气浮系统的制作方法

1.本实用新型属于水处理设备领域，具体涉及一种气浮系统。


背景技术：

2.工业废水在排放前需进行一系列的处理，以去除废水中的污染物质。在一些工业废水中，如纺织废水、日化废水等，除了含有油类、悬浮物等污染物之外，还含有一定量的表面活性剂。表面活性剂的存在对后续可能进行的生化处理有一定的抑制性，其使得废水无法顺利得到进一步净化。另一方面，国家对于表面活性剂在废水中的排放浓度本身也有相关规定，一般的工业废水至少需要经过一定处理才能达到相关排放标准。
3.废水中表面活性剂的处理方法包括泡沫分离法、吸附法、混凝法、膜分离法、催化氧化法、生物法等。由于处理设备、成本以及后续废料处理复杂程度等的考虑，通常采用的方法是泡沫分离法、吸附法等。其中，泡沫分离法应用简单，因此被广泛使用。然而，泡沫分离法获得的出水仍含有一定量的表面活性剂(5mg/l)。
4.因此，仍然需要一种方法，其能够将废水中的表面活性剂尽量在预处理阶段去除。


技术实现要素：

5.针对以上问题，根据本实用新型，提出了一种气浮系统，其特征在于，包括：气浮池、溶气罐、空气压缩装置、第一管道和第二管道，其中，
6.所述气浮池配置为对带有絮体的污水进行气浮处理；
7.所述第一管道连接所述气浮池的经处理水收集堰与所述溶气罐，用于将经过所述气浮处理获得的经处理水的一部分作为回流水引向所述溶气罐，所述第一管道上还安装有对所述回流水进行增压的增压泵；
8.所述空气压缩装置连接到所述溶气罐，用于向所述溶气罐提供压缩空气；
9.所述溶气罐配置为将增压后的回流水与所述压缩空气混合；
10.所述第二管道连接所述溶气罐与所述气浮池的混合室，从而将混合有压缩空气的增压回流水引向所述气浮池的混合室中，所述第二管道上还安装有对所述混合有压缩空气的增压回流水进行释压的释压装置；
11.并且其中，所述第一管道上安装有向所述第一管道中的回流水投加消泡剂的消泡剂添加系统。
12.根据本实用新型的气浮系统所具有的优点至少在于，该气浮系统能够对具有表面活性剂的废水进行气浮处理，从而去除废水中的油、悬浮物等杂质，并且显著降低废水中表面活性剂的含量，具体说明如下。
13.气浮技术目前广泛应用于各类预处理过程中，用于去除污水或废水中的油、悬浮物等杂质。在各类气浮技术中，部分回流溶气气浮是使用最广泛的一种技术方案。该方案包括将待处理的水进行絮凝，再送入混合室中与溶气水接触，溶气水释放压力以形成微气泡用于黏附絮体，带动絮体上升接近水面并且被分离，从而获得去除絮体的经处理水。同时，
该方案中，所获得的经处理水的一部分将作为回流水被增压并溶入空气，成为溶气水并被再次送到混合室，以向后续进入的待处理水提供微气泡。
14.申请人已经发现，虽然上述气浮方案应用广泛，但是其在应用于具有表面活性剂的废水时将会出现以下一系列问题。
15.气浮方案中通常使用溶气罐将空气溶入水中。而在溶气罐中，为使压缩空气尽量充分地溶入回流出水，一般需要将回流水尽量分散地与空气进行接触。然而，在水中存在表面活性剂的情况下，回流水与空气接触的过程会在溶气罐内形成泡沫，导致大量进入罐内的压缩空气以泡沫的形式进入气浮池的混合室中与废水混合，此类泡沫气泡直径远大于用于气浮的微气泡所希望具有的50-100μm直径，并且导致混合室中水流紊乱。同时，因为大量空气以泡沫的形式排出溶气罐，导致溶气罐内压力显著下降，所以实际溶入水中的气体量也随之减少(溶入气体量与压力成正比)，导致混合室中溶气水释放形成的微气泡量显著减少，黏附絮体的能力下降。最终，气浮表面无法形成良好的渣层，系统对浮渣和表面活性剂的去除能力均发生明显下降。
16.另一方面，申请人已经发现，对于部分回流溶气气浮系统，在从气浮池的经处理水收集堰到溶气罐的管道上设置消泡剂添加系统将有效地解决上述问题，即使得气浮系统也能有效处理含有表面添加剂的工业废水。申请人对此进行的分析阐述如下。
