专利名称：通过包括连续测量压载物的被压载的絮凝—沉淀来处理水的方法及与其相对应的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理的领域，并且详细地本发明在废水处理方法， 特别是在实施絮凝一沉淀的那些方法的范围内得到应用。
背景技术：
这些方法包括将一种或多种试剂添加到废水中，使其有可能絮 凝至少在水中存在的大部分污染物；而后将这样形成的絮凝物与净化 水分离。
根据一种类型的优选系统，提供添加比水更密的至少一种粒状材 料，比如砂的装置，以压栽所述絮凝物并由此促进和加速其沉淀。象 这样之类的装置详细地在编号FR 2 627 704所^^布的法国专利文献中 有所描述。
从用絮凝剂的絮凝步骤或在絮凝步骤期间将压载物(ballast),通 常为60至300微米范围的平均直径的细沙在上游放入到被处理的水 中，以便形成能够沉淀较快的重的絮凝物，具有能超过15m/h，甚至 有时100 m/h的"镜子"速度。
在沉淀之后，将压载物与大部分的污泥分离，所述污泥形成从系 统提取的絮凝物的剩余部分，同时将压载物再循环到系统的开始。
术语"压载絮凝一沉淀"、"压载絮凝"或"压载沉淀"下面将是指用 比水更密且不溶于水的细粒压栽物进行压载絮凝一沉淀的技术。术语 砂也将指的是压载物，不管它是砂还是另一种^^散粒状材料。
对于具有一定特征的水(水的类型、悬浮固体SS和各种污染物 的浓度)、对于一定类型的压载物(尺寸、密度、成分)、及对于一定 的絮凝剂，当在絮凝区中的平均砂浓度一其可由砂速率表示(即在絮凝区中在同一时期内进入该区的每1113的水再循环砂的kg)被保持在 规定浓度范围内时，压载絮凝一沉淀最佳地操作。
对于普通被处理的水，最佳浓度范围为1至20kg的砂/m3，而且 最经常地为大约3至10 kg/m3。
这些方法的试验表明，在絮凝区中的砂浓度往往随时间而变，其 具体原因如下
一在系统内循环的压载物的一部分可能随着被处理的水而离开， 这是由于这种压载物是由非常细的砂粒组成，这些砂粒附着到具有漂 浮倾向的很轻絮凝物上，或者由于压载物颗粒在絮凝阶段未曾结合到 絮凝物中；并且压载物颗粒具有不如压载絮凝物沉淀得快的倾向，要
—在系统内循环的压载物的另一部分也能随着从系统抽取的污 泥逸散。因为事实上， 一定比例的砂根据颗粒的尺寸和在砂再循环之 前通常用来将砂与过多污泥分离的水力旋流器的额定性能可作为溢流 从水力旋流器逸散。水力旋流器的底流的意外堵塞也能迅速导致一定 量的砂与污泥一道损失；
一水力条件的变化，例如正在被处理的水流量的增大可导致在絮 凝区中砂浓度的变化，例如砂浓度的减小，尤其是当刮板将砂带回到 沉淀槽的底部的下部中心点时，可能在沉淀槽的底部引起砂的储存效 应。
利用上述类型的系统，监测在被处理的流体中粒状材料的浓度通 常采取以下方式进行从絮凝区中直接取样并测量粒状材料的浓度， 或者分开再循环粒状材料的流量(以kg/h计)，以便通过处理水的排 出速率(以m"h计)来压载絮凝物。粒状材料的流量在再循环水力旋 流器的底流中进行测量，
然而，这种操作方式具有一些缺点，具体的是
一通过对水力旋流器的底流取样进行浓度的测量难以实现(水力 旋转底流包括能够按照瞬时流率呈现不同绳状或降落伞状射流形状的污泥、砂及水的混合射流)，并能产生从一个操作人员到另一个操作人
员不能比较的、并因此难以使用的结果；
—操作人员在两次测量之间盲目地工作，并且不能对两次测量之 间发生的故障(例如水力旋流器堵塞)做出反应在操作人员已有机 会做出反应之前，系统可能损失其砂的相当大的部分；
一这类人工测量实施不舒适、耗时、并因此效率有限、成本高。
为了使两次浓度测量之间的砂损失的危险达到最小，编号FR2 815 714公布的专利文献中公开的一种技术提出对从水力旋流器抽取 的污泥全部或一部分安装沉淀装置。沉淀砂的高度被定期地测量，例 如每隔15分钟，如在测量之后通过槽底的阀打开被排出的被沉淀的 砂。当在测量期间(在这种情况下，15分钟)砂的不正常高度被探测 时，报警器通知操作人员砂的异常损失并使操作人员能较快地干预。
