專利名稱：處理液體的浮選/分餾系統(tǒng)及處理液體的分離方法的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于包括反應(yīng)器和顆粒分離器的浮選/分餾系統(tǒng)的改進(jìn)的控制裝置。本發(fā)明特別可用作(但非僅可用作)蛋白質(zhì)撇除器，來(lái)輔助處理存儲(chǔ)槽內(nèi)含有生物量和來(lái)自水生類的廢物的液體。
在全部說(shuō)明書(shū)中，除非文中另外需要，詞語(yǔ)“包括(comprise)”或變體如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”應(yīng)理解為是指包括所陳述的整體或整體組但不排除任何其它整體或整體組。
背景技術(shù)：
在水處理領(lǐng)域中已公知使用包括反應(yīng)器容器的浮選/分餾系統(tǒng)，作為通稱的“蛋白質(zhì)撇除器”，以維持在存儲(chǔ)槽內(nèi)的水生類。在U.S.專利No.4834872中敘述了現(xiàn)有技術(shù)中所使用的一種類型的蛋白質(zhì)撇除器的一種實(shí)例。這種類型的蛋白質(zhì)撇除器提供了液體自體循環(huán)的后處理，其中向所述液體中加氧，并除去殘余的生物量和亞硝酸鹽，其處理程度達(dá)到可將其返送至從中取出所述液體進(jìn)行處理的水族缸(aquarium)或類似物中。雖然這種蛋白質(zhì)撇除器應(yīng)用于小型的水族缸是有效的，但由于其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，它不適合于處理較大體積的液體，而后者是水生類大型存儲(chǔ)槽操作所包括的。
在較大的槽系統(tǒng)中，由于成本的有效性而采用較簡(jiǎn)單類型的蛋白質(zhì)撇除器。在附圖的圖1A和1B中圖示了在較大槽系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的兩種實(shí)例。
圖1A所示為一種蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)，其包括使用的單一的泵11，所述泵將液體經(jīng)進(jìn)口13從存儲(chǔ)槽15泵出。泵11的出口17將液體經(jīng)纏繞管裝置19導(dǎo)入反應(yīng)器容器23的主分餾塔21的中間位置。所述管裝置19包括與之串連的文丘里管25，用于經(jīng)進(jìn)口管線27從濃縮源(未示出)向管裝置中注入臭氧/氧混合物，并隨后進(jìn)入分餾塔21。反應(yīng)器容器23包括在分餾塔21之上的聚集室29，用于收集泡沫，泡沫是向分餾塔21中注入夾帶臭氧/氧混合物的液體、及塔內(nèi)帶有這種氣體混合物的上浮氣泡的液體滲透所產(chǎn)生的。出口管線31與分餾塔21的底部相連，以便從反應(yīng)器容器23中除去底部的處理過(guò)的液體部分，并將其返送到存儲(chǔ)槽15中。
如在U.S.專利No.4834872中所述，通過(guò)發(fā)泡經(jīng)過(guò)分餾塔21的臭氧/氧混合物的氧化作用，還原了亞硝酸鹽并中和了硝酸鹽，且任何殘余的生物量被所產(chǎn)生的漂浮泡沫所吸附，并最終收集在聚集室29內(nèi)。
經(jīng)過(guò)反應(yīng)器容器23的液體總量通過(guò)泵11的控制來(lái)決定。該總量影響液體在反應(yīng)器容器內(nèi)的停留時(shí)間值，且對(duì)保證有足夠時(shí)間來(lái)使液體在停留于所述反應(yīng)器容器內(nèi)的過(guò)程中根除硝酸鹽、亞硝酸鹽和生物量是重要的。泵11還影響經(jīng)過(guò)文丘里管25的液體的流速，并從而影響液流所夾帶的臭氧和氧氣的數(shù)量?；旧?，流經(jīng)文丘里管速度越快，液流夾帶的臭氧和氧氣的體積越大。再者，所得到的流體進(jìn)入分餾塔21越快，在分餾塔內(nèi)所引起的濁度越大。在反應(yīng)器容器23內(nèi)的氣體數(shù)量決定了所述塔的壓頭，并從而決定了在分餾塔21內(nèi)所得到的液體的數(shù)量。因此，希望經(jīng)過(guò)文丘里管25的液體流速最大，因?yàn)樵谌魏吻闆r下文丘里管固有地限制了流速。還希望固定在反應(yīng)器容器23內(nèi)的液體的數(shù)量，使得其表面剛好在分餾塔21與聚集室29連接處以下。這促進(jìn)了在聚集室29內(nèi)泡沫的聚集，并使之保持干燥，從而在浮選/分餾處理過(guò)程中防止不必要地?fù)p失液體。
在這種體系中所產(chǎn)生的問(wèn)題是，不可能對(duì)泵11的操作以如下的方式進(jìn)行控制，即，使由其所影響的所有參數(shù)進(jìn)行最佳設(shè)置，特別是為了實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)的最佳操作效率時(shí)，必須調(diào)整一個(gè)參數(shù)而另一個(gè)不進(jìn)行調(diào)整的情況下。
