公布日：2023.09.22

申請(qǐng)日：2023.08.14

分類號(hào)：C02F1/24(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F103/10(2006.01)N

摘要

本發(fā)明涉及一種AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，包括：外筒體、內(nèi)筒體、絮凝反應(yīng)區(qū)、旋流布水區(qū)、固液浮升分離區(qū)、微正壓氣液分離區(qū)、斜板沉降分離區(qū)和排污區(qū)；外筒體內(nèi)垂直設(shè)有內(nèi)筒體，內(nèi)筒體與外筒體同軸，內(nèi)筒體的高度低于外筒體，內(nèi)筒體的側(cè)壁為圓柱柱面狀的支撐結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒體為中空裝置。本發(fā)明的有益效果是：設(shè)備占地面積小，投資及運(yùn)行費(fèi)用低；電耗低；采用水氣正壓混合方式，溶氣量大；油水分離效率在95%以上，油水分離效率較高。本發(fā)明還設(shè)置有自動(dòng)排泥和清洗裝置，能夠進(jìn)行自動(dòng)排泥和污泥池清洗；適用于城鄉(xiāng)工業(yè)給排水處理、石油開(kāi)采煉化和新能源高濃度有機(jī)廢水處理、循環(huán)水處理、富氧生化、污泥濃縮、物料分離等領(lǐng)域。

權(quán)利要求書

1.一種AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于，包括：外筒體（4）、內(nèi)筒體（21）、絮凝反應(yīng)區(qū)、旋流布水區(qū)、固液浮升分離區(qū)、微正壓氣液分離區(qū)、斜板沉降分離區(qū)和排污區(qū)；外筒體（4）內(nèi)垂直設(shè)有內(nèi)筒體（21），內(nèi)筒體（21）與外筒體（4）同軸，內(nèi)筒體（21）的高度低于外筒體（4），內(nèi)筒體（21）的側(cè)壁為圓柱柱面狀的支撐結(jié)構(gòu)（5）；內(nèi)筒體（21）為中空裝置；外筒體（4）與內(nèi)筒體（21）間的環(huán)形柱體中自上而下形成微正壓氣液分離區(qū)、旋流布水區(qū)、固液浮升分離區(qū)、斜板沉降分離區(qū)和排污區(qū)；絮凝反應(yīng)區(qū)位于外筒體（4）進(jìn)水端，絮凝反應(yīng)區(qū)設(shè)有進(jìn)水管（1）和管道混合器（2）；進(jìn)水管（1）連接管道混合器（2）的進(jìn)水端，管道混合器（2）的出水端連通水管，進(jìn)水管穿過(guò)外筒體（4）進(jìn)入旋流布水區(qū)；伸入旋流布水區(qū)的水管出水方向?yàn)橥馔搀w（4）的切線方向；外筒體（4）外側(cè)的絮凝反應(yīng)區(qū)下方設(shè)有供氣裝置（6）和供水管，供水管上側(cè)方開(kāi)口連接供氣裝置（6）；內(nèi)筒體（21）中設(shè)有氣液混合器（8），供水管伸入外筒體（4）內(nèi)連接氣液混合器（8）的進(jìn)液口；氣液混合器（8）側(cè)壁上均勻設(shè)有排氣釋放裝置；固液浮升分離區(qū)中，內(nèi)筒體（21）頂部與外筒體（4）平齊的平面上設(shè)有排放反應(yīng)氣液的連通器（10）；內(nèi)筒體（21）頂部設(shè)有收渣盤（9），收渣盤（9）頂部的高度低于連通器（10）所處高度；收渣盤（9）中心設(shè)有排渣口（14），排渣口（14）連接排渣管（15）；排渣管（15）的出口端延伸至外筒體（4）外；氣液混合器（8）頂部伸出排氣液管道，排氣液管道上設(shè)有液位控制閥（12），外筒體（4）頂部壁上設(shè)有排氣孔（11）；氣液混合器（8）下部的內(nèi)筒體（21）側(cè)面設(shè)有斜板沉降分離區(qū)，斜板沉降分離區(qū)內(nèi)沿豎直方向設(shè)有一至兩塊斜板（13）；處于斜板沉降分離區(qū)的內(nèi)筒體（21）內(nèi)部為中間池，中間池側(cè)壁頂部至斜板頂部部分開(kāi)設(shè)有多處出水孔；中間池底部設(shè)有排水管；斜板沉降分離區(qū)下方為排污區(qū)，排污區(qū)頂部設(shè)有攔截器（16），攔截器（16）底部設(shè)有污泥池（17）；設(shè)有與污泥池（17）對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管支管（20）和排污管，進(jìn)水管支管（20）和排污管上均設(shè)有排污閥（19）；進(jìn)水管支管（20）為進(jìn)水管（1）的分支管道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：伸入旋流布水區(qū)的水管帶有彎頭，進(jìn)水管支管（20）的沖洗端部也設(shè)有彎頭（3）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：排渣管（15）設(shè)于內(nèi)筒體（21）中氣液混合器（8）底部的空間內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：排氣孔（11）由輸氣管道連接與管道混合器（2）相連的供水管，且連接處位于管道混合器（2）后。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：供氣裝置（6）連接的供水管前端還連接有供水裝置（7），供水裝置（7）連接配備自動(dòng)沖洗閥門的進(jìn)水管支管（20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：連通器（10）下部周邊固定設(shè)有八字型的斜坡實(shí)體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于：斜板（13）與內(nèi)筒體（21）向下成45°～60°角。

