CN1268901A - 用于饮用水净化的悬浮过滤方法 - Google Patents

Abstract

一运行一个用于从要处理的原水中分离颗粒状杂质的悬浮过滤设备的方法,该悬浮过渡设备带有多个反应容器(10)以及布置在反应容器(10)之间或旁边的、并与之水力上相联系的沉积物排出室(8),反应容器(10)在底部有一原水进水口(1),并在上部有一清水流出口(4),与杂质相分离了的清水通过它从反应容器(10)中流出,从原水中沉淀出的杂质通过一沉积物排出装置(7)从沉积物排出室(8)中以沉积物的形式排出,其特征为:在同一时刻每次只从悬浮过滤器的一部分沉积物排出室(8)中排出沉积物,且在沉积物排出期间与相应的沉积物排出室(8)水力上直接联通的反应容器(10)的原水进水口(1),借助于一闸门装置(6)关闭,且在沉积物排出后又打开。通过此,悬浮过滤设备的已知的运行方法的工艺缺陷不再出现,且自来水厂的生产能力可提高到预计的设计能力的100%。

Description

用于饮用水净化的悬浮过滤方法

本发明涉及一用于运行从要处理的原水中分离颗粒状杂质的悬浮过滤设备的方法，该悬浮过滤设备带有多个特别是盆形的、尤其是横截面中呈向下漏斗状变窄的反应容器，它们在底部有一原水进水口，并在上部有一有清水流出口，与颗粒状杂质相分离了的清水通过它从反应容器中流出，还带有布置在反应容器之间的或在其旁边的、并同反应容器水力上相联系的沉积物排出室，从原水中沉淀出的沉积物状的杂质从其中通过一沉积物排出装置排出。

从W.A.Kljatschko的“建造和运行用于水净化的沉积物接触设备方面的经验”，WWT，第10卷(1960)，第3期，第109页，已知一这样的悬浮过滤设备和所属的运行方法。

在DE 41 17 479 A1中描述了一个可排空的沉淀罐，以及这种沉淀罐的排空方法，其中沉淀罐有多个汞齐沉积物的室及排出装置，和一个清水溢出口，当在沉淀罐中液面超过一定水平时，有杂质的原水的进水要间断。这时各室的排出装置依次打开及关闭。

因为在从DE 41 17 479 A1中已知的沉淀罐中涉及一完全不同结构的和完全不同物理的、也完全不同作用的水处理设备，这个已知的沉淀罐与悬浮过滤设备是不同种类的。特别是将通过完全不同的按DE 41 17479 A1的进行过程，在悬浮过滤反应器的流入的原水中不产生确定的速度突变。悬浮过滤设备的运行原则上必须连续进行，而通过按DE 41 17479 A1考虑的原水的非连续送水和沉积物去除，首先必须考虑到很大的有干扰的变化。

DE 40 06 689描述一个用于通过测量导向接水池的原水(雨水，融雪水等)的小支流来获取污水质量的装置和方法，设有描述水处理，特别是用带开头描述的特征的悬浮过滤设备的水处理。特别是按从DE 4006 689 A1中已知的方法既没借助于流入的原水的速度突变产生原水与清水的确定的分离，也没考虑每次从多个沉积物排出室的部分中非连续的沉积物排出。相反，DE 40 06 689 A1描述了未处理的原水向一下水道或者向一另外的未进一步描述的处理的排出量的控制。

M.Khne的一篇杂志上的文章“在污水技术中的连续在线测量方法”，污水通讯(Korrespondenz Abwasser)，第40卷，10/93，第1626-1638页，描述一在污水技术中的连续在线测量方法，特别是在沉淀设备中垂直穿流的二次沉淀池中的沉积物面测量，在这篇文章中未提到如这里描述的用于运行悬浮过滤设备的开头所述类型的方法。

在开始提到的“通道”式悬浮过滤设备中，要处理的水通过一原水分配管道由下到达漏斗状升流反应器的底部。通过预给絮凝剂，在漏斗区下部的水中形成颗粒状的杂质的絮凝物。因为絮凝物稍重于水，它们主要积累在漏斗的下部。

为了防止沉积物升流到在升流反应器上部的清水区，将借助于使从漏斗状升流反应器中在离底部一定高度处能有一流动的水的流向第二通道系统的支流而使之在流动速度中产生一10-20％的速度突变。第二通道系统约为前面提到的室的表面的10％。由此，从原水进水口上升的原水在反应容器上部的清水区的速度V_F，比上升速度V_K约低10-20％。通过这一速度突变应形成絮凝物和清水之间的尽可能明显的分离，以致于在反应容器的相应高处形成一絮凝面，并在清水区尽可能设有絮凝物。

然后从第二通道系统中向下排出由沉淀的絮凝物在底部形成的多余沉积物。这个方法的净化度按文献(G.Fischer，“论悬浮过滤法-它在地下水去铁中的作用原理”，KDT德累斯顿，发表在BWT，第17卷(1967)，第4期)约为70-80％。这一系统广泛用于东欧各国的自来水厂作为絮凝阶段和预净化阶段。它也可作为软化阶段和硬化阶段使用。