例如，當(dāng)為曝氣和浮選目的希望流經(jīng)文丘里管25的液體流速最大，從而使引入到分餾塔21中的氣體體積最大時(shí)，這可導(dǎo)致總處理量過(guò)快及在分餾塔內(nèi)的液體數(shù)量減少。這是由反應(yīng)器容器內(nèi)氣體與液體的比值直接增加所提供的反應(yīng)器容器的壓頭增加所致。這種液體數(shù)量的減少會(huì)造成液面低于分餾塔21與聚集室29連接處很大距離，使得由氣體混合物所要處理的液體體積減少，不是所有的泡沫都能收集在聚集室內(nèi)。為使液體的處理最佳化，在反應(yīng)器容器中液體的高度需要處于最大值。
相反的是，在反應(yīng)器容器23內(nèi)的液體的數(shù)量最大，需要進(jìn)入分餾塔21的液體流速減少至某一程度，使得在所述塔中氣體與液體的比值減少其中的壓頭，并使液體數(shù)量增加。然而，這導(dǎo)致濁度的下降以及液體與臭氧和氧氣的曝氣程度的降低，曝氣是液體進(jìn)行適當(dāng)處理所需的，雖然由于總處理量產(chǎn)生的下降使停留時(shí)間增加。
盡管可達(dá)到合理的折衷方案，但由于為使生物量吸附于泡沫，并從而從溶液中將其除去而產(chǎn)生的發(fā)泡的程度，取決于在液體中含有亞硝酸鹽和硝酸鹽的蛋白質(zhì)的數(shù)量這一事實(shí)，而使該問(wèn)題加劇。從需要進(jìn)行液體分餾和浮選的槽引入的液體中存在的蛋白質(zhì)越多，則其中產(chǎn)生的泡沫越多。由于在液體中的蛋白質(zhì)的數(shù)量取決于居存于存儲(chǔ)槽15中的水生物種類，并完全與泵11的操作無(wú)關(guān)，因而需要將影響總處理量并因而影響在反應(yīng)器容器23內(nèi)的液體停留時(shí)間的泵的控制，與影響濁度和在所述塔內(nèi)液體數(shù)量的經(jīng)過(guò)文丘里管25的液體流速的控制解離。
在圖1B所示的蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)中解決了這一問(wèn)題，其中采用自管線回路進(jìn)口側(cè)的包括文丘里管25的纏繞管裝置19，并產(chǎn)生包含其分離的再循環(huán)管回路33，所述管回路具有其自己的泵35。這種第二泵35的操作與控制總處理量的主進(jìn)口泵11相獨(dú)立，從而與總處理量相獨(dú)立，第二泵的控制決定了經(jīng)過(guò)文丘里管25的液體的流速，以及在反應(yīng)器容器23內(nèi)的液體的數(shù)量。
如在附圖中所示，第一泵1的出口17在沿塔的中間位置36與分餾塔21相連，從而在其中直接注入所要處理的液體。因此泵11的流速?zèng)Q定了總處理量及在反應(yīng)器容器23內(nèi)的液體停留時(shí)間。再循環(huán)管回路33具有與最接近的分餾塔21的底部相連的進(jìn)口37，以從中萃取液體并提供給第二泵35。第二泵35的出口39與包含文丘里管25的纏繞管裝置19相連。文丘里管25的出口將液體注入到分餾塔21的中部，該位置41低于泵11的出口17向塔注入液體的位置36。這使得未處理的液體經(jīng)第一泵11輸送，從而將要由位置41處的自文丘里管25的出口注入的上升氣體混合物進(jìn)行滲透，增加了在塔內(nèi)的濁度，從而加強(qiáng)了液體與氣體混合物之間的接觸。再循環(huán)回路所具有的附加的益處是，獨(dú)立于泵11的速度，增加了在反應(yīng)器容器內(nèi)液體的停留時(shí)間。出口管31與分餾塔21的底部相連，從而從反應(yīng)器容器23中除去經(jīng)處理的液體并將其返送到存儲(chǔ)槽15中。
在主進(jìn)口13和出口31管線上分別設(shè)置有流速閥43和45，以對(duì)總處理量進(jìn)行調(diào)整。
雖然這種雙泵蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)優(yōu)于先前的單泵設(shè)計(jì)，其中可獨(dú)立控制參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)了最大的操作效率，但其在成本上不是有效的，因?yàn)樗_實(shí)需要第二泵，而其費(fèi)用是不低的。另外，它還需要通過(guò)持續(xù)調(diào)整流速閥設(shè)置在塔內(nèi)的液體最佳數(shù)量來(lái)進(jìn)行平衡，條件是所生成的必須將生物量吸附于其上的泡沫的數(shù)量，取決于在液體中蛋白質(zhì)的數(shù)量。然后，經(jīng)流速閥的調(diào)整，直接影響總處理量，后者是優(yōu)選最大化的。
