本發(fā)明涉及一種通過采用溶氣氣浮技術對液體(通常為水)中存在的懸浮物質(zhì)進行分離的裝置，并且該裝置在液力方面的運行基于速度抵消原理，該原理在本領域中是公知的。在日常實踐中，這種類型的裝置被稱為“溶氣氣浮機”。該裝置可以用于凈化廢水。

背景技術：

溶氣氣浮凈化技術采用空氣(或其他氣體)微氣泡，這些微氣泡附著到存在于待處理水中的固體顆粒(懸浮物質(zhì))以使得固體顆粒上升至表面。由此，污染固體物質(zhì)與水分離，從而水被凈化，所述固體物質(zhì)在表面被收集。每個溶氣氣浮機包括兩個主要元件。

第一元件是微氣泡產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)構成了每個溶氣氣浮凈化設備的核心。更普遍地，通過使一部分凈化水循環(huán)通過增壓泵和加壓空氣溶解裝置來獲得微氣泡。該富含溶氣的加壓水恢復到大氣壓導致溶氣以微氣泡的形式析出。

第二元件為槽，在該槽中以物理方式進行污染物質(zhì)與水的分離。存在包含不同的液力概念的許多結構。最常見的是使用在中心具有待處理水輸入口以及將凈化水回收至外圍的圓形槽；又或者使用在一側具有待處理水輸入口以及在相反側具有凈化水輸出口的矩形槽。在不討論現(xiàn)有的每個液力概念的細節(jié)的情況下，可以認為研究的目的始終是相同的，即確保輸入口和輸出口之間的水的流動具有盡可能少的紊流，以使得污染物質(zhì)和水的分離過程能夠在最接近于層流的狀態(tài)下進行，這對于被證實為是最脆弱和精細的凈化過程的開展顯然是最有利的。

根據(jù)本發(fā)明的裝置在液力方面的運行基于速度抵消原理，通過確保這些功能的構件分別抵消待處理水的導入速度和凈化水的收集速度。該原理適用于具有圓形槽的設備。待處理水通過相對于槽的中心旋轉活動的徑向裝置進行分配，其旋轉速度與分配裝置的水的輸出速度相同，而且徑向裝置的旋轉方向與水的輸出方向相反。以此方式，兩個速度相互抵消(由此得到該原理的名字)，并且導入到氣浮槽中的每個待處理水體積保持不動且等待凈化水的回收系統(tǒng)對其進行收集。同時，凈化水通過與待處理水導入裝置相似的并且連結到待處理水導入裝置的徑向裝置來收集，該徑向裝置相對于水的輸出方向位于下游。換言之，不是使水在輸入裝置和輸出裝置(二者均是固定的)之間移動，而是使所述輸入裝置和輸出裝置以取決于水流量的速度移動，以使得水不移動而是停留在水通過輸入裝置被導入的槽中并且等待輸出裝置對其進行收集。該技術是公知的并且例如已經(jīng)在文獻us4022696中進行了描述。該技術具有不同的已知實施例，其中最為先進的版本以kwiinternational公司出售的商業(yè)名稱supercell而被熟知。即便已知該裝置在商業(yè)上取得了巨大的成功，但是其在液力和機械方面的概念導致了與速度抵消原理的實現(xiàn)有關的一些問題。

事實上，同樣鑒于其概念，待處理水在這些設備的氣浮槽中的分配通過位于槽中心處的旋轉接合件來完成，該接合件之后接有從氣浮氣泡收集中心槽上方經(jīng)過并且從活動浮箱下方經(jīng)過的管道系統(tǒng)，該管道系統(tǒng)將氣浮區(qū)域與凈化水收集槽分隔開，凈化水收集槽本身位于氣浮區(qū)域和氣浮氣泡收集槽之間。從兩個槽上方通過必然從所述槽中的水平面以及氣浮區(qū)域的上方通過。水在水平面上方的這種上升需要額外的供給壓力，該額外的供給壓力只能是相對于氣浮區(qū)域中的水平面的勢能。調(diào)度裝置對該勢能的補償導致很強的紊流。

