一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统及其使用方法

摘要

本发明公开了一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统及其使用方法，包括给料泵、调浆罐和浮选柱本体，调浆罐顶端的一侧设置有蠕动计量泵Ⅰ，调浆罐的出口设置有进料泵，浮选柱本体一侧的顶部固定连接有接口Ⅰ，进料泵的出口与浮选柱本体的接口Ⅰ固定连接，浮选柱本体另一侧的中部固定连接有接口Ⅱ，接口Ⅱ的一侧固定连接有引气射流气泡发生器，浮选柱本体另一侧的底部固定连接有接口Ⅲ，接口Ⅲ的一侧固定连接有循环泵，循环泵的出口与引气射流气泡发生器的进口固定连接。本发明对分离沉积物中疏水性微塑料具有普适性，工作时只需加入少量环境友好型的起泡剂和捕收剂，成本低，且能连续化处理大批量污泥，适合工业化应用。

说明书

技术领域

本发明涉及环境中微塑料治理技术领域，特别涉及一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统及其使用方法。

背景技术

通常把直径小于5mm的塑料纤维、颗粒或者薄膜定义为微塑料颗粒，无处不在的微塑料已经给人类生活带来巨大的危害，塑料污染已成为环境与生态科学领域的第二大科学问题。

土壤、污泥、海滩、湿地等沉积物包含了大量微塑料，分离沉积物中的微塑料有利于促进生态平衡的可持续发展，沉积物中的泥土与微塑料相结合，增加了固固相的分离难度，目前的微塑料处理技术有物理分离法和生物降解法，而物理分离法需要使用大量高密度溶液，导致微塑料的分离成本较高，生物降解法的降解速度较慢，且易产生二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统，包括给料泵、调浆罐和浮选柱本体，所述给料泵设置于调浆罐的一侧，所述调浆罐顶端的一侧设置有蠕动计量泵Ⅰ，所述调浆罐的出口设置有进料泵，所述浮选柱本体设置于调浆罐的另一侧，所述浮选柱本体一侧的顶部固定连接有接口Ⅰ，所述进料泵的出口与浮选柱本体的接口Ⅰ固定连接，所述浮选柱本体另一侧的中部固定连接有接口Ⅱ，所述接口Ⅱ的一侧固定连接有引气射流气泡发生器，所述浮选柱本体另一侧的底部固定连接有接口Ⅲ，所述接口Ⅲ的一侧固定连接有循环泵，所述循环泵的出口与引气射流气泡发生器的进口固定连接，所述浮选柱本体的另一侧设置有蠕动计量泵Ⅱ，所述蠕动计量泵Ⅱ的出口与循环泵的出口固定连接，所述浮选柱本体的底端固定连接有接口Ⅳ。

优选的，所述浮选柱本体的顶端设置有收集器。

优选的，所述接口Ⅱ与浮选柱本体为切向连接，所述切向角度为5-90°，所述接口Ⅱ的数量不少于1个。

优选的，所述给料泵的入口通过导管连接有沉积物储存装置本体，所述蠕动计量泵Ⅰ的入口通过导管连接有捕收剂存放装置本体，所述捕收剂存放装置本体的内部放置有捕收剂，所述蠕动计量泵Ⅱ的一侧设置有起泡剂储存装置本体，所述起泡剂储存装置本体的内部放置有起泡剂。

优选的，所述调浆罐的类型为机械搅拌式、气体混合式和射流混合式中的一种。

优选的，所述捕收剂的类型为非离子型、阴离子型和阳离子型中的一种或多种混合物。

优选的，所述起泡剂的类型为醚类、醇类、醚醇类中的一种或多种混合物。

本发明还提供了一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱使用方法，包括以下步骤：

步骤一：通过给料泵将沉积物储存装置本体内部的沉积物泵入调浆罐的内部，同时通过蠕动计量泵Ⅰ将捕收剂存放装置本体中的捕收剂泵入调浆罐中，捕收剂与沉积物在调浆罐中充分混合，使捕收剂能选择性吸附在沉积物中微塑料的表面，从而改变微塑料的疏水性；

步骤二：使调浆罐中沉积物通过进料泵经接口Ⅰ进入浮选柱本体的内部，循环泵将浮选柱本体中心部的沉积物泵入引气射流气泡发生器，蠕动计量泵Ⅱ将起泡剂储存装置本体中的起泡剂泵入循环泵出口的沉积物中，引气射流气泡发生器依靠射流产生的负压，将气体卷吸至引气射流气泡发生器的内部，在强湍流和气泡剂的作用下形成稳定的气泡；

步骤三：在引气射流气泡发生器及后面管路内，沉积物中微塑料与气泡充分矿化形成气固联合体，矿化后的气液固三相流体从接口Ⅱ的沿切线方向进入浮选柱本体中形成旋流场，密度较大的沉积物在离心力的作用下从接口Ⅳ排出，大量的气泡在离心力和浮力的共同作用下向中心处汇集，并在浮选柱本体的断面上分散，上升的气泡与连续进料的沉积物发生逆向运行与碰撞，形成持续的矿化过程，最终气泡携带微塑料进入收集器的内部，从而完成沉积物中微塑料的分离。

