專利名稱：水處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理方法和裝置。更具體地說，本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)了歐洲專利第0448597所述的方法和裝置。
如該項(xiàng)專利所公開的那樣，主要通過氣泡的漂浮和物理吸附對水進(jìn)行處理，該氣泡是從水池底部擴(kuò)散器發(fā)出的且直徑是可變的。因此，氣浮過程就是通過直徑在0.03mm-0.12mm范圍內(nèi)的氣泡吸附顆粒物質(zhì)，以增加顆粒物質(zhì)的浮力。這些顆粒物質(zhì)隨后在水面形成泥渣。吸附過程是借助于直徑大約為0.8mm的氣泡與膠狀物質(zhì)或溶解物質(zhì)相結(jié)合，同時在水面上形成大量的氣泡泡沫。
根據(jù)上述專利，擴(kuò)散器位于一個小室中，它通過隔墻與水池的剩余部分部分隔開，與后者相比，其體積較小。吸附過程基本上在上述小室中進(jìn)行，而氣浮過程則大體在水池內(nèi)進(jìn)行，由于來自擴(kuò)散器氣泡的抽吸作用，水穿過該小室向上流動，并在對面的隔墻流出小室并流入水池中。隨著氣泡在小室的水面的形成，連續(xù)除去這些氣泡，這樣可在水池對面小室的邊緣除去遠(yuǎn)離水池形成的泥渣。通過使泡沫和泥渣分別與頂層的水一起流過溢流堰，可在任何一個地方除去這些泡沫和泥渣。
上述歐洲專利描述了一種對已有水處理方法的改進(jìn)，但是它還存在一些缺陷和不足。因而通過使用溢流堰，在小室的水面上盡可能地除去氣泡就成了一個問題。如該項(xiàng)專利所述，重要的一點(diǎn)是在泡沫破裂使雜質(zhì)回到水中之前，除去這些泡沫。另一個缺點(diǎn)是使用上述溢流堰，大量的水會隨著泡沫和泥渣一起流出水池。
然而本發(fā)明卻發(fā)現(xiàn)可以通過一種特定的方式避免上述歐洲專利所述的缺陷和不足。
因此，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果除去現(xiàn)有水池中使小室與水池剩余部分部分隔開的隔墻，可以得到非常重要的好處，此外由于擴(kuò)散器的抽吸作用，水池中還會出現(xiàn)水的橫向循環(huán)，并使水池中的水縱向循環(huán)流動。水面上的所有泡沫和泥渣都會逐漸聚集在水池周邊的流動通道中，并很容易從一個或多個沿該通道的地段去除泡沫和泥渣。此外泡沫是粘稠的，泥渣與泡沫相互混合在一起時會吸附在其表面，形成一種穩(wěn)定的泡沫-泥渣混合物。根據(jù)本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例，通過一個與真空源相連的抽吸部件，能夠有效地除去這種泡沫-泥渣混合物。
本發(fā)明的方法和裝置限定在后面的權(quán)利要求書中。
本發(fā)明的方案和系統(tǒng)與上述歐洲專利第0448597相反，水池中沒有任何形成小室的隔墻，該隔墻在泡沫被除去之前，會降低泡沫的停留時間。此外，將泡沫從空氣擴(kuò)散器上部的、泡沫易于破裂的湍流區(qū)域迅速除去。能夠降低雜質(zhì)的再懸浮，從而提高凈化效率。因此，除去小室的隔墻使吸附過程的泡沫與氣浮過程的漂浮泥渣聚集在一起，相互作用生成穩(wěn)定的混合物，然后流動轉(zhuǎn)移到一特定的區(qū)域，通過真空技術(shù)有效地從該區(qū)域除去這些泡沫-泥渣混合物。此外，真空會使泡沫破裂，使泡沫進(jìn)一步與泥渣混合，形成一種懸浮的均相泥渣，用一種有效的方式，如通過簡單的沉淀，就可與水相分離，這樣可使泥渣的含水量降低兩個數(shù)量級。大幅度地降低泥渣處理費(fèi)用，而在上述專利中泥渣的處理費(fèi)用占總處理費(fèi)用相當(dāng)大的比例。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的內(nèi)容

