[发明专利]废水处理的控制系统和方法

说明书

发明背景

[段1]本发明总体上涉及废水处理。更具体地说，本发明涉及废水 处理的控制系统和方法，包括经由独特浮选系统监测和调节混合时间、 混合能量和化学品在废水中的量以优化不断改变的液流的废物去除的 控制系统。

[段2]工业废水处理对当前技术提出了许多挑战。污染物通常以悬 浮固体形式存在。此类固体在尺寸方面为宏观(数英寸至数百微米) 到胶状(亚微米)乃至纳米级颗粒。不混容油及其它亲油性物质(称 作疏水性物质)也有时存在并且在添加合适的乳化剂-表面活性剂(清 洁剂)或表面活性聚合物的情况下被乳化(增溶)。以成本划算、可 靠的方法除去此类污染物是必要的。

[段3]已经开发了许多技术来实现工业废水处理设施中有效的固/ 液分离。历史上，最常用重力分离。在大净化槽中的沉降用来分离密 度大于水的颗粒。除了重力制备系统之外，对于不被精细筛网吸引的 颗粒，还使用这种筛网或膜分离小到50微米的悬浮固体，但是，筛网 可能堵塞和阻止废水的连续流动，因为固体被该屏蔽捕集。

[段4]溶气浮选(DAF)系统也可以通常用来将颗粒材料与液体例 如废水分离。这些系统一般采用的原理是：从液体中上升的气泡附着 并带走悬浮在液体中的颗粒。当气泡达到液体表面时，所附着的颗粒 聚结形成所收集的材料的浮渣。将处理添加剂添加到受污液体中并在 其中形成均匀的混合物，这能使溶解气体聚结成气泡并将大部分污染 物带到表面。如果该混合物不均匀，甚至在处理之后仍然会有不能接 受的量的污染物保留在液体中。

[段5]浮选一般用来使密度接近于水的颗粒，例如脂肪、油和油脂， 或密度大于水的颗粒，例如污垢、重金属和材料漂浮。浮选是其中浆 料(或细分散颗粒或小液滴的悬浮液)的一种或多种特定颗粒成分附 着于气泡以便与水或其它成分分离的方法。该气体/颗粒聚集体然后漂 浮到浮选容器的顶部以便与水或其它不可漂浮的成分分离。

[段6]大多数废水固渣和乳化组分例如土粒、脂肪、油和油脂是带 电的。将凝结剂和絮凝剂之类的废水处理用化学品或添加剂加入以抵 消这种电荷并引发成核进而生长成更大的胶体和悬浮颗粒。这些颗粒 通常称为浮块。当凝结和絮凝过程最佳时，浮块的直径尺寸可以为数 毫米至数厘米。添加太多的化学品会使浮块再次充电并导致其破裂和/ 或永久破坏(由于过度充电的颗粒和/或浮块彼此排斥并倾向于分离)。

[段7]凝结剂是用于抵消颗粒电荷的化学品并且可以是无机盐(例 如氯化铁)或聚合物(例如阳离子多胺)。此类化学品通常是粘性的 并且要求足够混合时间和混合能量以均匀地与到来的废水流混合。向 污染水中添加过量的化学品可能导致浪费化学品和/或产生受污的排 放水。太多混合能量也可能导致浮块的不可逆分裂和效率低的固/液分 离。

[段8]絮凝剂是用于将较小的凝结浮块汇集成大而稳定的浮块以 促进固/液分离的大(通常盘绕)分子量聚合物。絮凝剂应该展开并与 到来的凝结废水流彻底混合以促进有效的固/液分离。太多混合能量或 混合时间导致浮块的分裂。太少混合能量导致聚合物丝条的不足够混 合或盘绕。如果聚合物丝条缠绕或＂团＂在一起，则该聚合物仅可附着 最小量的废物颗粒。如果混合没有最佳化，则可能将过量的凝结剂或 絮凝剂聚合物引入受污液体。欲谋求最大程度地凝结，由于此种低效 率而浪费了有价值且昂贵的凝结剂和聚合物化学品。太多混合能量也 可能引起浮块的不可逆分裂，导致效率低的固/液分离。

[段9]常规系统使用长时间的强有力混合过程。认为这种方法提供 最佳均匀混合。但是，最近发现某些处理添加剂对混合速度或混合能 量敏感。因此，过分混合以及混合不足都会对添加剂造成有害影响并 会改变其均匀混合效率。根据所使用的混合能量，混合时间还随处理 添加剂改变。为了有效地使用凝结剂和絮凝剂，混合时间和能量必须 匹配增压和减压能量以产生尺寸足够附着于浮块并此后长成更大气泡 的气泡。更大气泡的生长确保浮块簇合物漂浮出水和到其表面而形成 顶层浆料或浮渣。

[段10]传统上，DAF系统选择一小部分该方法来排出料流并利用溶 解气体，通常是大气使该料流再次饱和。这部分料流被排入浮选槽的 下部并且溶解的气泡经过该液体上升并附着于该液体中的受污颗粒。 附着的概率随着所形成的气泡数目、气泡大小、碰撞角、气泡与颗粒 之间存在的疏水引力而变。