8.一種如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：進(jìn)水管（1）接通進(jìn)水，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，選擇性向管道混合器（2）中加入絮凝劑，進(jìn)水管（1）的出水從彎頭排出，在內(nèi)筒體（21）與外筒體（4）之間的環(huán)形柱體內(nèi)形成旋流；供氣裝置（6）在供水沿供水管進(jìn)入氣液混合器（8）前，從供水管側(cè)壁開(kāi)口向供水管供氣，在供水管道中對(duì)供水進(jìn)行氣攪拌，得到氣液混合液；氣液混合液分布至氣液混合器（8），從氣液混合器（8）側(cè)壁的排氣釋放裝置中以微氣泡的形式排出，微氣泡吸附小顆粒浮渣瞬間加速浮升，沿收渣盤（9）側(cè)壁溢流入收渣盤（9）底部并逐步消泡，從排渣口（14）集中排渣；微氣泡消泡產(chǎn)生的氣體從外筒體（4）頂部的排氣孔（11）排出；微氣泡吸附小顆粒浮渣瞬間加速浮升，進(jìn)水中的大顆粒污染物向下沉降至斜板（13），水流沿著斜板底面通過(guò)出水孔進(jìn)入中間池，并從中間池側(cè)面的排水管（18）排出；大顆粒污染物沿斜板（13）的坡度向下沉降至攔截器（16）頂部，攔截器（16）對(duì)大顆粒污染物進(jìn)行進(jìn)一步脫水后，將污泥沉降至攔截器（16）下方的污泥池（17）內(nèi)；進(jìn)水管（1）的進(jìn)水從進(jìn)水管支管（20）進(jìn)入污泥池（17），定期沖洗掉污泥池（17）內(nèi)的污泥，沖洗后的泥水混合液在排污閥（19）控制下由排泥管排出。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊的工作方法，其特征在于：微氣泡消泡產(chǎn)生的氣體從外筒體（4）頂部壁上的排氣孔（11）排出后，經(jīng)輸氣管道回收至管道混合器相連的供水管中，整個(gè)裝置頂部排出的氣具備一定微正壓，可以將從排氣孔排出微正壓的氣體利用起來(lái)，向供水管中溶氣，進(jìn)行氣攪拌促進(jìn)氣液混合，產(chǎn)生氣液混合液，氣液混合液進(jìn)入浮升分離區(qū)后可使更多的浮渣快速上浮；外筒體（4）與內(nèi)筒體（21）間的環(huán)形柱體中氣浮產(chǎn)生的部分處理水，由回流泵循環(huán)泵入供水裝置（7）和供氣裝置（6）前，供氣裝置（6）向氣液混合器（8）供給壓縮氣體和帶有壓力的水溶液；在石油開(kāi)采業(yè)中，供氣裝置（6）所供氣體為氮?dú)饣蛱烊粴�；其他水處理�?xiàng)目中，供氣裝置（6）所供氣體為壓縮空氣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有氣浮技術(shù)中的不足，提供一種AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊及工作方法。