圖1表示的是本發(fā)明方法和裝置的平面圖；圖2表示的是沿圖1中II-II線的放大剖面圖；圖3表示的是沿圖1中III-III線的放大剖面圖；圖4是表示在圖2所示不同截面深度處流速的矢量圖；圖5沿圖1中IV-IV線的放大剖面圖；圖6表示的是本發(fā)明方法和裝置另一實(shí)施例的平面圖。
附圖所示的裝置是基本的，可不僅僅是這樣，它是為養(yǎng)魚池建造的。它包括一個水池2，如圖1所示的實(shí)施例，它是一個細(xì)長的矩形水池，包括兩個側(cè)壁4和兩個端壁6。池的表面積為10m×50m，通常水深大約為3m。
在圖1所示實(shí)施例的兩個側(cè)壁4之間設(shè)置有一個細(xì)長的內(nèi)部隔板8，用于在水池2中形成環(huán)流通道10。最好該內(nèi)部隔板沿著水池延伸，其一端在距水池的端壁6一段距離處終止，使水沒有額外壓力降就可以通過該隔板。另一端有一個流動發(fā)生器16，下文將要詳細(xì)描述這種設(shè)置的原因。流動發(fā)生器16可以是一個或多個螺旋槳12，它安裝在如圖3所示的內(nèi)部隔板8的各個開口13中。
在水池的底部，在靠近并平行于水池縱向軸的內(nèi)部隔板8的兩個側(cè)面上，設(shè)置有一個如歐洲專利第0448597中所述的細(xì)長圓管形的空氣擴(kuò)散器14，例如，它上邊開有能夠產(chǎn)生大約0.03mm-1mm范圍內(nèi)氣泡的小孔，較大氣泡進(jìn)行物理吸附，在空氣擴(kuò)散器14正上方的水面上形成污染物泡沫，剩下的較小氣泡與顆粒作用，在水池的水面15上形成含有顆粒雜質(zhì)的漂浮泥渣，如上述歐洲專利第0448597所詳細(xì)描述的那樣。
在流動發(fā)生器16的上游并鄰近它的地方，例如如圖1所示在最近的水池拐角處，有一個泡沫和泥渣除去部件8，下文還要更詳細(xì)地對它進(jìn)行描述。
根據(jù)上述歐洲專利所述的處理裝置，該裝置在運(yùn)行時，來自縱向擴(kuò)散器14的氣泡將起流動發(fā)生器的作用，使池中的水沿著擴(kuò)散器14縱向軸的橫向循環(huán)流動，例如，沿著水池的橫向方向循環(huán)流動。上升的氣泡帶動水沿著內(nèi)部隔板8向上流動，到水面15流向側(cè)壁4，然后沿著側(cè)壁向下流動并順著底部9返回，如圖2所示剖面圖左側(cè)的箭頭A所示。此外，為了更好地觀察水池中由擴(kuò)散流動發(fā)生器14所引起的流動狀況，圖的右側(cè)給出了兩個矢量Vz和Vx的矢量圖，它表示的是在水池的各個垂直方向和水平方向不同水層的流動速度。下面參照x，y，z坐標(biāo)詳細(xì)說明，其中，z和x表示深度和水平方向，或者水池相應(yīng)的交叉方向，y表示縱向，例如與圖2的平面相正交。從通道10的流速圖中可以看出，在z和x方向，流速從最靠近側(cè)壁4，8和底部19-水面15處逐漸減小，在其中心軸處流速大約是零。
同時，通道10中的流動發(fā)生器16使水池中的水繞著通道10，沿著環(huán)形方向在水池中循環(huán)流動，如圖1中箭頭B所示，這里又給出了一個Vy的矢量圖，它顯示出流動發(fā)生器16引起的通道縱向流速穿過通道截面基本上保持恒定，在靠近水面15的水層上也是這樣。
因此，分別由空氣擴(kuò)散器14和螺旋槳12引起的上述兩個環(huán)流A和B在不同深度上(在圖2中用“水位”a-f表示)產(chǎn)生了兩個在x-y方向上的流速分量，圖4的矢量圖分別示出了各個流速分量的合成矢量ra-rf。
