申请日2005.09.28
公开(公告)日2007.10.17
IPC分类号C02F1/68; C02F1/52
摘要
本发明涉及一种用于净化水的装置，特别是用于造纸行业水的连续净化的装置，所述装置包括用于水的至少一个输送管线(21)和至少一个排放管线(25)。所述装置还包括用于水的至少一个支流的压缩装置(28)，一用于注入至少一种气体的注入装置(13)和一用于膨胀水的至少一个支流的膨胀装置(29)。此外，所述装置包括一种用于分离用于净化水的不同相的单元(30)。所述装置的特征在于一种控制系统，所述控制系统检测至少一种水的参数并且根据工艺参数至少控制至少一种添加物的添加(12、12′)。
权利要求书
1.一种用于水的净化的装置，特别是用于造纸行业中水的连续净化 的装置，所述装置包括：至少一个用于水的流入口和至少一个用于净化 后的水的流出口、用于水的至少一部分流的压缩装置(28)、用于将至少 一种气体(12)注入水中的注入装置、用于水的至少部分流膨胀的膨胀 装置(29)以及用于分离用于水的净化的不同相的装置(30)，其特征在 于，所述装置具有至少一个控制系统，所述控制系统检测至少一种水的 工艺参数并且根据该工艺参数至少控制至少一种添加物的添加。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述装置前还设置 至少一个进一步的净化装置(5)。
3.根据权利要求1至2之任一项所述的装置，其特征在于，所述净 化装置的流入口(21)具有多根输送管线，在所述管线中传送的水在至 少一根管线(24/14)中被浓缩(28)并且加入预定量的气体(13)。
4.根据权利要求1至3之任一项所述的装置，其特征在于，在合并 各水流后以及在水膨胀之前设置用于至少一种第一添加物的至少一测量 点(12)。
5.一种用于水的净化的方法，特别是用于造纸行业水的连续净化的 方法，包括步骤：
-压缩(28)流入水的至少一部分流(24);
-在水中溶解预定量的气体(13);
-膨胀水流(29);
-分离水流的不同相(30);
其特征在于，
在压缩后根据预定的操作参数计量供给至少一种第一添加物(12、 12′)至水流中。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，水流的至少一些在至 少一个进一步的净化阶段(5)中预处理。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，只有流入水流 的部分流(24)被压缩。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，在添加溶解的 气体和/或待溶解的气体之前，根据预定的操作参数、以预定的比例计量 供给至少一种第二添加物(C、D)至水中，优选地至主要的水流中。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述水的工艺 参数选自包括下述参数的组：速度、量、压力、温度、pH值、阳离子和/ 或阴离子的比例、有机物的比例、固形物的比例、粘度、表面张力、电 荷状态(例如ξ电势、电荷需求、电荷密度)，和它们的组合以及类似的 参数。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述添加物 选自一辅助材料组，该组包括：诸如聚合氯化铝、明矾、聚乙烯亚胺、 斑脱土等的阳离子和阴离子絮凝剂，诸如钠碱液、硫酸、钾碱液、有机 酸和有机碱的酸和/或碱，它们的组合以及类似的材料。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，只有水的部 分流从一上游净化阶段被输送至根据任一前述权利要求所述的方法。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，水的全流从 一上游净化阶段被输送至根据任一前述权利要求所述的方法。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述水的不 同相的分离在膨胀后、在至少一个静止区进行。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述预定量 的气体的溶解在预定的处理条件下使用一注入装置进行。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，至少一些分 离的材料从待净化的水被输送至一生物净化阶段。
16.根据任一前述权利要求所述的装置在水的净化中的应用，尤其 是在从液体中连续分离盐和/或固形物和/或气体中的应用。