然而，这类装置仍然具有各种缺点
—该装置仅半连续地操作(在上述示例中为15分钟的时间)，并 因此不能立即反应，这在例如水力旋流器的底流意外堵塞的情况下可 能导致砂相当大的损失；
一该装置探测砂的相当大和异常损失，但使其不可能连续地测量 或计算在絮凝区中砂浓度的变化，或者自动地对这些变化做出反应， 以便补偿这种变化；因此，这种技术基本上旨在探测异常操作，但使 其不可能为了优化操作而校正微小的变化；
一该装置用优质金属片制作，并因此价格较昂贵。
这些缺点特别归因于对水力旋流器的溢流进行测量，而这种溢流 仅含有非常少量的压载物。
此外，要注意的是，这种技术在压载物的再循环期间对压载物不 进行测量。
换句话说，这种技术涉及实施压载物再循环装置的分流，与大部 分的压载物的再循环平行地对分流的压载物进行测量。
除了这种技术响应性低之外，由此还涉及测量子系统的实施，从 而带来相当大的安装成本。发明内容具体地说，本发明的目的是减少现有技术的缺点。更确切地说，本发明的目的是提出一种用于连续监测在被压载絮 凝一沉淀系统的絮凝区中压载物浓度的方法。本发明提供这种方法还有的目的是，该方法能够快速探测压载物 的变化，以便对这种变化进行补偿并优化水处理系统的生产率。本发明提供这种方法还具有的目的是，该方法实施便宜，特别是 因为它避免了象沉淀塔之类的特别重型设备的制造和实施，在该沉淀 塔中根据参考现有技术所述的方法来测量压载物的高度。本发明的另一个目的是提供这样一种方法，该方法特别是在现有 系统上设计简单和实施容易。这些目的以及下面将成为显而易见的其它目的由本发明实现，本 发明的目的是一种通过絮凝一沉淀来处理水的方法，该方法包括用于 注入和再循环压载物的步骤，其特征在于，该方法包括用于连续地测 量所述压载物的浓度的步骤和用于将所述测量值与参考值比较的步因此，不同于现有技术，连续测量使能对探测的变化快速补偿， 并且保证处理系统的最佳生产率。因此，本发明不限于探测异常的操 作，如现有技术的情况那样。本发明的另一个目的是用于实施以前所述方法的水处理系统，该水处理系统包括一至少一个絮凝区，其设有放入压载物的装置和搅拌装置；一至少 一 个沉淀区，其设有用于回收污泥和压载物混合物的区及用于排出净化水的装置；—用于再循环的装置，所述用于再循环的装置用于再循环与所述污泥混合的和/或与所述污泥分离的所述压载物至用于再注入的装置，所述用于再注入的装置用于将所述再循环的压载物再注入到所述絮凝区中和/或其上游，其特征在于，该水处理系统包括用于与所述压载物的浓度相关的参数的至少一个测量传感器，所述传感器位于所述压载物在其中正在连续循环的所述系统的区中。根据第一实施例，所述传感器位于所述再循环装置上。 根据第二实施例，所述传感器被浸在所述絮凝区中和/或在其出口处。因此，本发明提出进行测量或者在用于再循环压载物的装置上， 即在系统存在大量压载物的一部分中，或者直接在絮凝区中，即在压 载物浓度直接影响形成的絮凝物的质量的地点。这样使能连续的测量压载物浓度变化，结果具有高度的响应性。与编号FR2 815 714公布的专利文献中所述的现有技术相反，高 效和快速地进行测量，这种测量或者在压载物再循环管线上或者直接 在絮凝区中完成，即不用分流压载物管线且不要求专门子系统(压载 物沉淀塔)。根据第一可替换实施例，所述传感器是科里奥利(Coriolis )效应 质量流量计传感器。这种类型的传感器表现出高的精度和良好的测量可靠性，并且达 到易于维护。根据优选的第二可替换实施例，所述传感器是超声波传感器。 这种传感器的差别是其易于安装、校准和维护，并且具有高的精 度和良好的测量可靠性，而且价格低廉。根据第三可替换实施例，'所述传感器是具有噪声分析的音响传感器。这种传感器例如可以是压电传感器，该压电传感器使能通过分析 由撞击安放传感器的壁的这些颗粒而引起的噪声来测量固体颗粒的浓 度。根据一种有利的解决方案，所述再循环装置包括位于所述絮凝区 上游的污泥/压载物分离装置。在这种情况下，所述污泥/压载物分离装置优选地包括至少一个水 力旋; 危器。