在這兩種蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)中，來(lái)自存儲(chǔ)槽15的進(jìn)口13一般由吸管構(gòu)成。所述管簡(jiǎn)單地具有直接設(shè)置在存儲(chǔ)槽內(nèi)或撇除器室內(nèi)的一開(kāi)口端，液體自存儲(chǔ)槽流向撇除器室，以從槽中抽出進(jìn)行處理。蛋白質(zhì)撇除器通常用來(lái)輔助在存儲(chǔ)槽內(nèi)的液體的初級(jí)過(guò)濾或處理過(guò)程，如生物過(guò)濾器，并簡(jiǎn)單地將液體從初級(jí)過(guò)濾或處理過(guò)程的同一來(lái)源中吸出，不經(jīng)任何初步過(guò)濾或分離階段。因而，所述蛋白質(zhì)撇除器可接受大的生物量顆粒，所述顆粒難于吸附和在所述系統(tǒng)中浮選出。這對(duì)蛋白質(zhì)撇除器的效力和系統(tǒng)的平衡構(gòu)成了額外的負(fù)擔(dān)，進(jìn)行所述系統(tǒng)平衡是為了有效地運(yùn)行，減少或除去以分子水平呈現(xiàn)為蛋白質(zhì)的亞硝酸鹽和硝酸鹽，以及除去懸浮的固體和通過(guò)浮選從液體中除去固體。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一個(gè)方面的目的是提供浮選/分餾系統(tǒng)的改進(jìn)的控制，其相對(duì)于本文前述類型的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)，成本更有效和更有效率。
本發(fā)明另一方面的目的是提供從液體中顆粒的初步分離，促進(jìn)其通過(guò)浮選/分餾系統(tǒng)或其它手段進(jìn)行的進(jìn)一步的處理。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了從包含廢物的液體中除去廢物，如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽的浮選/分餾系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述系統(tǒng)包括一分餾塔；在分餾塔之上的泡沫聚集室；用于將含有廢物的液體引入分餾塔中的液體導(dǎo)入裝置；用于經(jīng)液體進(jìn)口裝置泵送液體的泵裝置；用于在液體即將導(dǎo)入分餾塔之前，向液體中注入減少?gòu)U物的氣體如空氣、氧或臭氧的氣體注入裝置；用于萃取收集在泡沫聚集室內(nèi)泡沫的泡沫萃取裝置；和從分餾塔的底部導(dǎo)出處理過(guò)的液體的液體導(dǎo)出裝置；改進(jìn)之處在于將液體導(dǎo)入裝置分為(a)第一液體進(jìn)口，用于將含有廢物的液體在沿所述分餾塔軸向長(zhǎng)度的中間位置導(dǎo)入，所述第一液體進(jìn)口具有流速調(diào)節(jié)器，以控制導(dǎo)入所述塔中的液體的流速；和(b)第二液體進(jìn)口，用于同時(shí)將含有廢物的液體，在低于所述第一液體進(jìn)口的所述分餾塔軸向長(zhǎng)度的中間位置導(dǎo)入，所述第二液體進(jìn)口具有串連設(shè)置的所述氣體注入裝置，用于向即將導(dǎo)入所述分餾塔內(nèi)的第二液體進(jìn)口的液體中注入所述減少?gòu)U物的氣體；其中所述分支出現(xiàn)在所述泵裝置出口之后；且其中通過(guò)控制所述調(diào)節(jié)器在所述分餾塔內(nèi)的液體能夠保持在最佳的數(shù)量，從而使得其中吸附了廢物的泡沫可聚集在所述聚集室中。
優(yōu)選的是，所述氣體注入裝置包括文丘里管，通過(guò)該文丘里管所述減少?gòu)U物的氣體吸入所述文丘里管的喉部，從而滲透在流經(jīng)文丘里管的含有廢物的液體中，并對(duì)其進(jìn)行曝氣。
優(yōu)選的是，所述減少?gòu)U物的氣體是氧和臭氧的混合物。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種改進(jìn)的方法，用于對(duì)使用浮選/分餾系統(tǒng)從含有廢物的液體中除去廢物如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽進(jìn)行控制，所述系統(tǒng)包括一分餾塔；在所述分餾塔之上的泡沫聚集室；用于萃取收集在泡沫聚集室內(nèi)的泡沫的泡沫萃取裝置；和從分餾塔的底部導(dǎo)出處理過(guò)的液體的液體導(dǎo)出裝置；所述方法包括從同一來(lái)源、在壓力下將含有廢物的液體導(dǎo)入分餾塔的第一和第二中間位置，所述第二位置低于所述第一位置；在液體即將導(dǎo)入分餾塔的第二中間位置之前，將減少?gòu)U物的氣體如空氣、氧或臭氧導(dǎo)入所述液體；和調(diào)節(jié)在第一中間位置導(dǎo)入的液體的流速，以將在所述分餾塔內(nèi)的液體保持在最佳數(shù)量，從而可使其上吸附了廢物的泡沫聚集在所述聚集室中。
優(yōu)選所述減少?gòu)U物的氣體是氧和臭氧的混合物。
按照本發(fā)明的再另一方面，提供了用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的裝置，包括一個(gè)延伸的通道，其具有(a)帶有初級(jí)唇口的前壁，用于使含有所述顆粒的液體流入所述通道中；(b)具有低于所述初級(jí)唇口設(shè)置的二級(jí)唇口的尾壁，用于使液體流過(guò)并流出所述通道；和(c)封閉所述通道底部的基底，以使流入所述通道的液體流過(guò)所述初級(jí)唇口，并充滿該初級(jí)唇口且流過(guò)二級(jí)唇口；設(shè)置在所述通道中的流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，用于使其中的液流轉(zhuǎn)向，從而在所述通道內(nèi)使液體產(chǎn)生盤旋循環(huán)部分層流和排出部分層流；和液體萃取裝置，用于萃取所述循環(huán)部分內(nèi)夾帶的含有較低質(zhì)量或比重的顆粒的液體，使含有廢物顆粒的液體流出所述通道并流經(jīng)二級(jí)唇口。
