专利名称：通过压载的絮凝和滗析处理水的方法
技术领域：
本发明涉及水处理(dressing)领域。更准确地说，本发明涉及特别是在水处理领域中通过絮凝和滗析分离固体和液体的方法。
特别用于净化饮用的和城市用的地表水或工业废水以除去污染的水处理，通常使用一种方法，该方法在于用通常由三价金属盐构成的活性促凝剂凝结将被净化的水，在于用通常由有机聚合物构成的活性絮凝剂絮凝凝结的水，并在于滗析在滗析器中产生的絮凝物，在滗析器的底部抽出污泥，和通过滗析器的上溢提取净化的水。
本发明特别涉及公知的带有压载的絮凝物的絮凝-滗析技术，其将由细粒材料并具有高密度例如细沙构成的压载物注入絮凝区或从絮凝区的上游注入，以通过作为絮凝的引发剂提高絮凝物的形成比率，并还通过密度增长提高在絮凝阶段期间产生的絮凝物的滗析比率，其允许缩小装置的大小。
出于可获得性和成本因素，平均直径约为20-300微米，更通常为80-200微米的细沙是最广泛使用的压载物。
出于涉及再利用的经济因素，在本方法中，压载物通常从滗析装置抽出的污泥中分离并再循环。
压载物的损耗通常在通过净化的水的损耗和通过从装置中抽出的污泥的损耗之间分配。
在其中压载物通过的回路的任意给定点上设想压载物的重新注入，意在弥补压载物的损耗。
控制连同污泥一起携带的压载物的损耗是重要的，在限制新的压载物的花费方面和在不破坏抽出的污泥的质量方面是一样的。
用来将压载物从抽出的污泥中分离和用来在本方法的范围内再循环该压载物同时将压载物的损耗减少到最小的装置通常选自静态(例如滗析)或动态(例如离心分离和旋风分离)重力分离技术，比不通过污泥/压载物混合物的水力旋流的技术更常用。
在水力旋流器的上溢中压载物的损耗通常大约与进入水力旋流器的混合物中的压载物的浓度成正比，水力旋流器是用来从抽出的污泥中分离压载物和用于固定的水力旋流器几何形状和操作条件的最广泛使用的装置。
从而，如果含有压载物的污泥的给定的流量在给定的水力旋流器中被处理，如果污泥中的压载物的浓度翻倍，在水力旋流器的上溢中压载物的损耗大约翻倍，同时所有其他的操作参数保持恒定。
污泥的非常细的悬浮物质实际上并不通过装置例如普通使用的水力旋流器分离，除了当使用非常小尺寸的水力旋流器时，该小尺寸的水力旋流器包含上溢堵塞的非常高的风险并且实际上并不使用污泥的悬浮物质的流量以水力下溢和上溢的流量大约相同的比例在水力旋流器的下溢和上溢之间分配。
从而，对于流量为40m3/小时的含有3000千克/小时压载物和400千克/小时SM(悬浮物质)的污泥，进入在所使用的压载物上切削功率为99.9％的水力旋流器，流量分布在上溢中为20％，在下溢中为80％，设想在上溢中约为3千克/小时的压载物损耗，污泥大约分布在下溢中约80千克SM/小时和在上溢中为320千克SP/小时。
如果相同的流量通过水力旋流器，该水力旋流器将流量分布在下溢中约40％和在上溢中60％(通过使用例如下溢和上溢的不同直径比)，污泥大约分布在上溢中约160千克SP/小时与第一构型相比，再循环的污泥的质量高得多。
当希望提高污泥的再循环的流量时，因此将选择第二水力旋流器构型，但通常需要较高的输入压力到水力旋流器中(并因此较大的能量消耗)以将压载物的损耗保持在可以接受的水平。
水力旋流器的分布曲线表示微粒取决于其直径通过下溢的概率。我们注意到当进料中的固体浓度(主要是压载物，但还有污泥)和粘度减小时，该曲线整个较好(对于给定的直径，通过下溢的较高概率)。
在下溢中给定的固体浓度(通常约40体积％固体)之后，水力旋流器的故障风险迅速增加。
最后，当水力旋流器的下溢堵塞时，压载物的主要损耗发生，压载物从而在上溢中排出。
压载的絮凝滗析技术特别披露在下列专利中-1989年9月1日出版的专利FR 2627704；-1995年11月3日出版的专利FR 2719234。
图1a和1b详述了这类压载物的压载的絮凝滗析技术图。
将被净化的原水1的入口，与通过由装置2引入活性促凝剂的凝结区(这里由设置在活性促凝剂的入口和絮凝区3之间的部分输水管表示)；将凝结的水引入絮凝区3，在絮凝区3中，在不溶于水并注入絮凝或从絮凝的上游注入的压载物(通常是细沙)的微粒周围，使用可能的活性絮凝剂絮凝凝结的水。然后将絮凝的水引入滗析区4，该滗析区装有(图1a)或不装有(图1b)滗析叶片或任何其他起类似作用的滗析辅助装置，其中压载物的压载絮凝物迅速滗析并且在滗析器的上溢中从絮凝物中分离的水中抽出。
压载物的压载污泥通过提升装置61(通常为可能通过起等同提升作用的气压提升器的泵)泵送并送到装置7，装置7允许抽出所产生的从压载物中分离的污泥9，该压载物通过下溢81在絮凝中或从絮凝的上游再循环。该装置7通常由水力旋流器构成，该水力旋流器有效地除去在上溢所抽出的污泥的压载物(送到下溢)。在水力旋流器中，进入的污泥以与下溢直径和上溢直径之间的比例相关联的比例分布在下溢和上溢之间。
在这两篇专利中描述的方法没有详述选择所进行的压载物/污泥分离，该分离根据每一特别实施的特殊净化要求可以有利于可接受的特定的压载物损耗-通过水力旋流用简单的分向滤波器将电的消耗减少到最小，水力旋流使用这样的实践进行相对于进入水力旋流器的SP流量而言，约10％-20％下溢中的污泥的再循环悬浮物质(SP)，和相对于压载物的损耗约1-3g/m3的净化的水；-或者再循环污泥，例如通过该方法以提高装置中污泥的浓度，和因此提高它们在抽出物中的浓度，或者增加污泥在装置中的停留时间，特别当希望最大使用粉末活性炭(PAC)时这是有用的，注入该粉末活性炭以除去水滴、气味或从压载的絮凝物絮凝滗析装置的上游注入的各种有机物质。
