具泄压阀装置的微浮选设备及操作微浮选设备的方法

摘要

本发明是有关于一种微浮选设备，其具有：浮选槽(22)，其具有布置有泄压阀装置(28)的分散进水管(44)，调节装置(46)，其用于调节该泄压阀装置(28)的流量，以及电子控制器(38)，其与该调节装置(46)连接，其中，该泄压阀装置下游布置有用于侦测气泡粒径的分布的测量装置(32)及该电子控制器(38)与该测量装置(32)连接并构建为，根据用该测量装置(32)所测得的粒径分布来调节流量。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具浮选槽的微浮选设备，通过布置有泄压阀的分散进水管将填充有气体的分散水导入该微浮选设备中。在对该分散水泄压时形成微气泡，其缓慢升高至浮选槽中且积聚在杂质上，并将其运输至该浮选槽的表面上。此类微浮选设备适用于净化不同的废水且原则上具有基本免维护且低成本工作的特点。

背景技术

在多数已公开的微浮选设备中，通过对泄压阀进行一次性设置来调节输入浮选槽的分散水的量。标准值为，为达到满意的净化效果，每千克固体含量的废水必须输入约10升分散水。

编号为5,693,222的美国专利提出，测量用微浮选设备净化过的废水的浑浊度，并在浑浊度较大时如此地控制泄压阀，使得输入更多气体。用此种方式实现最佳的气体-固体比例。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微浮选设备，其在不同的工作条件下可获得最佳净化效果且同时极有效率地工作，以及一种操作微浮选设备的相对应方法。

本发明用于达成上述目的的解决方案为具有权利要求第1项的特征的微浮选设备。有利设计方案参阅附属项。

该微浮选设备具有：

浮选槽，其具有布置有泄压阀装置的分散进水管，

调节装置，其用于调节该泄压阀装置的流量，以及

电子控制器，其与该调节装置连接，其中，

该泄压阀装置下游布置有用于侦测气泡的粒径分布的测量装置及

该电子控制器与该测量装置连接并构建为，根据用该测量装置所测得的粒径分布来调节流量。

在该微浮选设备工作时，通过分散进水管将分散水输入该浮选槽中。其中该分散水是指在增大的压力下且溶有气体的水，其理想情况下具有饱和浓度。该气体尤指空气。该分散水通过泄压阀装置流至进入该浮选槽的路径上，其中该压力降低至基本与环境压力相同，此点可实现期望的气泡形成。

通过调节装置可调节经由分散进水管的分散水的流量。此调节会对在泄压过程中产生的气泡的粒径大小产生显著影响。若该等气泡大部分具有约20μm至约50μm间的直径，则此点对很多应用范围而言具有优势。但实际上，可调节的粒径大小受到多个波动中且难以侦测的参数的影响。其中特别包括制造分散水所用水的PH值、盐含量、油脂/油含量、化学需氧量(CSD)、浑浊度、氧化还原电位、氧含量及固体含量。通常将此种水自该浮选槽的清水出水口排出，因此，待处理废水的组分可能对该水的上述特性产生影响。上述参数例如可通过以下方式直接或间接地对气泡的粒径分布产生影响：或多或少地降低或增强气体在水中的溶解性。

在本发明中，在该泄压阀装置下游布置有测量装置，其用于侦测气泡的粒径分布。电子控制器根据所测得的粒径分布对流量进行调节。通过此种方式便能对粒径分布的有害变化(例如可由于待净化的废水的组分发生变化而出现)进行抑制。如此便能始终用可达到最佳净化效果与最高效率的气泡的粒径分布来操作该微浮选设备。

气泡的粒径分布是指不同气泡粒径的相对频率。此外亦可侦测不同粒径的气泡的绝对频率及/或气泡总容积。在此情况下，亦可侦测且视情况调节总体导入的气体量，以达到最佳的净化效果及效率。

