污水的净化装置及净化方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103930376 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103930376 A (21)申请号 201280056294.9 (22)申请日 2012.08.24 10-2012-0038024 2012.04.12 KR C02F 1/24(2006.01) C02F 1/52(2006.01) C02F 1/40(2006.01) C02F 7/00(2006.01) (71)申请人 POSCO 建设有限公司 地址 韩国庆尚北道 申请人 BGLink 有限公司 (72)发明人 高周亨 金宽烨 金润中 金贤培 金亨建 南海旭 尹熙喆 元裕晟 朴宰雄 。

2、崔永和 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 谢顺星 张晶 (54) 发明名称 污水的净化装置及净化方法 (57) 摘要 本发明涉及一种污水的净化装置及净化方 法。本发明的污水净化装置， 其特征为， 包括 ： 搅 拌部， 在流入水中投入絮凝物形成用材料， 通过高 速搅拌使气泡浸透到絮凝物内 ； 空气供给部， 供 给空气以便能够使更多的气泡浸透到絮凝物内 ； 泵送部， 对处理水进行加压输送 ； 旋流部， 向下游 分离高密度絮凝物， 向上游分离含低密度絮凝物 的处理水 ； 浮上分离部， 接收含低密度絮凝物的 处理水并分离絮凝物。 因此， 本发明具有提高污水 的净。

3、化处理速度， 同时能够得到优良水质的净化 水的效果。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.05.15 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/KR2012/006755 2012.08.24 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/154234 KO 2013.10.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103930376 A CN 103930376 A 1/2 页 2 1. 一种污水净。

4、化装置， 其特征在于， 包括 ： 搅拌部， 在流入水中投入絮凝物形成用材料并进行搅拌来形成含絮凝物的处理水， 并 且通过高速搅拌使气泡浸透到絮凝物内 ； 空气供给部， 向所述搅拌部供给空气， 以便在所述搅拌部内使更多的气泡浸透到絮凝 物内 ； 泵送部， 对形成有浸透着所述气泡的絮凝物的处理水进行加压输送 ； 旋流部， 从所述加压的处理水向下游分离高密度絮凝物， 向上游分离含低密度絮凝物 的处理水 ； 及 浮上分离部， 从所述旋流部接收含低密度絮凝物的处理水并分离絮凝物。 2. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在于， 还包括 ： 流入水测定部， 设置于所述搅拌部的上游， 测定流入水。

5、的浓度 ； 及 处理水选择部， 设置于所述搅拌部与所述泵送部之间， 根据所述流入水测定部的测定 结果， 高于基准浓度值的情况下， 从所述搅拌部向所述泵送部排出， 低于所述基准浓度值的 情况下， 从所述搅拌部向所述浮上分离部排出。 3. 根据权利要求 2 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述基准浓度值为 70 150NTU。 4. 根据权利要求 2 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述处理水选择部由以下部件构成 ： 向所述旋流部排出处理水的第一排出管 ； 向所述 浮选分离部排出处理水的第二排出管 ； 及改变处理水的排出路径的控制阀。 5. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在。

6、于， 所述搅拌部以 240 360rpm 的速度搅拌 2 4 分钟。 6. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述搅拌部由一个搅拌槽构成， 金属盐凝集剂及聚合物助凝剂一起投入到所述搅拌槽 中。 7. 根据权利要求 6 所述的污水净化装置， 其特征在于， 微砂一起投入到所述一个搅拌槽中。 8. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述搅拌部由第一搅拌槽和第二搅拌槽构成， 金属盐凝集剂投入到所述第一搅拌槽 中， 聚合物助凝剂投入到所述第二搅拌槽中。 9. 根据权利要求 8 所述的污水净化装置， 其特征在于， 聚合物助凝剂及微砂一起投入到所述第二搅拌槽中。 10。

7、. 根据权利要求 7 或 9 所述的污水净化装置， 其特征在于， 在所述旋流部的下游设有在线混合器和辅助旋流器， 以便将絮凝物中所含的微砂再次 投入到所述搅拌部中。 11. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述泵送部以 3 5 个气压加压输送处理水。 12. 根据权利要求 1 所述的污水净化装置， 其特征在于， 所述浮上分离部通过将 3 5 个气压的处理水减压为 1 个气压的处理水来浮上分离低 密度絮凝物。 权 利 要 求 书 CN 103930376 A 2 2/2 页 3 13. 一种污水净化方法， 其为利用污水净化装置的污水净化方法， 其特征在于， 包括如 下步骤 。