在通过水力旋流使用简单的分向滤波器的情况下，我们可以因此在下溢中再循环高达至少40％的污泥，仍然有较大的能量消耗以弥补在这些操作条件中水力旋流器分离的较差性能。
通过简单的水力旋流过滤器使用污泥/压载物分离系统强加了在能量消耗、压载物消耗和污泥浓度参数之间的选择，取决于每一出版的实现的主要目的，该选择将是不同的。
1998年7月31日出版的，在图2中图解的专利FR 275 8812，具有对上述专利中设想的装置的改进通过向絮凝增加部分滗析的混合物的直接再循环管20，该混合物由压载物和污泥构成，而不使这部分压载物和污泥滗析的混合物通过在这些专利中设想的压载物/污泥分离机构。
该附加的再循环管，用于给定的生产将被抽出的悬浮物质并出于这样的考虑通过说明在滗析器底部泵送的50％压载物/污泥体积流量直接再循环到絮凝，并且该相同流量的仅仅50％进行分离以将压载物在污泥抽出之前从污泥中除去，允许抽出的污泥的浓度大约翻倍。
当寻求后，该装置因此允许污泥的浓度增加，根据部分直接再循环的压载物/污泥流量和从最后抽出系统的污泥中进行压载物分离的部分压载物/污泥/水流量之间的比例，该污泥从系统中抽出。
本专利声明与由污泥和压载物构成的部分混合物的直接再循环相联系的电消耗减少，其需要比压载物/污泥分离所需要的更少的能量，该分离在所有从滗析器的底部抽出的污泥加上压载物流量上进行。
然而，描述于本专利中的方法具有各种不方便之处它强加了额外的投资，该投资与这样的职责相联系设想两个不同的再循环系统(泵加上管和旋塞)但在两个系统中(低压下直接的压载物/污泥再循环到絮凝的系统，和压载物/污泥再循环、压载物/污泥分离和抽出由净化产生的污泥的系统)具有高浓度的压载物。
送入包括分离的再循环管的压载物/污泥混合物中的压载物浓度与不用操作直接的再循环管，即主管而获得的浓度保持相同。假定较高的污泥浓度和相当的压载物浓度，并且尽管在操作直接的再循环管情况下将被分离的污泥/压载物的较低流量，与不用直接再循环的净化系统相比，压载物的损耗只是困难地改进。
假定通过本专利所推荐的滗析而几乎无效的压载物/污泥分离系统，将压载物的损耗限制到可接受的水平、即使该水平保持相对地高而所需的压载物的最小尺寸为200微米，其在起动装置时，例如在单一网络上溢的净化同时雨淋(rainning)期间，在开始雨淋时造成净化质量问题(至今没有任何污泥在装置中聚集，本专利强调这样的事实除了如果实施大量的压载物从而恶化本方法之外，没有污泥的情况下，压载物的尺寸太大而不能在其自身上是活性的)。压载物的该大的直径也在絮凝釜的搅拌能量方面花费更多以将压载物保持在悬浮液中和避免在釜底部的污泥。
本发明的一个目的是建议这样的部署，该部署同时在下列理想的情况下允许-从净化系统中抽出高浓度的污泥(高浓度这里是指浓度高于5g/L，优选10g/L，并在任何情况下高于由污泥/压载物再循环净化或由类似安装的压载物/污泥分离系统所获得的那些，该再循环净化通过简单的水力旋流而不需要尝试通过水力旋流器下溢而再循环污泥)；-与上述专利中描述的系统相比，将引入离开系统的污泥中压载物的损耗减少到最小；-将相应的投资成本减少到最小，并显著地避免与例如描述于专利FR 2758812中的污泥加上压载物混合物的附加的直接再循环管相联系的花费、增加到该专利中描述的压载物/污泥再生系统的成本的花费；
-将压载物/污泥再循环和分离的能量消耗保持在通过上述专利所描述的技术而获得的合理的水平，而不需要使用如专利FR 2758812描述的方法中所需的直径大于200微米的压载物，其为了在絮凝区中将压载物保持在悬浮液中而增加了能量消耗并在足够的污泥装入之前造成了净化质量问题。
本发明的另一个目的是允许，通过使用为了以上目的所设想的部署，或通过其他的部署，粉末活性炭(PAC)，或其他活性粒状产品的用途改进，这些物质将注入系统以达到除去一个或几个特定的污染参数的目的，例如，以除去水滴、气味或者甚至污染物例如杀虫剂或其他不希望的可吸附在活性炭上的有机物质。
通过单独或由它们的任意组合实施的下列方法而全部或部分实现这些目的。
专利FR262 7704和FR271 9234中描述的净化系统的实施，当系统传统地使用水力旋流器以将压载物从将要抽出系统的污泥中分离，和当在系统中并不寻求污泥的浓度之后，通常解释为输入流量约3-12％的再循环速率、在水力旋流器下溢中约99.9％压载物的再循环，和取决于水力旋流器的类型和使用的上溢和下溢喷嘴，在通常包括90％上溢/10％下溢-80％上溢/20％下溢的水力旋流器上溢和下溢之间的污泥流量分布。
基于这样的情况从已知的压载的絮凝-滗析技术，我们此后将其在例如专利FR 262 7704和FR 271 9234中描述的系统名(S)下用作参考，或任何其他本领域技术人员已知的类似技术的任何一种开始，我们此后描述完成该系统(S)并允许实现所需目的各种方法，具有这样的共同点在于在滗析的上游方向，将部分从污泥/压载物分离器(由水力旋流器、滗析器、离心分离机，或任何其他相当的分离装置构成)的上溢和下溢中流出的污泥进行再循环，而不用如专利FR 2758812中的附加的直接再循环管，并且为了在系统中的污泥抽出之前获得压载物好的再生，不需要使用直径大于200微米的压载物。使用的压载物典型地具有有效直径为40-300微米，优选为80-200微米。