優(yōu)選的是，所述流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包括與所述壁和基底平行并間隔設(shè)置的循環(huán)管。
優(yōu)選的是，所述液體萃取裝置包括多個(gè)直線排列的孔，所述孔沿吸管的軸向在間隔開(kāi)的位置上設(shè)置，所述萃取裝置還包括抽吸裝置，用來(lái)給循環(huán)管的內(nèi)部施加負(fù)壓，從而從所述循環(huán)部分中抽取液體。
優(yōu)選的是，所述預(yù)過(guò)濾器包括固體萃取裝置，其具有面對(duì)噴流(cascadingflow)的進(jìn)口來(lái)萃取其中所持的固體。
優(yōu)選的是，所述液體萃取裝置與浮選/分餾系統(tǒng)的進(jìn)口相連，用于除去包括在萃取的液體中夾帶的所述顆粒的廢物。
優(yōu)選的是，所述浮選/分餾系統(tǒng)由本發(fā)明先前任一方面所限定。
按照本發(fā)明的再另一方面，提供了用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的方法，包括將含有所述顆粒的噴流經(jīng)過(guò)初級(jí)唇口進(jìn)入一個(gè)通道；使在所述通道中的液體流動(dòng)轉(zhuǎn)向，以產(chǎn)生盤旋循環(huán)部分層流和排出部分層流；和萃取所述循環(huán)部分內(nèi)夾帶的含有較低質(zhì)量或比重的顆粒的液體；將在所述排出部分夾帶的含有較大質(zhì)量或比重顆粒的液體經(jīng)二級(jí)唇口排出所述通道。
圖1A為一種公知蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)的示意圖，其特征為單一的泵和進(jìn)口；圖1B為另一種公知蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)的示意圖，其特征為雙泵裝置和循環(huán)回路；圖2為水生物類槽系統(tǒng)的透視圖；圖3為圖2的平面圖；
圖4為圖2和3中所示的槽系統(tǒng)的服務(wù)端的側(cè)視圖，示意地圖示了蛋白質(zhì)撇除器和槽系統(tǒng)配管的管道排布；圖5為槽系統(tǒng)沿圖3的B-B的剖視圖；圖6為顆粒分離器的剖視圖；圖7表明使用本發(fā)明的改進(jìn)的蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)的操作原理示意圖；和圖8是按照實(shí)施方案的實(shí)際蛋白質(zhì)撇除器設(shè)計(jì)的分解圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D2至8說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，其中本發(fā)明包括一用于水生物類的槽系統(tǒng)，所述系統(tǒng)足夠大從而可為商業(yè)目的較大規(guī)模地有效處置大量的魚(yú)。所述槽系統(tǒng)在本申請(qǐng)人的對(duì)應(yīng)的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/AU00/00800中進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的說(shuō)明，該文獻(xiàn)在這里引用參考。
如在圖2至5中所示，槽系統(tǒng)101包括一個(gè)大的主槽111，該槽由內(nèi)隔板113分為存儲(chǔ)槽115和過(guò)濾裝置區(qū)117。提供了一對(duì)縱向延伸的緩沖槽119a和119b，使得一個(gè)緩沖槽設(shè)置于主槽111的任一縱向端。
槽系統(tǒng)101包括在其一端的主服務(wù)區(qū)103，其容納所述槽的主操作部件。這些包括·一對(duì)主泵121a和121b，其由進(jìn)口側(cè)的管線網(wǎng)絡(luò)連接于對(duì)應(yīng)的緩沖槽119a和119b以及過(guò)濾裝置區(qū)117，并由在出口側(cè)的對(duì)應(yīng)的管線連接于主槽111，用于經(jīng)過(guò)緩沖槽和過(guò)濾裝置使流體在主槽111中循環(huán)；·呈蛋白質(zhì)撇除器125形態(tài)的輔助過(guò)濾裝置，其包括一個(gè)泡沫浮選/分餾系統(tǒng)，用來(lái)處理含有廢物如生物固體、亞硝酸鹽和硝酸鹽的液體，所述輔助過(guò)濾裝置經(jīng)輔助泵105與液體與顆粒分離器127的吸管141連接；·排出室155，其提供有經(jīng)出口管線173的來(lái)自蛋白質(zhì)撇除器125的流體出口，用于在浮選/分餾過(guò)程中由蛋白質(zhì)撇除器排出水中夾帶的臭氧和其它氣體；·呈致冷系統(tǒng)形態(tài)的流體冷卻器裝置，其包括設(shè)置在排出室155中的冷卻器或蒸發(fā)蛇管175、冷凝器(未示出)和壓縮機(jī)(未示出)；和·空氣壓縮機(jī)156，其與設(shè)置在過(guò)濾裝置區(qū)117底部的出口管線159連接。