8、： 在流入水中投入絮凝物形成用材料和空气并进行搅拌来形成浸透有气泡的絮凝物 ； 对形成有所述絮凝物的处理水进行加压 ； 从所述加压的处理水中分离高密度絮凝物 ； 及 从已分离所述高密度絮凝物的处理水中浮上分离低密度絮凝物。 14. 一种污水净化方法， 其为利用污水净化装置的污水净化方法， 其特征在于， 包括如 下步骤 ： 测定流入水的浓度 ； 在流入水中投入絮凝物形成用材料和空气并进行搅拌来形成浸透有气泡的絮凝物 ； 根据所述流入水的浓度测定结果， 选择待从处理水中分离的絮凝物 ； 加压输送待分离高密度絮凝物的处理水 ； 从所述加压的处理水中分离高密度絮凝物 ； 及 从已分离所述高密度絮凝物的。

9、处理水中浮上分离低密度絮凝物。 权 利 要 求 书 CN 103930376 A 3 1/9 页 4 污水的净化装置及净化方法 技术领域 0001 本发明涉及一种污水的净化装置及净化方法， 更详细而言， 涉及一种使污水流入 且对污水中所含的杂质进行净化并排出净化的净化水的污水的净化装置及净化方法。 背景技术 0002 非点污染源及下水道的沉积污染物主要在下雨时同雨水流入到净化装置中， 其量 相当庞大， 经常产生超负荷， 因此以未处理状态被排到河川， 要求在净化装置中迅速进行处 理。 0003 作为以往的净化方式之一， 一直对如下方式进行了研究， 即在污水中投入凝集剂 等来形成絮凝物， 通过仅去。

10、除该絮凝物来净化污水。 0004 但是， 以往的技术一直采用仅形成密度为 1g/cm3以上的高密度絮凝物并使其沉降 的方式或者仅形成密度低于 1g/cm3且漂浮在水上的低密度絮凝物并使其漂浮的方式。 0005 因此， 这些方式均存在如下问题 ： 絮凝物的形成及去除需要相当长的时间 ； 污染 物质以高浓度流入时难以进行处理 ； 如下雨时， 当所流入的流量和污染物质的浓度大幅变 动时无法良好地应对等。 发明内容 0006 ( 一 ) 要解决的技术问题 0007 本发明是为了解决如上以往的问题而提出的， 其目的在于提供一种提高污水的净 化处理速度， 同时能够得到优良水质的净化水， 根据流入水的浓度，。

11、 不同设定净化处理工 序， 从而能够提高污水的净化处理效率， 且能够节约絮凝物形成时间及费用， 根据絮凝物形 成用材料的特性依次形成絮凝物， 从而能够提高搅拌槽中絮凝物的形成效率， 且能够提高 微砂再利用性的污水的净化装置及净化方法。 0008 ( 二 ) 技术方案 0009 用于实现如上目的的本发明， 其特征为， 包括 ： 搅拌部， 在流入水中投入絮凝物形 成用材料并进行搅拌来形成含絮凝物的处理水， 并且通过高速搅拌使气泡浸透到絮凝物 内 ； 空气供给部， 向所述搅拌部供给空气， 以便在所述搅拌部内使更多的气泡浸透到絮凝物 内 ； 泵送部， 对含所述絮凝物的处理水进行加压输送 ； 旋流部， 。

12、从所述加压的处理水向下游 分离高密度絮凝物， 向上游分离含低密度絮凝物的处理水 ； 及浮上分离部， 从所述旋流部接 收含低密度絮凝物的处理水并分离絮凝物。 0010 本发明的特征为， 还包括 ： 流入水测定部， 设置于所述搅拌部的上游， 测定流入水 的浓度 ； 及处理水选择部， 设置于所述搅拌部与所述泵送部之间， 根据所述流入水测定部的 测定结果， 高于基准浓度值的情况下， 从所述搅拌部向所述泵送部排出， 低于所述基准浓度 值的情况下， 从所述搅拌部向所述浮上分离部排出。本发明的所述基准浓度值设为 70 150NTU。 0011 本发明的所述处理水选择部由以下部件构成 ： 向所述旋流部排出处理。

13、水的第一排 说 明 书 CN 103930376 A 4 2/9 页 5 出管 ； 向所述浮选分离部排出处理水的第二排出管 ； 及改变处理水的排出路径的控制阀。 0012 本发明的所述搅拌部以240360rpm的速度搅拌24分钟。 本发明的所述搅拌 部由一个搅拌槽构成， 金属盐凝集剂及聚合物助凝剂及微砂一起投入到所述搅拌槽中。或 者， 本发明的所述搅拌部由第一搅拌槽和第二搅拌槽构成， 金属盐凝集剂投入到所述第一 搅拌槽中， 聚合物助凝剂及微砂投入到所述第二搅拌槽中。 0013 在本发明的所述旋流部的下游设有在线混合器和辅助旋流器， 以便将絮凝物中所 含的微砂再次投入到所述搅拌部中。 0014 。