由于擴(kuò)散器引起的漂浮和物理吸附過程，在水池2的水面15上產(chǎn)生了的污染物泡沫和泥渣，它們會相互作用，形成穩(wěn)定的被稱為泡沫泥渣的混合物，根據(jù)上述橫向和縱向的各個流速分量x，y的合成矢量ra，它要隨表層水流動。在圖1中，這可以通過泡沫泥渣夾帶的污染物顆粒的流動通道觀察到，泡沫泥渣從P點(diǎn)出現(xiàn)在擴(kuò)散器14上的水面上。正如圖中所表示的那樣，根據(jù)ra，它將斜著向水池的側(cè)壁4漂去，然后沿著周邊或環(huán)形流動通道S繞著水池流動。泡沫泥渣中的污染物也在水面作同樣的流動，所有污染物很容易在沿著水池周邊的流動通道S中聚集，并很容易借助于泡沫泥渣去除部件18除去這些泡沫泥渣。
在本發(fā)明的一個最佳實(shí)施例中，泡沫泥渣除去器18包括一個真空部件，例如一個吸口20。如圖5所示，吸口20的抽吸開口22位于水面15的水位上，還可以在抽吸開口上安裝一個篩網(wǎng)或撇渣器24，以便引導(dǎo)泡沫泥渣朝抽吸開口22流動。借助于管線26和真空腔28(見圖1)使吸口20與真空源30例如一個風(fēng)扇相連，真空腔28和真空源30適于放置在靠近吸口的鄰近腔室32中。在運(yùn)行時，通過吸口抽入的泡沫泥渣和少部分表層水流入管線中，在這里泡沫泥渣破裂成稀泥漿進(jìn)入真空腔28中，然后又在這里被輸送到鄰近的脫水裝置34中，用任何常規(guī)方式對該污泥進(jìn)行脫水。如箭頭C所示，分離出的水借助于圖1所示的溢流堰36又回到水池2中，或流到出水管線中。
在水從溢流堰36流入的區(qū)域中，向水池再注入水是很有益處的。本發(fā)明裝置除養(yǎng)魚場或其它類似于廢水、污水或其它污染水處理用途以外，還可以用于其它場合，此時，在吸口20與流動發(fā)生器16之間的區(qū)域中，放出水塔中的處理后的水，其數(shù)量與進(jìn)入的污水量相等。如果除氣浮和物理吸附過程以外，希望或必須使水池中的水流過生物過濾器，如歐洲專利第172487所述的那種過濾器進(jìn)行過濾，有利的作法是用常規(guī)方式，使水流過一個設(shè)置有生物過濾器的外部循環(huán)回路(圖中未示)。
雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如圖1所示帶有本發(fā)明水處理裝置的細(xì)長矩形水池是最合適的一個，尤其是在用作養(yǎng)魚場方面，然而任何其它適合上述用途的水池形狀，如圓形或橢圓形，都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖6所示的是一種圓形水池2’。此時，擴(kuò)散器14’設(shè)置在水池底部的中央，而沒有設(shè)置任何內(nèi)部隔板。螺旋槳或類似的流動發(fā)生器16’設(shè)置在靠近水池側(cè)壁4’處，且泡沫泥渣除去部件18’設(shè)置在流動發(fā)生器的上游，并靠近流動發(fā)生器。另外，抽吸系統(tǒng)20、24、26、28、30等等與上述實(shí)施例相同。這里，擴(kuò)散器14’會在水面產(chǎn)生徑向向外的流速分量，結(jié)果污染物顆粒在擴(kuò)散器上部區(qū)域從P’點(diǎn)向水池的側(cè)壁4’漂浮，然后沿著周邊流動通道S’圍繞水池2’流動，直到流入泡沫泥渣去除部件18’。
權(quán)利要求