在一种设计方案中，该电子控制器构建为，当粒径分布超过规定的粒径大小时降低流量。粒径大小是指所测得的粒径分布的不同统计参数，如气泡粒径的平均值、粒径分布的中值或粒径分布宽度的一个统计值。该设计方案基于以下认识：若在制备分散水时出现过饱和，则特别是会产生过大的气泡。通过降低流量便能抑制该效应，因为泄压阀装置上游的压力-特别是在制备分散水所用反应器容器中-会有所增大，从而使得水能够吸收更多的气体。其结果是避免了分散水的过饱和且所产生的气泡的粒径分布向着更小的气泡移动。

在一种设计方案中，电子控制器构建为，通过控制流量将粒径分布调节至规定的额定粒径大小。例如可预先规定气泡粒径的额定平均值或中间值或其他的粒径分布统计值。基于所测得的粒径分布确定该粒径大小的实际值并将其与额定粒径大小作比较。通过相对应的控制流量来抑制偏差。通过此种方式便能用一最佳的气泡的粒径分布来操作该浮选设备，此点同样可增加净化性能及效率。

在一种设计方案中，该测量装置具有颗粒计数器。颗粒计数器已被其他工业应用领域所揭露，其可用于侦测颗粒(即液体或气体中的固体)的粒径分布。同样可侦测分散水中精细液滴的粒径分布。发明人认识到，此种颗粒计数器亦可用于侦测液体中的气泡的粒径分布。在使用颗粒计数器的情况下，可低成本且可靠地按期望方式侦测气泡的粒径分布。

在一种设计方案中，该测量设备构建为，通过雷射绕射侦测粒径分布。为此，用雷射光照射导入的带气泡的分散水并侦测绕射图。可通过对该绕射图进行数学分析来算出粒径分布。按照此原理工作的市售测量装置为英国供货商Malvern Instruments Ltd.(马尔文仪器有限公司)的工艺粒径测量仪“Insitec Wet”。

在一种设计方案中，该测量装置布置于该泄压阀装置与该浮选槽的分散进水口之间。此点可特别有效力地定性气泡，因为无需将其与浮选槽内待净化的废水混合。但原则上亦可将该测量装置布置在该浮选槽内。

在一种设计方案中，该分散进水管具有用来导引分散水的分流的分支管路，以及，该测量装置布置于该分支管路中。此举可有针对性地将特别是用于测量所导入的分散液的流速及流动横截面与该测量装置的最佳测量范围相匹配，且可简化对粒径分布的侦测。该分支管路在该泄压阀装置的下游自该分散进水管分岔出来。在布置于该分支管路的测量装置的下游，该分支管路可直接与该浮选槽连通。该分支管路可替代地在测量装置的下游与布置于分支管点下游的分散进水管的管路段再次联合，从而将主流与分流共同通过分散进水口导入浮选槽。在此情况下，该分支管路构成一支路。

在一种设计方案中，该微浮选设备具有反应器容器，其具有进水口且构建为，在增大压力下为经由该进水口输入的水填充气体，并在与该分散进水管连接的分散出水口上，提供如此形成的分散水。通过此种方式将分散水的制备纳入该微浮选设备。

在一种设计方案中，泄压阀装置具有开口程度可调节的泄压阀以及该调节装置具有用于调节开口程度的传动装置。该传动装置例如可为步进马达。该泄压阀例如可为锥形阀。通过此种方式便能用简单的构件精确且可靠地调节流量。

本发明用以达成上述目的的另一解决方案为具有权利要求第10项的特征的方法。该方法的有利设计方案参阅附属项。

该方法用于操作微浮选设备，包括以下步骤：

通过泄压阀装置将分散水输入浮选槽，

用测量装置侦测该泄压阀装置下游的气泡的粒径分布，

根据所测得的粒径分布来自动控制该泄压阀装置的流量。

该方法可特别是用于操作具有权利要求第1至9项中任一项的特征的微浮选设备。参照针对该微浮选设备的前述的相对应说明来对该方法的特征及优点进行阐述。特别是可将每个与该微浮选设备相关的特征与该方法相结合。