因此，對于小尺寸設備，該勢能表示為20至30cm的水柱，這表現(xiàn)為水在調(diào)度裝置的輸出口處以1.4至1.6m每秒的速度分配。

對于大尺寸設備，該勢能可以達到60cm的水柱，這表現(xiàn)為在調(diào)度裝置的輸出口處2.4至2.6m每秒的速度。

明顯地，以這種速度注入待處理水很難與所期望的效果兼容，即建立與層流最接近的流動條件。

另外，存在于設備中心處的旋轉接合件要求布置旋轉組件的支承和定心裝置，這導致了大量的機械問題。

根據(jù)本發(fā)明的設備提出了一種實施速度抵消原理的不同且有利的方法，與已知設備相比，該方法使得能夠解決大多數(shù)的機械和液力問題。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的設備將具有氣浮氣泡排出管路的所述氣浮氣泡的收集中心槽與該設備的待處理水旋轉供給接合件相結合，從而使得能夠在構成氣浮腔室的主槽中包含的水容積的表面以下并且圍繞所述氣浮氣泡排出管路導入待處理水，待處理水大體上在該槽所容納的液體的整體深度或高度上被導入到槽中。

該概念由此使得能夠：

-以最小壓力向槽供給待處理水，以使得供給液壓測量管始終不超過氣浮腔室中的水的上平面。因此，供給帶來的勢能大幅減小，這同樣減少了在分配時由該勢能到動能的不可避免的轉換(浮選槽中的水再次下降)引起的紊流；

-對包括待處理水的輸入裝置和凈化水的收集裝置的旋轉架使用簡單的固定中心軸承。

附圖說明

通過以下以說明性而非限制性的方式給出的實施例并參照附圖，本發(fā)明的實現(xiàn)方式以及由此得到的優(yōu)點變得更加明顯。

圖1a至1d分別示出了現(xiàn)有技術的設備的豎直截面圖、俯視圖以及廢水供給區(qū)域的細節(jié)截面圖和俯視圖。

圖2a至2d為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的設備的、與圖1a至1d相似的視圖。

圖3a示意性示出了架的更詳細的豎直截面，所述架包括圖2中的設備的待處理水分配裝置和凈化水分配裝置，圖3b為俯視示意圖，而圖3c為細節(jié)圖。

圖4a至4d為根據(jù)本發(fā)明的設備的第二實施例的、與圖2a至2d相似的視圖。

圖5a示意性示出了圖4中的設備的更詳細的豎直截面，并且圖5b更詳細地示出了所述設備的俯視圖。

圖6a和6b示意性示出了圖2和3中所示的、根據(jù)本發(fā)明的設備的變型的平面圖。

圖7a和7b分別為圖2和3中的設備的分解組裝示意圖。

圖8a和8b為圖4和5中的設備的、與圖7a和7b相似的視圖。

現(xiàn)有技術的設備說明

為了更好地理解根據(jù)本發(fā)明的設備的概念，在下文中參照附圖1對現(xiàn)有技術的設備的結構和功能進行描述。

該設備包括：

■槽(1)，設置有底部(2)；

■氣浮氣泡收集槽(3)，其與槽(1)共軸；

■旋轉活動套管(4)，其將待處理水的輸入腔室和凈化水的輸出腔室分離；

■待處理水分配裝置(16)；以及

■凈化水收集器(14)。

氣浮氣泡被由減速電機(15)驅(qū)動的旋轉盛舀件(8)舀出。

待處理水導入裝置、凈化水收集裝置以及氣浮氣泡排出裝置由旋轉架(5)承載。

該架的旋轉由減速電機(9)確保。

在設備中心，架(5)由位于槽(3)的上邊緣上的滾輪(6)支承并且由抵靠在槽(3)的所述邊緣周圍的滾輪(7)定中心。

旋轉接合件(12)和彎曲管道系統(tǒng)(11)確保待處理水的輸入口(18)與分配裝置(16)之間的接合，所述待處理水的輸入口由固定的中心管道系統(tǒng)構成，所述分配裝置旋轉并且由架(5)承載。