然而在上述引用的Fischer的文章(1967)中，在最后一段指出：这个方法“由于工艺决定的易受干扰性，只可用在水的质和量不发生短时波动的、接近恒定的运行中”。

这一工艺缺陷的原因在于由于在原水进水口没有使各通道单元的容器相分离的闸门，用沉积物排出管从多余沉积物池的排出，也引起在该进水池的水面下降，因为这些容器水力上是互相联通的。

在漏斗的上部三分之一处的絮凝层，在去除沉积物时，发生流动方向和沉积物层的加速度向位于旁边的沉积物排出口的逆转。其结果是在絮凝物和清水之间先已形成的清楚的分界又消除了，并且在原先清净的清水区形成絮凝物云。

虽然原来人们曾在这些设备中考虑了在原水进水口中的手动闸门，然后后来实际上从未投入运行，因为人们为在这种设备中的一次沉积物排出，必须在16和22个闸门之间操作，这会引起额外麻烦，并且使自来水厂的运行受到影响。由于各个通道单元的水力上的联通，这一操作方法的后果是在沉积物排出期间在整个系统中不再有清水流出，以致于在去除沉积物的时间内，用随后的净化阶段的水来进一步对自来水厂供水被中断。

这种“通道”式的悬浮过滤装置直到1989年之前一直按同一系统在东欧所有国家中生产，直到今天还在运行，并且忍受着上述文献中提及的工艺决定的易受干扰性，一直未进行根本改造。在东欧各国家中通常的自来水厂由于上述水力上的困难，达不到它们预期的最大设计生产能力，而只能差不多达到其值的60-70％。许多这类设备目前只有约为50％的悬浮法中可能的生产能力。

因此，本发明的任务是提出一个开头描述的形式的悬浮过滤设备的运行方法，在其中不出现上述工艺缺陷，由此使各自来水厂设计的设计水量提高到其应有值的100％成为可能。

按本发明这一任务用又令人惊奇的简单、又有效的形式和方法如下解决，即在同一时刻每次只从悬浮过滤设备的部分沉积物排出室中、主要是每次从一个沉积物排出室中排出沉积物，并且在沉积物排出期间，同相应的沉积物排出室水力上直接联通的反应容器的进水口用一闸门装置关闭，并在沉积物排出后重又打开。

用这种方法使设备的正从其中排出沉积物的那个运行单元，与其它单元从水力上脱开，这些单元可以不受干扰地继续运行。由此，在沉积物从一个容器中排出时，设备的运行也保持稳定。

在从一个沉积物排出室排出沉积物时，当然也总有一定量的沉积物扬起，并进到清水区。然而，通过使用按本发明的方法，清水质量的变坏仅限于少量的、主要是在一个运行单元中，以致于根据正在排出沉积物的单元数与此时在继续运行的单元数的关系，通过在原水对排出了沉积物的单元的重新注入之后的稀释，仅会出现清水出水质量的有限的最大变坏。在仅有一个正在排出沉积物的单元和九个继续运行的单元时，这一阶段的出水质量的最大变坏为10％。在到目前为止一般的运行方法中与此相反，清水出水质量比较明显地变坏，例如就去铁而言，在30分钟的时间内出水中由1mg Fe增到2-3mg Fe。通过这一简单的按本发明的措施达到的改善与此相比是很大的。

特别优选的是按本发明的一个方案，在其中对从整个悬浮过滤设备中排出的或流出的清水流量进行持续的测量，并且通过控制进入的原水流量把它控制在一可调节的恒定值上，通过此与上述按本发明的措施相联系，在基本上保持不变的生产的清水的出水质量下，可保证一确定的、特别恒定的出水能力，这样自来水厂的随后的阶段就可有预见地和恒定地获得供水。

一个用于进行按本发明的方法的悬浮过滤设备也属本发明的范围，在其中闸门装置是可电动、气动或液压遥控的。在以前已知的“通道”式的悬浮过滤设备中，至少开始在原水进水口用了手动的闸门，但它们如以上提及的，在沉积物排出中一般是没有投入运行，因为一般在8到22个依次建造的通道单元中有16到22个闸门需用手开动，通过按本发明的可遥控操作的闸门装置，才使这样的悬浮过滤设备的合适的运行过程在自来水厂成为可能。

现在从自来水厂控制台上一个操作人员通过按钮就可关闭一个或一定数目的原水进水口的通道单元，此后主要也是遥控地进行沉积物排出。在沉积物排出后，有时经过一定的等待时间、等到扬起的沉积絮凝物沉淀后，可同样遥控地又打开流向去除了沉积物的单元的原水进水口，其它单元可能用同样形式和方法去除沉积物。

在一个优选的实施实例中考虑了一个测量排出的或流出的清水流量的测量装置。以此可把导出的清水流量控制在一可调整的恒定值上，如上叙述的这使设备的均匀的运行过程成为可能。