這種AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，其特征在于，包括：外筒體、內(nèi)筒體、絮凝反應(yīng)區(qū)、旋流布水區(qū)、固液浮升分離區(qū)、微正壓氣液分離區(qū)、斜板沉降分離區(qū)和排污區(qū)；外筒體內(nèi)垂直設(shè)有內(nèi)筒體，內(nèi)筒體與外筒體同軸，內(nèi)筒體的高度低于外筒體，內(nèi)筒體的側(cè)壁為圓柱柱面狀的支撐結(jié)構(gòu)；內(nèi)筒體為中空裝置；

外筒體與內(nèi)筒體間的環(huán)形柱體中自上而下形成微正壓氣液分離區(qū)、旋流布水區(qū)、固液浮升分離區(qū)、斜板沉降分離區(qū)和排污區(qū)；

絮凝反應(yīng)區(qū)位于外筒體進(jìn)水端，絮凝反應(yīng)區(qū)設(shè)有進(jìn)水管和管道混合器；進(jìn)水管連接管道混合器的進(jìn)水端，管道混合器的出水端連通水管，進(jìn)水管穿過(guò)外筒體進(jìn)入旋流布水區(qū)，管道混合器用于選擇性加入絮凝劑；伸入旋流布水區(qū)的水管出水方向?yàn)橥馔搀w的切線方向，只有這樣才能在筒體內(nèi)將進(jìn)水形成旋流，以旋流的方式布水；由于進(jìn)水在旋流布水區(qū)所接觸到的內(nèi)筒體外壁為圓柱柱面，在進(jìn)水產(chǎn)生旋流時(shí)，旋流能夠無(wú)阻力地沿著內(nèi)筒體外壁旋流，若內(nèi)筒體外壁不是圓柱狀，而是側(cè)壁上存在角度，則進(jìn)水會(huì)碰撞在其外壁上產(chǎn)生折流，不會(huì)產(chǎn)生流線形水流；旋流的目的是讓水壓分布均勻，促進(jìn)絮凝，均衡水壓，省去了攪拌時(shí)間；

外筒體外側(cè)的絮凝反應(yīng)區(qū)下方設(shè)有供氣裝置和供水管，供水管上側(cè)方開(kāi)口連接供氣裝置；內(nèi)筒體中設(shè)有氣液混合器，供水管伸入外筒體內(nèi)連接氣液混合器的進(jìn)液口；氣體必須要溶于水，減壓時(shí)氣泡才能產(chǎn)生加速度，使絮凝體瞬間吸附微氣泡上浮，因此在管道中先進(jìn)行氣攪拌(管道內(nèi)流速大的情況下，水的壓強(qiáng)小，供氣裝置排出的氣體僅需較低的氣壓就可以進(jìn)入到氣液混合器中)，然后將氣液混合液分布至固液浮升分離區(qū)；氣液混合器側(cè)壁上均勻設(shè)有排氣釋放裝置，用于將氣液混合液進(jìn)一步混合并產(chǎn)生微氣泡，使微氣泡瞬間從下至上吸附著絮凝體(SS)上�。�

固液浮升分離區(qū)中，內(nèi)筒體頂部與外筒體平齊的平面上設(shè)有排放反應(yīng)氣液的連通器，氣液混合器產(chǎn)生溶于水的微氣泡，微氣泡吸附著小顆粒浮渣瞬間加速浮升，進(jìn)入固液浮升分離區(qū)；內(nèi)筒體頂部設(shè)有收渣盤，收渣盤頂部的高度(其高度根據(jù)處理液體的種類會(huì)不同)低于連通器所處高度，二者間的高度差令帶小顆粒浮渣的微氣泡能夠輕松沿收渣盤側(cè)壁溢流入收渣盤底部收集；收渣盤中心設(shè)有排渣口，排渣口連接排渣管；排渣管的出口端延伸至外筒體外進(jìn)行排渣；氣液混合器8頂部伸出排氣液管道，排氣液管道上設(shè)有液位控制閥12，液位控制閥用于控制氣液混合器的工作液位；連通器下部周邊固定設(shè)有八字型的斜坡實(shí)體，令帶小顆粒浮渣的微氣泡更快地浮升至收渣盤頂部；收渣盤相當(dāng)于下陷的一個(gè)圓形的槽；當(dāng)微氣泡逐步浮升，將浮渣從收渣盤頂部流入收渣盤后消泡，并匯入收渣管入口；

