用于水处理的设备和相应的方法与流程

本发明涉及用物理化学方法进行水处理的领域。

更准确地说，本发明涉及一种旨在处理污染水的技术，例如使之可饮用的水，城市和工业废水，雨水或者海水，去除这种水的悬浮物，必要时，去除其浑浊性，其中的藻类，有机物及其颜色。

本发明尤其应用于使水可饮用的水处理范围，而且也应用于使城市或工业废水净化的废水处理范围。

背景技术：

在现有技术人员公知的用物理化学方法处理水的技术中，通常使用冷凝步骤、絮凝步骤和沉淀步骤。

为了提高这些技术的效能，絮凝步骤辅以添加压载材料。实际上，压载的絮凝物的沉淀在于，在絮凝步骤时添加压载物例如细沙，以增大絮凝物的密度，加快沉淀速度。压载物一般在沉淀泥浆分离之后循环使用。

因此，专利fr2627704b1提出一种水处理方法，其包括冷凝步骤、压载絮凝步骤和絮凝物沉淀分离步骤。该技术包括通过污泥水力旋流分离进行的压载物的循环使用。

这种方法可去除水中含有的有机物，但是，需要配置一个冷凝反应池、一个絮凝反应池和一个沉淀池。因此，相应的设备占地多，而这些设备往往要求位于废水附近，离城市不远或位于城市中，因此这种设备的可使用空间受限制，成本高。

因此，存在减少这些水处理设备占地面积的实际需要。

另外，使压载物循环使用的水力旋流器耗能高。另外，分离效率随待分离微粒的直径而降低，从而可能导致压载物大幅损失。在这种方法中，存在提高压载物循环使用效能的实际需要。

技术实现要素：

本发明旨在提出一种用絮凝法和压载絮凝物沉淀法处理水的水处理设备，其至少弥补上述现有技术的一些缺陷。

尤其是，本发明旨在提出这样一种设备，其占地面积少于现有技术的具有等同处理能力的设备。

本发明还旨在提出这样一种设备，其使用会提高固液分离效能。

本发明还旨在提出这样一种设备，其适于不同的处理流量和/或不同的处理水质。

本发明还旨在提出这样一种设备，其可在压载物循环使用时，防止压载物漏失。

本发明还旨在提出使用这种水处理设备的方法。

借助于本发明，即可达到这些目的中全部或部分目的，本发明涉及用于水处理的设备，其具有：

待处理水供给装置，

向所述待处理水中供给至少一种混凝剂的混凝剂供给装置，

絮凝沉淀装置，配有至少一种絮凝剂的分配装置、至少一种压载物的分配装置、沉淀污泥排出装置、以及已处理水排出装置，

至少一个供给管，向所述絮凝沉淀装置中供给混凝水，

分离压载污泥中含有的所述压载物的分离装置，继而是向所述絮凝沉淀装置再循环被清洁的压载物的再循环装置，

其特征在于：

所述絮凝沉淀装置具有外池和至少一个内池，所述外池具有第一料斗，所述至少一个内池具有第二料斗且布置在所述外池内；

所述内池接纳所述絮凝剂和所述压载物，并具有搅拌装置，周边空间布置在所述内池和所述外池之间；

所述第二料斗配有通到所述第一料斗的开口；以及

所述第一料斗配有与所述压载污泥的排出装置连通的出口，所述已处理水排出装置布置在所述外池的上部。

因此，本发明的设备可至少去除悬浮物质含量中元素之一、浑浊性、藻类、有机物含量和处理水的颜色。本发明的混凝可在生产线上或者在池中使胶粒不稳定。

另外，絮凝沉淀装置可集中压载絮凝步骤和沉淀步骤，从而大大减少设备的占地面积。絮凝在配有一台搅拌机的内池中进行。在该部分中，搅拌机使压载物、聚合物和混凝水紧密接触，导致形成由压载物压沉的集料(絮凝物)。

作为例子，所述絮凝沉淀装置中的搅拌装置是一个叶片式搅拌机。

借助于所述絮凝沉淀装置的这种配置，借助于内池料斗的适当开启，所述内池内的经过絮凝的水导向所述外池的所述料斗的底部，压载的絮凝物在此沉淀和增厚。所谓“压载污泥”，是指与压载物混合的沉淀污泥。没有絮凝物的水沿着布置在所述内池与所述外池之间的周边空间中的一个流体上升循环装置溢流排放。