17.消泡剂是一种添加剂，其成分可包括有机硅、聚醚类等物质，其通过改变泡沫表面的表面张力达到消除泡沫的目的。通过在回流水从经处理水收集堰到溶气罐的流动路径中向回流水投放消泡剂，使得回流水在溶气罐中与压缩空气进行接触时不会产生泡沫，进入溶气罐中的压缩空气能够有效地以较高压力溶入回流水中，如此处理的回流水在经过释压装置后能够溶出50
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100μm直径的微气泡，从而在混合室中起到有效分离絮体的效果。
18.此外，对于本实用新型的气浮系统，由于可以取得较好的溶气释放效果，所以即使在较低的表面活性剂浓度下(5mg/l以下)，仍然能进一步去除水中的表面活性剂。因此，相对于表面活性剂浓度处理下限为大约5mg/l的泡沫分离法来说，根据本使用新型气浮系统能够处理更广范围表面活性剂浓度的工业废水。同时，通过在回流水路径上设置消泡剂添加系统，整体上向废水中投加的消泡剂浓度也很低，有助于后续进一步净化处理。
19.总结来说，根据本实用新型的气浮系统具有以下优点：
20.1)与常规气浮系统相比，根据本实用新型的气浮系统溶气释放效果更好，能够提高出水效果，并且降低压缩空气用量；
21.2)由于只在回流水中投加消泡剂，而回流水流量仅占全部处理水量的10％-30％，所以可以有效降低消泡剂投加量；
22.3)通过在气浮表面形成良好的浮渣层，提高表面活性剂去除能力，在废水中表面活性剂浓度较低的情况下，最大去除率可接近50％。
23.根据本实用新型的气浮系统可以具有以下中的一个或多个特征。
24.根据一个实施例，优选地，所述消泡剂添加系统包括消泡剂加药装置。通过使用消泡剂加药装置向回流水中添加消泡剂，使得可以降低消泡剂添加系统的设计成本，同时保证消泡剂的加药效果。
25.根据一个实施例，优选地，所述消泡剂加药装置包括搅拌电机、搅拌桨、加药泵和药剂储罐。
26.根据一个实施例，优选地，所述消泡剂添加系统还包括位于所述第一管道上所述消泡剂加药装置下游的混合器。通过在管道中安装混合器，使得消泡剂可以在进入溶气罐之前更好地均匀混合到回流水中，从而进一步减小在溶气罐中产生泡沫的可能性。
27.根据一个实施例，优选地，所述消泡剂添加系统被配置为向所述第一管道的回流水中投加的消泡剂浓度不大于5mg/l。通过在回流水中投加浓度不大于5mg/l的消泡剂，能够较好地消除溶气罐中产生的泡沫，同时后续气浮产生的经处理水中的消泡剂浓度也较低。
28.根据一个实施例，优选地，所述消泡剂添加系统被配置为向所述第一管道中的回流水中投加的消泡剂浓度为0.1-1mg/l。通过在回流水中投加浓度为0.1-1mg/l的消泡剂，能够较好地消除溶气罐中产生的泡沫，同时后续气浮产生的经处理水中的消泡剂浓度能够达到更低。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
30.显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
31.在附图中：
32.图1是根据本实用新型的气浮系统的示例性示意图。
33.附图标记列表
34.100气浮系统
35.1混合室
36.2分离区域
37.3刮渣系统
38.4集泥槽
39.5浮渣挡板
40.6经处理水排放口
41.7经处理的水
42.8溶气罐
43.9减压阀
44.10沉积污泥
45.11工业废水
46.12絮凝药剂
47.13絮凝池
48.14空气压缩装置
49.15絮凝药剂加药装置
50.16浮渣收集槽
51.17增压泵
52.18消泡剂加药装置
53.19管道混合器
54.20消泡剂添加系统
55.21第一管道
56.22第二管道
57.23经处理水收集堰
58.30气浮池
具体实施方式
59.为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