在所有的下列实施例中，可能注入的PAC将按照其停留时间的增加大致地遵从污泥的产量，对于新注入的PAC的给定剂量，系统中PAC的停留时间与其浓度成正比地增加(根据申请人的经验，其增加实际上将稍微大于污泥所获得的浓度增加)。
起始状态(S)将是图1a的那样，含有浓度为300mg/L悬浮物质的将被净化的原水的流量为1000m3/小时，沙的速率允许再循环3千克沙每m3进入的原水。50m3/小时的污泥/压载物混合物从滗析器的底部抽出并泵送到水力旋流器，在水力旋流器的上溢中，在8.4g/L抽出40m3/小时的污泥(为进入水力旋流器的流量的80％)，并从水力旋流器的下溢开始，将浓度为300千克/m3的沙和8.4g/L污泥的10m3/小时的混合物再循环到絮凝。
我们承认寻求在抽出的污泥中约17g/L的污泥浓度，我们可以通过仅仅从滗析器的底部抽出25m3/小时的污泥/压载物混合物而将抽出的污泥的浓度增至16.8g/L，但这将使在水力旋流器的下溢中沙的浓度达到600千克/m3，对于在试验期间使用的水力旋流器，这个浓度是不要超过的极限，由于其会影响分离的质量。
为了通过将抽出的污泥的浓度增加到约17g/L同时将水力旋流器中压载物的浓度至少保持远离600千克/m3而实现所需的目的，由本发明所建议的第一装置(A)将在于选择压载物/污泥分离装置(水力旋流器或滗析釜或任何其他的类似装置)，该装置使下溢中再循环的污泥的质量最佳，同时保持在上溢的污泥中限制压载物损耗的压载物/污泥分离的质量。
由申请人通过使用水力旋流器调节到获得污泥的上溢/下溢比例达到60％上溢/40％下溢而使用的本装置，对于上面说明的例子而言，允许使抽出的污泥的浓度从8.4g/L(在80/20上溢/下溢比例，和从滗析器底部抽出的50m3/小时以及水力旋流器的下溢中压载物的浓度为300千克/m3的情况下)到达17g/L(上溢/下溢比例60/40，和从滗析器底部抽出的33.3m3/小时，以及水力旋流器的下溢中压载物的浓度为227千克/m3)。
该装置具有这样的优点增加了从系统中抽出的污泥的浓度而不需要额外的直接再循环管的投资，并且通过用与起始的图相比减少的下溢中的压载物浓度工作，改进了水力旋流器的分布和相关地减少了压载物的损耗。
该装置需要使用起始图(S)约66％的再循环泵流量，同时在作为参考给出的实施例中将抽出的污泥的浓度增加大于2的系数。
图1可以支持装置A的描述它仅仅足以说明该装置与作为分离装置的水力旋流器的实施，以将水力旋流器的下溢直径对上溢直径的比例增加到通过下溢再循环污泥所需的水平，并使泵的特征与按照说明书保持压载物再生效率所需的装载相适应。
由本发明建议的第二装置(B)在于在絮凝的上游方向，将分离装置(水力旋流器或滗析釜或任何其他的类似装置)的部分上溢再循环。
在将絮凝上游方向的上溢50％再循环的情况下，该装置允许通过将分离装置下溢中压载物的浓度保持到300千克/m3，将起始的图中抽出的污泥的浓度从8.4g/L增加到16.9g/L。
该装置还具有这样的优点增加了从系统中抽出的污泥的浓度而不需要直接再循环管(泵…)的额外投资，然而通过将分离装置的下溢中压载物的浓度限定到合理的值(在这里描述的试验所用的水力旋流器类型情况下为600千克/m3)而强加了限制。
该装置描述于图3中，其中相对于图1a和1b，在装置7的上溢中增加了污泥的再循环83。
当然，这仅仅是图的表述可以设想本领域技术人员已知的所有所需的装置以将上溢分配在污泥的抽出9和污泥的再循环83之间。可以特别地通过使用几个平行的水力旋流器进行该分配，其中一些将具有它们的从体系中抽出的上溢，余下的将具有它们的整个再循环的上溢。
通过83再循环的污泥加到在下溢81中再循环的污泥和从污泥中分离的压载物中。
由本发明建议的第三装置(C)在于将在前装置(A)和(B)合并，以显著地增加抽出的污泥的浓度而不超过所限定的在分离装置的下溢中可接受的压载物的浓度，以将压载物的损耗保持在所选择的限定水平。
图3同样有助于理解装置(C)，为了使得下溢81中较大数量的污泥的SM通过，该装置通过增加装置7的下溢直径对上溢直径的比例而实施。
由本发明建议的第四装置(D)在于将污泥/压载物分离的装置7分成至少两个过滤器，设想该装置7以再生压载物并在污泥从系统中抽出之前再循环压载物。
为了完成它，本发明设想(参见图4)首先，为了使从滗析器中抽出的污泥/压载物混合物在静态重力滗析器、水力旋流器或离心分离类型，优选粗面的低压水力旋流器或静态重力滗析器类型的第一压载物/污泥分离装置71中循环，使用低的分离能量以将下溢81中大于10％的污泥，优选下溢中30％-70％的污泥，甚至更优选在该第一分离装置的下溢中约50％的污泥分离，然而，压载物将被粗略地分离，以达到以这样的方式通入下溢81的目的下溢中的压载物对上溢中的压载物的重量比大于下溢中的污泥对上溢中的污泥的体积比，优选下溢/上溢比大于60％，或者甚至更优选大于90％。
该第一分离装置可以装有图中未示出的设备，以有助于在该装置的下溢中优选的通过压载物，该设备改善了污泥的压载物-絮凝物联系的破裂。这些设备可以限制通过进入泵和再循环回路而引入的絮凝物的破裂，或通过置于第一分离装置上游的再循环回路中的或置于该第一分离装置中的栅格或筛板完成。
其次，优选为粗面的第一分离装置的上溢711，送入更有效的水力旋流器或离心分离类型的第二污泥/压载物分离装置72，以有效地除去污泥的上溢721中所残留的压载物，污泥将从系统中抽出。