主泵121、蛋白質(zhì)撇除器125和流體冷卻器裝置均設(shè)置在所述系統(tǒng)101的一端，接近所述主槽的端壁111a，在獨(dú)立的服務(wù)室中。
內(nèi)隔板113保持存儲(chǔ)槽115與過(guò)濾裝置區(qū)117中的內(nèi)容物的分離，并具有在其上的槽排出裝置。所述槽排出裝置包括液體和顆粒分離器127，其包括初級(jí)唇口129a和二級(jí)唇口129b，液體從中流過(guò)。所述液體和顆粒分離器127根據(jù)所述顆粒的質(zhì)量和比重將含有廢物顆粒的液體分離。通過(guò)這種排布，含有較低質(zhì)量或比重的顆粒的液體可由蛋白質(zhì)撇除器125進(jìn)行處理，而含有較高質(zhì)量或比重的顆粒的液體可流經(jīng)所述槽排出裝置到達(dá)主過(guò)濾裝置117。后面將對(duì)分離器127進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
因而槽排出裝置通過(guò)初級(jí)唇口129a有效的提供了使水可噴流的一刀口，和經(jīng)過(guò)分離器127的連續(xù)流道，該流道經(jīng)過(guò)二級(jí)唇口129b和“V”形頂?shù)瘟魉P(drip tray)149，將流體導(dǎo)向蛋白質(zhì)撇除器125或過(guò)濾裝置區(qū)117的中部。
呈生物過(guò)濾器131形態(tài)的過(guò)濾裝置設(shè)置在區(qū)117中。生物過(guò)濾器131是公知設(shè)計(jì)類型，其由包含許多其內(nèi)部可生長(zhǎng)活性細(xì)菌的bioball的生物量構(gòu)成。
所述細(xì)菌以流經(jīng)生物過(guò)濾器的水和流體中的氨和亞硝酸鹽為食，并從而將水和流體中清涂氨和亞硝酸鹽，所述氨和亞硝酸鹽是在存儲(chǔ)槽內(nèi)所含的甲殼類動(dòng)物或其它水生動(dòng)物所排泄的。因而，當(dāng)存儲(chǔ)槽部分115內(nèi)存在活的甲殼類動(dòng)物時(shí)，生物過(guò)濾器131對(duì)存儲(chǔ)槽部分115中所含的水123起到重要的過(guò)濾和清潔作用。
在本實(shí)施方案中，通過(guò)給存儲(chǔ)槽注入足夠多的水123以使之連續(xù)經(jīng)初級(jí)唇口129a噴流，而提供了自存儲(chǔ)槽115至過(guò)濾裝置區(qū)117的連續(xù)水流。從而，排出裝置從存儲(chǔ)槽115的頂部、緊鄰槽排出裝置的初級(jí)唇口129a、呈連續(xù)水流從存儲(chǔ)槽115排出水123。
現(xiàn)在更詳細(xì)地?cái)⑹鲆后w和顆粒分離器127，如圖6所示，所述分離器包括由前壁135、后壁137和基底139所界定的延伸通道133，在所述前壁135的頂部設(shè)置有初級(jí)唇口129a，在所述后壁137的頂部設(shè)置有二級(jí)唇口129b，而所述基底139封閉通道的底部，以使經(jīng)初級(jí)唇口129a流進(jìn)通道的液體能夠充滿所述通道并經(jīng)二級(jí)唇口129b流出。
吸管141設(shè)置在通道133內(nèi)，與縱向壁135、137和基底139平行且有間隔，相對(duì)于前壁135和唇口129來(lái)說(shuō)更接近基底和后壁137。管141截面為園形，并起流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置和液體與顆粒萃取裝置作用。通過(guò)所述管的形狀和其在所述通道133內(nèi)的位置而提供了流動(dòng)轉(zhuǎn)向。另一方面，通過(guò)沿管141軸向、在間隔位置上設(shè)置的系列直線排列的孔143和由輔助泵105提供的抽吸裝置，而提供了液體與顆粒萃取作用，所述輔助泵105用來(lái)向圓形管的內(nèi)部施加負(fù)壓，從而由通道中抽取液體。所述孔143設(shè)置在管141的面向前壁135的半部，還設(shè)置在這半部分與垂直成約45度角的上四分位(quartile)。
吸管141相對(duì)于通道133的壁和基底的位置，對(duì)于在通道內(nèi)將流動(dòng)轉(zhuǎn)向?yàn)楸P旋循環(huán)部分145層流和排出部分147層流是重要的。這種流動(dòng)的分離基本上可使夾帶有較高質(zhì)量或比重的生物固體的液體，沿吸管141的后部轉(zhuǎn)向并進(jìn)入層流的排出部分147。一旦處于這部分液流中，這些較高質(zhì)量的生物固體會(huì)流出通道133，并經(jīng)過(guò)二級(jí)唇口129b進(jìn)入滴液盤149。另一方面，夾帶有較低質(zhì)量或比重的生物固體的液體，趨向于轉(zhuǎn)向進(jìn)入液流的循環(huán)部分145，其中置于液流的循環(huán)部分中的孔143，從通道133萃取這種夾帶生物固體和廢物的液體，并將其導(dǎo)向蛋白質(zhì)撇除器125。
