申请日2015.09.29
公开(公告)日2017.08.01
IPC分类号C02F1/24; C02F1/52
摘要
一种水或废水处理过程，其包括溶气浮选过程以从流入水或混合液中去除悬浮固体。在一个过程中，溶气浮选过程在不添加凝聚剂或絮凝剂的情况下进行，但是产生与通过采用凝聚剂和絮凝剂的常规溶气浮选过程而达到的TSS去除效率相当的TSS去除效率。在其他过程中，将凝聚剂和/或絮凝剂直接添加到溶气浮选系统的混合区，或经由加压白水注入系统添加。在另一过程中，凝聚剂和絮凝剂的使用在去除TSS和降低磷在被处理的水中的浓度时是有用的。
摘要附图
权利要求书
1.一种在没有凝聚或絮凝池的情况下通过浮选过程澄清水来生产澄清的水的方法，其包括：
(a)将待处理的所述水注入到混合区中;
(b)对澄清的流出物的一部分加压以形成加压白水，并将所述加压白水引导到位于所述混合区中的一个或多个喷嘴;
(c)从所述一个或多个喷嘴排出所述加压白水及其中的相对细小气泡;
(d)利用所述相对细小气泡以在所述混合区中引起湍流，所述湍流导致在所述混合区中形成速度梯度;
(e)在所述混合区中使所述相对细小气泡与待处理的所述水混合;
(f)使所述细小气泡附着到待处理的所述水中的悬浮固体以形成絮状物，所述絮状物朝向所述混合区中的所述水的表面升高;
(g)将所述水和絮状物从所述混合区转移到分离区，并通过浮选澄清所述水，因为所述絮状物倾向于积聚在所述分离区中的所述水的表面上，并且在所述分离区的下部部分中收集澄清的水;
(h)从所述分离区的所述下部部分引导所述澄清的水;及
(i)在不存在凝聚剂或絮凝剂的情况下，由于所述白水和相对细小气泡而在所述混合区中维持足够的湍流，所述白水和所述相对细小气泡被排到所述混合区中以产生速度梯度，其足以针对选定的时间段在所述分离区中维持平均镜面速率大于20 m/h，同时产生悬浮固体相对于待处理的所述水减少至少80%的所述澄清的流出物。
2.根据权利要求1所述的方法，其包括对所述水进行生物处理以产生生物处理的流出物，并且此后将所述生物处理的水引导到所述混合区中，在其中，所述生物处理的水与所述加压白水混合。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述水进行生物处理包括在移动床生物反应器中处理所述水，并且此后将来自所述移动床生物反应器的所得混合液引导到所述混合区中。
4.根据权利要求1所述的方法，其包括再循环10-30%的所述澄清的水作为加压白水。
5. 根据权利要求1所述的方法，其包括在所述分离区中在所选择的时段内维持大约20-35 m/h的镜面速率。
6.一种在溶气浮选系统中澄清具有悬浮固体的水以产生澄清的流出物的方法，其包括：
(a)将待澄清的所述水引导到混合区中;
(b)对所述澄清的流出物的一部分加压以形成加压白水;
(c)将所述加压白水引导到所述混合区中的一个或多个喷嘴，并将包括气泡的所述加压白水注入到所述混合区中;
(d)在所述混合区中使所述气泡与待澄清的所述水混合;
(e)在所述混合区中使所述气泡附着到所述水中的悬浮固体以形成絮状物;
(f)将所述水和絮状物从所述混合区引导到分离区;
(g)通过使所述絮状物在所述分离区中浮到所述水的表面来将所述絮状物从所述水分离，并在所述分离区的下部部分中收集澄清的水;
(h)在所述一个或多个喷嘴的上游将凝聚剂和/或絮凝剂注入到所述加压白水中，并且在从所述一个或多个喷嘴排出所述白水之前使所述凝聚剂或絮凝剂与所述加压白水混合;及
(i)其中从所述一个或多个喷嘴排出的所述加压白水包括所述凝聚剂和/或絮凝剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述溶气浮选系统位于生物水处理单元的下游，并且所述方法包括在将所述水引导到所述溶气浮选系统的所述混合区中之前对所述水进行生物处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述生物处理单元包括移动床生物反应器。