60.除非另作定义，本实用新型所使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
61.图1示出了根据本实用新型的气浮系统100的实施例。该气浮系统100包括气浮池30、溶气罐8、空气压缩装置14、第一管道21和第二管道22。
62.进入气浮系统100的废水将在气浮池30中进行气浮处理。其中，流入气浮池30的水(下文用“待处理水”简称待气浮处理的水)具有待分离出来的絮体。絮体一般由工业废水经过絮凝产生，也可以由含有表面活性剂的生活废水经过絮凝产生。例如，工业废水11首先经由絮凝药剂加药装置15投放絮凝药剂12，随后进入絮凝池13，在絮凝池13中发生絮凝反应，生成絮体。絮体可以是废水中的油、悬浮物等杂质经过絮凝处理产生，但是也可以是其他絮体。
63.气浮池30的构造大致如下。气浮池30中设有混合室1，混合室1居中布置在气浮池30的较下方区域中，其上方敞开与气浮池30的整体空间连通。气浮池30在混合室1的上方和侧向周围均限定空间区域，上方区域和侧向周围区域之间限定絮体从废水中分离的分离区域2。气浮池30的上方设置有用于刮除上浮絮体的刮渣系统3，气浮池30中的较上方区域的一端设置有集泥槽4，用于收集由刮渣系统3推入其中的上浮絮体，即浮渣。气浮池30的较上方区域的侧向周围还设置有由水面向下大致延伸至分离区域2的浮渣挡板5，分离出絮体的水(下文简称“经处理水”)可以从浮渣挡板5下方流过以进入经处理水收集堰23，而分离出来的上浮的絮体被浮渣挡板5阻挡而无法进入经处理水收集堰23，从而聚集在气浮池30的水面附近的中间区域，然后被刮渣系统3推入集泥槽中。
64.于是，在气浮处理中，带有絮体的待处理水从混合室1的下方入口进入混合室1，带有微气泡的溶气水也从混合室1的下方进入混合室1，并与待处理水混合。带有微气泡的溶气水的产生过程将在后文详述。在混合室1中，待处理水中的絮体黏附在微气泡上，从而带动絮体上升，絮体在分离区域2中与干净的水(经处理水)分离，并且进一步接近气浮池30的表面。上浮的絮体形成浮渣，被刮渣系统3收集到集泥槽4中，然后离开气浮池30，进入浮渣收集槽16，而沉积在池底的污泥10经由池底的污泥出口排除。另一方面，在分离区域2中分离出来的经处理水从浮渣挡板5的下方流过，进入经处理水收集堰23，其中，大部分的经处理水通过经处理水排放口6离开气浮池30，并且可以进入下一步的净化处理。
65.经处理水收集堰23中的另一部分经处理水7将作为回流水7被溶入压缩空气，然后作为溶气水再次进入气浮池30的混合室1中。
66.气浮系统100中相应部分的设置如下。第一管道21设置在经处理水收集堰23与溶气罐8之间，用于将作为回流水的经处理水引入溶气罐8，第二管道22设置在溶气罐8与气浮池30的混合室1之间，用于将溶有空气的溶气水引到混合室1中。空气压缩装置14连接到溶气罐8，用于向溶气罐8中引入压缩空气。此外，第一管道21上还依次设置有增压泵17、消泡剂加药装置18和管道混合器19。增压泵17用于增加回流水7的压强，消泡剂加药装置18向回流水7中投放消泡剂，管道混合器19用于使消泡剂充分混合到回流水7中，然后再进入溶气罐8。另一方面，第二管道22上还设置有减压阀9，用于降低从溶气罐8离开的溶气水的压强，以便溶气水中释放出微气泡。作为减压阀9的替代，第二管道22上可以安装其他用于释压的释压装置，如喷嘴等。
67.于是，使回流水7产生微气泡的过程如下。回流水7从经处理水收集堰 23进入第一管道21，在第一管道21中，回流水7首先经过增压泵17以获得增加的压强，然后经过消泡剂加药装置18的投放口并因此被投入合适的量的消泡剂，混合有消泡剂的回流水流经管道混合器19，使得消泡剂更充分地与回流水混合，然后回流水进入溶气罐8。在溶气罐8中，可以使得回流水尽量分散地与压缩空气接触，使压缩空气充分融入回流水中。由于回流水中已经充分混合了消泡剂，所以即使回流水中存在表面活性剂，也难以在分散回流水和溶入压缩空气的过程中产生泡沫。于是，压缩空气得以尽量溶入回流水中，而不会因泡沫覆盖水面而难以溶入回流水，或者以泡沫中大气泡里的空气的形式直接离开溶气罐8，使得溶气罐8内气压降低而减少回流水中压缩空气的溶解度。
