竖流式双流程气浮分离装置的制作方法

本发明涉及污水处理设备，具体地指一种竖流式双流程气浮分离装置。

背景技术：

气浮即水处理中的气浮法，是在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程；溶气气浮工艺中与微气泡接触的絮体最佳尺寸应处于数十微米级，絮体的强度应能够耐一定的水流剪切力，因此要求溶气气浮前的絮凝时间可减少至2.5-5min甚至更低，相应有絮凝水力条件g值处于40-100s-1甚至更高。

气浮装置可以根据流体流动方向分为平流式和竖流式，平流式气浮装置由于结构简单，造价低，操作方便而得到广泛应用，但相对竖流式而言，整体容积较大；目前国内对于竖流式气浮装置的研究较少。平流式气浮系统一般包括气浮分离装置、溶气装置、释气装置、刮渣装置等，平流式气浮分离装置通常为立方体形状的气浮箱，整个气浮箱由接触室、分离室、集渣槽、溢流口等几部分组成,此外,在气浮箱外需要设置一个絮凝反应池,加入絮凝剂的污水首先在絮凝反应池内停留一段时间后形成絮状物然后输送到气浮箱内处理。这样的气浮系统配置大大增加了整个气浮系统的占地面积，制造成本高，集约化程度低、工艺复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集约化程度高的竖流式双流程气浮分离装置，解决了气浮分离装置占地面积大、需要配备絮凝反应池的问题。

本发明采用以下技术方案：一种竖流式双流程气浮分离装置，包括污水混合器、集渣槽、气浮筒体、溶气释放器、底座，所述气浮筒体由1#筒、2#筒、3#筒三个预定管径、管厚和长度的圆筒按照预定的高度配合组成，1#筒上方通过1#法兰与污水混合器连接和固定，其中污水混合器设置有污水进水管和加药管；集渣槽通过其内侧环形凹槽与3#筒配合、固定；3#筒通过下端法兰与底座连接和固定，3#筒距离底端预定距离设置有与夹层连通的净水流出管；底座通过1#环形凹槽和2#环形凹槽分别支撑并且约束2#筒和曝气盘装置壳体的位置；溶气释放器包括曝气盘和曝气环，分别位于1#夹层和2#夹层底端，由底座支撑和固定，并且分别与贯穿底座的1#溶气水进水管和2#溶气水进水管连接；曝气盘包括壳体、圆台件、导流锥、固定件、螺杆、螺母、垫片，其中当圆台件沿竖直方向移动时，其具有斜度的侧面与壳体之间的流体通道截面积发生变化，曝气环顶部预定宽度的环形缝隙作为2#夹层的曝气通道；圆台件能够在固定件、螺杆、螺母、垫片的约束下沿竖直方向移动和沿水平方向振动：底座为设置有螺丝孔、环形凹槽、溶气水进水管孔、法兰孔的圆柱实体。

污水和化学药剂分别从污水进口和加药管通过污水混合器进入1#筒，污水混合器横截面积从大到小的流体通道既能够在污水和药剂流量较大时提供缓冲空间又能够促进污水与化学药剂的快速混合并且在狭长的1#筒内部进一步混合；污水混合器和1#筒作为污水与化学药剂快速混合的场所，能够形成与微气泡结合所需的絮体从而节省了常规气浮系统配备的絮凝反应池。微气泡由溶气水经过溶气释放器的减压减压消能而形成。溶气水通过贯穿底座的溶气水进水管分管路进入曝气盘和曝气环。对于曝气盘，当溶气水流量在较大范围内变化时，曝气盘中的圆台件能够在固定件、螺杆、螺母、垫片的约束下在圆台阶梯孔提供的螺杆移动空间内发生沿竖直方向做预定路径范围内的移动和横向振动，显然地曝气盘曝气速率能够随溶气水流动参数的变化而变化，同时这种振动有利于防止曝气盘被沉积物附着而具备自清洁功能；圆台件的上移程度越大，曝气盘的出水和曝气方向与竖直方向之间的夹角越小，有利于微气泡上浮并且与污水中颗粒物发生相互作用；曝气环上侧的环形缝隙即曝气通道使得溶气水的出水和曝气方向为竖直向上。1#筒底端流出的携带大量絮体的污水与释放出微气泡的从曝气盘流出的溶气水逆向对冲混合，能够有利于微气泡与絮体颗粒的碰撞和附着并形成气载絮体，此外所述污水与溶气水的逆向对冲混合能够有利于微气泡与污水中在混凝剂作用下脱稳颗粒发生共聚作用而得到气浮分离特性更加的气载絮体。这些气载絮体在1#筒与2#筒之间夹层1中上浮至液面并溢流至集渣槽被收集、排出、处理，此时污水完成气浮净水工艺的第一个流程；夹层1中与溶气水混合之后的污水自下流动至2#筒上方再次进入2#筒与3#筒之间的夹层2并且向下流动，此时污水中未完全被去除的颗粒和/或絮体将在曝气环释放出的微气泡作用下再次被携带上浮至液面并溢流至集渣槽被收集、排出、处理，被二次净化的污水从3#筒下部净水流出管流出，此时污水完成气浮净水工艺的第二个流程。