14、本发明的所述泵送部以 3 5 个气压加压输送处理水。本发明的所述浮上分离部 通过将 3 5 个气压的处理水自然减压为 1 个气压的处理水来浮上分离低密度絮凝物。 0015 并且， 本发明为利用如上所述的污水净化装置的污水净化方法， 其特征为， 包括如 下步骤 ： 在流入水中投入絮凝物形成用材料和空气并进行搅拌来形成浸透有气泡的絮凝 物 ； 对形成有所述絮凝物的处理水进行加压输送 ； 从所述加压的处理水中分离高密度絮凝 物 ； 及从所述高密度絮凝物已被分离的处理水中浮上分离低密度絮凝物。 0016 并且， 本发明为利用如上所述的污水净化装置的污水净化方法， 其特征为， 包括如 下步骤 ： 测定流。

15、入水的浓度 ； 在流入水中投入絮凝物形成用材料和空气并进行搅拌来形成 浸透有气泡的絮凝物 ； 根据流入水的浓度测定结果， 选择将从处理水中分离的絮凝物 ； 加 压输送待分离高密度絮凝物的处理水 ； 从所述加压的处理水中分离高密度絮凝物 ； 及从所 述高密度絮凝物已被分离的处理水中浮上分离低密度絮凝物。 0017 ( 三 ) 有益效果 0018 如上所观察到的， 本发明通过在搅拌部中向流入水投入絮凝物形成用材料并高速 搅拌来形成浸透有气泡的絮凝物， 由此具有提高污水的净化处理速度， 同时能够得到优良 水质的净化水的效果。 并且， 在搅拌部中与絮凝物形成用材料一起投入空气， 由此还能够更 良好地形。

16、成浸透有气泡的絮凝物。 0019 根据所流入的污水的浓度， 通过旋流部和浮上分离部依次分离高密度絮凝物和低 密度絮凝物， 或者通过浮上分离部仅分离低密度絮凝物， 由此能够根据流入水的浓度， 不同 设定净化处理工序来提高污水的净化处理效率。 0020 在搅拌部中， 通过高速搅拌， 短时间内形成浸透有气泡的絮凝物， 由此能够节约絮 凝物形成时间及费用。 0021 在搅拌部中， 将絮凝物形成用材料投入到另设的搅拌槽中并进行搅拌， 由此能够 根据絮凝物形成用材料的特性依次形成絮凝物来提高搅拌槽中絮凝物的形成效率。 0022 在旋流部的下部设置在线混合器和辅助旋流器来回收微砂并投入到搅拌部中进 行再利用。

17、， 因此提供能够提高微砂的可再利用性的效果。 附图说明 0023 图 1 是表示本发明一实施例的污水净化装置的结构图。 0024 图 2 是表示通过本发明一实施例的凝集剂形成絮凝物的过程的示意图。 0025 图 3 是表示通过本发明一实施例的聚合物使絮凝物增大的过程的示意图。 0026 图 4 是表示通过本发明一实施例的微砂使絮凝物的密度增大的过程的示意图。 0027 图 5 是按步骤表示本发明一实施例的压载絮凝反应的照片。 说 明 书 CN 103930376 A 5 3/9 页 6 0028 图 6 及图 7 是表示与本发明一实施例的絮凝物破坏的二种类型有关的示意图。 0029 图 8 及。

18、图 9 是表示由本发明一实施例的空穴现象引起的气泡浸透絮凝物的照片。 0030 图 10 是表示本发明一实施例的污水净化方法的流程图。 0031 附图标记说明 0032 10 ： 搅拌部 20 ： 泵送部 0033 30 ： 旋流部 40 ： 浮选分离部 0034 50 ： 空气供给部 60 ： 流入水测定部 0035 70 ： 处理水选择部 110 ： 收集容器 0036 120 ： 在线混合器 130 ： 辅助旋流器 具体实施方式 0037 以下， 参考附图对本实施例的污水净化装置进行更详细的说明。 0038 图 1 是表示本发明一实施例的污水净化装置的结构图。 0039 如图 1 所示，。

19、 本实施例的污水净化装置是由搅拌部 10、 泵送部 20、 旋流部 30、 浮上 分离部 40 及空气供给部 50 构成的对污水进行净化的污水净化装置。 0040 搅拌部 10 是在流入水中投入絮凝物形成用材料并进行搅拌来形成含絮凝物 (floc) 的处理水的搅拌槽， 其由所有絮凝物形成用材料一起投入并进行搅拌的一个搅拌槽 构成， 或者当然也能够由絮凝物形成用材料分开投入并进行搅拌的多个搅拌槽构成。 0041 即， 作为絮凝物形成用材料， 使用金属盐凝集剂及聚合物助凝剂， 因此搅拌部 10 由金属盐凝集剂及聚合物助凝剂一起被投入的一个搅拌槽构成。 0042 并且， 当使用微砂作为进一步添加的絮。