由于第一分离器71将允许显著地减小通过711进入第二分离器72的混合物中压载物的浓度，该分离特别有效，并且我们知道水力旋流器显著地具有减小的下溢中固体物质浓度的分离效率。
而且，在第二分离装置72，特别是其下溢82上的磨损由于在高的能量下通过相对低浓度的压载物而极大地减少。
为了根据操作的优先次序将系统最优化，我们最后可以采用第二分离装置72的定义和操作参数-如果需要使压载物的再生最大化以达到将抽出的污泥产量减少到最小的目的，我们将使用高能量的分离系统，例如通过在分离装置71和72之间插入泵712(参见图7)，或者甚至通过增加泵61的功率以允许其确保在分离装置72的入口足够的压力以达到保证所需的限制沙损耗的目的。
-如果需要将能量的消耗减少到最小，我们将利用进入第二分离系统72的低浓度的压载物，以用与参考系统(S)中所消耗的相当的效率，但更低的能量消耗而分离压载物。在该情况下，通常在71和72之间没有附加的泵，并且我们使泵61的特征与其工作负荷相适应；-如果需要进一步增加抽出的污泥的浓度，我们将可能增加两个分离装置其中一个的下溢中污泥的流量，或者甚至可能将第二装置的部分上溢，或者第一装置的部分上溢，或者甚至这两种上溢每一种的仍然一部分再循环。
我们注意到这两个连续分离装置的结合特别地限制了压载物损耗的风险。
实际上，第一循环装置71具有下溢81，在81中将通过主要部分的污泥流量，因此大的直径本质上限制了在大的物体通过回路的情况下堵塞的风险。
还可能设想清除该下溢81的简单装置，例如通过使该下溢装有可变部件的口(如图6中所示的堰板，或如图5中所示的翻板闸门)，在正常操作期间保持部分开口，并周期性地完全开口短的时间(几秒或几十秒)以排空任何可能的大体积物质。也可能在分离装置72上设想该装置。
最后，在第二分离装置72的输入或输出口的任何一个堵塞的情况下，该分离装置仅仅负责分离引入再循环回路6的压载物的适度级分(少于30％，优选少于10％)，在介入之前经过的时间期间，在最坏的情况下，该有限的压载物级分循环将损耗，其可以迅速地，例如一检测到来自第二分离装置72的上溢721和下溢82的任何一个回路上没有流量就被触发。
由本发明建议的第五装置(E)，其可以与前述装置的任何一个结合以增加系统中污泥的浓度(显著地通过增加粉末活性炭在系统中的停留时间改进粉末活性炭的注入性能)，或以增加抽出的污泥的浓度。
该装置(参见图8)在于插入釜(罐)62，优选装配均匀化装置例如一个或几个搅拌器63以在所述的釜62中保持污泥和压载物的均匀浓度，从滗析区4抽出的污泥/压载物混合物重力地或借助于泵61注入釜62，以及由从压载物中分离的污泥构成的分离装置7的部分上溢，在釜62中再循环以减少分离装置中压载物的浓度。
泵64将污泥/压载物混合物从釜62中抽出(在这样的流量下，该流量与从滗析区抽出的压载物加上污泥流量加上再循环的污泥的流量相等，该再循环的污泥通过66起始于分离装置7的上溢)，以将其送到污泥/压载物分离装置7。
该装置(E)允许通过减小在滗析区4底部的污泥/压载物混合物的抽出速度而增加污泥，而没有增加到达分离器7的混合物中压载物的浓度。
分离装置7的下溢中(并且在入口处通过直接联系)压载物的浓度构成了该分离装置好的操作极限，通过将部分所处理的污泥再循环的压载物的稀释构成了有用的方法，该方法允许抽出的污泥浓度所希望的增加，而不增加分离器70中压载物的浓度，并因此将压载物的损耗保持在可接受的水平。
我们注意到根据抽出的污泥浓度和允许的压载物损耗的要求，该装置(E)可以极好地与上述其他装置(A)-(D)结合。
将特别可能结合装置(D)和(E)以使得在开发的分离装置72(水力旋流器或离心分离机)中要被净化的流量和该装置中沙的浓度减少到最小。
这通过下列方式进行(参见图9)将装置71(重力滗析器或涡流型低压旋流器)中大于70％的压载物(典型地为90％)的最初基本分离和污泥(从压载物中分离的)的再循环66相结合，以用泵64引入混合物，该混合物用压载物高度稀释但与污泥浓缩在加压力分离装置72中，从而同时在再循环的输送成本(该仅有的加压装置仅接收部分再循环的污泥)、分离装置72(最易损坏的，其仅仅接收一种混合物与低浓度的压载物)的损耗和磨损、和分离装置72的效率(由于在入口的低浓度压载物而改进)方面获得收益。
我们也注意到将本发明中建议的装置与部分从滗析器底部抽出的污泥/压载物混合物絮凝的直接再循环回路相结合是可能的。
在系统中注入粉末活性炭(PAC)的情况下，装置(D)将特别有效以通过再循环第一分离装置下溢中的部分PAC而将PAC再循环，该部分PAC与通过该下溢再循环的污泥的数量成正比，同时由于第一分离装置上溢的高能量净化(通常通过小的水力旋流器)而改进了第二过滤器上的再循环效率，按照申请人作的观察，其允许PAC再循环速率高于污泥的再循环速率。
在PAC注入系统的情况下，优选再循环上溢的污泥，该上溢含有已经部分使用的PAC，更合适地从新的PAC注入系统的点的上游注入，以通过最多使用的炭从上游注入将各种有机物质的收集最大化，并保留以下的污染物例如杀虫剂，在生产可饮用水的情况下，优选在聚合物注入之前，甚至更优选在聚合物注入之前多于10分钟，使用新的PAC进一步从下游注入。
压载的絮凝物絮凝-滗析装置使用通常由有机聚合物构成的聚合电解质，以通过属于粘接凝结的细絮凝物的作用聚集成与压载物相联系的较大尺寸的絮凝物。