在離所述槽系統(tǒng)服務(wù)端103的最遠(yuǎn)管141端部的孔143的間隔較密，例如，間隔為50毫米，間隔逐漸增加到例如離服務(wù)端103的管近端的200毫米。進(jìn)口孔通常直徑為8毫米，但所有這些尺寸均可根據(jù)所希望達(dá)到的經(jīng)過(guò)分離器127的水的具體的流速、以及在所述主槽111中所容納的水生物類的具體類型變化。
分離器127設(shè)置為緊鄰“V形”頂?shù)我罕P149，其中容納有可更換的水滲透墊(未示出)。頂?shù)我罕P149所處的位置為使得所述“V”形物的前側(cè)鄰近二級(jí)唇口129b的后側(cè)，從而水層流的萃取部分經(jīng)二級(jí)唇口噴落在所述墊上。如在圖5中所示，二級(jí)唇口129b的后側(cè)構(gòu)成在所述墊和所述盤的前側(cè)149a上的片狀垂懸板。
通道133和所述盤149由多個(gè)橫拉條108在適當(dāng)位置支撐，所述橫拉條108橫跨于過(guò)濾裝置區(qū)117的頂部。各橫拉條108一端固定在隔板113上，另一端固定在主槽111的外側(cè)壁111a上。各橫拉條108的頂部的具體構(gòu)型為，使得其界定一個(gè)鄰近隔板113的矩形凹槽，以便在其中承座通道133，并界定一個(gè)位于橫拉條其余部分中間、接近側(cè)壁111a的“V形”凹槽，以便在其中承座頂盤149。
蛋白質(zhì)撇除器125是輔助生物過(guò)濾器131的過(guò)濾功能的液體獨(dú)立處理回路的一部分。再有，蛋白質(zhì)撇除器125的作用是從存儲(chǔ)槽中除去廢物如懸浮的生物固體、硝酸鹽和亞硝酸鹽。這種廢物是由甲殼類水生物排泄、部分等等所產(chǎn)生，并呈如蛋白質(zhì)的溶液以及懸浮液。因而蛋白質(zhì)撇除器對(duì)生物過(guò)濾器起到輔助過(guò)濾和清潔作用。
如前面所述，所述蛋白質(zhì)撇除器125通過(guò)經(jīng)吸管141和與其連接的進(jìn)口管線151，從通道133中向輔助泵105抽吸液體和廢物顆粒進(jìn)行操作。這種含有廢物的液體然后經(jīng)液體進(jìn)口裝置泵送到反應(yīng)器容器153中，所述反應(yīng)器容器153包括一分餾塔153a，在所述分餾塔153a之上設(shè)置有聚集室153b。向所述液體中注入臭氧與氧的氣體混合物和廢物，以減少和中和亞硝酸鹽和硝酸鹽組分，生物量被吸附于在氣-液界面上形成的泡沫上，而后所述泡沫浮起并被收集在聚集室153b內(nèi)。以這種方式液體被分餾，使得處理過(guò)的液體下沉到分餾塔153a的底部，并由所述分餾塔153a經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆祷匮b置將液體返送到存儲(chǔ)槽。
階段性地將在聚集室153b中收集的含有夾帶蛋白質(zhì)和固體的泡沫，經(jīng)泡沫出口管157排出，以進(jìn)行隨后的處理。
向水中注入臭氧不僅促進(jìn)了泡沫浮選/分餾過(guò)程，而且還提供了從所述水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的過(guò)濾，所述硝酸鹽和亞硝酸鹽對(duì)水生物類是有害的。
本實(shí)施方案的一個(gè)重要方面是泵105至分餾塔153a之間的液體進(jìn)口裝置的特殊安排。液體進(jìn)口裝置基本上包括與泵105的出口管線159連接的一個(gè)分支回路。這種出口管線包括一個(gè)流速調(diào)節(jié)閥161，其經(jīng)聯(lián)接器167與第一液體進(jìn)口管線163和第二液體進(jìn)口管線165連接。出口管線163和165在沿分餾塔153a軸長(zhǎng)度的中間位置導(dǎo)入含有廢物的液體。第一液體進(jìn)口管線163的中間位置163a高于第二液體進(jìn)口管線165的中間位置165a。
流速控制閥191與分支回路的各支路連接，使得除輔助泵105的出口159的流速調(diào)節(jié)閥161外，沿進(jìn)口管線163提供流速調(diào)節(jié)閥191a，沿進(jìn)口管線165提供流速調(diào)節(jié)閥191b。
在進(jìn)口管線165中包括呈文丘里管169形態(tài)的氣體注入裝置，用來(lái)在即將進(jìn)入分餾塔153a的中間位置165a之前，向含有廢物的液體中引入減少?gòu)U物的氣體，在本實(shí)施方案中該氣體為臭氧與氧的氣體混合物。
所述蛋白質(zhì)撇除器的外側(cè)包括與分餾塔153a的出口連接的出口管線173，其接近蛋白質(zhì)撇除器的底部，且其將處理過(guò)的液體導(dǎo)入排出室155中。出口管線173也提供有在其至排出室155的通路上的控制閥193和孔口195，以控制流體自分餾塔153a的出口流速、和排入在浮選/分餾過(guò)程中引入到水中的如臭氧和氧的氣體。出口管線的末端173a從反應(yīng)器容器將流體排入排出室155的頂部。如所示出的，排出室155設(shè)置在鄰近服務(wù)區(qū)端103的存儲(chǔ)槽111端部，并將液體返送到存儲(chǔ)槽中。