68.接下来，充分溶入压缩空气的回流水离开溶气罐8，进入第二管道22，并且在经过减压阀9之后进入混合室1。经过减压阀9的回流水压强降低，从而释出直径约50-100μm的微气泡。因此，回流水将携带微气泡进入混合室1，继而对后来进入混合室1的具有絮体的待处理水进行气浮处理。由于进入混合室1的回流水不带有泡沫或较大气泡，所以混合室1中水流稳定，不会形成混乱的紊流，使得气浮作用能稳定发生，而且附着有絮体的微气泡能在气浮池30中平稳上升并进一步被移除。
69.在根据本实用新型的实施例中，通过在第一管道21中设置消泡剂加药装置18和管道混合器19来消除溶气罐8中可能出现的泡沫，从而保证回流水再次进入混合室1中时只携带微气泡，并且水流稳定。消泡剂加药装置18 可以是市售的加药装置，其可以包括搅拌电机、搅拌桨、加药泵和药剂储罐等部件以较好地实现消泡剂的定时、定量的投加效果。管道混合器19可以是市售的管道混合器，只要能够使消泡剂能够较好地混合到回流水中。在根据本实用新型的实施例中，消泡剂加药装置18和管道混合器19可以组合称为消泡剂投放系统20。实际上，设置在第一管道21中的消泡剂投放系统20 可以具有其他具体形式，只要能够使消泡剂能够被投放和混合到回流水中即可。在根据本实用新型的另一实施例中(未示出)，消泡剂投放系统20也可以设置在增压泵的上游，其同样实现消泡剂的投放以及消除溶气罐8中可能产生的泡沫的功能。
70.应当说明的是，图1示出了根据本实用新型的气浮系统100采用圆形气浮池的技术方案。然而，本实用新型所要求保护的气浮系统也同样适用于矩形气浮池，以及气浮池与絮凝池、滤池组合为整体的水处理装置。
71.为进一步说明根据本实用新型的气浮系统100的技术效果，申请人在实际系统中进行了实验。在未采用本实用新型的技术方案的部分回流溶气气浮系统中，溶气罐中的水面在回流水中具有表面活性剂的情况下形成大量泡沫。在进入混合室的回流水具有表面活性剂的情况下，混合室中具有明显的水流紊流，因此气浮处理的效果将会是不理想的。相比之下，在采用本实用新型技术方案的气浮系统100中，在废水具有表面活性剂的情况下，经实验发现，混合室中没有泡沫、水质均匀、水流平稳。这样的水流情况将获得较好的气浮处理效果。
72.此外，申请人使用采用了根据本实用新型的技术方案的气浮系统，对两组含有表面活性剂的废水样品进行实验，获得表1所示的两组数据。实验中，回流水流量占气浮处理总水流量10.1％，向回流水中投放消泡剂浓度为0.5 mg/l，在溶气水中获得压力4.5巴。
73.表1
74.样品组别采样位置检测因子检测结果(mg/l)第一组气浮池进水阴离子表面活性剂2.99第一组气浮池出水阴离子表面活性剂2.12第二组气浮池进水阴离子表面活性剂3.50第二组气浮池出水阴离子表面活性剂2.09
75.由表1数据可以分析得到，根据本实用新型的气浮系统在申请人进行的实验中能够将废水中的表面活性剂去除30％-40％。实际上，在表面活性剂浓度较低的情况下，根据本实用新型的气浮系统对表面活性剂去除率可接近 50％。并且，在申请人进行实验的整体水处理系统中，通过结合根据本实用新型的气浮系统和后续的滤出池系统，废水中表面活性剂的去除比例一般可以达到40％-50％。
76.最后，需要说明的是，本实用新型在描述各个构件的位置及其之间的配合关系等时，通常会以一个/一对构件举例而言，然而本领域技术人员应该理解的是，这样的位置、配合关系等，同样适用于其他构件/其他成对的构件。
77.以上所述仅是本实用新型的示范性实施方式，而非用于限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围由所附的权利要求确定。