在泵送或分离到例如上述那些污泥/压载物分离装置(7、71、72)之后再循环污泥的情况下，将至少部分再循环的污泥在其由要被净化的原水的流量稀释之前重新絮凝经常会是有用的，以使得预成形的絮凝物可以从污泥引入到絮凝区中获益。优选将部分絮凝聚合物注入分离装置的下溢，并且，特别优选设想污泥加上压载物的混合物的预絮凝区，如图10中所示，该混合物从分离装置7、71、72的下溢8、81、82…开始再循环，其中在使得重新絮凝的污泥与要被净化的水接触之前，通过装置52将部分絮凝聚合物注入优选装配有低速搅拌器51的预絮凝区50。
图5详述了装置(D)的实施方案，其中分离器71是简单的滗析器，或者设计成抵制操作水力旋流器72所需的压力，或者不用压力操作，泵712从而插入水力旋流器72的进料器以确保进行72所需的分离所需要的操作压力。
在滗析器71中不用压力操作的第一种情况下，通过调整以后描述的装置713的位置进行流量在71的下溢81和上溢711之间的分配，例如通过调节泵712的速度、和712的流量与由通过正被上溢714抽空的711抽空的流量之间的差值来实施系统的污泥抽出流量。
在滗析器71中于压力下操作的第二种情况下，可以通过泵61的速度调节全部再循环流量，可以例如通过泵61的速度和装置713的位置的相对调整来调节在出口9的污泥抽出流量。
装置713在其最简单的视图中可以由简单的调节阀构成，如图6中所示，该阀适于通过具有大的沙含量的混合物，正常操作时其可以是部分开口的，以确保所需的下溢流量，并周期性地全部开口以抽空任何可能的大体积物质。
如图5中所示，装置713也可以由确保类似作用的装置构成，例如通过在71的底部设想大的出口开口81，通过在该圆锥体或球形体出口同轴的位移来调节出口部分，该圆锥体或球形体出口可以完全压在出口开口上，并关闭出口开口，或者反过来周期性地足够移动以使得完全远离出口并允许抽空大体积物质。
如果必要，可以在出口81的下游设想分离装置，例如筛子，以在我们所希望再循环的压载物中分离出大的成分。
图7以类似的方式描述了装置(D)优选实施方案，其中分离装置71由低压水力旋流器构成，该水力旋流器允许下溢81中的污泥、71中约50％的输入流量大的再循环，同时几乎90％的压载物通过81在絮凝中再循环。
可以设想一系统，该系统用来调节通过类似于上述装置713的81的流量。
71进料的上溢711，插入或不插入泵“助推器”712，50％的污泥流量进入第二水力旋流器72，并且沙压载物的仅10wt％通过管线6再循环。
从而，该水力旋流器以优良的条件将低浓度的压载物从相对高浓度的污泥中分离，而不达到下溢中干物质的浓度极限。
实施方案的实施例通过实施例，根据现有技术状态的净化的不同模式(情况1和3)并根据本发明(情况2，4和5)描述了下面的实施例。
通过使用反应物，该反应物得自于在相对于抽出的SP增加的25质量％污泥的干物质之上盐和氢氧化物的沉淀物，净化1000m3/小时含有300mg/L悬浮物质(SM)的凝结的废水(或凝结的地表水)，以获得在30mg/L SP的净化的水。
注入絮凝釜的沙的比率(再循环的沙加上新的沙以弥补损耗)为每m3进入絮凝釜的凝结的水3千克直径为150微米的细沙。
我们为了抽出约17g/L的污泥，在水力旋流器的下溢中对沙设定了600千克/m3的限制(特别针对这里使用的水力旋流器)。
获得的结果的归纳在表No1中给出。
情况1使用由专利FR 262 7704或FR 271 9234建议的图的类型，在滗析器的底部抽出5％的输入流量，进入水力旋流器7的流量在上溢和下溢间的分配为80％/20％。
获得的污泥的浓度为8.4g/L；2.5％而不是5％的抽出物使得抽出的污泥的浓度为16.8g/L，但在水力旋流器的下溢中沙的浓度变得与允许的6000千克/m3的限制接近。
该情况在图1a和1b中说明。
情况2与情况1相同，上溢/下溢分配在60％/40％的比例。
该情况也在图1a和1b中说明。
情况3直接再循环50％从滗析器4底部抽出的沙/污泥混合物，设想水力旋流器71以再生在污泥抽出管上的沙，上溢/下溢体积比为80％/20％。
该情况在图2中说明。
情况4与情况1相同，水力旋流器71上溢的50％再循环。
该情况在图4中说明。
情况5与情况1相同，具有双重分离系统，通过预净化的第一旋流器71将污泥的体积流量在上溢/下溢中分为50％/50％的比例，沙的质量流量分为10％/90％的比例，第二旋流器72将进入的体积流量分为上溢/下溢的比例为80％/20％，并实际上排除了所有抽出的上溢的沙。
该情况在图4中说明。
情况6根据上面的图(E)；我们从滗析器的底部抽出引入水的流量的3％，即30m3/小时，其在泵送到水力旋流器之前在从水力旋流器上溢中抽出的20m3/小时混合。
该情况在图8中说明。
情况7将情况6与类似于情况5的双重分离系统相结合；我们从滗析器的底部抽出引入水的流量的6％，即60m3/小时，其在泵送66.6m3/小时到水力旋流器之前在从水力旋流器上溢中抽出的6.6m3/小时混合。
该情况在图9中说明。
通过设定操作参数以将抽出的污泥浓缩到约17g/L，表No1对比了在图的不同点上沙和污泥的流量和浓度。
如果下溢中沙的浓度限制设定到600千克/m3，我们注意到情况1仅仅允许在水力旋流器下溢中的浓度限制下(600千克/m3)达到17g/L；情况3(对应于专利FR 275 8812)，允许在水力旋流器的下溢中获得抽出的污泥的该浓度与沙的浓度等于300千克/m3，如同情况4(通过简单再循环50％水力旋流器的上溢而更简单地进行)和6那样；情况2(60％/40％分配于水力旋流器的上溢和下溢之间)具有这样的优点在具有最简单的图，但在较高的能量消耗成本下的水力旋流器的下溢中，获得所需的17g/L与相当低浓度(230千克/m3)的沙；使用前后排列的两个分离装置的情况5，特别是情况7，允许在第二分离装置(最为重要以限制沙的损耗)的下溢中获得17g/L抽出的污泥与非常低浓度的沙情况5为60千克/m3，情况7为45千克/m3。