20、凝物形成用材料的情况下， 由金属盐凝集 剂、 聚合物助凝剂及微砂一起被投入的一个搅拌槽构成。 0043 并且， 搅拌部 10 也能够由金属盐凝集剂被投入的第一搅拌槽 11 和聚合物助凝剂 被投入的第二搅拌槽 12 构成。并且， 当使用微砂作为进一步添加的絮凝物形成用材料的情 况下， 当然也能够在第二搅拌槽 12 中一起投入聚合物助凝剂及微砂。 0044 并且， 优选地， 搅拌部 10 的搅拌条件为 240 360rpm 的速度搅拌 2 4 分钟。其 原因在于， 为了使气泡浸透到在搅拌槽中形成的絮凝物中而加大搅拌槽的搅拌速度， 但若 高于 360rpm， 则气泡的浸透效果甚微， 即使搅拌时间大于。

21、 4 分钟， 进一步的气泡浸透效果也 甚微， 因此， 上述搅拌条件作为最优选的条件使用。 0045 尤其， 当使用第一搅拌槽11和第二搅拌槽12的情况下， 优选分别以240360rpm 的速度搅拌 1 2 分钟， 总搅拌时间以 240 360rpm 的速度维持 2 4 分钟。 0046 泵送部 20 向旋流部 30 输送在搅拌部 10 中形成的含絮凝物的处理水， 并且进行加 压输送， 以便在旋流部 30 中分离变得轻松。此时， 优选泵送部 20 以 3 5 个气压加压处理 水。其原因在于， 若压力较低， 则旋流部 30 中的分离效率下降， 若压力较高， 则消耗不必要 的电力， 而且在旋流部 3。

22、0 中分离处理水时存在旋流部 30 受损的危险。 0047 旋流部 30 是从由泵送部 20 加压输送的处理水向下游分离高密度絮凝物， 向上 游分离含低密度絮凝物的处理水的絮凝物分离构件， 这种旋流部 30 优选由水力旋流器 (hydro cyclone) 构成。 0048 浮上分离部40是从旋流部30接收含低密度絮凝物的处理水来分离低密度絮凝物 说 明 书 CN 103930376 A 6 4/9 页 7 的浮上分离槽， 所述旋流部30从处理水中分离高密度絮凝物， 在泵送部20中被加压的处理 水自然减压， 并且浸透到低密度絮凝物中的气泡扩张， 从而使低密度絮凝物从处理水中漂 浮而被分离。 0。

23、049 因此， 从处理水已分离低密度絮凝物的净化水向排出水道外部排出。如此漂浮而 被分离的低密度絮凝物在另设的污泥处理设备中进行处理， 污泥处理设备能够利用设置于 下水道废水处理厂的现有设备。 0050 即， 浮上分离部 40 将 3 5 个气压的处理水自然减压为 1 个气压的处理水而使低 密度絮凝物漂浮而分离。 0051 空气供给部 50 是连接于搅拌部 10 并向搅拌部 10 供给空气以能够在搅拌部 10 内 使更多量的气泡浸透到絮凝物中的空气供给构件， 其由向搅拌槽供给鼓风机 53 中产生的 空气的第一供给管 51 和向搅拌槽后端供给空气的第二供给管 52 构成。 0052 尤其， 当搅。

24、拌部10由多个搅拌槽构成的情况下， 第一供给管51优选连接于投入聚 合物助凝剂及微砂的第二搅拌槽 12 来供给空气。 0053 这种空气供给部 50 作为辅助构件， 能够使更多量的气泡浸透到絮凝物内， 在搅拌 过程中充分的气泡被浸透的情况下可以省略。 0054 并且， 当流入水的浊度低至70150NTU以下的情况下， 本实施例的污水净化装置 优选进一步包括流入水测定部60和处理水选择部70， 以便无需进行旋流部30的分离工序， 仅在浮上分离部 40 中分离低密度絮凝物。 0055 流入水测定部 60 是设置于搅拌部 10 的上游前端并测定流入到搅拌部 10 中的流 入水的浓度的测定构件， 作为。

25、这种流入水测定部 60， 优选使用浊度计或测定浮游物质浓度 的混合液悬浮固体测定仪 (mixed liquor suspended solid meter) 等浓度测定仪。 0056 处理水选择部 70 设置于搅拌部 10 与泵送部 20 之间， 根据流入水测定部的测定结 果改变处理水的排出路径， 所述处理水选择部由向旋流部 30 排出处理水的第一排出管 71、 向浮上分离部 40 排出处理水的第二排出管 72 及改变处理水的排出路径的控制阀 73 构成。 0057 即， 处理水选择部 70 通过控制阀 73 的控制， 经由第一排出管 71 向泵送部 20 排出 处理水， 而在旋流部 30 中。

