[发明专利]水净化装置及使用方法

说明书

技术领域

[01]本发明涉及水净化装置，该装置包括浮选区、膜过滤区和提取部件，所述浮选区和所述膜过滤区具有共同的分离壁。

背景技术

[02]用于在设备中消耗或应用的经加工过的水在被排放到自然环境之前，可能含有悬浮物(颗粒、藻类、细菌等)和溶解物(有机物、微污染物等)，并且具有非常不同的质量特征，一般浊度为0.1NTU到200NTU，温度为0.5℃到50℃。这些水需要净化处理。

[03]存在多种类型的净化，特别是溶气气浮、膜过滤和沉淀/膜过滤结合或浮选/膜过滤结合。

[04]常称为DAF的溶气气浮法是一种被用于生产饮用水、工艺用水并用在废水除污系统中的净化处理方法。该方法一般包括不同阶段的结合：

[05]-凝结，以便中和胶质的表面电荷，并吸附溶解物；

[06]-可以使颗粒结块的絮凝；

[07]-注入加压水，以允许膨胀所产生的微泡和絮凝水接触；

[08]-分离，以使絮凝物与净化水分离；

[09]-收集净化水；及

[10]-收集被浮选的“泥渣”。

[11]浮选技术是许多改进的目标，例如涡流浮选(美国专利US5.516.433)，其在浮选区的底部使用流量分布及控制元件，从而可在这些元件的上游得到不均匀的流量，该现象产生作为上述专利目标的内部流动。

[12]该溶气气浮技术尽管被优化，但在去除颗粒和凝结物方面没有达到100％的效率，且在所有情况下，都需要进行可使净化水与没有被束持在浮选系统中的残余絮凝物分离的过滤。

[13]通过膜过滤进行的净化使用过滤膜、超过滤膜和微过滤膜，它们的特征在于阻断阈值，该阈值可以形成起真正筛子作用的物理屏障。根据它们的几何形状和阻断阈值的特征，超过滤(UF)膜和微过滤(MF)膜特别适用于净化含有颗粒如悬浮物、微有机物等的水。使用水净化膜的限制在于两种类型：

[14]-去除溶解成分、有机物和尺寸小于膜的阻断阈值的分子的能力较差；及

[15]-液压能力有限，这与过滤中被滞留物质所导致的膜堵塞(称为滤饼)相关，特别是当处理含有高浓度的悬浮物或有机物的水时。

[16]和颗粒中膜过滤一样，当过滤之前有一预处理阶段时，超过滤式的膜过滤和微过滤式的膜过滤的性能得到提高。

[17]JP 2005 046684描述了一种用于处理含有可溶性有机物的液体排放物的膜式生物反应器。处理区的下部设有通气部件，以便产生大的空气泡和/或氧气泡，以氧化所使用的细菌。这些气泡将扩散到整个生物反应器中，并产生不能形成浮选区的搅拌。

[18]多年来，已经知道使凝结/沉淀与膜过滤结合，并且该结合已经成为许多工业应用(San Antonio，Texas；Rivière Capot，Martinique)的目标。这种结合已经在改进溶解物清除的方面和提高膜过滤性能方面表现出它的好处，其中这些溶解物可以进行凝结。

[19]在初步研究和工业实施(San Joakim)中还已知溶气气浮和膜过滤两个净化阶段的结合。因此系统包括溶气气浮阶段，然后是膜过滤阶段。对每个方法独立地加以管理，因此实际不存在对产生自这两种技术结合的可能性进行的优化。

[20]有多种通过将膜直接浸在浮选区内而将两种方法结合的尝试。在现有装置中，膜处于浮选产生的经过浮选的水饼下面。了解溶气气浮的液力和特性，本领域技术人员可立即识别此类设置的限制。由于设施的几何形状，净化水微泡的分离在膜入口处没有结束，微泡在过滤模块中的聚集产生堵塞。因而限制该现象的唯一方法是增加膜级层上方的水的高度，这就导致设施的高度增加。

[21]另外，膜在浮选区中和经浮选的泥饼下面的定位使得不能注入任何空气，否则就会使该泥饼破碎且因此使聚集在该泥饼中的物质重新悬浮，从而增加膜附近的悬浮物浓度，这不利于过滤膜的性能。

[22]最后，对该溶气气浮/膜过滤组合体的调节是很困难的，只有在消除表面泥渣之后才能进行设施的排放作业。

[23]另外很难进行涡流类型的浮选，这种浮选要求在浮选与膜之间有一流量控制和分布系统。

[24]另外，膜占据设备成本的很大一部分，因此为了处理这些膜的性能由于浮选而下降，增加这些膜的数量或面积的耗费是很大的。

发明内容

[25]由于这些不同的缺点和困难，作为本发明的目标，发明者提出一种提高水处理的速度并便于设备维护、并且不明显影响经营成本的装置和方法。