[发明专利]难以处理的水的浮选净化方法及实施该方法的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过浮选法对难以处理的水进行净化的方法，尤其用于净 化严重污染的地表水或城市和工业废水、雨水以及一般各类难以浮法处理的水， 特别是具有高矿物百分含量的水，或者用于需要注入絮凝剂且之后进行过滤或 诸如超滤的膜工艺的所有类型的水的净化，该方法包括：

—凝结阶段，其间将一定剂量的凝结剂注入待处理水中；

—絮凝阶段，其间在凝结阶段后将絮凝剂注入水中，以使悬浮颗粒聚集成 絮凝物的形式；

—其后为浮选阶段，其间，使絮凝水与气体微泡的乳液在浮选装置中混合， 气体一般为空气，其附着于絮凝物上，从而使其能够升至表面，在表面将其收 集并排出，同时净化后的水经由浮选装置底部排出。

更具体而言，本发明涉及一种用于净化浑浊度高于30NTU且悬浮物 (MES)浓度高于30毫克/升的水的浮选法。此外，出人意料的是，该方法的应 用还可推广到净化难以处理的水。

背景技术

浮选法是一种作为倾析法替代方法的净化技术(固-液分离)，至少对于某 些类型的水。

根据该浮选技术，首先，经过凝结和絮凝阶段使悬浮颗粒聚集成絮凝物形 式。其后，絮凝水与一种气体微泡的“乳状液体”(即乳液)混合，其中气体一 般为空气，气体微泡的平均直径为40至50微米。这些微泡附着于絮凝物上， 使其变轻，从而促使其上升到浮选装置(称为浮选器)的表面上，在此处其积 聚形成泥饼或泥床。这些泥渣于浮选装置的表面处被收集，而此时净化后的水 从装置底部排出。

部分净化后的水在大约4×10⁵-6×10⁵帕(4至6巴)的压力下被泵送(其 流量通常为待净化的水的5-15％)至称为增压球的特定球罐中，其中溶解有 大量空气，即达到大气压下空气在水中最大浓度的3至5倍。通过在大气压下 在浮选装置中的释放，使空气置于过饱和状态并形成微泡。该释放系统被置于 一个确保微泡与絮凝水混合的特定区域中。

根据倾析技术，絮凝物必须是高密度和/或大尺寸的，以便通过向底部的坠 落，实现与倾析器中的水发生物理分离。

然而，根据浮选技术，只要絮凝物很好地形成，就能够通过浮选实现分离， 其中重要的是凝结和絮凝这些预备性阶段。

凝结阶段在于添加一种试剂，即凝结剂(一般为三价阳离子)，特别是铁盐 或铝盐，使水中存在的胶体粒子不稳定化，并中和这些粒子的所有负电荷。在 该阶段中，被中和的粒子开始聚集形成微小絮凝物。这些微小絮凝物非常微小 以至无法倾析，甚至过于微小以至无法与微泡结合。

无论如何，絮凝阶段对于这些絮凝物的增长都是必要的。机械搅拌或静态 絮凝阶段均可使絮凝物达到使微泡附着于其上的临界尺寸。

絮凝阶段时，注入絮凝剂(聚合物、矿物聚合物如活性二氧化硅、天然聚 合物如淀粉或褐藻酸盐，或者更常见的合成聚合物)有时是必要的，然而对严 重污染的地表水进行净化而言则是必不可少的。絮凝剂能够促进非常小的絮凝 物发生聚集，从而使形成的絮凝物具有足以进行浮选的尺寸，同时赋予絮凝物 以凝聚性。在对絮凝物进行浮选之后，形成的泥渣也更加稳定。然而，絮凝剂 的加入可能导致絮凝物在絮凝器中发生倾析，此种情况有时甚至发生在浮选区 域中，特别是当其中物料含有大量悬浮物(MES)时。

由此，浮选的应用常常仅限于对轻微污染(即其浑浊度低于30NTU且悬 浮物MES浓度低于30毫克/升)的水进行净化，特别是对湖水、井水、海水或 者特殊工业排出流或生物过滤器的洗涤用水进行净化。时至今日，浮选技术的 应用仍未有效推广到悬浮物含量高于30毫克/升、矿物质百分含量高达约50％ 的严重污染的地表水这一更宽广的领域中，例如河水净化领域，进而也未推广 到应用于废水、洗涤水、雨水这些领域中。事实上，很难甚至不可能对高密度 和/或大尺寸颗粒进行浮选。

然而，已进行如下尝试：

—在传统浮选器的底部装配刮擦器，以回收倾析产生的泥渣。然而，由于 一部分在倾析中获得的泥渣会再次进入悬浮液中，导致净化水被污染，从而利 用刮擦器会进一步降低已浮选水的质量。

—新型浮选器，特别是专利申请FR2837197中所述的浮选器，其在絮凝 器中安装一个预倾析器，从而部分解决该问题。进入浮选器的悬浮物总量减少， 这是因为这些物质中的大部分已在预倾析器中被清除。