26、分离高浓度絮凝物。 0058 并且， 处理水选择部 70 通过控制阀 73 的控制， 经由第二排出管 72 向浮上分离部 40 排出处理水， 而分离低密度絮凝物。作为这种控制阀 73， 优选使用电动阀以改变处理水 的排出路径。 0059 因此， 根据流入水测定部 60 的测定结果， 高于基准浓度值的情况下， 处理水选择 部 70 从搅拌部 10 向泵送部 20 排出， 低于基准浓度值的情况下， 从搅拌部 10 向浮上分离部 40 排出。 0060 如此， 成为改变处理水的排出路径的基准的基准浓度值， 优选与低密度絮凝物和 高密度絮凝物的分离基准相同地适用 70 150NTU(Nephelome。

27、tric Turbidity Unit)。尤 其， 更优选将该基准浓度值适用 100NTU。 0061 在对于流入水的浊度始终为 100NTU 以下的污水实施本发明的情况下， 当然也可 以省略所述泵送部 20、 所述旋流部 30 及所述处理水选择部 70， 直接将所述搅拌部 10 中形 成的含絮凝物的处理水向所述浮上分离部 40 输送并分离絮凝物。 0062 并且， 本实施例的污水净化装置优选还包括收集容器 110、 在线混合器 120 及辅助 说 明 书 CN 103930376 A 7 5/9 页 8 旋流器 130， 它们设置于旋流部 30 的下游， 来回收处理水的絮凝物中所含的微砂， 。

28、并将其再 次投入到搅拌部 10 中。 0063 收集容器 110 是收集并储存向旋流部 30 的下部排出的高密度絮凝物和向浮上分 离部 40 的上部排出的低密度絮凝物的储存容器。 0064 在线混合器120(in-line mixer)设置于收集容器110的下游， 对絮凝物施加不规 则的冲击， 以使微砂从附着有微砂的絮凝物中脱离。 0065 辅助旋流器 130 设置于在线混合器 120 的下游， 在通过在线混合器 120 使附着于 絮凝物的微砂脱离的状态下， 通过旋流器分离絮凝物和微砂。因此， 向辅助旋流器 130 的下 部分离的微砂再次投入到搅拌部 10 中， 进行回收以便进行再利用。 00。

29、66 并且， 向辅助旋流器130的上部分离的絮凝物与在所述浮上分离部40中分离的低 密度絮凝物一起在另设的污泥处理设备中进行处理， 污泥处理设备能够利用设置于下水道 废水处理厂的现有设备。 0067 不将微砂投入到所述搅拌部 10 的情况下， 当然可以省略所述收集容器 110、 所述 在线混合器 120 及所述辅助旋流器 130。 0068 以下， 参考附图对本实施例的污水净化方法进行更详细的说明。 0069 图 2 是表示通过本发明一实施例的凝集剂形成絮凝物的过程的示意图， 图 3 是表 示通过本发明一实施例的聚合物使絮凝物增大的过程的示意图， 图 4 是表示通过本发明一 实施例的微砂使絮凝。

30、物的密度增大的过程的示意图， 图 5 是按步骤表示本发明一实施例的 压载絮凝反应的照片， 图 6 及图 7 是表示与本发明一实施例的絮凝物破坏的二种类型有关 的示意图， 图8及图9是表示由本发明一实施例的空穴现象引起的气泡浸透絮凝物的照片， 图 10 是表示本发明一实施例的污水净化方法的流程图。 0070 如图10所示， 本实施例的污水净化方法为利用图1所示的上述实施例的污水净化 装置的污水净化方法， 包括絮凝物形成用材料投入步骤 S20、 搅拌及絮凝物形成步骤 S30、 处理水加压输送步骤 S50、 高密度絮凝物分离步骤 S60 及低密度絮凝物浮上分离步骤 S70。 0071 在絮凝物形成用。

31、材料投入步骤S20中， 向流入有流入水的搅拌部10中投入金属盐 凝集剂、 聚合物助凝剂及微砂等作为絮凝物形成用材料， 并从空气供给部 50 供给空气。 0072 为了形成絮凝物而投入到流入水中流入的污水中的絮凝物形成用材料优选包含 金属盐凝集剂、 聚合物助凝剂， 更优选还包含微砂。 0073 在搅拌及絮凝物形成步骤S30中， 在搅拌部10的搅拌槽中对投入有絮凝物形成用 材料和空气的流入水进行搅拌， 来形成含浸透有气泡的絮凝物的处理水。 0074 使 用 这 种 絮 凝 物 形 成 用 材 料 的 情 况 下， 通 过 压 载 絮 凝 反 应 (ballasted flocculation re。