作为优选，污水混合器自上往下按照流体通道截面积的大小分为上部、中部、下部；污水混合器上部和下部分别为直径大、小不同圆形横截面直径的圆柱形流体通道，直径的；中部流体通道是圆形横截面递减的圆台形过渡段；下部圆柱结构底端与1#筒上端通过法兰连接和固定；污水混合器上部圆柱形部分两侧设有污水流入管和加药管两个短管。所述污水混合器内上部直径较大的流体通道能够在污水和/或化学药剂的流量较大时提供停留和缓冲时间；所述中间圆形横截面递减的过渡段流体通道有利于加强污水和化学药剂的混合；所述污水混合器内下部与1#筒相连构成的等直径流体通道作为污水絮凝反应的场所，污水在该场所内的停留时间即为污水中颗粒的絮凝反应时间。该絮凝反应时间能够随污水与化学药剂总流量的改变而改变。

作为优选，集渣槽为一深一浅两个反向的环形凹槽结构，其中深凹槽作为浮渣收集空间，浅凹槽用于与3#筒上端配合连接，深凹槽底部设置有排渣管。气浮筒体内1#筒和3#筒之间液面浮渣在水利条件的作用下溢流至所述集渣槽中的深凹槽，被浮收集之后的浮渣经过排渣管排出并处理。

作为优选，1#筒、2#筒、3#筒的均为圆柱壳体形状的圆筒，所述1#筒、2#筒、3#筒彼此之间的相对位置是预定设置的，沿竖直方向，相对于3#筒的底端所处的高度，2#筒底端位置更低，1#筒底端位置更高；相对于3#筒的顶端所处的高度，2#筒顶端位置更低，1#筒顶端位置更高。1#筒、2#筒、3#筒各自的直径、长度、装配位置的依据均是出于满足1#筒、夹层1、夹层2中的水力条件，例如污水处理量、水流速度、水力停留时间、表面负荷等。

作为优选，曝气盘包括壳体、圆台件、导流锥、固定件、螺杆、螺母、垫片，其中固定件、螺杆、螺母、垫片配套使用和设置，因此固定件、螺杆、螺母、垫片在所述竖流式双流程气浮分离装置中的数量相等；所述壳体为圆筒状，壳体底端放入底座上侧预定宽度和深度的环形凹槽中进行装配并由后者约束前者的位置；圆台件内部贯穿等间距周向排列有阶梯孔，所述阶梯孔直径上大下小并且能够为所述长螺栓预留横向振动空间；圆台件顶端安装有中空、无底的圆锥形壳在状导流锥；圆台件下方安装有固定件，固定件通过螺栓固定于底座上部，安装位置为等角度周向排列；固定件为中间高、两侧低的中间凸起形状，所述固定件中央与两侧位置均有开孔，两侧的孔用于固定件与底座通过螺丝固定，预定长度的长螺栓贯穿固定件中央孔与圆台件，并通过所述长螺栓顶端和底端的预定形状的垫片和螺母共同约束圆台件的的移动路径和范围；所述壳体、圆台件、导流锥、固定件、螺杆、螺母、垫片之间的装配方式和数量关系，当污水的流动参数发生变化以及流动形态处于湍流时，能够使圆台件在预定路径内发生竖直移动和水平振动，一方面有利于抑制曝气盘中曝气通道的堵塞，保持曝气盘自身的自清洁特征，另一方面能够引起曝气盘内曝气通道截面积发生变化，对曝气盘的曝气效果产生动态的影响。

作为优选，曝气环为环形中空壳体结构，所述曝气环顶部开有预定宽度的环形缝隙；所述曝气环底部连通贯穿底座的溶气水进水管；曝气环内部流体通道的轮廓可以为圆形、方形，但不仅限于上述轮廓形状。曝气环内部流体通道的轮廓形状需要为规则几何形状，以便于使曝气环上侧环形缝隙出水和曝气的初始方向为竖直向上，从而抑制微气泡的聚并。曝气环上侧环形缝隙的宽度能够影响曝气效果。