外筒體頂部設(shè)有排氣孔，用于排出浮升分離區(qū)化學(xué)絮凝反應(yīng)浮升時(shí)產(chǎn)生的氣體；

氣液混合器下部的內(nèi)筒體側(cè)面設(shè)有斜板沉降分離區(qū)，斜板沉降分離區(qū)內(nèi)沿豎直方向設(shè)有一至兩塊斜板，便于大顆粒污染物沿斜坡向下沉降；處于斜板沉降分離區(qū)的內(nèi)筒體內(nèi)部為中間池，中間池側(cè)壁頂部至斜板頂部均勻布置若干出水孔，水流沿著斜板底面流入出水孔；水流從出水孔進(jìn)入中間池；中間池底部設(shè)有排水管；

斜板沉降分離區(qū)下方為排污區(qū)，排污區(qū)頂部設(shè)有攔截器，攔截器底部設(shè)有污泥池；經(jīng)由斜板沉降至攔截器頂部的大顆粒污染物經(jīng)攔截器進(jìn)一步脫水后污泥沉降到底部；泥水靜態(tài)沉降后水是在上層，泥在下層，攔截器應(yīng)用微觀重力原理，進(jìn)行泥水分流、固液分離和污泥濃縮的目的；設(shè)有與污泥池對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管支管和排污管，進(jìn)水管支管和排污管上均設(shè)有排污閥，進(jìn)水管支管用于定期沖洗掉污泥池的污泥，在污泥積攢不超過(guò)設(shè)定量的情況下就立刻被沖走，排污閥用于控制排水管排出沖洗后的泥水混合液；沖洗水為進(jìn)水的分支，沖洗周期一般為6h一次，每次3min左右，為在線沖洗，氣浮一體化模塊不停運(yùn)。

作為優(yōu)選，伸入旋流布水區(qū)的水管帶有彎頭，進(jìn)水管支管的沖洗端部也設(shè)有彎頭，彎頭利用進(jìn)水的動(dòng)力，不用另外設(shè)計(jì)增加沖洗水。

作為優(yōu)選，排渣管設(shè)于內(nèi)筒體中氣液混合器底部的空間內(nèi)。

作為優(yōu)選，排氣孔由輸氣管道連接與管道混合器相連的供水管，且連接處位于管道混合器后，整個(gè)裝置頂部排出的氣具備一定微正壓，可以將從排氣孔排出的氣體的微正壓給管道混合器用，管道混合器后管道中的壓強(qiáng)低于排出氣體的壓強(qiáng)，將排出的氣體吸入管道，一方面能夠起到氣攪拌管道中液體的作用，另一方面防止廢氣排出至空氣中。

作為優(yōu)選，供氣裝置連接的供水管前端還連接有供水裝置，用于為供氣裝置提供產(chǎn)生氣液混合液所需液體，供水裝置連接配備自動(dòng)沖洗閥門的進(jìn)水管支管。

作為優(yōu)選，連通器下部周邊固定設(shè)有八字型的斜坡實(shí)體，令帶小顆粒浮渣的微氣泡更快地浮升至收渣盤頂部；收渣盤相當(dāng)于下陷的一個(gè)圓形的槽；當(dāng)微氣泡逐步浮升，將浮渣從收渣盤頂部流入收渣盤后消泡并匯入中心收渣管入口。

作為優(yōu)選，斜板與內(nèi)筒體向下成45°～60°角。

這種AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊的工作方法，包括以下步驟：

進(jìn)水管接通進(jìn)水，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，選擇性向管道混合器中加入絮凝劑，進(jìn)水管的出水從彎頭排出，在內(nèi)筒體與外筒體之間的環(huán)形柱體內(nèi)形成旋流，彎頭利用進(jìn)水的動(dòng)力，不用另外設(shè)計(jì)增加沖洗水，旋流能夠無(wú)阻力地沿著內(nèi)筒體外壁旋流；旋流的目的是讓水壓分布均勻，促進(jìn)絮凝，均衡水壓，省去了攪拌時(shí)間；

供氣裝置在供水沿供水管進(jìn)入氣液混合器前，從供水管側(cè)壁開(kāi)口向供水管供氣，在供水管道中進(jìn)行，氣攪拌促進(jìn)氣液混合，產(chǎn)生氣液混合液，氣液混合液進(jìn)入固液浮升分離區(qū)后可使部分浮渣立即浮上；氣液混合液從氣液混合器側(cè)壁的排氣釋放裝置中以微氣泡的形式排出，微氣泡的平均粒徑為10μm；微氣泡吸附小顆粒浮渣瞬間加速浮升，進(jìn)入固液浮升分離區(qū)，帶有小顆粒浮渣的微氣泡沿收渣盤側(cè)壁溢流入收渣盤底部并逐步消泡，從排渣口集中排渣；微氣泡消泡產(chǎn)生的氣體從外筒體頂部的排氣孔排出；