這種液體進(jìn)口裝置安排的一個(gè)重要特征是，在反應(yīng)器容器內(nèi)的液體的數(shù)量，實(shí)際上可通過(guò)單獨(dú)調(diào)節(jié)流速調(diào)節(jié)器191a來(lái)設(shè)置，不影響總處理量，后者由泵速度和調(diào)節(jié)閥161及控制閥193確定。這使得在反應(yīng)器容器153內(nèi)的壓頭可進(jìn)行變化，以決定存在于塔內(nèi)的液體的數(shù)量，而不必須改變總處理量，存在于所述塔內(nèi)的液體的數(shù)量?jī)?yōu)選剛好低于分餾塔153a與聚集室153b的結(jié)合處。
應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍不局限于這里所述的具體實(shí)施方案。例如本發(fā)明可用于其它的液體處理裝置，其中希望根據(jù)其所含有的顆粒的相對(duì)質(zhì)量或比重來(lái)提供液體的分離，或其中使用浮選/分餾方法來(lái)處理含有固體和廢物的液體。
權(quán)利要求
1.從包含廢物的液體中除去廢物如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽的浮選/分餾系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一分餾塔；在所述分餾塔上的泡沫聚集室；用于將含有廢物的液體引入分餾塔中的液體導(dǎo)入裝置；用于經(jīng)液體進(jìn)口裝置泵送液體的泵裝置；用于在液體即將導(dǎo)入分餾塔之前，向液體中直接注入減少?gòu)U物的氣體如空氣、氧或臭氧的氣體注入裝置；用于萃取收集在泡沫聚集室內(nèi)泡沫的泡沫萃取裝置；和從分餾塔的底部導(dǎo)出處理過(guò)的液體的液體導(dǎo)出裝置；改進(jìn)之處在于將液體導(dǎo)入裝置分為(a)第一液體進(jìn)口，用于將含有廢物的液體在沿所述分餾塔軸向長(zhǎng)度的中間位置導(dǎo)入，所述第一液體進(jìn)口具有流速調(diào)節(jié)器，用來(lái)控制導(dǎo)入所述塔中的液體的流速；和(b)第二液體進(jìn)口，用于同時(shí)將含有廢物的液體在低于所述第一液體進(jìn)口的所述分餾塔軸向長(zhǎng)度的中間位置導(dǎo)入，所述第二液體進(jìn)口具有串連設(shè)置的所述氣體注入裝置，用于在將導(dǎo)入所述分餾塔內(nèi)的第二液體進(jìn)口的液體中以前注入所述減少?gòu)U物的氣體；其中所述分支出現(xiàn)在所述泵裝置出口之后；其中通過(guò)控制所述調(diào)節(jié)器，在所述分餾塔內(nèi)的液體能夠保持在最佳的數(shù)量，從而使得其中吸附了廢物的泡沫可聚集在所述聚集室中。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣體注入裝置包括文丘里管，通過(guò)該文丘里管所述減少?gòu)U物的氣體吸入所述文丘里管的喉部，從而滲透于流經(jīng)文丘里管的含有廢物的液體中并對(duì)其進(jìn)行曝氣。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述減少?gòu)U物的氣體是氧和臭氧的混合物。
4.用于對(duì)使用浮選/分餾系統(tǒng)，從含有廢物的液體中除去廢物如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽進(jìn)行控制的方法，所述系統(tǒng)包括一分餾塔；在所述分餾塔上的泡沫聚集室；用于萃取收集在泡沫聚集室內(nèi)的泡沫的泡沫萃取裝置；和從分餾塔的底部導(dǎo)出處理過(guò)的液體的液體導(dǎo)出裝置；所述方法包括從同一來(lái)源、在壓力下將含有廢物的液體導(dǎo)入分餾塔的第一和第二中間位置，所述第二位置低于所述第一位置；在液體即將導(dǎo)入分餾塔的第二中間位置之前，將減少?gòu)U物的氣體如空氣、氧或臭氧注入所述液體；和調(diào)節(jié)在第一中間位置導(dǎo)入的液體的流速，以將在分餾塔內(nèi)的液體保持在最佳數(shù)量，從而可使其上吸附了廢物的泡沫聚集在所述聚集室中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述減少?gòu)U物的氣體是氧和臭氧的混合物。
6.用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的裝置，包括一個(gè)延伸的通道，其具有(a)具有初級(jí)唇口的前壁，用于使含有所述顆粒的液體流入所述通道中；(b)具有低于所述初級(jí)唇口設(shè)置的二級(jí)唇口的尾壁，用于使液體流過(guò)并流出所述通道；和(c)封閉所述通道底部的基底，以使流入通道的的液體流過(guò)所述初級(jí)唇口，并充滿該初級(jí)唇口且流過(guò)二級(jí)唇口；設(shè)置在所述通道中的流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，用于使其中的液流轉(zhuǎn)向，從而在所述通道內(nèi)使液體產(chǎn)生盤旋循環(huán)部分層流和排出部分層流；和液體萃取裝置，用于萃取所述循環(huán)部分內(nèi)夾帶的含有較低質(zhì)量或比重的顆粒的液體，使含有廢物顆粒的液體流出所述通道并流經(jīng)二級(jí)唇口。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述流動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包括與所述壁和基底縱向平行并間隔設(shè)置的循環(huán)管。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述循環(huán)管的設(shè)置位置，比前壁和唇口更靠近底部和尾壁。
