(qū)的所述下部部分引導(dǎo)所述澄清的水;及
(i)在不存在凝聚劑或絮凝劑的情況下，由于所述白水和相對細小氣泡而在所述混合區(qū)中維持足夠的湍流，所述白水和所述相對細小氣泡被排到所述混合區(qū)中以產(chǎn)生速度梯度，其足以針對選定的時間段在所述分離區(qū)中維持平均鏡面速率大于20 m/h，同時產(chǎn)生懸浮固體相對于待處理的所述水減少至少80%的所述澄清的流出物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括對所述水進行生物處理以產(chǎn)生生物處理的流出物，并且此后將所述生物處理的水引導(dǎo)到所述混合區(qū)中，在其中，所述生物處理的水與所述加壓白水混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對所述水進行生物處理包括在移動床生物反應(yīng)器中處理所述水，并且此后將來自所述移動床生物反應(yīng)器的所得混合液引導(dǎo)到所述混合區(qū)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括再循環(huán)10-30%的所述澄清的水作為加壓白水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包括在所述分離區(qū)中在所選擇的時段內(nèi)維持大約20-35 m/h的鏡面速率。
6.一種在溶氣浮選系統(tǒng)中澄清具有懸浮固體的水以產(chǎn)生澄清的流出物的方法，其包括：
(a)將待澄清的所述水引導(dǎo)到混合區(qū)中;
(b)對所述澄清的流出物的一部分加壓以形成加壓白水;
(c)將所述加壓白水引導(dǎo)到所述混合區(qū)中的一個或多個噴嘴，并將包括氣泡的所述加壓白水注入到所述混合區(qū)中;
(d)在所述混合區(qū)中使所述氣泡與待澄清的所述水混合;
(e)在所述混合區(qū)中使所述氣泡附著到所述水中的懸浮固體以形成絮狀物;
(f)將所述水和絮狀物從所述混合區(qū)引導(dǎo)到分離區(qū);
(g)通過使所述絮狀物在所述分離區(qū)中浮到所述水的表面來將所述絮狀物從所述水分離，并在所述分離區(qū)的下部部分中收集澄清的水;
(h)在所述一個或多個噴嘴的上游將凝聚劑和/或絮凝劑注入到所述加壓白水中，并且在從所述一個或多個噴嘴排出所述白水之前使所述凝聚劑或絮凝劑與所述加壓白水混合;及
(i)其中從所述一個或多個噴嘴排出的所述加壓白水包括所述凝聚劑和/或絮凝劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述溶氣浮選系統(tǒng)位于生物水處理單元的下游，并且所述方法包括在將所述水引導(dǎo)到所述溶氣浮選系統(tǒng)的所述混合區(qū)中之前對所述水進行生物處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述生物處理單元包括移動床生物反應(yīng)器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其包括由于所述白水和相對細小氣泡而在所述混合區(qū)中維持足夠的湍流，所述白水和所述相對細小氣泡被排到所述混合區(qū)中以在所述混合區(qū)中產(chǎn)生速度梯度，其足以在所述分離區(qū)中維持20 m/h或大于20 m/h的平均鏡面速率。
10.一種在溶氣浮選系統(tǒng)中澄清具有懸浮固體的水以產(chǎn)生澄清的流出物的方法，其包括：
(a)將待澄清的所述水引導(dǎo)到混合區(qū)中;
(b)對所述澄清的流出物的一部分加壓以形成加壓白水;
(c)將所述加壓白水引導(dǎo)到在所述混合區(qū)中的一個或多個噴嘴，并將包括氣泡的所述加壓白水注入到所述混合區(qū)中;
(d)在所述混合區(qū)中使所述氣泡與待澄清的所述水混合;
(e)在所述混合區(qū)中使所述氣泡附著到所述水中的懸浮固體以形成絮狀物;
(f)將所述水和絮狀物從所述混合區(qū)引導(dǎo)到分離區(qū);