9. 根据权利要求6所述的方法，其包括由于所述白水和相对细小气泡而在所述混合区中维持足够的湍流，所述白水和所述相对细小气泡被排到所述混合区中以在所述混合区中产生速度梯度，其足以在所述分离区中维持20 m/h或大于20 m/h的平均镜面速率。
10.一种在溶气浮选系统中澄清具有悬浮固体的水以产生澄清的流出物的方法，其包括：
(a)将待澄清的所述水引导到混合区中;
(b)对所述澄清的流出物的一部分加压以形成加压白水;
(c)将所述加压白水引导到在所述混合区中的一个或多个喷嘴，并将包括气泡的所述加压白水注入到所述混合区中;
(d)在所述混合区中使所述气泡与待澄清的所述水混合;
(e)在所述混合区中使所述气泡附着到所述水中的悬浮固体以形成絮状物;
(f)将所述水和絮状物从所述混合区引导到分离区;
(g)通过使所述絮状物在所述分离区中浮到所述水的表面来将所述絮状物从所述水分离，并在所述分离区的下部部分中收集澄清的水;
(h)以下述方式中的一个或多个，将凝聚剂和/或絮凝剂注入到所述加压白水中或者直接注入到所述混合区中：
(i)在所述混合区中的所述一个或多个喷嘴的上方注入所述凝聚剂和/或絮凝剂;
(ii)在所述混合区中的所述一个或多个喷嘴的下方注入所述凝聚剂和/或絮凝剂;
(iii)将所述凝聚剂注入到所述混合区的一个区域中，并将所述絮凝剂注入到所述混合区的另一区域中;
(iv)将所述凝聚剂注入到所述加压白水中，并将所述絮凝剂直接注入到所述混合区中;和
(v)将所述絮凝剂注入到所述加压白水中，并将所述凝聚剂直接注入到所述混合区中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述混合区的上游不添加任何凝聚剂或絮凝剂。
12. 根据权利要求10所述的方法，其包括在所述一个或多个喷嘴的上方5-20 cm处将所述凝聚剂和/或絮凝剂直接注入到所述混合区中。
13.根据权利要求10所述的方法，其包括将凝聚剂和/或絮凝剂引导到设置在所述混合区中的扩散器，并使所述凝聚剂和/或絮凝剂从所述扩散器扩散。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述扩散器定位在所述一个或多个喷嘴上方大约5-20 cm处，并且其中，所述凝聚剂和/或絮凝剂从所述扩散器直接扩散到所述混合区中。
15.一种在溶气浮选系统中从流入水中去除TSS和磷的方法，其包括：
(a)将所述流入水引导到混合区中;
(b)对通过所述溶气浮选系统产生的澄清的流出物的一部分加压，以形成加压白水;
(c)将所述加压白水引导到在所述混合区中的一个或多个喷嘴，并将包括气泡的所述加压白水注入到所述混合区中;
(d)将聚合物和凝聚剂注入到所述混合区中，并使所述聚合物和凝聚剂与所述流入水和所述白水混合;
(e)使所述混合区中的所述气泡附着到所述混合区中的所述流入水中的悬浮固体以形成絮状物;
(f)将所述水和絮状物从所述混合区引导到分离区;
(g)通过使所述絮状物在所述分离区中浮到所述水的表面来将所述絮状物从所述流入水分离，并在所述分离区的下部部分中收集所澄清的水;和
(h)其中，注入到所述混合区中的所述聚合物和凝聚剂促进从所述流入水中去除悬浮固体并且从所述流入水中去除磷。
16. 根据权利要求15所述的方法，其包括将大约50 mg/l的氯化铁注入到所述混合区中，并将大约10%的所述澄清的流出物作为白水再循环到所述混合区。
说明书
采用溶气浮选来去除悬浮固体的水处理过程
技术领域
本发明涉及水或废水处理过程，且更具体地涉及利用溶气浮选来去除悬浮固体的过程。