作为优选，曝气盘与曝气盘分别安装于气浮筒体两个夹层下端。曝气盘曝气形成的微气泡发挥作用于气浮净水工艺的第一流程，用于处理从1#筒流出污水中的絮体，曝气盘曝气形成的微气泡携带所述絮体上浮至液面；曝气环曝气形成的微气泡发挥作用于气浮净水工艺的第二流程，用于处理经历气浮净水工艺第一流程之后剩余的絮体，曝气环曝气形成的微气泡携带所述絮体上浮至液面，净化后的污水从3#筒下部净水流出管流出。

作为优选，底座为圆柱实体，顶部表面向下预定深度的1#和2#环形凹槽分别用于约束和支撑2#筒和壳体；所述底座于预定位置两处贯穿孔1#溶气水进水管孔和2#溶气水进水管孔分别用于通过曝气盘和曝气环的溶气水进水管；底座沿周向设置有用于安装固定件的螺丝孔。所述底座能够固定1#筒、曝气盘、曝气环，能够支撑和约束2#筒；底座在预定位置开孔并贯穿两根溶气水进水管，周向排列的2#法兰孔用于固定3#筒。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(一)所述竖流式双流程气浮分离装置集约化程度高，集成了集渣槽，污水混合器和1#筒共同起到絮凝反应池的作用，因此不需要配备外置的除渣装置和絮凝反应池，能够节省整套竖流式双流程气浮分离装置的制造成本、占地面积，能够使所述气浮筒体内部的空间利用效率更高；(二)所述竖流式双流程气浮分离装置内部流体通道以及污水的流入和流出构成流体的双流程，从而使得污水从流入到流出经过两级净化，能够提高气浮分离效率；(三)溶气释放器中的曝气盘和曝气环作用于所述竖流式双流程气浮分离装置内污水处理工艺的第一流程和第二流程，根据所述第一流程和第二流程内的污水处理负荷不同，曝气盘和曝气环的曝气特点也不尽相同；(四)所述气浮筒体上部整体上由配套的固定装置，3#筒下部与底座通过法兰连接和固定，因此底座以及通过底座安装的曝气环和曝气盘能够根据需要拆卸和更换零件。

附图说明

图1是本发明的竖流式气浮分离等轴测视图；

图2是本发明的竖流式双流程气浮分离装置纵向剖视图；

图3是本发明的竖流式双流程气浮分离装置纵向局部剖视图；

图4是本发明的曝气盘结构示意图；

图5是本发明的底座结构示意图；

图6是本发明的曝气环结构示意图；

图7是本发明的固定件结构示意图；

图中：1、竖流式双流程气浮分离装置，2、污水混合器，3、污水进水管，4、加药管，5、1#法兰，6、1#上法兰，7、1#下法兰，8、1#法兰孔，9集渣槽，10、排渣管，11、气浮筒体，12、1#筒，13、2#筒，14、3#筒，15、1#夹层，16、2#夹层，17、净水流出管管，18、底座，19、溶气释放器，20、2#上法兰，21、2#法兰，22、1#溶气水进水管，23、2#溶气水进水管，24、曝气环，25、曝气盘，26、导流锥，27、圆台件，28、固定件，29、螺杆，30、垫片，31、螺母，32、阶梯孔，33、壳体，34、1#溶气水进水管孔，35、固定件螺丝孔，36、1#环形凹槽，37、2#环形凹槽，38、2#溶气水进水管孔、39、2#法兰孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上。如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,以下所描述的实施例是本发明一部分实施例,并非全部实施例。