取决于所需的目的，我们从而可以优选使用下列情况节能的，在絮凝器中平均到高浓度的污泥情况5和7；节省投资的，在絮凝器中低浓度的污泥情况1、2和6；节省投资的，在絮凝器中平均浓度的污泥情况4。
表No1
简单地说，本发明因此目的在于组合通过用预凝结的水压载的絮凝-滗析净化，净化含有胶体、从工艺上游预凝结的可溶或悬浮杂质的水的每种方法，该絮凝-滗析净化包括下列阶段，在于-将凝结的水引入絮凝区，以允许在压载物的存在下并在压载物的周围细絮凝物的絮凝，该压载物至少由比水重的不溶粒状物质和至少活性絮凝剂构成；-将水和絮凝物的混合物引入滗析区；在污泥和压载物的混合物的上溢中分离净化的水，该混合物得自于从滗析区的下溢中抽出的絮凝物的滗析；-在滗析区的下溢中抽出污泥/压载物混合物；-将至少部分该混合物送到污泥/压载物分离系统，该系统允许抽出从压载物中分离的污泥并允许将引入所述分离系统的压载物和部分污泥在絮凝区中或从絮凝区上游再循环；特征在于其包括下列阶段，在于-输送所有所述的污泥/压载物混合物，该混合物得自于所述污泥/压载物分离系统的滗析；-使所述的污泥/压载物混合物至少以压载物的浓度为条件以排出在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的流体；-抽出压载物而不用从分离系统中抽出污泥，其中一旦已经通过至少部分污泥/压载物分离系统，超过进入污泥/压载物分离系统的20体积％在絮凝区中或从絮凝区上游再循环，其中压载物的有效直径大于40微米，其中从净化系统中抽出的污泥的浓度高于5g/L。优选地，使用的压载物的有效直径为80-200微米，并且其中抽出的污泥的浓度至少等于10g/L；有利地，使用的压载物由实密度大于2的物质构成，并优选是沙。
根据本发明的一个选择方案，使用的污泥/压载物分离系统由一个旋流器或由几个平行设置的旋流器构成，将所述滗析器的下溢中的压载物和超过10％的污泥再生。在该情况下，所述的旋流器在下溢中再循环其接收到的40％或更多的污泥，以及其接收到的超过99.5％的压载物。
有利地，所述旋流器的整个上溢的至少一部分在絮凝区中或从絮凝区上游再循环。在该情况下，所述旋流器的上溢的至少50％在絮凝区中或从絮凝区上游再循环。
根据本发明的另一个选择方案，所述的污泥/压载物分离由于下列情况进行污泥/压载物分离系统由至少两个前后排列的分离装置构成，第一装置在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的至少10体积％的污泥和进入该第一装置的60wt％的压载物，第二装置在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的压载物和流体中含有的任意部分的污泥，该流体是第二装置从第一装置的上溢中接收的。
有利地，第一装置在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的约50体积％或更多的污泥和进入该第一装置的80wt％或更多的压载物，第二装置在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的所有实际可测量的压载物和另外20％的流体中含有的污泥，该流体是第二装置从第一装置的上溢中接收的。
根据一个选择方案，使用的第一污泥/压载物分离装置由加压的简单重力滗析器构成，使用的第二污泥/压载物分离装置由从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
根据另一个选择方案，使用的第一污泥/压载物分离装置由未加压的简单重力滗析器构成，使用的第二污泥/压载物分离装置由通过供压泵从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
根据仍然另一个选择方案，使用的第一污泥/压载物分离装置由加压的水力旋流器构成，第二装置由不需要介入中间泵从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
根据仍然另一个选择方案，使用的第一污泥/压载物分离装置由低于足以在第二装置中从污泥分离压载物所必需的压力的低压水力旋流器构成，使用的第二污泥/压载物分离装置由通过供压泵从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
优选地，本方法包括一个阶段，在于借助于用来调节下溢的流量的设备调节至少一个污泥/压载物分离装置的流量。
有利地，所述的调节阶段由于进料阀而进行。
优选地，所述的调节设备包括用于正常操作的半开口位置，所述的设备周期性地人工或自动全开口，以抽空大体积物质，该大体积物质由再循环引起并易于堵塞装有该设备的装置的下溢。