(g)通過使所述絮狀物在所述分離區(qū)中浮到所述水的表面來將所述絮狀物從所述水分離，并在所述分離區(qū)的下部部分中收集澄清的水;
(h)以下述方式中的一個或多個，將凝聚劑和/或絮凝劑注入到所述加壓白水中或者直接注入到所述混合區(qū)中：
(i)在所述混合區(qū)中的所述一個或多個噴嘴的上方注入所述凝聚劑和/或絮凝劑;
(ii)在所述混合區(qū)中的所述一個或多個噴嘴的下方注入所述凝聚劑和/或絮凝劑;
(iii)將所述凝聚劑注入到所述混合區(qū)的一個區(qū)域中，并將所述絮凝劑注入到所述混合區(qū)的另一區(qū)域中;
(iv)將所述凝聚劑注入到所述加壓白水中，并將所述絮凝劑直接注入到所述混合區(qū)中;和
(v)將所述絮凝劑注入到所述加壓白水中，并將所述凝聚劑直接注入到所述混合區(qū)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述混合區(qū)的上游不添加任何凝聚劑或絮凝劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其包括在所述一個或多個噴嘴的上方5-20 cm處將所述凝聚劑和/或絮凝劑直接注入到所述混合區(qū)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其包括將凝聚劑和/或絮凝劑引導(dǎo)到設(shè)置在所述混合區(qū)中的擴散器，并使所述凝聚劑和/或絮凝劑從所述擴散器擴散。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述擴散器定位在所述一個或多個噴嘴上方大約5-20 cm處，并且其中，所述凝聚劑和/或絮凝劑從所述擴散器直接擴散到所述混合區(qū)中。
15.一種在溶氣浮選系統(tǒng)中從流入水中去除TSS和磷的方法，其包括：
(a)將所述流入水引導(dǎo)到混合區(qū)中;
(b)對通過所述溶氣浮選系統(tǒng)產(chǎn)生的澄清的流出物的一部分加壓，以形成加壓白水;
(c)將所述加壓白水引導(dǎo)到在所述混合區(qū)中的一個或多個噴嘴，并將包括氣泡的所述加壓白水注入到所述混合區(qū)中;
(d)將聚合物和凝聚劑注入到所述混合區(qū)中，并使所述聚合物和凝聚劑與所述流入水和所述白水混合;
(e)使所述混合區(qū)中的所述氣泡附著到所述混合區(qū)中的所述流入水中的懸浮固體以形成絮狀物;
(f)將所述水和絮狀物從所述混合區(qū)引導(dǎo)到分離區(qū);
(g)通過使所述絮狀物在所述分離區(qū)中浮到所述水的表面來將所述絮狀物從所述流入水分離，并在所述分離區(qū)的下部部分中收集所澄清的水;和
(h)其中，注入到所述混合區(qū)中的所述聚合物和凝聚劑促進從所述流入水中去除懸浮固體并且從所述流入水中去除磷。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其包括將大約50 mg/l的氯化鐵注入到所述混合區(qū)中，并將大約10%的所述澄清的流出物作為白水再循環(huán)到所述混合區(qū)。
說明書
采用溶氣浮選來去除懸浮固體的水處理過程
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水或廢水處理過程，且更具體地涉及利用溶氣浮選來去除懸浮固體的過程。
背景技術(shù)
溶氣浮選(DAF)過程是已知的。常規(guī)的DAF過程包括將凝聚劑注入水中，使凝聚劑與水混合，將絮凝劑注入水中，使絮凝劑混合在水中，且然后將凝聚且絮凝的水引導(dǎo)到下述這樣的區(qū)中：在其處加壓的水(通常被稱為白水)被注入并與待澄清的水混合。在白水已與凝聚且絮凝的水混合后，將水引導(dǎo)至分離區(qū)，其通過溶氣浮選過程將固體與水分離。
用于澄清的浮選的基本原理基本上相同，而不管所使用的技術(shù)如何。通過將氣體或空氣引入正被處理的水，實現(xiàn)了固體從正被處理的水的分離。氣泡通常在水池底部附近注入，該水池含有待從液相分離的固體和絮凝顆粒。氣泡經(jīng)由表面附著附著在這些固體上，并且進而導(dǎo)致顆粒上升到表面。形成并已浮到表面的絮狀顆粒形成污泥的離散層，其被稱為“覆蓋層”或“漂浮物”。這種污泥的覆蓋層能夠通過液壓消耗或通過機械刮擦來去除。