最后，環(huán)狀電收集器(13)使得能夠?qū)ρb配有架的兩個電機(9、15)供電。

該設備運行，然而引起兩個問題，分別為液力性質(zhì)問題和機械性質(zhì)問題：

事實上，彎曲管道系統(tǒng)(11)應當從槽(3)和旋轉套管(4)的上邊緣通過。如此，水的供給在完全高于限定了氣浮腔室的槽(1)中包含的水的水位進行的。該水位差產(chǎn)生水的勢能，該勢能應由配備在分配裝置(16)上的分配調(diào)節(jié)閥門(21)來補償。

為了保持彎曲管道系統(tǒng)(11)和分配裝置(16)在加壓(充滿水)狀態(tài)以確保分配的均勻性，這樣的閥門(21)應被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生能夠?qū)菽苻D換為動能的負荷損失。因此，水以極高的速度(對于大型設備而言高達每秒數(shù)米)被導入輸入腔室(17)中，這在氣浮槽(1)中引起大量紊流。這些紊流延伸至凈化區(qū)域的三分之一、甚至一半，從而明顯影響凈化過程自身。顯然，這樣的紊流背離于所期望的效果，即在設備內(nèi)建立盡可能平靜的水流狀態(tài)，以使得凈化能夠在更接近于層流的條件下進行。

為了保護旋轉接合件(12)免受機械應力的損壞，位于中心的架(5)的定中心和支承依賴于滾輪(6)和(7)，所述滾輪在由大型冷作業(yè)工件制成的滾動軌道上滾動。其實，在機械方面，該滾輪/滾動軌道的組件相對精密。這導致滾輪(6)和(7)過早的機械損耗并且必然導致旋轉接合件(12)的機械損耗，從而導致高昂的中期維護費用。

具體實施方式

根據(jù)參照圖2、3和7特別描述的根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式，所述設備同樣為溶氣氣浮機，其運行基于速度抵消原理，該溶氣氣浮機包括圓形槽(33)并且配備有：

-中心柱(30)，其中布置有側向開口(41)，所述側向開口用作待處理水/加壓水混合物的輸入口。該中心柱連結到槽(33)的底部并且因此是靜止的；

-氣浮氣泡收集槽(40)，其固定在中心柱(30)上并連結到該中心柱，并且配備有所述氣浮氣泡的排出管路(31)。該槽還包括支承件(39)，該支承件承載中心軸承(36)；

-凈化水的輸出口(32)；

-活動旋轉架(參見圖3b)，包括：

■待處理水的輸入腔室(42)，其具有大體上在槽(33)中所容納的水的整個深度或高度上、且至少沿水的所述高度的超過一半或超過三分之一從設備的中心、更準確地從旋轉套管(37)延伸至設備外圍的范圍，所述腔室設置有圓弧形狀的、待處理水的定向槽(49)；

■凈化水的輸出腔室(43)，其大體上在槽(33)中所容納的水的整個深度或高度上、且至少沿水的所述高度的超過一半或超過三分之一從設備的中心延伸至設備的外圍，配備有設置有開口或空隙(47)的凈化水收集器(46)，并且由旋轉套管(34)界定，該旋轉套管與套管(37)共軸并且在套管(37)外部。該凈化水腔室(43)被設置為大體上與輸入腔室(42)在相同(豎直)水平并且圍繞輸入腔室；

■密封裝置(38)，例如包括氯丁橡膠瓣部，該密封裝置使得能夠?qū)⒋幚硭妮斎肭皇?42)與凈化水的輸出腔室(43)液力隔離；

■密封裝置(52)，例如包括氯丁橡膠瓣部，該密封裝置使得能夠?qū)㈧o止的氣浮腔室(54)與凈化水腔室(43)隔離。

■旋轉盛舀件(50)(在圖2b的平面圖中以虛線表示)，其配備有能夠確保該旋轉盛舀件轉動的減速電機(51)；

■支承結構(35)，其支承上述的裝備組件并且在中心處安置在中心軸承(36)上，而在外圍通過支承件(60)安置在兩個滾輪(53)上。

架組件由減速電機(61)驅(qū)動。

根據(jù)本發(fā)明的裝置采用以下方式工作：

與加壓水混合的待處理水進入中心柱(30)中、穿過側向開口(41)到分配腔室(42)中、穿過定向槽(49)并沿箭頭(45)的方向到達氣浮腔室(54)。根據(jù)本發(fā)明的重要特征以及能夠在圖2c和3a中看出，待處理水在所述氣浮腔室所容納的液體的液位以下進入氣浮腔室。

