[发明专利]一种气浮水处理装置及其处理方法

权利要求书

1.一种气浮水处理装置，其特征在于：该装置集混凝、絮凝、浮选为一体，包括：混凝反应区(1)、絮凝反应区(2)、絮凝扰流区(3)、导流区(4)、气泡黏附区(5)、固液分离区(6)、污泥排放渠(7)、净水导流渠(8)、出水渠(9)、混凝反应区搅拌器(10)、堰板(11)、絮凝扰流区隔板(12)、微米曝气器(13)、净水导流渠分流紊流板(14)、导流墙(15)、刮泥机(16)、高位出泥堰(17)；其中，混凝反应区(1)内设置混凝反应区搅拌器(10)，所述混凝反应区搅拌器(10)与混凝反应区的池顶通过螺栓固定，混凝反应区(1)与絮凝反应区(2)通过高位过水洞相连，絮凝反应区(2)与絮凝扰流区(3)通过低位过水洞相连，；絮凝扰流区(3)内设置静态絮凝扰流区隔板(12)，所述静态絮凝扰流区隔板(12)的固定位置在絮凝扰流区的池顶且通过螺栓固定；絮凝扰流区(3)与导流区(4)通过高位过水洞相连，导流区(4)与气泡黏附区(5)通过低位过水洞相连；气泡黏附区(5)内设置微米曝气器(13)，微米曝气器(13)敷设在气泡黏附区(5)中部且通过螺栓与气泡黏附区(5)的池壁固定，气泡黏附区(5)与固液分离区(6)相连，连接处是位于气泡黏附区与固液分离区之间的导流墙(15)，导流墙(15)的高度低于气泡黏附区的最高液位；固液分离区(6)与污泥排放渠(7)通过高位出泥堰(17)相连，固液分离区(6)的池体上部设置刮泥机(16)；固液分离区(6)的底部安装导流渠分流紊流板(14)，所述导流渠分流紊流板(14)与净水导流渠(8)相连，净水导流渠(8)与出水渠(9)通过高位过水洞相连且该高位过水洞口安装有堰板(11)。

2.根据权利要求1所述的一种气浮水处理装置，其特征在于：所述混凝反应区内设置有混凝剂加药罐，所述混凝剂加药罐内设置有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、聚合硫酸铁中的一种，在混凝反应区搅拌器(10)的搅拌下与污染物反应形成絮凝体；

所述絮凝反应区内设置有阴离子高分子絮凝剂加药罐，所述阴离子高分子絮凝剂加药罐内设置有聚丙烯酰胺，用于提供吸附架桥作用以提高絮凝效果。

3.根据权利要求1所述的一种气浮水处理装置，其特征在于：所述导流墙的轴线与竖直方向的夹角5-15°。

4.根据权利要求1所述的一种气浮水处理装置，其特征在于：所述微米曝气器采用PTFE复合陶瓷颗粒的中空纤维膜，中空纤维膜的膜丝表面均匀分布10-40nm的纳米级微孔，通过风机或空压机向膜丝内部供气，空气从膜孔释放，气泡的尺寸稳定在10-40μm之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种气浮水处理装置，其特征在于：该装置还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括可编程PLC控制器，分别与可编程PLC控制器相连接的压力传感器组件、流量传感器组件、液位传感器组件、浓度传感器组件、显示组件、异常报警组件、就地控制组件、现场控制站和中央监控站；所述压力传感器组件包括：布设于进气管路的压力传感器；所述流量传感器组件包括：布设于进水管路的流量传感器；所述液位传感器组件包括：布设于导流区(4)的液位传感器；所述浓度传感器组件包括：布设于出水渠(9)的浊度传感器；所述可编程PLC控制器通过光纤网络与现场控制站、工控机通信连接，用于将压力传感器组件、流量传感器组件、液位传感器组件、浓度传感器组件检测的结果发送至现场控制站和工控机；所述显示组件包括OLED显示屏，用于显示实时检测的浓度值；所述异常报警组件包括灯管闪烁器或者警报器；所述就地控制组件包括设备的急停按钮、保护和安全连锁装置，所述急停按钮、保护和安全连锁装置均采用硬线连接至电气控制回路；所述现场控制站包括操作终端控制柜，对设备进行手动控制，或调整为由PLC程序自动控制；所述中央监控站包括工控机及与工控机相连接的显示屏。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的气浮池处理装置的处理方法，其特征在于：该处理方法包括如下步骤：

1)混凝阶段：污水首先进入混凝反应区(1)，混凝反应区(1)的设计停留时间1-6min，通过投加混凝剂，在混凝反应区搅拌器(10)的搅拌下与污染物反应形成絮凝体，混凝反应区搅拌器(10)搅拌速度梯度250-350s^-1；

2)絮凝阶段：污水经过混凝反应区后进入絮凝反应区(2)，絮凝反应区(2)的停留时间5-20min，投加阴离子高分子凝剂，提供吸附架桥作用以提高絮凝效果，夹杂初代絮凝体的污水通过跌水堰板(11)进入絮凝扰流区(3)，絮凝扰流区(3)中设置静态絮凝扰流区隔板(12)，而非常规的絮凝区搅拌器，絮凝扰流区隔板(12)宽度100mm；经过絮凝扰流区隔板(12)的混合，在此区域内絮凝剂与水中胶体颗粒、悬浮物等进行混合絮凝，水中的胶体颗粒表面吸附了带不同电荷的高分子聚合物，从而发生电性中和作用，降低了污染物表面的ζ电位，使胶体颗粒、悬浮物脱稳聚集；

3)浮选阶段：絮凝完成后的污水进入导流区(4)，从底部进入气泡黏附区(5)，气泡黏附区(5)内设置微米曝气器(13)，微米曝气器(13)提供微米级曝气气泡，微米曝气器(13)敷设在气泡黏附区(5)中部，距离液面1.8-2m，竖向均匀布置，横向错落布置，投影间隔2-5cm，曝气压力0.2MPa，曝气量为进水总悬浮物的4％-5％，以使气泡均匀分散，与污水快速充分接触，当微气泡与絮体颗粒相遇后，脱稳颗粒能够为微气泡提供成“核”位，而且气泡与絮体颗粒都为疏水性物质，存在疏水引力，都具有减少自身界面自由能相互吸附的趋势，在特定的流态下，微气泡和絮粒动能充裕，能够相互推挤，两者表层附着力较差的水膜被推开，当两者彼此靠近时，絮粒的剩余疏水基团，会和微泡内有序排列的水膜碰撞，此时会受到范德华作用力的相互作用，两者互相粘附，完成微气泡与絮凝体的结合；混合微气泡、絮凝体的污水跨过导流墙(15)进入固液分离区(6)，导流墙(15)减弱堰后水跃对微气泡污泥层的扰动和破坏，固液分离区(6)表面负荷20-40m/h，设计水深5-6m，夹气絮体的上升速度高于分离区的表面负荷，因此夹气絮体不会被下降的水流带走而上浮与水相分离；净水通过导流渠分流紊流板(14)进入净水导流渠(8)，净水导流渠分流紊流板(14)过流孔径设计15-50mm，再通过堰板(11)跌入出水渠(9)并外排，堰板设计为调节型，上下可调节高度范围100-200mm，出水渠(9)宽度600-800mm，便于施工及检修；固液分离区(6)上部设置刮泥机(16)，刮泥机(16)运行周期4h-8h，排泥时间4-10min，将夹气絮体通过高位出泥堰(17)刮入污泥排放渠(7)，污泥排放渠(7)设计宽度600-800mm，污泥再通过管道排出系统。