32、action)， 能够更顺利、 稳定地得到高密度絮凝物及低密度絮凝物。并且， 凝集剂是为了使污水的胶体粒子变得不稳定， 致使形成絮凝物而添加的化学试剂。 0075 因此， 如图 2 所示， 注入形成金属阳离子的凝集剂， 使电性稳定的污水的胶体粒子 成为不稳定状态， 使粒子间的推斥力最小化的情况下， 粒子彼此凝聚， 从而形成絮凝物。 0076 压载絮凝反应是利用聚合物的交联作用， 将如微砂等密度较高的粒子结合于絮凝 物来制造具有高密度和尺寸的絮凝物， 从而提高沉降速度的方法。 0077 为了压载絮凝反应而投入的如聚合物等助凝剂呈线团等巨大的线圈状态， 具有很 多极性基团， 因此与悬浮粒子结合， 。

33、并且还通过与悬浮粒子结合的絮凝物彼此间的吸附作 说 明 书 CN 103930376 A 8 6/9 页 9 用， 引起凝集。 0078 因此， 如图 3 所示， 在水溶液中以环 (loop) 等状态存在的高分子聚合物的吸附活 性基团吸附于粒子表面的过程中， 这种作用还作用于静电键和氢键。 0079 尤其， 仅使用凝集剂形成的絮凝物的尺寸非常小且结合强度较弱。 而且， 若作为投 入助凝剂的聚合物， 则聚合物结合于絮凝物而与其他絮凝物引起进一步的凝聚， 这会形成 基于交联作用的双键。 0080 因此， 如图 4 所示， 这种聚合物的交联现象会形成更大的絮凝物， 从而减少沉降时 间， 而且还实现与。

34、其他粒子的结合， 因此还能够与如微砂等密度比较高且尺寸较大的粒子 结合。 0081 图 5 是表示基于实际注入药物的絮凝物的尺寸变化的图， a 是胶体状态， b 是微型 絮凝物的生成状态， c 是微砂投入状态， d 是压载絮凝的絮凝物的生成状态。 0082 本实施例的净化方法中使用的微砂具有75150m的粒度分布， 结合力良好， 因 此能够生成高密度的絮凝物。其原因在于， 微砂的粒度分布大于 150m 的情况下， 虽显示 出高密度但结合力不足， 微砂的粒度分布低于 75m 的情况下， 结合力虽优良， 但所形成的 絮凝物的密度相对较小。 0083 并且， 絮凝物因其特性受搅拌强度、 搅拌方法等形。

35、成环境的影响较大。 搅拌强度以 速度梯度 G 和搅拌时间 t 的乘积表示， 若 G 值较高则粒子间的碰撞次数增加， 反应速度及絮 凝物的成长速度增加。 即使是相同的搅拌强度， 根据速度梯度和搅拌时间， 絮凝物也显示出 不同的特性， 其原因可以从生成絮凝物的原理找出。 0084 并且， 絮凝物在凝集工序中通过碰撞时的反复结合和破坏而形成。絮凝物破坏的 形态可以用二种方法进行说明。 0085 如图 6 所示， 一种是表面侵蚀 (surface erosion)， 是指剪切力作用于絮凝物外 部而使粒子从絮凝物表面分离、 尺寸减小， 其在搅拌中由絮凝物与内壁、 叶轮等的碰撞而引 起。 0086 如图 。

36、7 所示， 第二种是由于在絮凝物外部产生的拉伸力而分为类似尺寸的多个絮 凝物的现象， 其在搅拌中絮凝物成长为难以维持结合的尺寸时出现。 0087 因此， 在高搅拌强度下， 絮凝物碰撞次数增加、 成长速度快， 但碰撞强度和施加于 外部的剪切力增大， 流速加快， 作用于絮凝物的拉伸力也增大， 因此能够成长的最大极限成 长尺寸减小， 但结合和破坏快速重复， 形成致密度高的絮凝物。 0088 并且， 搅拌强度较低的情况下， 碰撞次数减少， 成长速度慢， 但碰撞强度和剪切力、 拉伸力减小， 最大极限成长尺寸增加， 有形成松弛结合的低密度絮凝物的趋势。 0089 由于这种原因， 若搅拌强度弱， 则反应时间。

37、长， 形成极限成长尺寸大、 密度和强度 低的絮凝物。 这种絮凝物由于密度和强度低， 因此通过水力旋流器的旋转冲击而被解离。 相 反， 若搅拌强度强， 则反应时间短， 形成极限成长尺寸小但密度和强度高的絮凝物。 0090 在本实施例的搅拌步骤中， 生成能够根据这种搅拌强度之差进行水力旋流器中的 高速分离和浮上分离槽中的高速浮上的絮凝物。 0091 由于叶轮的高速旋转， 在液体内部高速运动的物体的表面的液压下降， 如此一来， 在压力低于液体的饱和蒸汽压的范围内， 产生蒸汽或生成溶于液体内的气泡， 这种现象称 为空穴现象。在本实施例的搅拌步骤中， 将搅拌速度提高至 240 360rpm。 说 明 书。