在这一实施实例的进一步的发展中，测量装置包括一用于测量悬浮过滤设备的容器中的清水面的水平测量仪，以及一个用于根据清水面高度并考虑当前原水进水口的开口面积来计算流出的清水的流量的计算单元。以此可用简单的方法，即仅通过水平测量在一小计算机帮助下就可确定流出的清水流量，并由此确定悬浮过滤设备当前的出水能力。这个小计算机也考虑原水进水口当前的开口面积，后者例如通过简单的位移传感器，传到计算机上。

计算单元是微处理器的一部分是有好处的，后者除了处理传来的测量值外，通过遥控把控制信号给到相应的闸门装置上，以便把流出流量控制在一希望的恒定值上。

本发明的其它优点可从叙述和附图中得出，前面指出的和尚要进一步列出的特征，按本发明同样可以单独地或多项任意组合地使用。图示的和叙述的实施实例不应理解为限制性的举例，而应是对叙述本发明有范例性质的。

本发明示于附图中，并将借助于实施实例进一步说明。

图中表示一个示意性的通过一个按本发明的悬浮过滤设备的实施形式的垂直截面。

按本发明的悬浮过滤设备包括多个反应容器10，它们有一般的矩形横截面。为了分离颗粒状的杂质，要处理的原水通过一在漏斗形收缩的反应容器10的底部的原水进水口1以主速度分量向上流入。通过加入絮凝剂形成原水的颗粒状杂质的絮凝物，它们积累在下部容器区中的絮凝区2中。

通过原水从侧边流到布置在反应容器10之间的沉积物排出室8，将产生一速度突变，并由此而产生一絮凝面9，它把絮凝区2与一在反应容器10上部的清水区3分开。通过清水流出口4以及一个清水排出口5，处理过的水可从悬浮过滤设备中流出或排出。在沉积物排出室8的底部各考虑了沉积物排出口7，通过它们浓缩了的沉积物从沉积物排出室8中除去。

按本发明，在每一个反应容器10的原水进水口1处，布置了一个可遥控操作的主要是通过电动、气动或液压操作的闸门装置6，借助于它们，各原水进水口能在沉积物从一个与相应的反应容器10相联系的沉积物排出室8中排出期间关闭，以后又能打开。

也示意地示出了一测量装置11，它可持续地测量排出的及流出的清水流量。在示出的实施实例中，测量装置11是一个用于测量清水面的水平测量仪。测量装置11是与一计算单元12相联系的，后者也通过从在图中未示出的位移传感器的电信号，得到当时的原水进水口1的开口面积，计算单元12由此可计算流出的清水流量。特别是这个计算单元12也是一个微处理器的一部分，后者能从事相应的用于自动流量控制闸门控制。

此外，也可考虑一用于控制从沉积物排出室8通过清水排出口5排出的清水流量的控制元件13，特别是可遥控的闸门。

在图中未示出的实施实例中可以附加有用于排出的沉积物的流量和/或排出的清水的流量的、特别是电动、气动或液压操作的，主要是遥控的闸门。

最好也有一个在图中未示出的定时表，借助于它相应的闸门可在一定时刻开动一预定的时间。

Claims (6)

1.用于运行一从要处理的原水中分离颗粒状杂质的悬浮过滤设备的方法，该悬浮过滤设备带有多个特别是盆形的、尤其是在横截面中呈向下漏斗状变窄的反应容器(10)，它们在底部有一原水进水口(1)。并在上部有一清水流出口(4)，与颗粒状杂质相分离了的清水通过它从反应容器(10)中排出，还带有布置在反应容器(10)之间或旁边的、并同反应容器(10)水力上相联系的沉积物排出室(8)，从原水中沉淀出的沉积物状的杂质从其中通过一沉积物排出装置排出，

其特征为：

在同一时刻每次只从悬浮过滤设备的部分沉积物排出室(8)中、主要是每次只从一个沉积物排出室(8)中排出沉积物，并且在沉积物排出期间，同相应的沉积物排出室(8)水力上直接联通的反应容器(10)的原水进水口(1)用一闸门装置(6)关闭，并在沉积物排出后重又打开。

2.按照权利要求1的方法，其特征为：对从整个悬浮过滤设备中排出的或流出的清水流量进行持续的测量，且通过控制进入的原水流量把它控制在一可调节的恒定值上。

3.用于实行按权利要求1或2的方法的悬浮过滤设备，其特征为：闸门装置(6)可遥控地电动、气动或液压操作。

4.按权利要求3的悬浮过滤设备，其特征为：考虑有一持续测量排出的或流出的清水流量的测量装置(11)。

5.按照权利要求4的悬浮过滤设备，其特征为：测量装置(11)包括一用于测量在悬浮过滤设备的容器中的清水面的水平测量仪，以及一个用于根据清水面高度并在考虑原水进水口(1)的开口面积下计算流出的清水流量的计算单元(12)。

6.按照权利要求3至5中之一的悬浮过滤设备，其特征为：考虑有一用于控制从沉积物排出室(8)排出的清水流量的控制元件(13)。

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