根据第一可替换方案，所述传感器位于所述水力旋流器上游的所 述再循环装置上。根据第二可替换方案，所述传感器位于所述水力旋流器的底流中的所述再循环装置上。根据另一可能解决方案，设置所述再循环装置，以便将具有所述 污泥的混合物中的所述压载物再循环到所述絮凝区。在这种情况下， 污泥/压载物分离装置仅定期地操作，否则安装在平行操作的再循环管 线上。在一个或多个传感器浸在絮凝区中和/或在其出口处的情况下，传 感器优选地是红外线吸收传感器。这种传感器在絮凝区中常用浓度范围内提供悬浮固体浓度的测量 的良好可靠性。所述压载物有利地是细砂，其平均直径颗粒的范围为大约60微米 至大约300微米。系统优选地包括用于处理从所述一个或多个传感器产生的数据的 装置，该装置包括用于将所述数据与预定阈值比较的装置。在这种情况下，根据单独或组合具有的几个可能有利特征，所述 比较装置与如下的装置联接一用于所述回收区的电动泵装置，以便根据所述数据与所述阈值 的所述比较来起动/停止所述电动泵装置；一根据所述数据与所述阈值的所述比较而能够被触发的报警器；—根据在传感器测出的参数与在测量点处的压载物浓度之间确 立的相互关系来计算在系统中给定点(例如，在絮凝区或在测量点) 的压载物浓度的装置；一根据表示浓度对时间的曲线的斜率计算压载物损失的装置；用于注入压载物补给的装置；一所述絮凝区，以便停止/允许其操作。根据另一个有利特征，所述数据处理装置与显示用于在系统中的至少一个点的压载物的计算浓度的至少一个装置相联接。
根据又一个有利特征，所述数据处理装置包括从代表压载物浓度 相对于时间的曲线来计算压载物的损失的装置。
选实施例和/或其几个可替换方案的描述并从附图中，本发明的其它特
征和优点将变得一目了然，在附图中
图l是本发明第一实施例的水处理系统的示意图2是本发明第二实施例的水处理系统的示意图。
具体实施例方式
如前面所示的那样，本发明的原理基础是，在经被压载的絮凝一 沉淀来处理水的系统中于再循环期间，测量与压载物再循环管线中该 压载物相关的参数。
本发明的系统是这种类型，其包括
一用于待被处理水的至少一个进口 1、至少一个絮凝搅拌槽4， 至少一种絮凝剂经注入装置2和返回的压载物，比如细沙，经注入装 置3而被注入到该絮凝搅拌槽4中；
一沉淀槽5，其装有或未装沉淀叶片15，并设有用于排出净化水 的装置6，以及用于回收污泥和压载物混合物的区51;
一再循环管线7;
一砂和污泥的4皮沉淀混合物，使用排出泵10;
一至少一个水力旋流器，所述水力旋流器使过量污泥经所述装置 在输送到以后储存和处理装置之前能分离和再循环砂。
如所示的那样，再循环管线7提供经水力旋流器的底流3再注入 大部分的再循环压载物。
根据一个可替换方案，砂/污泥混合物的抽取由泵10bis和管线 7bis进行，设置该泵10bis和管线7bis用于将混合物直接再注入到絮凝槽4中，而不通过水力旋流器8。
根据本发明的原理，用于与砂浓度相关的参数的测量传感器被安装。
为了进行这种测量，将传感器ll设置在再循环管线上，位于水力 旋流器的上游，因此，砂与污泥混合在一起。
根据一个可能的可替换方案，将传感器设置在砂再注入管线上， 位于水力旋流器8的底流3中。
根据又一个可能的可替换方案，将传感器llbis安装在再循环管 线7bis上，位于将砂/污泥混合物再注入到槽4中的点的上游。
所述(或多个)传感器11、 llbis优选地是属于以下组的类型
一科里奥利效应质量流量计，比如由Krohne公司(Optimass 7100注册商标)、或由Endress Hauser公司(Promass 83F，注册商标) 销售的那些质量流量计；
—超声波流量计，用于测量超声波信号传输的衰减，比如由 Solarton Mobrey公司(MSM 400，注册商标)销售的那些超声波流 量计；
一音响传感器，其具有对固体颗粒撞击管道壁产生的噪声的分 析，比如由Roxar公司(SAM 400-TC，注册商标)销售的那些音响 传感器。
在使用流量计或音响传感器的情况下，要注意的是，系统还包括 图中未示出的装置，该装置用于测量通过装有超声波流量计的管线的 流率。