本发明还涉及通过用预凝结的水压载的絮凝-滗析净化而净化含有胶体、从工艺上游预凝结的可溶或悬浮杂质的水的每种方法，该絮凝-滗析净化包括下列阶段，在于-将凝结的水引入絮凝区，以允许在压载物的存在下并在压载物的周围细絮凝物的絮凝，该压载物至少由比水重的不溶粒状物质和至少活性絮凝剂构成；-将水和絮凝物的混合物引入滗析区；在污泥和压载物的混合物的上溢中分离净化的水，该混合物得自于从滗析区的下溢中抽出的絮凝物的滗析；在滗析区的下溢中抽出污泥/压载物混合物；-将至少部分该混合物送到污泥/压载物分离系统，该系统允许抽出从压载物中分离的污泥并允许将引入所述分离系统的压载物和部分污泥在絮凝区中或从絮凝区上游再循环；特征在于其包括下列阶段，在于-在污泥/压载物混合物滗析区底部的抽出点之间并在污泥/压载物分离系统之前，设置一个中间混合区，该区一方面接收从滗析区抽出的污泥/压载物混合物，另一方面接收在从部分压载物中分离之后，得自于所述污泥/压载物分离阶段的部分污泥的再循环，调节该再循环的流量以使得从系统中抽出的污泥的浓度大于5g/L；-将该中间混合区的内容物送到所述的污泥/压载物分离阶段。
根据一个选择方案，该方法可以与上述的方法结合。
根据一个选择方案，该方法包括一个阶段，在于将至少部分絮凝辅助聚合物注入至少一个回路中，该回路再循环污泥或使用污泥/压载物分离装置的压载物。
有利地，该方法包括一个阶段，根据该阶段，污泥和从分离装置的下溢开始从絮凝区上游再循环的压载物借助于活性絮凝剂在预絮凝区中预絮凝，该活性絮凝剂从将被净化的水的絮凝区上游引入。
同样有利地，该方法包括一个阶段，在于将新的粉末活性炭注入絮凝区。
根据一个选择方案，在该情况下该方法包括一个阶段，在于将直接的再循环管加入部分污泥/压载物混合物的絮凝区或从絮凝区上游加入，该混合物从滗析器的底部抽出。
根据本发明的一个方面，所述的新的粉末活性炭可以从絮凝区上游注入。
通过分离或直接再循环装置再循环的、含有再循环的粉末活性炭的所有或部分流体，可以送入絮凝区中或从絮凝区上游送入。
通过分离(或直接的再循环)装置再循环的、含有再循环的粉末活性炭的所有或部分流体，可以送入用于使用过的活性炭的接触区，该区设置在新的粉末活性炭注入的上游。
权利要求
1.通过用预凝结的水压载的絮凝-滗析净化，而净化含有胶体的、溶解的或悬浮的杂质的在工艺上游预凝结的水的方法，包括下列阶段，在于-将凝结的水引入絮凝区，以允许在压载物的存在下并在压载物的周围细絮凝物的絮凝(3)，该压载物由至少一种比水重的不溶粒状物质和至少一种活性絮凝剂构成；-将水和絮凝物的混合物引入滗析区(4)；从污泥和压载物的混合物的上溢中分离净化的水，该混合物得自于从滗析区的下溢中抽出的絮凝物的滗析；-在滗析区的下溢中抽出污泥/压载物混合物；-将至少部分该混合物送到污泥/压载物分离系统(7)，该系统允许抽出从压载物中分离的污泥并允许将引入所述分离系统的压载物和部分污泥在絮凝区中或从絮凝区上游再循环；特征在于其包括下列步骤，在于-输送所有所述的污泥/压载物混合物，该混合物得自于所述污泥/压载物分离系统(7)的滗析；-使所述的污泥/压载物混合物至少以压载物的浓度为条件以排出在絮凝区(3)中或从絮凝区上游再循环的流体；-抽出压载物而不用从分离系统(7)中抽出污泥，其中一旦其已经通过至少部分污泥/压载物分离系统，超过进入污泥/压载物分离系统(7)的20体积％在絮凝区(3)中或从絮凝区上游再循环，其中压载物的有效直径大于40微米，其中从净化系统中抽出的污泥的浓度高于5g/L。
2.如权利要求1所述的方法，特征在于使用的压载物的有效直径为80-200微米，并且其中抽出的污泥的浓度至少等于10g/L。
3.如权利要求1或2其中一项所述的方法，特征在于使用的压载物由实密度大于2的物质构成，并优选是沙。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，特征在于使用的压载物由沙构成。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，特征在于使用的污泥/压载物分离系统(7)由一个旋流器或由几个平行设置的旋流器构成，将所述滗析器的下溢中的压载物和超过10％的污泥再生。
6.如权利要求5所述的方法，特征在于所述的旋流器在下溢中再循环其接收到的40％或更多的污泥，以及其接收到的超过99.5％的压载物。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，特征在于至少部分所述旋流器的总的上溢(721)在絮凝区(3)中或从絮凝区上游再循环。
8.如权利要求7所述的方法，特征在于所述旋流器的上溢的至少50％在絮凝区(3)中或从絮凝区上游再循环。
9.如权利要求1-4任一项所述的方法，特征在于所述的污泥/压载物分离由于下列情况进行污泥/压载物分离系统由至少两个前后排列的分离装置构成，第一装置(71)在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的至少10体积％的污泥和进入该第一装置的60wt％的压载物，第二装置(72)在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的压载物和流体中含有的任意部分的污泥，该流体是第二装置从第一装置的上溢中接收的。
10.如权利要求9所述的方法，特征在于第一装置(71)在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的约50体积％或更多的污泥和进入该第一装置的80wt％或更多的压载物，第二装置(72)在下溢中分离在絮凝区中或从絮凝区上游再循环的所有实际可测量的压载物和另外20％含于流体中的污泥，该流体是第二装置从第一装置的上溢中接收的。