38、 CN 103930376 A 9 7/9 页 10 0092 因此， 在高速的压载絮凝反应槽(搅拌槽)中， 由基于高速旋转的空穴现象生成的 气泡作为微细气泡浸透到如图 8 及图 9 所示生成的高密度絮凝物之间。 0093 处理水加压输送步骤S50中， 通过泵送部20的加压泵对形成有絮凝物的处理水进 行加压。在加压输送步骤中， 为了旋流部 30 的水力旋流器中的高速驱动， 维持 3 5bar 的 压力进行高压压缩， 从而在水力旋流器中初步去除高密度絮凝物， 其后， 剩余的含低密度絮 凝物的处理水在浮上分离部 40 的浮上分离槽中自然减压， 从而低密度絮凝物与浸透的微 细气泡一起漂浮而被去除。这。

39、种处理水的加压通过设置于搅拌部 10 与旋流部 30 之间的泵 送部 20 的加压输送泵进行。 0094 在高密度絮凝物分离步骤 S60 中， 对于加压的处理水， 通过旋流部 30 的水力旋流 器从处理水中分离高密度絮凝物。即， 水力旋流器是通过离心力使粒子的沉降速度加速来 分离粒子的固液分离技术， 是一种无需机械驱动的沉降型分离器。 0095 这种水力旋流器是利用通过流体的旋转力将比重高的物质经由下部排出口排出， 将比重低的物质经由上部排出口分离的原理， 流体中所含的固体粒子与流体的比重之差明 显才能进行分离， 根据粒子的尺寸、 形态、 密度、 浓度等， 流体中所含的固体粒子的运动特性 有所。

40、不同， 因此在尺寸和密度小、 浓度低、 形态不稳定的絮凝物的分离中不常用。 0096 本实施例的净化方法通过导入压载絮凝反应， 形成尺寸和密较高、 结合强度优良 的絮凝物， 因此利用水力旋流器的分离变得有利， 当利用在分离区段的停留时间相对长的 吹扫捕集(Purge Trap)方式的水力旋流器的情况下， 具有即使密度差比较低也能够进行分 离的优点。 0097 一般的水力旋流器构成为圆筒部 (cylindrical section) 和圆锥部 (conical section)结合而成的筒形状的缸体形态。 流体中的浮游粒子经由位于缸体上端的流入口沿 切线方向流入。 0098 由于切线方向的流入，。

41、 在内部产生强旋转力， 由此内部引起强涡旋运动， 产生使朝 向外侧壁的粒子的移动加速的离心力， 粒子经由圆筒部和圆锥部以螺旋形态进行向下移 动。 0099 处于内部的强旋涡运动 (vortex motion) 内的粒子受到重力 (gravity)、 离心力 (centrifugal force)、 阻力 (drag force) 的影响， 重力的影响小于其它两种力的影响。 0100 含微细粒子 (fine fraction) 的流体受到阻力的影响， 向水力旋流器的中心部移 动， 在此形成强上升流动， 经由中央上部的排出管排出。 0101 大粒子 (coarse fraction) 受到沿圆周方。

42、向起作用的离心力的支配， 粒子向内侧 的流动受阻， 因此向内壁移动的粒子与内壁碰撞而失去惯性力 (inertia force)， 沿着圆锥 部的壁面流过以污泥或浆糊状态经由下部排出口分离并排出。 0102 并且， 当加长圆筒部的长度以加快流速、 提高离心力的情况下， 水力旋流器具有延 长受到高离心力的停留时间从而即使密度差小也能够具有高分离效率的优点。尤其， 适用 吹扫捕集方式的水力旋流器的情况下， 能够将向上部流出的流量增大至 90以上， 因此更 优选。 0103 在低密度絮凝物浮选分离步骤 S70 中， 对已分离高密度絮凝物的处理水即对含低 密度絮凝物的处理水进行自然减压来浮上分离低密度絮。

43、凝物。因此， 处理水中已分离低密 度絮凝物的净化水向排出水道外部排出。 说 明 书 CN 103930376 A 10 8/9 页 11 0104 这种浮上分离中， 作为从液体中分离固体粒子的单元操作之一， 具有 ： 通过将微细 空气放入液体中而使粒子漂浮而分离的加压浮上分离法 ； 及通过将放入有液体的容器称为 真空来使溶解于液体中的空气气泡化从而浮上分离的减压浮选分离法。 0105 减压浮上分离法中， 若所生成的气体气泡贴付在粒子性物质上， 则因由大量气体 气泡产生的浮力能够使粒子浮在水上。 因此， 与沉降分离相比， 减压浮上分离能够在短时间 内彻底去除更缓慢沉降的较小较轻的粒子。在进行本实。