隨著待處理水進入氣浮腔室(54)，架在逆時針方向上以大體上與氣浮腔室(54)中的水的輸入速度相等的速度旋轉(旋轉回退)。在該腔室中進行本領域中眾所周知采用氣浮的凈化，因此在本文中不需要進行更詳細的說明。

如此，該凈化產(chǎn)生的氣浮氣泡上升至氣浮腔室(54)的上表面，并且存在于所述氣浮腔室中的、在氣浮氣泡下方的水層逐步凈化直至架完成一周轉動。凈化水在箭頭(48)的方向上首先經(jīng)由開口(47)然后經(jīng)由凈化水腔室(43)從氣浮腔室(54)排出，以最終經(jīng)由輸出口(32)離開設備。

當然，氣浮氣泡由盛舀件(50)舀出，之后流入槽(40)中，并且最后經(jīng)由氣浮氣泡的輸出管路(31)排出。

設備中的液位由外部裝置(未示出)維持，例如由伺服于液位傳感器的自動閘門維持。

明顯地，根據(jù)本發(fā)明的設備的架和中心部分的不同元件由多種方式實現(xiàn)。

如此，水在定向槽(49)之間的分配模式可以使用或不使用確保分配的均勻性的定直徑開口來實現(xiàn)。如有必要，槽(49)可以被去除，由此水經(jīng)由布置在腔室(42)中的簡單開口或空隙進入浮選腔室中。

同樣，密封接合件(38)可以由多種方式實現(xiàn)，實施柔性或剛性的接觸表面。

這對于旋轉套管(34)的密封接合件(52)是一樣的。

此外，如果套管(37)安裝在輸入腔室(42)中的水位以上，則上密封接合件(38)可以被去除。

凈化水的收集可以采用單個收集器(如圖2和3中所示)或者多個收集器(14)(如圖1中所示)來實現(xiàn)。

開口(47)可以在水層的大部分深度上延伸以收集整個深度上的水，或者僅集中于氣浮腔室的底部。

根據(jù)參照圖4、5和8特別描述的根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式，所述設備為溶氣氣浮機，其工作基于上述速度抵消原理。該設備包括圓形槽(73)，并且包括：

-氣浮氣泡收集中心槽(80)，其固定在槽(73)的底部并與其連結，并且配備有氣浮氣泡的排出管路(71)。該槽(80)還包括上部支承件(79)，該上部支承件承載中心軸承(76)；

-待處理廢水的輸入口(70)，其位于氣浮氣泡收集中心槽(80)和旋轉活動套管(77)之間，所述旋轉活動套管(77)與中心槽(80)一起限定待處理廢水的輸入腔室的一部分；

-凈化水的輸出口(72)，其位于旋轉活動套管(77)和另一旋轉活動套管(74)之間，所述旋轉活動套管(74)與套管(77)一起限定凈化水的收集腔室的一部分；

-活動旋轉架，其包括：

■待處理廢水的輸入腔室(82)，其具有大體上在槽(73)所容納的水的整個深度或高度上、且至少沿所述高度的超過一半或超過三分之一從設備的中心向外圍延伸的范圍，并且終止于定向槽(99)；

■凈化水的輸出腔室(83)，其配備有包括開口(97)的收集器(96)并且由旋轉套管(74)和活動套管(77)界定，所述旋轉套管(74)設置有密封裝置(92)。該凈化水腔室(83)被設置為大體上與輸入腔室(82)在相同(豎直)水平并且圍繞輸入腔室，并且大體上在槽(73)中的水的整個深度或高度上、且至少在所述水的高度的超過一半或超過三分之一上延伸。