利用化學(xué)品的DAF過程的缺點或短處之一是實施和操作這樣的過程的成本。溶氣浮選系統(tǒng)的示例和典型應(yīng)用可有助于理解與化學(xué)品添加相關(guān)的成本。例如，廢水廠可以包括初級沉淀池、移動床生物反應(yīng)器(MBBR)和用于從來自MBBR單元的流出物去除懸浮固體的溶氣浮選系統(tǒng)。在這個示例中，假設(shè)DAF單元被設(shè)計成每天處理26240立方米廢水。DAF單元包括凝聚階段、絮凝階段和浮選階段�；瘜W(xué)品(諸如凝聚劑、例如氯化鐵，和絮凝劑、諸如聚合物)被注入到在浮選區(qū)或階段上游的水中。在這個示例中，分離區(qū)中的速度或鏡面速率(mirror rate)約為7.6 m/h。由于添加了凝聚劑和絮凝劑，所以針對總體懸浮固體的去除的平均效率可為大約90%。然而，通常觀察到，當(dāng)不添加化學(xué)品時，總體懸浮固體去除效率顯著降低。
此外，在溶氣浮選過程中適當(dāng)?shù)貙嵤┠蹌┖托跄齽┑淖⑷氤３Ｊ蔷哂刑魬?zhàn)性的。如果沒有適當(dāng)?shù)貙嵤瑒t在DAF中的總體懸浮固體去除效率下降。例如，如果在白水和正被處理的水之間的接觸時間太短，則去除效率就會受到影響。同樣，如果速度梯度(G)不合適，則懸浮固體的去除效率降低。
常規(guī)的DAF系統(tǒng)以各種方式在世界各地使用。例如，它們用來處理飲用水，以用于去除藻類、浮動材料、油，并處理顯現(xiàn)顏色(腐殖的和黃腐物質(zhì)類型)的物質(zhì)、以及未凈化的水中存在的膠體物質(zhì)。此外，常規(guī)的DAF系統(tǒng)用于海水淡化、海水的預(yù)處理以用于去除藻類、油、膠體物質(zhì)和造成堵塞膜的顆粒。最后，常規(guī)的DAF系統(tǒng)在廢水處理中廣泛用于去除懸浮固體。
這些常規(guī)的DAF系統(tǒng)和過程具有缺點。首先，它們通常在分離區(qū)中產(chǎn)生低的鏡面速度或速率，通常小于10 m/h，并且因此為了達到期望的處理能力，系統(tǒng)必須被設(shè)計成占據(jù)更大的面積。此外，常規(guī)的DAF系統(tǒng)需要通過使用凝聚和絮凝的特定階段(在其中注入化學(xué)試劑)來制備和調(diào)整處理待去除的物質(zhì)。如上所述，消耗的化學(xué)品昂貴并且驅(qū)動混合器所消耗的能量是昂貴的。
因此，存在對于在無需添加化學(xué)品的情況下既有效又高效的DAF系統(tǒng)和過程的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于澄清水或混合液的溶氣浮選過程。在一個實施例中，代替在分離區(qū)上游注入凝聚劑或絮凝劑(如在溶氣浮選過程中常規(guī)的那樣)，本發(fā)明不使用凝聚劑或絮凝劑，但是仍達到與使用化學(xué)品(即凝聚劑和絮凝劑)的常規(guī)DAF過程所達到的那些相當(dāng)?shù)目傮w懸浮固體(TSS)去除效率。
在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種DAF過程，其中不注射化學(xué)品，然而在分離區(qū)中達到的鏡面速率為至少20 m/h，其中具有超過80%的TSS去除效率。
在其他實施例中，將凝聚劑和/或絮凝劑直接注入到DAF的混合區(qū)中或加壓白水中，該加壓白水進而從一個或多個噴嘴被噴射到混合區(qū)中。
仍然在某些情況下，本發(fā)明的溶氣浮選系統(tǒng)和過程被用于從流入水或混合液中去除磷和TSS二者。在這種情況下，使聚合物形式的絮凝劑和諸如氯化鐵的凝聚劑與水或混合液混合。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將從以下描述和附圖的研究中變得顯而易見，附圖僅僅是對本發(fā)明的說明。