本发明的技术效果和优点：

（1）本发明工作时只需要加入少量环境友好型的起泡剂和捕收剂，降低了分离的成本，同时能够避免对沉积物造成二次污染，从而提高了从沉积物中分离出微塑料的便捷性；

（2）本发明依据微塑料的亲气疏水特性，对沉积物中的微塑料进行富集，对疏水性的微塑料具有普适性；

（3）本发明能够连续化处理大批量污泥，处理速率快、回收率高，适合工业化应用。

附图说明

图1为本发明分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统主体结构示意图。

图2为本发明接口Ⅱ与浮选柱本体的位置结构示意图。

图中：1、给料泵；2、调浆罐；3、蠕动计量泵Ⅰ；4、进料泵；5、接口Ⅰ；6、浮选柱本体；7、收集器；8、接口Ⅱ；9、引气射流气泡发生器；10、蠕动计量泵Ⅱ；11、循环泵；12、接口Ⅲ；13、接口Ⅳ。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-2所示的一种分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱系统，包括给料泵1、调浆罐2和浮选柱本体6，给料泵1设置于调浆罐2的一侧，用于将沉积物泵入调浆罐2的内部，调浆罐2顶端的一侧设置有蠕动计量泵Ⅰ3，蠕动计量泵Ⅰ3用于将捕收剂泵入调浆罐2中，调浆罐2的出口设置有进料泵4，浮选柱本体6设置于调浆罐2的另一侧，浮选柱本体6一侧的顶部固定连接有接口Ⅰ5，进料泵4的出口与浮选柱本体6的接口Ⅰ5固定连接，浮选柱本体6另一侧的中部固定连接有接口Ⅱ8，接口Ⅱ8的一侧固定连接有引气射流气泡发生器9，浮选柱本体6另一侧的底部固定连接有接口Ⅲ12，接口Ⅲ12的一侧固定连接有循环泵11，循环泵11的出口与引气射流气泡发生器9的进口固定连接，循环泵11为本系统提供了能量来源，基本决定了柱分选的能量状态，浮选柱本体6的另一侧设置有蠕动计量泵Ⅱ10，蠕动计量泵Ⅱ10的出口与循环泵11的出口固定连接，蠕动计量泵Ⅱ10将起泡剂泵入循环泵11出口的沉积物中，浮选柱本体6的底端固定连接有接口Ⅳ13，接口Ⅳ13设置于浮选柱本体6的底部方便分离后沉积物的流出。

浮选柱本体6的顶端设置有收集器7，收集器7用于回收浮选气泡与微塑料气固联合体，接口Ⅱ8与浮选柱本体6为切向连接，切向角度为5-90°，气液固三相流体进入浮选柱本体6在切向力的作用下会形成旋流场，接口Ⅱ8的数量不少于1个，给料泵1的入口通过导管连接有沉积物储存装置本体，蠕动计量泵Ⅰ3的入口通过导管连接有捕收剂存放装置本体，捕收剂存放装置本体的内部放置有捕收剂，捕收剂的类型为非离子型、阴离子型和阳离子型中的一种或多种混合物，蠕动计量泵Ⅱ10的一侧设置有起泡剂储存装置本体，起泡剂储存装置本体的内部放置有起泡剂，起泡剂的类型为醚类、醇类和醚醇类中的一种或多种混合物，调浆罐2的类型为机械搅拌式、气体混合式和射流混合式中的一种。

本发明分离沉积物中微塑料的气泡浮选柱使用方法，包括以下步骤：

首先，通过给料泵1将沉积物储存装置本体内部的沉积物泵入调浆罐2的内部，同时通过蠕动计量泵Ⅰ3将捕收剂存放装置本体中的捕收剂泵入调浆罐2中，捕收剂与沉积物在调浆罐2中充分混合，使捕收剂能选择性吸附在沉积物中微塑料的表面，从而改变微塑料的疏水性；

然后，使调浆罐2中沉积物通过进料泵4经接口Ⅰ5进入浮选柱本体6的内部，循环泵11将浮选柱本体6中心部的沉积物泵入引气射流气泡发生器9，蠕动计量泵Ⅱ10将起泡剂储存装置本体中的起泡剂泵入循环泵11出口的沉积物中，引气射流气泡发生器9依靠射流产生的负压，将气体卷吸至引气射流气泡发生器9的内部，在强湍流和气泡剂的作用下形成稳定的气泡；

最后，在引气射流气泡发生器9及后面管路内，沉积物中微塑料与气泡充分矿化形成气固联合体，矿化后的气液固三相流体从接口Ⅱ8的沿切线方向进入浮选柱本体6中形成旋流场，密度较大的沉积物在离心力的作用下从接口Ⅳ13排出，大量的气泡在离心力和浮力的共同作用下向中心处汇集，并在浮选柱本体6的断面上分散，上升的气泡与连续进料的沉积物发生逆向运行与碰撞，形成持续的矿化过程，最终气泡携带微塑料进入收集器7的内部，从而完成沉积物中微塑料的分离。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。