根据这些特征，不再需要在所述内池与所述外池之间的空间中安装叠层进行沉淀。

实际上，所述压载物的实际密度大于每立方米2.3吨，优选地，其选自沙、钛铁矿和石榴石。因此，添加压载物，可增大絮凝物的密度，加快沉淀速度。

根据本发明的设备的一个实施例，分离所述压载污泥中含有的所述压载物的所述分离装置包括泵和分离器，所述泵适于使所述压载污泥输送到所述分离器内。

根据另一个实施例，这些装置包括使空气注入到压载污泥的空气注入装置和分离器。

这种空气注入装置通过在污泥排出垂直管中注入空气泡构成一个空气举升器。这种空气举升器便于借助于气泡驱动压载物，借助于气泡形成的运动清洁压载物，使形成的集料围绕其产生磨蚀，从而使压载物与污泥的其他部分分离。

优选地，所述污泥和压载物分离装置具有叶片式混合器，或者与小尺寸沉淀池关联的类似的高速旋转机构。高速混合器可使压载物与污泥的其他部分分离，可选地，这种分离在压载污泥由空气举升器向分离装置输送时已经开始。小尺寸沉淀池可在其下部收集压载物，在其上部收集浮泥。注入流体例如空气，可促使污泥浮起。这些与压载物分离的污泥排出，进行特殊处理。

所述内池与外池之间的连通，由所述第二料斗开启进行。这种开启用于将流体流引向料斗底部，以加速沉淀。根据本发明的设备的一个特别有利的优选实施例，所述第二料斗的所述开口的尺寸确定成使得穿过开口的流体的速度能防止开口阻塞和限制沉淀区域中的涡流。对于一定的通过流量，水通过所述开口的通过速度与开口表面成反比。

根据本发明的另一个实施例，所述外池和内池每个都具有圆柱形的主体，所述主体基本上同心布置。借助于这种圆柱形形状，工程建造成本不太高。这种圆柱形配置也可具有良好的流体动力特性。

为此，应当指出，可配置多个内池，其并列布置在所述外池内。

优选地，沿着与所述内池的圆柱形壁基本上相切的方向，将待处理水注入到所述内池内。这可加速沉淀。

根据本发明的另一个有利的实施例，所述第一料斗和/或所述第二料斗呈圆锥形或者具有方形基部的倒棱椎体形。这些结构形状便于压载的絮凝物沉淀。但是，可以采用其他形状，使之适合于每种特殊情况。

根据本发明的另一个特别有利的实施例，所述搅拌装置具有叶片式搅拌机和导流器，叶片式搅拌机的叶片完全布置在导流器的内部空间内，所述导流器的轴线和所述搅拌机对齐。因此，当使用这种搅拌机时，水在导流器内自下而上流动，然后反向流到导流器的周围区域。这可使水与絮凝剂和压载物最佳混合。接着，一部分混合物流向第二料斗。

根据本发明的另一个有利的实施例，所述已处理水排出装置在所述外池的上部具有至少一个周边排水槽。因此，没有絮凝物的水在上升流到所述内池与所述外池之间的空间中之后溢流排放。

应当指出，根据本发明，混凝剂供给装置可设计成可使水在生产线上或者在一个反应池中进行混凝。为了在絮凝沉淀装置上游的反应池中进行混凝，混凝剂供给装置使混凝剂分配在一个最好配有一搅拌机的反应池中。

本发明也涉及一种方法，所述方法包括水混凝步骤、压载絮凝步骤、沉淀步骤以及分离压载物和向所述压载絮凝步骤再循环压载物的步骤，

其特征在于，所述压载絮凝步骤和所述沉淀步骤在所述絮凝沉淀装置中通过使水沿管路输送来进行，管路中：

所述水在所述混凝步骤之后，输送到所述内池内，内池中添加有絮凝剂和压载物；

水在所述内池内进行絮凝；

水从内池流到所述外池中；

水在所述内池与所述外池之间形成的空间中通过由下而上的流动进行沉淀；

已处理水在所述外池的上部被排出；以及

沉淀污泥被排出；

并且，分离压载物与污泥的分离步骤通过在所述压载污泥中注入空气进行，没有水力旋流分离步骤。

因此，本发明的方法可在所述絮凝沉淀装置内形成流体动力运动，由此，水的液压停留时间和絮凝最佳化，污泥浓度增大。本发明的方法不采用水力旋流分离步骤。这可降低分离的能耗，减少压载物材料漏失。