■密封裝置(78)，例如以示例性方式給出的氯丁橡膠瓣部，使得能夠?qū)⒋幚韽U水的輸入腔室(82)與凈化水的輸出腔室(83)液力隔離；

■密封裝置(78)，例如以示例性方式給出的氯丁橡膠瓣部，使得能夠?qū)飧∏皇?94)與凈化水腔室(83)隔離。

■旋轉盛舀件(90)(在圖4b的平面圖中以虛線表示)，其配備有能夠確保該旋轉盛舀件轉動的減速電機(91)，

■支承結構(75)，其支承上述的裝備組件，并且在中心處安置于中心軸承(76)上，在外圍安置于兩個滾輪(93)。

根據(jù)該第二實施例的設備采用以下方式工作：

與加壓水混合的待處理水通過輸入口(70)進入、穿過分配腔室(82)、通過定向槽(99)并沿箭頭(45)的方向到達氣浮腔室(94)。

隨著水進入氣浮腔室(94)，架在逆時針方向上以大體上與氣浮腔室(94)中的水的輸入速度相等的速度旋轉(旋轉回退)。

在該腔室(94)中進行采用氣浮的凈化。由此，氣浮氣泡上升至所述腔室的表面，并且水層逐漸凈化直至架完成一周旋轉。凈化水因而通過首先在箭頭(48)的方向上經(jīng)過開口(97)然后經(jīng)過凈化水腔室(83)從氣浮腔室(94)中排出，從而最終經(jīng)由輸出口(72)離開設備。

氣浮氣泡由盛舀件(90)收集，之后流入槽(80)中，并且最后經(jīng)由氣浮氣泡的輸出管路(71)排出。

設備中的液位由外部裝置(未指出)維持，例如由伺服于液位傳感器的自動閘門維持。

明顯地，根據(jù)本發(fā)明的該第二實施例的設備的架和中心部分的不同元件由多種方式實現(xiàn)。

如此，水在定向槽(99)之間的分配模式可以使用或不使用定直徑開口來實現(xiàn)。如有必要，槽(99)可以被去除。

另外，密封接合件(38)可以由多種方式實現(xiàn)，其實施柔性或剛性的接觸表面。

這對于旋轉套管(74)和(77)的密封接合件(92)和(78)來說也是一樣的。

凈化水的收集可以采用單個收集器(如圖4和5中所示)或者多個收集器(14)(如圖1中所示)來實現(xiàn)。

開口(97)可以在水層的大部分深度上延伸以收集整個深度上的水，或者僅集中于底部。

根據(jù)參照圖6更特別地描述的本發(fā)明的第三實施方式，所述設備與參照圖2、3和7中示出的第一實施方式描述的設備相似。然而，所述設備不包括單個的輸入(42)/輸出(43)旋轉組件，而是包括兩個輸入/輸出旋轉組件，該兩個組件彼此連結并且彼此關于設備中心徑向?qū)ΨQ地布置。該配置使得每個組件能夠分配一半的待處理水以及分別收集一半的凈化水。對于相同的輸入流量，由這兩個組件形成的架的旋轉速度因而減小一半。

根據(jù)該第三實施方式的設備采用與第一實施方式相同的方式工作，但是兩個組件中的每一個分配和收集一半的水。對于氣浮氣泡也是這樣的：兩個旋轉盛舀件中的每一個分別對氣浮氣泡進行收集。

很明顯地：

-根據(jù)相同的邏輯，設備可以配備有不是兩個、而是多個(三個或四個等)輸入/輸出組件，其繞槽(33、73)的槽中心對稱布置；

-同樣的概念還可適于圖4、5和8中所示的、根據(jù)本發(fā)明的設備的第二實施方式。

不論實施哪個實施例，待處理的水的整個體積在槽的整個高度或深度上被均勻?qū)?，并且必然根?jù)同樣的高度或深度收集到相同體積的凈化水。由此，速度抵消原理完全得到滿足，適于生成最佳的液力條件，該條件接近于靜止狀態(tài)，由此避免紊流。