下面参考图1至图7描述根据本发明实施例的竖流式双流程气浮分离装置1，包括污水混合器2、集渣槽9、气浮筒体11、底座18，溶气释放器19。其中污水混合器2自上往下按照流体通道截面积的大小分为上部、中部、下部；污水混合器2上部和下部分别为直径大、小不同圆形横截面直径的圆柱形流体通道；中部流体通道是圆形横截面递减的圆台形过渡段；污水混合器2上部设置有污水进水管3和加药管4，下部设置有1#上法兰6，与上端设置有1#下法兰7的1#筒上端通过1#法兰5连接和固定。1#法兰5设置有预定数量和位置的1#法兰孔8，其中一部分用于固定污水混合器2和1#筒12，另一部分用于吊起和固定1#筒12的位置。集渣槽9沿径向为一浅一深两个反向开口的环形凹槽，浅凹槽用于与3#筒14上端配合连接，深凹槽底部设置有排渣管10。气浮筒体由1#筒12、2#筒13、3#筒三个预定管径、管厚和长度的圆筒按照各自预定的高度配合组成，1#筒12上方通过1#法兰5与污水混合器2连接和固定，2#筒13通过底座18中的2#环形凹槽37支撑和约束，3#筒14上端通过集渣槽9内侧环形凹槽与其配合、固定，其下端通过2#上法兰20与底座通过2#法兰21连接和固定，2#法兰21按照预定位置设置有周向法兰孔39，3#筒14距离底端预定距离设置有与2#夹层16连通的净水流出管17。所述2#上法兰20和底座18均以预定数量和位置设置有2#法兰孔39。底座18通过1#环形凹槽36和2#环形凹槽37支撑并且约束2#筒13和曝气盘25装置的壳体33；底座18上方支撑和固定有溶气释放器19，包括曝气盘25和曝气环24，分别位于1#夹层15和2#夹层16底端；1#溶气水管22和2#溶气水管23通过1#溶气水进水管孔34和2#溶气水进水管孔38分别连通曝气盘25和曝气环24；通过在预定数量和位置的固定件螺丝孔35来安装固定件28。曝气盘25包括壳体、锥形件26、圆台件27、固定件28、螺杆29、垫片30、螺母31，圆台件27能够在固定件28、螺杆29、螺母31、垫片30、阶梯孔32的约束下沿竖直方向移动和沿水平方向振动，使得圆台件27侧面与壳体之间的流体通道截面积发生变化；曝气环24下方设置有1#溶气水进水管22。曝气环24为环形中空壳体结构，顶部开有预定宽度的环形缝隙；底部连通贯穿底座的溶气水进水管；内部流体通道的轮廓形状需要为规则几何形状，可以为圆形、方形，但不仅限于上述轮廓形状；曝气环24下方设置有2#溶气水进水管。

工作过程：污水和化学药剂分别从污水进口3和加药管4通过污水混合器2进入1#筒12，污水混合器2横截面积从大到小的流体通道既能够在污水和药剂流量较大时提供缓冲空间又能够促进污水与化学药剂的快速混合并且在狭长的1#筒12内部进一步混合；污水混合器2和1#筒12作为污水与化学药剂快速混合的场所，能够形成与微气泡结合所需的絮体从而节省了常规气浮系统配备的絮凝反应池。微气泡由溶气水经过溶气释放器19的减压减压消能而形成。溶气水通过贯穿底座的溶气水进水管分管路进入曝气盘25和曝气环24。对于曝气盘25，当溶气水流量在较大范围内变化时，曝气盘25中的圆台件27能够在固定件28、螺杆29、螺母31、垫片30的约束下在圆台阶梯孔32提供的螺杆移动空间内发生沿竖直方向做预定路径范围内的移动和横向振动，显然地曝气盘25曝气速率能够随溶气水流动参数的变化而变化，同时这种振动有利于防止曝气盘25被沉积物附着而具备自清洁功能；圆台件27的上移程度越大，曝气盘25的出水和曝气方向与竖直方向之间的夹角越小，有利于微气泡上浮并且与污水中颗粒物发生相互作用；曝气环24上侧的环形缝隙即曝气通道使得溶气水的出水和曝气方向为竖直向上。1#筒12底端流出的携带大量絮体的污水与释放出微气泡的从曝气盘25流出的溶气水逆向对冲混合，能够有利于微气泡与絮体颗粒的碰撞和附着并形成气载絮体，此外所述污水与溶气水的逆向对冲混合能够有利于微气泡与污水中在混凝剂作用下脱稳颗粒发生共聚作用而得到气浮分离特性更加的气载絮体。这些气载絮体在1#筒12与2#筒13之间1#夹层15中上浮至液面并溢流至集渣槽9被收集、排出、处理，此时污水完成气浮净水工艺的第一个流程；1#夹层15中与溶气水混合之后的污水自下流动至2#筒13上方再次进入2#筒13与3#筒14之间的2#夹层16并且向下流动，此时污水中未完全被去除的颗粒和/或絮体将在曝气环24释放出的微气泡作用下再次被携带上浮至液面并溢流至集渣槽9被收集、排出、处理，被二次净化的污水从3#筒14下部净水流出管17流出，此时污水完成气浮净水工艺的第二个流程。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。