44、施例的污水处理时， 浮上分离优选 使用空气作为浮上促进材料。 0106 利用空气气泡或气泡的加压浮上分离处理法有溶解空气浮上分离法和空气浮上 分离， 能够通过添加各种化学添加剂来提高去除效率。 0107 溶解空气浮上分离法是在污水具有压力的状态下注入空气之后解除压力来产生 气泡的方法， 空气浮上分离法是在大气压下起泡的工序， 是通过旋转的叶轮或散流器向污 水内直接注入空气， 由此形成空气气泡使浮游物质漂浮的方法。 0108 本实施例的浮上分离步骤不同于以往公知方法， 具有无需进行另外的空气注入或 容器减压的特征。 0109 在高速压载絮凝反应槽中形成的微细气泡浸透到絮凝物中， 通过从水力旋流器。

45、向 浮上分离槽输送期间产生的自然减压， 快速漂浮。 0110 从搅拌槽流入到浮上分离槽中的絮凝物中， 前一步骤的水力旋流器中初步分离去 除高密度絮凝物的低密度絮凝物占大部分， 因此是有利于浮上分离的条件。这种絮凝物大 部分在絮凝物内部浸透有微细气泡。 并且， 不仅是浸透到絮凝物中的气泡， 溶解于处理水内 部中的空气也膨胀而生成大量气泡， 使絮凝物的浮上速度大幅加快。 0111 并且， 本实施例的污水净化方法优选进一步包括浓度测定步骤 S10 及处理水选择 步骤 S40， 以便无需根据流入水的浓度来进行高密度絮凝物的分离步骤， 而仅在低密度絮凝 物的浮上分离步骤中分离低密度絮凝物。 0112 在。

46、浓度测定步骤 S10 中， 在搅拌部 10 的上游测定流入到搅拌部 10 中的流入水的 浓度。因此， 在处理水选择步骤 S40 中， 根据流入水的浓度测定结果， 在搅拌部 10 的下游改 变处理水的排出路径， 选择将从处理水分离的絮凝物。 0113 并且， 本实施例的污水净化方法当然还可以包括微砂回收步骤 S80， 回收投入到搅 拌部 10 中的微砂以便再利用。 0114 微砂回收步骤 S80 中， 回收处理水的高密度絮凝物和低密度絮凝物中所含的微 砂， 并输送到搅拌部 10 再次投入， 因此回收微砂并再利用。 0115 即， 通过旋流部 30 在高密度絮凝物分离步骤中产生的高密度絮凝物及在浮。

47、上分 离步骤中产生的低密度絮凝物收集到另设的收集容器 110 之后， 将这些絮凝物破碎， 回收 微砂并再利用。 0116 为了使在浮上分离部 40 中产生的低密度絮凝物的气泡减少， 当然也能够在收集 容器 110 中低速搅拌。 0117 在搅拌槽中生成的高密度絮凝物的情况下， 仅通过水力旋流器的分离工序难以进 行破坏及分离。因此， 为了从高密度絮凝物中回收微砂并再利用， 进一步利用在线混合器 120 引起配管内部的涡旋， 加大接触面积， 使絮凝物的破碎加速化。 0118 在线混合器120是由固定于管道内的一系列要件(mixing element)构成， 在使待 说 明 书 CN 1039303。

48、76 A 11 9/9 页 12 混合的流体经由管道时连续重复进行流动分裂、 方向切换、 再结合等过程的同时进行混合 的装置， 用于流体的连续混合操作。 0119 通过在线混合器120破坏的絮凝物和微砂在作为辅助旋流器130的水力旋流器中 因密度之差而被分离。密度低的絮凝物向上部流出， 送到污泥处理工序， 微砂向下部分离， 被投入到搅拌槽中而再利用。 0120 通过在线混合器 120 破碎的絮凝物与微砂的混合物在辅助旋流器 130 中分离， 絮 凝物作为污泥被去除， 微砂输送到搅拌部 10 而能够再利用。 0121 如上说明， 根据本发明， 通过在搅拌部在流入水中投入絮凝物形成用材料并进行 搅拌来形成浸透有气泡的絮凝物， 由此具有提高污水的净化处理速度， 同时能够得到优良 水质的净化水的效果。 并且， 在搅拌部中与絮凝物形成用材料一起投入空气， 由此还能够更 良好地形成浸透有气泡的絮凝物。 0122 根据所流入的污水的浓度， 通过旋流部和浮上分离部依次分离高密度絮凝物和低 密度絮凝物， 或者通过浮上分离部仅分离低密度絮凝物， 由此能够根据流入水的浓度不同 地设定净化处理工序来提高污水的净化处理效率。 0123 在搅拌部中， 通过高速搅拌在短时间内形成浸透有气泡的絮凝物， 由此能够节约 絮凝物形成时间及费用。 0124 在搅拌部中， 将絮凝物形成用材料投入到另设的搅拌槽中并进行搅拌。