在微氣泡吸附著小顆粒浮渣瞬間加速浮升的同時(shí)，進(jìn)水中的大顆粒污染物向下沉降至斜板，水流沿著斜板底面通過(guò)出水孔進(jìn)入中間池，并從中間池側(cè)面的排水管排出；

大顆粒污染物沿斜板的坡度向下沉降至攔截器頂部，攔截器對(duì)大顆粒污染物進(jìn)行進(jìn)一步脫水后，將污泥沉降至攔截器下方的污泥池內(nèi)；泥水靜態(tài)沉降后水是在上層，泥在下層，攔截器應(yīng)用微觀重力原理，進(jìn)行泥水分流、固液分離和污泥濃縮的目的；沖洗水從進(jìn)水管的三通管定時(shí)進(jìn)入污泥池，定期旋流沖洗掉污泥池內(nèi)的污泥，在污泥積攢不超過(guò)設(shè)定量的情況下就立刻沖走，沖洗后的泥水混合液定時(shí)在排污閥控制下由排泥管排出。

作為優(yōu)選：

微氣泡消泡產(chǎn)生的氣體從外筒體頂部壁上的排氣孔排出后，經(jīng)輸氣管道回收至管道混合器相連的供水管中，整個(gè)裝置頂部排出的氣具備一定微正壓，可以將從排氣孔排出微正壓的氣體利用起來(lái)，向供水管中溶氣，進(jìn)行氣攪拌促進(jìn)氣液混合，產(chǎn)生氣液混合液，氣液混合液進(jìn)入浮升分離區(qū)后可使更多的浮渣快速上浮；；

外筒體與內(nèi)筒體間的環(huán)形柱體中氣浮產(chǎn)生的部分處理水，由回流泵循環(huán)泵入供水裝置和供氣裝置前，供氣裝置向氣液混合器供給壓縮氣體和帶有壓力的水溶液；

在石油開(kāi)采業(yè)中，供氣裝置所供氣體為氮?dú)饣蛱烊粴猓辉诖蟛糠汁h(huán)保水處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，供氣裝置所供氣體為壓縮空氣，壓縮空氣供氧量大，是生物凈水和環(huán)境保護(hù)最主要的自然資源。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明設(shè)計(jì)的AEPCFU自動(dòng)旋流氣浮一體化模塊，適用于城鄉(xiāng)工業(yè)給排水處理、石油開(kāi)采煉化和新能源高濃度有機(jī)廢水處理、循環(huán)水處理、富氧生化、污泥濃縮、物料分離等領(lǐng)域。

本發(fā)明的在筒體內(nèi)將進(jìn)水形成旋流，微氣泡消泡產(chǎn)生的氣體從外筒體(4)頂部壁上的排氣孔(11)排出后，經(jīng)輸氣管道回收至管道混合器相連的供水管中，整個(gè)裝置頂部排出的氣具備一定微正壓，可以將從排氣孔排出微正壓的氣體利用起來(lái)，向供水管中溶氣，進(jìn)行氣攪拌促進(jìn)氣液混合，產(chǎn)生氣液混合液，為進(jìn)入固液浮升分離區(qū)創(chuàng)造更好的條件；氣浮產(chǎn)生部分處理水由0.5Mpa的回流泵經(jīng)過(guò)供氣裝置及管道向氣液混合器供給氣液；將混合液回用至供氣裝置前，經(jīng)過(guò)供氣裝置及管道向氣液混合器供給壓縮氣體和帶有壓力的水溶液

本發(fā)明設(shè)備占地面積小，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低；采用0.3MPa左右壓力的溶氣泵，電耗低；且采用水氣正壓混合方式，溶氣量大；固液分離、油水分離效率在95％以上，氣體、液體和固體三相油水分離效率較高。本發(fā)明還設(shè)置有自動(dòng)排泥和清洗裝置，能夠進(jìn)行自動(dòng)排泥和污泥池清洗。

（發(fā)明人：蔣惟光;蔣子陽(yáng)）