当絮凝沉淀装置的搅拌装置具有上述导流器时，所述水从下向上流到导流器内，所述内池与所述导流器之间的所述水从上向下流动。

优选地，水在所述内池内的停留时间为2分钟至10分钟之间。该停留时间取决于待处理水的水质，也取决于所用压载物的类型。

附图说明

根据下面参照图1对仅作为说明问题的非限制性实施例给出的一种优选实施方式的说明，本发明的其他特征和优越性将显而易见。

图1示意地示出本发明的设备，其具有混凝池20和絮凝沉淀装置1。

具体实施方式

所述混凝池20配有待处理水500的供给装置38，混凝剂21的分配装置31，以及搅拌装置12。作为例子，所述搅拌装置12具有一个叶片式搅拌机，供给装置38具有一个泵。

实际上，混凝剂可以是有机物或者无机物。有利地，其选自硫酸铝，铝酸钠，氯化铁，硫酸铁，硫酸亚铁，聚胺(表氯醇或者)，蜜胺甲醛树脂，聚乙烯亚胺，以及某些阳离子化植物性聚合物。

所述絮凝沉淀装置1具有外池2和内池3，所述外池2配有第一料斗4，所述内池3配有第二料斗5，且布置在所述外池2内。所述池2和3每个都具有圆柱形主体2a和3a，所述主体基本上同心布置。所述第二料斗5配有开口6，其通到所述第一料斗4。该开口6的尺寸确定成能让水流量通过，而不会产生涡流。其可将絮凝物26含有的水引向料斗4的底部，不分散，以便不影响其沉淀。

所述絮凝沉淀装置1配有混凝水供给管8，絮凝剂22的分配装置32，压载物23的分配装置33，压载污泥24的排出管34，以及已处理水的排出装置9例如围绕所述外池2的排水槽。作为例子，所述分配装置31、32和33是具有分配阀的管子。作为例子，絮凝剂选自动物或者植物的水溶性聚合物、高分子量和不同离子性的水溶性聚电解质。

所述内池3接纳絮凝剂22和压载物23，配有搅拌装置10。搅拌装置10具有叶片式搅拌机14和导流器13，叶片式搅拌机14的叶片完全布置在导流器13的内部空间内，所述导流器13的轴线和所述搅拌机14对齐。周边空间布置在所述内池3与所述外池2之间。所述第二料斗5配有开口6，其通到所述第一料斗4。所述第一料斗4配有出口7，其与压载污泥24排出管34连通。

所述已处理水排出装置9布置在所述外池2的上部。作为例子，所述已处理水排出装置是围绕外池2的排水槽。

设备也具有压载污泥24含有的压载物的分离装置，继之是所述如此清洁的压载物向所述絮凝沉淀装置1再循环的再循环装置36。

作为例子，所述分离装置包括在管子34中注入气泡形空气的空气注入装置11。管子34进入其中的分离器39配有高速旋转的叶片式混合器39a，继之是小尺寸沉淀池39b，其配有空气注入斜面39c和一个浮泥排出槽39d。

使用空气举升器，不仅可向分离装置输送压载污泥，而且也开始分离其含有的压载物，从而减少分离造成的压载物的损失。

根据本发明，分离装置没有水力旋流器。

现在来说明这种设备的工作情况。

待处理水500到达混凝反应池20，其接纳适当剂量的混凝剂，在此进行紧密混合。混凝水由管8输送到絮凝沉淀装置1，其中具有压载物23和絮凝剂22。水借助于搅拌机10与压载物和絮凝剂进行紧密混合。叶片14的运动形成水在导流器13内由下而上流动以及在导流器13与内池3之间由上而下流动。这种运动导致水的絮凝最佳化。接着，水由料斗5的开口6向外池进行排放。因此，水在内池3与外池2之间的空间中自下而上输送，在所述空间中，形成的絮凝物借助于其含有的压载物加速向料斗5沉淀，积聚在其下部。与压载物24混合的沉降污泥由管34从絮凝沉淀装置排出。这些污泥中含有的压载物的循环使用装置36连接于该管。空气11由装置35注入到污泥中。形成的气力举升器向分离器39驱动污泥。压载物与污泥的分离借助于空气举升器进行，在分离器39中完成。在该装置中，高速旋转搅拌机39a使污泥与压载物分离。接着，污泥和压载物在配有空气斜面39c的沉淀池39b中分离。压载物23向絮凝沉淀装置输送，而浮泥由排出槽39d排出，去进行特殊处理。