背景技术
溶气浮选(DAF)过程是已知的。常规的DAF过程包括将凝聚剂注入水中，使凝聚剂与水混合，将絮凝剂注入水中，使絮凝剂混合在水中，且然后将凝聚且絮凝的水引导到下述这样的区中：在其处加压的水(通常被称为白水)被注入并与待澄清的水混合。在白水已与凝聚且絮凝的水混合后，将水引导至分离区，其通过溶气浮选过程将固体与水分离。
用于澄清的浮选的基本原理基本上相同，而不管所使用的技术如何。通过将气体或空气引入正被处理的水，实现了固体从正被处理的水的分离。气泡通常在水池底部附近注入，该水池含有待从液相分离的固体和絮凝颗粒。气泡经由表面附着附着在这些固体上，并且进而导致颗粒上升到表面。形成并已浮到表面的絮状颗粒形成污泥的离散层，其被称为“覆盖层”或“漂浮物”。这种污泥的覆盖层能够通过液压消耗或通过机械刮擦来去除。
利用化学品的DAF过程的缺点或短处之一是实施和操作这样的过程的成本。溶气浮选系统的示例和典型应用可有助于理解与化学品添加相关的成本。例如，废水厂可以包括初级沉淀池、移动床生物反应器(MBBR)和用于从来自MBBR单元的流出物去除悬浮固体的溶气浮选系统。在这个示例中，假设DAF单元被设计成每天处理26240立方米废水。DAF单元包括凝聚阶段、絮凝阶段和浮选阶段。化学品(诸如凝聚剂、例如氯化铁，和絮凝剂、诸如聚合物)被注入到在浮选区或阶段上游的水中。在这个示例中，分离区中的速度或镜面速率(mirror rate)约为7.6 m/h。由于添加了凝聚剂和絮凝剂，所以针对总体悬浮固体的去除的平均效率可为大约90%。然而，通常观察到，当不添加化学品时，总体悬浮固体去除效率显著降低。
此外，在溶气浮选过程中适当地实施凝聚剂和絮凝剂的注入常常是具有挑战性的。如果没有适当地实施，则在DAF中的总体悬浮固体去除效率下降。例如，如果在白水和正被处理的水之间的接触时间太短，则去除效率就会受到影响。同样，如果速度梯度(G)不合适，则悬浮固体的去除效率降低。
常规的DAF系统以各种方式在世界各地使用。例如，它们用来处理饮用水，以用于去除藻类、浮动材料、油，并处理显现颜色(腐殖的和黄腐物质类型)的物质、以及未净化的水中存在的胶体物质。此外，常规的DAF系统用于海水淡化、海水的预处理以用于去除藻类、油、胶体物质和造成堵塞膜的颗粒。最后，常规的DAF系统在废水处理中广泛用于去除悬浮固体。
这些常规的DAF系统和过程具有缺点。首先，它们通常在分离区中产生低的镜面速度或速率，通常小于10 m/h，并且因此为了达到期望的处理能力，系统必须被设计成占据更大的面积。此外，常规的DAF系统需要通过使用凝聚和絮凝的特定阶段(在其中注入化学试剂)来制备和调整处理待去除的物质。如上所述，消耗的化学品昂贵并且驱动混合器所消耗的能量是昂贵的。
因此，存在对于在无需添加化学品的情况下既有效又高效的DAF系统和过程的需要。
发明内容
本发明涉及一种用于澄清水或混合液的溶气浮选过程。在一个实施例中，代替在分离区上游注入凝聚剂或絮凝剂(如在溶气浮选过程中常规的那样)，本发明不使用凝聚剂或絮凝剂，但是仍达到与使用化学品(即凝聚剂和絮凝剂)的常规DAF过程所达到的那些相当的总体悬浮固体(TSS)去除效率。
在一个实施例中，本发明提供了一种DAF过程，其中不注射化学品，然而在分离区中达到的镜面速率为至少20 m/h，其中具有超过80%的TSS去除效率。
在其他实施例中，将凝聚剂和/或絮凝剂直接注入到DAF的混合区中或加压白水中，该加压白水进而从一个或多个喷嘴被喷射到混合区中。
仍然在某些情况下，本发明的溶气浮选系统和过程被用于从流入水或混合液中去除磷和TSS二者。在这种情况下，使聚合物形式的絮凝剂和诸如氯化铁的凝聚剂与水或混合液混合。
本发明的其他目的和优点将从以下描述和附图的研究中变得显而易见，附图仅仅是对本发明的说明。