[发明专利]用于对废水进行净化和消毒的组合浮选

说明书

本发明描述了从现有技术中已知的浮选技术的新颖组合以产生显著改进的组合技术，该组合技术被称为组合浮选。优选的解决方案利用了在两个不同操作的净化步骤中的微浮选和电浮选。

技术领域

本发明通过下述技术对悬浮的和胶体的颗粒的废水进行净化处理：该技术主要是使颗粒提升或漂浮到废水箱的表面上，而不是允许颗粒沉淀到底部上或作为胶体悬浮在水中。更具体地，本发明发现了如何以使得净化度和产量将一起非常高而能量消耗可以保持较低的最优方式将这种已知的浮选技术的不同形式进行组合的特征。根据要求，可以以使得净化水中的活微生物数量将较少的方式来选择性地构造设备。

背景技术

人类面临增加的城市废水和工业废水问题，必须对城市废水和工业废水进行净化和再利用。为了这些目的，已经开发了物理、化学和生物净化处理。净化期间待移除的杂质通常是颗粒，所述颗粒由于颗粒的胶体性质而被保持在水相中。生物净化之后，废水通常仍含有未发酵的物质和大量的活微生物以及微生物细胞碎片。可以通过合适化学物质、例如多价金属离子或聚合物来破坏复杂的微生物-胶体系统，这些化学物质允许胶体结合并形成更大的颗粒或絮状物。胶体颗粒以极其复杂的分子机理保持悬浮在水中，并且不存在单一的通用方法来破坏系统中的这种离子力和疏水力。即使少量的溶解分子也会影响絮状物的形成。活微生物具有代谢获得的方式而在活微生物周围产生电荷，从而避免沉淀。由此，破坏新陈代谢将便于微生物的聚集。另一方面，向微生物提供营养和氧气将防止聚集。如果絮状物可以发展，则絮状物可以容易地沉淀在重力系统中或经受离心过程。在实践中，较不普遍的技术是通过所谓的浮选技术利用空气或其他气泡的浮力将絮状物提升到废水箱的表面上。

常规浮选或空气浮选利用压缩空气，如图1中所示，该压缩空气穿过喷嘴被泵送到废水中。尽管空气浮选是最简单的浮选过程，但是空气浮选具有若干缺点。仅有一部分待处理的水被气体饱和，并且颗粒与提升空气气泡相遇的发生率较低。在所有情况下，气泡尺寸都较大(直径100pm至200pm)，因此气泡的内部压力较小(0.2bar至0.5bar)。这导致在废水以加速速度向上运动期间，气泡体积较大地增加。由于气泡体积较大，因此气泡在溶液中移动地非常快。这些事实导致气泡的表面将使可能已经附着至气泡的颗粒丢失。这就是空气浮选机器始终还包含用于从浮选室的底部移除悬浮固体的器件的原因。

微浮选(也称为溶解空气浮选，DAF)是先进的技术，该技术允许产生比常规浮选更小的气泡尺寸(直径50pm至100pm)。微浮选已经被示出是从水和废水将各种大小胶体的杂质移除的有效过程。实验室研究已经示出，为此目的，需要非常小的气泡。调查示出，当气泡直径超过55pm至60pm时，微浮选移除效率迅速降低(E.Cassel等于1975年9月的水研究(Water Research)中的1017页至1024页)。在微浮选中，水被压缩空气饱和。空气气体混合物中的每种气体根据该气体在混合物中的摩尔分数溶解在水中。溶解气体的量取决于溶解气体的分压力和温度。如图2中所示，这种空气饱和的水与进入的废水混合。当压力被释放时，生成非常小的(明显地看似浑浊的)空气气泡，这些空气气泡有效地附着至悬浮颗粒并将悬浮颗粒提升到浮选箱的表面上。该技术的优点在于，气体气泡趋于在颗粒周围生成并且气泡不需要像在常规浮选中那样寻找颗粒，即颗粒作为气泡生成中心。此外，由于生成大量微小气体气泡(有效表面积大)，而且确定悬浮颗粒和小气泡彼此相遇的可能性因子也很高，因此净化结果明显地比任何常规浮选系统更好。因为废水与空气饱和的水可以立即混合，所以气体气泡不需要像常规浮选中那样在溶液中传播(扩散)。加压水可以例如从净化系统的出口循环。缺点是水中可以溶解有限量的空气，因此在给定的体积中可以产生有限量的气泡。微浮选还经受在整个废水路径上覆盖气泡垫的缺乏，并且一部分颗粒形成了沉淀物。