[发明专利]具有简化的污泥回流的加重絮凝和沉淀水处理系统及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种简化的污泥回流系统，该污泥回流系统被增加至用于饮用水，或工业用水或废水处理的系统，其可以包括来自于包括凝结、沉淀、絮凝和加重絮凝的组的方法组合，以便于通过减少加重物和水损失而提高其效率。本发明还涉及一种特别由于简化的污泥回流系统的增加而可能实现的特定流体流动特性，并且其进一步提高了工艺效率。

背景技术

水处理设备对于饮用水、废水和工业用水的净化是不可缺少的，其中水已暴露于各种尺寸和构成的污染物中。因此，净化工艺试图使用适当选取的方法来除去那些污染物，这些方法通常依赖于为适用该处理的大的槽罐中的水的容积。取决于流量，一些污染物足够稠密以下沉和累积在那些槽罐的底部，而其他的污染物大到足以用过滤器从水中成功过滤出。然而，一些被称为胶质的污染物为微小颗粒，其均匀地分布在无法通过物理手段从为水和胶质混合物的水状胶质溶液中有效分离的混合物内部，并且因此需要特殊的处理方法。

为了将水与不需要的污染物分离，必须经历净化的某几个步骤。可以进行预处理以便于取回大碎片并调节水的pH值以促进处理的后续步骤。为了消除较小的悬浮颗粒并因此使水净化，水处理设备通常包括将絮凝剂引入在水内的絮凝区域，该絮凝剂或是聚合体（如改性聚丙烯酰胺）、化学产品（如硅酸钠）或是极少情况下具有同样性质的天然产品。通过加入这样的絮凝剂，污染物的絮状物（颗粒聚合体）开始从胶质中形成。具有回旋叶片的混合器通常搅拌位于絮凝区域内部的混合物，以便于使絮凝剂和污染物之间的接触最大化，从而能够产生更大的絮状物。

称为絮凝的第一步工艺可以通过加入加重物质（如微砂粒）进一步改善，加重物质作为加重物和催化在水和污染物溶液内部的絮凝反应的接触物质。当加入加重物时，上述的絮凝剂与胶质的絮状物和其它颗粒结合一起，从而通过聚集先前产生的絮状物连同砂粒颗粒产生甚至更大和更重的絮状物。这继而具有使得絮凝和下个处理步骤更快地发生的优势。

水处理工艺的下个步骤称为沉淀。其发生在沉淀区域，而且利用重力用与其重量成正比的力将每个物体拉至地球表面的事实。所以，较重颗粒更易被拖拽至该容积区域的底部，因此，颗粒状的加重物如砂粒的加入（而不是必要的）可以对工艺产生有价值的加入，减少絮状物在区域的底部沉下来所需的时间。絮凝工艺因而是减少液体溶液内部的悬浮胶质数量的主要手段，从胶质中产生相对重的絮状物，该胶质不会像液体溶液内部的较大悬浮颗粒那样在重力作用下有效地下沉至沉淀区域的底部。经净化的水在其从沉淀区域溢出时而随后被收集。若加重物用于絮凝区域中，则加重絮状物然后积累在沉淀区域的底部，且包括砂粒和颗粒污染物，进而需要被处理以从污染物中分离砂粒。

包括污染物、胶质、水以及有时候也包括砂粒的混合物形成通常所谓的“污泥”，在尽可能多的砂粒和水的提取后欲从系统中去除污泥，以便于使工艺效率最大化。提取的砂粒在工艺中反复地被使用，无需在作用的全过程中增加更多，取决于前述提取的效能。

被称为凝结的非必要的附加步骤可以被加入水处理工艺以便于进一步提高其效率。如果被包括在工艺中，它通常是第一步，通过第一步，污水在预处理后开始其净化。此步骤在于将三价金属盐加至水和污染物溶液中。盐（通常铁或铝化合物）在水中溶解，释放出带有三个正电荷的离子，该离子与胶质结合并且然后形成小聚合体。当将絮凝剂加入溶液，那些聚合体组合成絮状物，而且由于它们是比胶质本身较大的颗粒，所以它们将聚合体聚集成絮状物比没有先前凝结的工艺相对更容易，并且因此以在设备内包括了另一个区域、凝结区域的代价增加了程序效率，并且增加了三价金属盐的费用。

经净化的水通常在沉淀区域之后被过滤，以便于除去可能仍悬浮在水内部的未沉淀的絮状物和颗粒。在沉淀之后产生的污泥的水含量依然太高，并且因此需要稠化手段来将它降低到足以方便运送，例如送至垃圾填埋地点。这种增加的工艺要花很多时间起效而且经常需要大量的空间，例如在开放的空气蒸发场的情况（或在干燥床）下。一种替代方案是挤压的方法，挤压的方法要求将污泥压在织物过滤器上以提取尽可能多的液体，之后由残余固体污染物形成压缩残饼。离心过滤方法使用离心力从污泥中提取水，而对于挤压来说，则将残余污染物形成压缩饼。在另一方面，这些方法需要专用机械或大量开放空间来起效，根据需要它们的团体的经济和地理情况，这些方法是昂贵的而且可能不实用。

另一个实际水处理设备的普遍问题是从产生的污泥中提取砂粒加重物，这导致材料的不必要浪费。

发明内容