9.如權(quán)利要求7或8所述的裝置，其中所述液體萃取裝置包括多個(gè)直線排列的孔，所述孔沿吸管的軸向在間隔開(kāi)的位置上設(shè)置，所述萃取裝置還包括抽吸裝置，用來(lái)給循環(huán)管的內(nèi)部施加負(fù)壓，從而從所述循環(huán)部分中抽取液體。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述孔設(shè)置在面對(duì)前壁的所述管的半部，以使其位于在所述通道內(nèi)的液體循環(huán)部分中。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述孔設(shè)置在所述管的所述半部的上四分位。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述孔設(shè)置在與垂直線成約45度處。
13.如權(quán)利要求6至12中任一項(xiàng)的裝置，其中所述液體萃取裝置與浮選/分餾系統(tǒng)的進(jìn)口相連，用于除去在萃取的液體中夾帶的包括所述顆粒的廢物。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述浮選/分餾系統(tǒng)如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所限定。
15.如權(quán)利要求6至14中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述二級(jí)唇口將排出的液體導(dǎo)向過(guò)濾裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述過(guò)濾裝置是生物過(guò)濾器。
17.用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的方法，包括將含有所述顆粒的液體噴流經(jīng)過(guò)初級(jí)唇口進(jìn)入一個(gè)通道；使在所述通道中的液體流動(dòng)轉(zhuǎn)向，以產(chǎn)生盤旋循環(huán)部分層流和排出部分層流；萃取所述循環(huán)部分內(nèi)夾帶的含有較低質(zhì)量或比重的顆粒的液體；和將在所述排出部分內(nèi)夾帶的含有較大質(zhì)量或比重顆粒的液體經(jīng)二級(jí)唇口排出所述通道。
18.從包含廢物的液體中除去廢物如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽的浮選/分餾系統(tǒng)，基本上如這里針對(duì)附圖所述。
19.用于對(duì)使用浮選/分餾系統(tǒng)從含有廢物的液體中除去廢物如生物固體、硝酸鹽或亞硝酸鹽進(jìn)行控制的方法，基本上如這里針對(duì)附圖所述。
20.用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的裝置，基本上如這里針對(duì)附圖所述。
21.用于分離含有質(zhì)量或比重有變化的顆粒的液體的方法，基本上如這里針對(duì)附圖所述。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于分離含有質(zhì)量或比重有變化顆粒的液體的浮選/分餾系統(tǒng)的一種改進(jìn)。一種反應(yīng)器容器包括分餾塔和設(shè)置在分餾塔上的泡沫聚集室。含有廢物的液體經(jīng)在中間位置上的第一進(jìn)口和第二進(jìn)口泵入分餾塔，其中第一進(jìn)口高于第二進(jìn)口。在液體即將進(jìn)入分餾塔之前將減少?gòu)U物的氣體注入到第二進(jìn)口。分離系統(tǒng)包括延伸的通道、用于流過(guò)含有顆粒的初級(jí)唇口、用于流過(guò)液體的低于初級(jí)唇口的二級(jí)唇口。通過(guò)吸管在通道內(nèi)將流動(dòng)轉(zhuǎn)向。在管中的液體含有較低質(zhì)量或比重的顆粒。含有較高質(zhì)量或比重的顆粒的液體經(jīng)過(guò)二級(jí)唇口流出。
文檔編號(hào)A01K63/04GK1409693SQ00816986
公開(kāi)日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2000年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月29日
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