对泄压阀装置的流量的自动控制指的是，可在较长一段时间内毋需手动干预地对流量进行选择性控制，特别是用上述的电子控制器进行控制。

在一种设计方案中，当粒径分布超过规定的粒径大小时降低流量。为此可参照此前对该微浮选设备的相对应特征的阐述。

在一种设计方案中，通过控制流量将粒径分布调节至规定的额定粒径大小。为此可参照此前对该微浮选设备的相对应特征的阐述。

在一种设计方案中，将该输入的分散水划分为分流与主流，以及，在该分流中侦测粒径分布。为此可参照此前与该分支管路相关的相对应阐述。

在一种设计方案中，为侦测粒径分布而对雷射绕射图进行分析。为此亦可参照此前对该雷射绕射的阐述。

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的微浮选设备的示意图；及

图2为测得的所产生的气泡的粒径分布的图表。

具体实施方式

图1中的微浮选设备10具有反应器容器12，通过进水口14将水导入其中。此外通过气体管路16将气体，特别是空气导入该反应器容器12中。在增大压力(例如1.5bar至4bar的范围内)下的反应器容器12中，将气体与水混合，从而使得气体溶于水。在所显示的水平面上方布置气垫42。理想状态下气体饱和的水被称为分散水，可通过分散出水口18将其自反应器容器12排出。

进水口14通过一管路与该微浮选设备的浮选槽22的清水出水口20连接。在该管路中布置有泵24。此外该浮选槽22具有分散进水口26，其通过布置有泄压阀装置28的分散进水管44与该反应器容器12的分散出水口18连接。通过此种方式将该分散水导入浮选槽22中。

流过泄压阀装置28时发生泄压从而形成微气泡，其缓慢地在浮选槽22中上升，积聚在杂质上并将其运输至表面上。用清洁装置40将以此种方式形成的浮选杂质自该表面吸出。

通过污水进水口36将待净化的污水导入该浮选槽22中。为进一步使用该污水，可通过另一清水出水口34将已净化的废水自该浮选槽22中排出。

在本发明中，在泄压阀装置28下游布置有用于侦测所形成的气泡的粒径分布的测量装置32。该测量装置32具有未显示的颗粒计数器，其通过雷射绕射侦测气泡的粒径分布。

该测量装置32布置于分支管路30中，其在泄压阀装置28下游自分散进水管44分岔出来。在该测量装置32的下游，将该分支管路30与分散进水管44再次联合，其在该二连接点间用分支管路导引该分散水的主流。通过分散进水口26将该分散水的分流与主流导引入该浮选槽22。

测量装置32与电子控制器38连接。该泄压阀装置28具有调节装置46，其同样与该电子控制器38连接。上述该二连接用虚线表示。

该电子控制器38构建为，根据用测量装置32所测得的气泡的粒径分布来调节泄压阀装置28的流量。

图2为用测量装置32所测得的所产生的气泡的粒径分布的示例图表。在横轴上，气泡的直径以微米表示。左纵轴为图表内以实线绘制的曲线，其以百分比表示气泡的累积量。例如可自该曲线中看出，直径为50μm或更小的气泡占据整个气泡体积的约50％。

右纵轴为图表内所绘的柱子，其以百分比表示气泡的容积率。图表中纵向所示的柱子表示，X轴上配属于该柱子的直径范围内的气泡具有约24％的容积相关频率。

该图表显示，通过该测量装置－本实例中亦使用传统的颗粒计数器－便能有效力地定性气泡的粒径分布。

参考标号列表

10：微浮选设备

12：反应器容器

14：进水口

16：气体管路

18：分散出水口

20：清水出水口

22：浮选槽

24：泵

26：分散进水口

28：泄压阀装置

30：分支管路

32：测量装置

34：污水进水口

36：清水出水口

38：电子控制器

40：清洁装置

42：气垫

44：分散进水管

46：调节装置