上述类型的传感器使能获得满意结果，并曾被选择，特别是对于 污泥和砂的混合物的性质、关于从0至20 g/l的污泥浓度的变化、及 从0至600g/l的砂浓度的变化，对各种类型的传感器已经进行了一系 列的试验。
特别是对各种传感器进行的试验表明，以红外线吸收为基础的传 感器起作用，但证明不是充分可靠的，特别是在砂的高浓度下(对于 某些IR传感器高于150g/l的浓度，对于其它IR传感器大于400g/1)更是如此，以及以微波吸收为基础的传感器也起作用，但价格昂贵， 这种传感器不太适于大直径和低温、以及高粉砂浓度。
对与这类结构中通常浓度一致且在每升0.001至600克之间的砂 浓度范围(85微米的有效直径，更一般地说，平均直径在60微米到 300微米之间)、并在0到80。C之间的温度下进行的试验表明有如下性 能
—用音响传感器和噪声分析简单和快速创建(小于15分钟， 即使在大直径管道上)、和对事件快速响应；
—用超声波传感器与直接测量(2%)相比，得到良好的精度、 优良的可靠性、具有安装在大直径管道(300mm和更大)上的潜力、 高可维护性、价格合理并且压头损失最小；
—用科里奥利效应传感器与直接测量(0.15%)相比，得到优 良的精度和优良的可靠性、高可维护性、价格高、由有限管道尺寸产 生的压头损失保持可以接受。这类的传感器，不象所有其它传感器不 仅测量粉砂(压载物)的浓度，而且也测量其(质量)流量。这导致 超过其它类型传感器(超声波、音响等传感器)的巨大优点，因为没 有必要将流量测量添加到再循环环路上，乃至将流量值(设计)输入 (编程)到自动控制系统中，以便得到质量流量。
在一个优选可替换方案中，通过超声波吸收而进行与压载物浓度 相关的参数的测量。这种测量通过取样而被校准，以便使与流过管道 的压载物的浓度发生联系。浓度阈值由用户限定。传感器11、 llbis 的数据被传送到处理装置100，以便显示计算的压载物浓度并将传感 器数据与阈值比较，其结果是，在任一方向上超过这些阈值导致如下 动作中的任一个、或任何组合的操作
—触发高位或低位浓度报警器；
一停止被压载的絮凝物絮凝一沉淀装置；
一起动Af亭止压力泵10、 10bis、或改变该压力泵IO、 10bis的转
速；
一增大/减小在沉淀槽5的底部可能存在的刮板12的转速；
13—由压载物浓度对时间的曲线的斜率的值来估量压载物的瞬时
损失；
—从储槽13注入一定量的压载物14，用于补偿由测量而探测的 压载物损失。
图2与第二实施例相对应，但传感器11直接浸在絮凝区中或在其 出口处，位于沉淀区的上游。
在进行试验测试时，使用过的探测器是由Hach公司销售的红外 线Solitax sc TS-line探测器(注册商标)，这种探测器使能测量在0.001 至50 g/1的浓度范围内，即良好适于在絮凝区中的通常浓度(0.5至 15 g/1的砂)并且低于压载物再循环管线中的悬浮固体的浓度。
曾将探测器在紧接絮凝槽的出口处的堰壁之后安装，深度40 cm， 大约在水平方向上堰的中部。
在试验测试期间，探测器与被测试的手动测量装置之间的测量差 异曾在0.4%与5.8%之间。
权利要求
1.一种通过絮凝/沉淀来处理水的方法，该方法包括用于注入和再循环压载物的步骤，其特征在于，所述方法包括用于连续地测量所述压载物的浓度的步骤和用于将所述测量值与参考值比较的步骤。
2. —种用于实施权利要求1所述的方法的水处理系统，该水处理 系统包括—至少一个絮凝区(4)，其设有放入压载物的装置(3)和搅拌装置；一至少一个沉淀区(5)，其设有用于回收污泥和压载物的混合物 的区(51)和用于排出净化水的装置(6);一用于再循环的装置(7)、(7bis)，所述再循环的装置(7)、(7bis) 用于再循环与所述污泥混合的和/或与所述污泥分离的所述压载物至 用于再注入的装置，所述用于再注入的装置用于将所述被再循环的压 载物再注入到所述絮凝区(4)中和/或其上游，其特征在于，所述水处理系统包括用于与所述压载物的浓度相关 的参数的至少一个测量传感器(11 )，所述传感器位于所述压载物正在 其中连续循环的所述系统的区中。