11.如权利要求9或10其中一项所述的方法，特征在于使用的第一污泥/压载物分离装置(71)由加压的简单重力滗析器构成，第二装置(72)由从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
12.如权利要求9或10其中一项所述的方法，特征在于使用的第一污泥/压载物分离装置(71)由未加压的简单重力滗析器构成，使用的第二污泥/压载物分离装置(72)由通过供压泵(721)从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
13.如权利要求9或10其中一项所述的方法，特征在于使用的第一污泥/压载物分离装置(71)由加压的水力旋流器构成，第二装置(72)由不需要介入中间泵从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
14.如权利要求9或10其中一项所述的方法，特征在于使用的第一污泥/压载物分离装置(71)由低于足以在第二装置中从污泥分离压载物所必需的压力的低压水力旋流器构成，使用的第二污泥/压载物分离装置(72)由通过供压泵从第一装置接收上溢的水力旋流器构成。
15.如权利要求1-14任一项所述的方法，特征在于其包括一个阶段，在于借助于用来调节下溢的流量的设备(713)调节至少一个污泥/压载物分离装置(71、72)的流量。
16.如权利要求15所述的方法，特征在于所述的调节阶段由于进料阀而进行。
17.如权利要求15或16其中一项所述的方法，特征在于所述的调节设备(713)包括用于正常操作的半开口位置，所述的设备周期性地人工或自动全开口，以抽空大体积物质，该大体积物质由再循环引起并易于堵塞装有该设备的装置的下溢。
18.通过用预凝结的水压载的絮凝-滗析净化而净化含有胶体、从工艺上游预凝结的可溶或悬浮杂质的水的方法，该絮凝-滗析净化包括下列阶段，在于-将凝结的水引入絮凝区，以允许在压载物的存在下并在压载物的周围细絮凝物的絮凝，该压载物至少由比水重的不溶粒状物质和至少活性絮凝剂构成；-将水和絮凝物的混合物引入滗析区；在污泥和压载物的混合物的上溢中分离净化的水，该混合物得自于从滗析区的下溢中抽出的絮凝物的滗析；-在滗析区的下溢中抽出污泥/压载物混合物；-将至少部分该混合物送到污泥/压载物分离系统(7)，该系统允许抽出从压载物中分离的污泥并允许将引入所述分离系统的压载物和部分污泥在絮凝区中或从絮凝区上游再循环；特征在于其包括下列阶段，在于-在污泥/压载物混合物滗析区底部的抽出点之间并在污泥/压载物分离系统之前，设置一个中间混合区(62)，该区一方面接收从滗析区抽出的污泥/压载物混合物，另一方面接收在从部分压载物中分离之后，得自于所述污泥/压载物分离阶段的部分污泥的再循环，调节该再循环的流量以使得从系统中抽出的污泥的浓度大于5g/L；-将该中间混合区(62)的内容物送到所述的污泥/压载物分离阶段。
19.如权利要求18所述的方法，特征在于其与根据权利要求1-17任一项的方法结合。
20.如权利要求1-19任一项所述的方法，特征在于其包括一个阶段，在于将至少部分絮凝辅助聚合物注入至少一个回路中，该回路再循环污泥或使用污泥/压载物分离装置的压载物。
21.如权利要求20所述的方法，特征在于其包括一个阶段，根据该阶段，污泥和从分离装置的下溢开始从絮凝区(3)上游再循环的压载物借助于活性絮凝剂在预絮凝区(51)中预絮凝，该活性絮凝剂从将被净化的水的絮凝区上游引入。
22.如权利要求1-21任一项所述的方法，特征在于其包括一个阶段，在于将新的粉末活性炭注入絮凝区(3)。
23.如权利要求22所述的方法，特征在于其包括一个阶段，在于将直接的再循环管加入部分污泥/压载物混合物的絮凝区(3)或从絮凝区上游加入，该混合物从滗析器的底部抽出。
24.如权利要求22或23其中一项所述的方法，特征在于所述的新的粉末活性炭可以从絮凝区(3)上游注入。
25.如权利要求22、23或24任一项所述的方法，特征在于通过分离或直接再循环的装置再循环的、含有再循环的粉末活性炭的所有或部分流体，送入絮凝区(3)中或从絮凝区上游送入。
26.如权利要求22-24任一项所述的方法，特征在于通过分离装置(7)或直接再循环装置再循环的、含有再循环的粉末活性炭的所有或部分流体，送入用于使用过的活性炭的接触区，该区设置在新的粉末活性炭注入的上游。
全文摘要
本发明涉及一种水处理方法，其在于将凝结的水引入絮凝区，以使得在压载物的存在下并在压载物的周围细絮凝物的絮凝；将混合物引入滗析区；在上溢中分离处理后的水并在下溢中分离污泥和压载物的混合物；将至少部分所述的混合物送到污泥/压载物分离系统并将引入所述分离系统的压载物和部分污泥在絮凝区中或从絮凝区上游再循环。本发明特征在于其包括以下步骤，该步骤在于将混合物送到污泥/压载物分离系统，以所述的混合物以压载物的浓度为条件，在从分离系统抽出的污泥中抽出压载物；并且在通过至少部分污泥/压载物分离系统之后，超过进入污泥/压载物分离系统的20体积％在絮凝区中或从絮凝区上游再循环；压载物的有效直径大于60微米，从处理系统抽出的污泥的浓度高于5g/L。
文档编号C02F1/52GK1617837SQ02827687
公开日2005年5月18日 申请日期2002年12月19日 优先权日2001年12月21日
发明者帕特里克·比诺, 克劳斯·P·达尔, 乔·祖巴克 申请人:Otv股份有限公司