1.一種水處理方法，其中將待處理水引入水池(2)中，通過靠近底部的擴(kuò)散器(14)進(jìn)行曝氣，以產(chǎn)生直徑變化的氣泡，這些氣泡攜帶雜質(zhì)向水面(15)上浮，并按第一水流(A)循環(huán)水池中的水，使其從擴(kuò)散器向外流動，并從這里去除空氣氣泡在水面上形成的污染物泡沫和泥渣，其特征在于按第二水流(B)，使水在水池(2)中循環(huán)流動，兩個循環(huán)水流(A，B)共同作用使水面上形成的泡沫和泥渣在周邊流動通道(S)中聚集，泡沫和泥渣相互作用形成被稱之為泡沫泥渣的穩(wěn)定物質(zhì)，并在沿周邊流動通道的一個或多個地點(diǎn)從水池中除去該泡沫和泥渣。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過抽吸從周邊通道中除去泡沫泥渣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中使泡沫泥渣在管線輸送時破裂，形成易于脫水的稀泥漿，其特征在于借助于靠近脫水裝置的溢流堰，使水流回到水池中。
4.一種水處理裝置，包括容納待處理水的水池(2)，靠近水池底部的擴(kuò)散器(14)，用于產(chǎn)生直徑變化的空氣氣泡，該空氣氣泡攜帶水中的雜質(zhì)上浮到水面，并按第一水流(A)沿從擴(kuò)散器向外的方向，在水池中使水循環(huán)流動，以及一個用于除去污染物泡沫和泥渣的部件，該污染物泡沫和泥渣是通過擴(kuò)散器發(fā)出的氣泡的作用，在水面(15)上形成的，其特征在于還包括一個位于水池(2)中的流動發(fā)生器(16)，它適于按第二水流(B)，使水在水池中循環(huán)流動，兩個循環(huán)水流(A、B)的共同作用形成了一個周邊流動通道(S)，泡沫和泥渣在該流動通道中被聚集，通過位于周邊流動通道(S)上的一個或多個上述泡沫泥渣除去部件(18)，除去該泡沫和泥渣。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中水池是矩形的，帶有側(cè)壁(4)和端壁(6)，其特征在于在水池的兩個側(cè)壁(4)之間還有一個中央內(nèi)部隔板(8)，它在水池中形成了一個環(huán)形通道(10)，上述流動發(fā)生器位于靠近端壁(6)的內(nèi)部隔板的開口(15)中，且擴(kuò)散器(14)沿著內(nèi)部隔板(8)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中水池(2’)有圓柱形的周邊池壁(4’)，其特征在于上述擴(kuò)散器(14’)位于水池底部的中央，而流動發(fā)生器(16’)位于水池的周邊池壁上。
7.如權(quán)利要求4-6任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于上述泡沫泥渣去除部件(18)是與真空源(30)相連的抽吸部件(20)。
8.如權(quán)利要求5和6所述的裝置，其特征在于上述抽吸部件(20)上設(shè)置有一個撇渣器(24)，用于引導(dǎo)泡沫泥渣流向抽吸部件。
全文摘要
一種水處理裝置，包括底部帶擴(kuò)散器(14)的水池(2)。擴(kuò)散器在運(yùn)行時能產(chǎn)生直徑變化的空氣氣泡，該氣泡攜帶水中的雜質(zhì)浮到水面，并使水池中的水按第一水流(A)從擴(kuò)散器向外循環(huán)流動，還包括一在水池中的流動發(fā)生器(16)，用于按第二水流(B)使水在水池中循環(huán)流動，兩循環(huán)水流(A、B)的共同作用形成一周邊流動通道(S)，水面(15)上的泡沫和泥渣在流動通道中被聚集，通過在周邊流動通道(S)上的一個或多個上述部件(18)，除去泡沫和泥渣。
文檔編號C02F3/12GK1139913SQ95191438
公開日1997年1月8日 申請日期1995年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月7日
發(fā)明者伊萬·萊根 申請人:普拉克公司