3. 根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述传感器 位于所述再循环装置上。
4. 根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，所述传感器 被浸在所述絮凝区中和/或在其出口处。
5. 根据权利要求2或3所述的水处理系统，其特征在于，所述传 感器(11)是科里奥利效应质量流量计传感器。
6. 根据权利要求2或3所述的水处理系统，其特征在于，所述传 感器(11)是超声波传感器。
7. 根据权利要求2或3所述的水处理系统，其特征在于，所述传 感器(11)是具有噪声分析的音响传感器。
8. 根据权利要求2至7中的任一项所述的水处理系统，其特征在于，所述再循环装置(7)包括位于所述絮凝区(4)上游的污泥/压载 物分离装置(8)。
9. 根据权利要求8所述的水处理系统，其特征在于，所述污泥/ 压载物分离装置(8)包括至少一个水力旋流器。
10. 根据权利要求9所述的水处理系统，其特征在于，所述传感 器(11)在所述水力旋流器上游位于所述再循环装置(7)上。
11. 根据权利要求IO所述的水处理系统，其特征在于，所述传感 器(11)在所述水力旋流器的底流(3)中位于所述再循环装置(7) 上。
12. 根据权利要求2至7中的任一项所述的水处理系统，其特征 在于，设置所述再循环装置(7bis)，以便将与所述污泥混合在一起的 所述压载物再循环到所述絮凝区(4)。
13. 根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于，所述传感 器(11)是红外线吸收传感器。
14. 根据权利要求2至13中的任一项所述的水处理系统，其特征 在于，所述压载物包括颗粒平均直径范围是大约60微米至大约300 微米的细沙。
15. 根据权利要求2至14中的任一项所述的水处理系统，其特征 在于，该水处理系统包括用于处理从所述传感器(11)产生的数据的 装置(100)，该装置(100)包括用于将所述数据与预定阈值比较的装 置。
16. 根据权利要求15所述的水处理系统，其特征在于，所述比较 的装置与用于所述回收区(51)的电动泵装置(10)、 (10bis)联接， 以便根据所述数据与所述阈值的所述比较来起动/停止所述电动泵装 置(10)、 (10bis)。
17. 根据权利要求15或16所述的水处理系统，其特征在于，所 述比较的装置与报警器联接，该报警器根据所述数据与所述阈值的所 述比较能够被触发。
18. 根据权利要求15至17中的任一项所述的水处理系统，其特征在于，所述比较的装置与用于注入压载物补给的装置(14)联接， 该装置(14)根据所述数据与所述阈值的所述比较能够被激活/被去激 活。
19. 根据权利要求15至18中的任一项所述的水处理系统，其特 征在于，所述比较的装置与所述絮凝区(4)联接，以便停止/允许其 操作。
20. 根据权利要求15至19中的任一项所述的水处理系统，其特 征在于，所述数据处理装置(100)与用于显示在系统中的至少一个点 的压载物的计算浓度的至少一个装置相联接。
21. 根据权利要求15至20中的任一项所述的水处理系统，其特 征在于，所述数据处理装置(100)包括从代表压载物浓度相对于时间 的曲线来计算压载物的损失的装置。
全文摘要
本发明的主题是一种通过絮凝(4)/沉积(5)处理水的方法，该方法包括用于注入压载物的步骤(3)和再循环所述压载物的步骤(7)，其特征在于，所述方法包括用于连续测量所述压载物的浓度的步骤(11)和将所述测量值与参考值比较的步骤。本发明的主题也是一个用于实施该方法的水处理厂。
文档编号B01D21/00GK101516464SQ200780034775
公开日2009年8月26日 申请日期2007年7月25日 优先权日2006年8月1日
发明者J-F·博代, P·索维内, S·吉约, V·于塞尔 申请人:Otv股份有限公司