说明书
用于净化废水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于水的净化的装置和方法，特别是用于造纸行 业的水的连续净化的装置和方法。
背景技术
用于特定行业废水的净化的此类方法在现有技术中是已知的。
水的净化，尤其在工业中是必需的，一方面，以使净化后的水可 以被引入公共下水道系统并且使其组分低于法律规定的值。此外，也 希望获得生产过程中，尤其是水处理过程中用过后的水的最高可能的 回收率。为此，使用了多级净化，经多级净化后的水的质量得以改善， 这样可能将其返回至生产过程中并且可以减少水相对于制造的产品 量的消耗。
根据现有技术，例如通过机械的、化学的、物理的或生物的方法 或如微筛或沙滤装置的进一步处理的方法可以产生希望的净化效果。
此外，例如，可以将三个净化站相互结合，并在第一阶段除去大 部分不溶解的物质。为此，可使用机械方法，偶尔附加使用化学辅剂。
生物处理被经常用于第二阶段，在该阶段，可以很大程度地除去 有机溶解的物质。第三阶段可在第二阶段后，在第三阶段，通过沉淀 分离诸如富营养磷酸盐的无机溶解的物质。如果对待获得的水的清洁 度有特别高的要求，可以进一步使用选自上述方法的多级分离。
根据用于水处理的现有技术中已知的另一方法，净化分成两个阶 段，在该方法的第一步中水被厌氧净化，在随后的步骤中进行好氧净 化。在厌氧净化中，尤其是在水中，使用厌氧微生物降解有机物质， 而形成诸如甲烷气的生物质。在该方法步骤中，有机负荷(organic freight)的降低量可以总计达COD值(化学需氧量)的80%。
在此处理过程的第二种情形中，优选进行好氧净化，在好氧净化 中大气中的氧气被输送至水(来自厌氧阶段)中。此过程例如可以为 用微生物净化水的污泥接触处理法或活化污泥处理法。在该好氧阶 段，净化度可总计达COD值的60%。
除了降低COD负荷或BOD负荷(生物需氧量)外，在一定的情形 下，还可能由于具有高的盐含量，尤其是高的硬度而必需进一步净化 水，这在造纸中的水处理时尤其如此。从而，尤其是在关键的生产过 程中，生产装置的沉钙作用或生产装置的损害可能导致生产故障。
除了别的原因外，由于这个原因也有必要降低或完全抑制回流至 生产循还中的水的量以防止生产停工或产品问题。此外，在具有高的 硬度下，尤其是在处理水的pH值变化时，加上管道布置和过程设计 (通过自由落体通风)，会发生水的去气过程，去气过程反过来会在制 造过程中，实质上部分地导致问题并对产品的质量有负面影响。
发明内容
本发明的根本目的在于提供一种用于水处理的装置和方法，这一 方面至少部分地减少现有技术中已知的缺点、使其具有成本效用并且 其也特别地易于结合现有的装置。
根据本发明权利要求1所述的一种用于水的净化的装置，特别是 用于造纸行业的水的连续净化的一种装置使所述目的得以满足。此 外，根据权利要求5所述的一种用于水的净化的方法也使所述目的得 以满足。
根据本发明的装置或根据本发明的方法的优选实施方式是从属 权利要求的主题。
根据本发明，用于水的净化的装置，特别是用于造纸行业水的连 续净化的装置，具有至少一用于待净化的水的流入口和至少一用于净 化后的水的流出口。所述装置还包括至少一用于输送的水的至少一部 分流的压缩装置和一用于将至少一种气体注入水中的注入装置。在所 述装置中处理的水的至少部分流，优选全流，在一膨胀装置中被膨胀， 在该过程中产生的水的不同相在一装置中被相互分离，以使净化后的 水可以从所述装置移去。根据本发明，所述膨胀装置可以设置成一独 立的装置，或者也可以设置成一整体的装置，特别是在诸如一活化污 泥槽的压缩下游的一种装置内。根据本发明的装置还具有至少一种控 制系统，所述控制系统检测至少一种水或装置的工艺参数并且根据测 得的工艺参数至少控制至少一种添加物的添加。
根据本发明，液体被理解为待净化的水，该待净化的水除了具有 溶解的多种比例的不同的处理成分外，还具有不同的固形物比例。该 溶解的物质在工作室环境下可以是固体物质、液体和/或气体，水中 的不同物质的比例可以变化，优选根据预先安排的处理阶段变化，即 使实质上是部分的。
除此之外，该水也被称为废水或工艺用水，这些名称基本上与下 述相应地净化后的水的使用相关。例如，废水在净化后通常被排入下 水道系统而工艺用水被返回至制造过程。
根据本发明，液体被理解为净化后的水，该净化后的水中的预定 量的固形物、溶解物或有机和/或无机物已经通过一种方法或使用一 种装置被除去。这种方式处理后的水可以作为一种适当的中间水 (medium water)又被输送至随后的程序或也可以，例如在废水的情 形下，被排放至下水道系统。
根据本发明，被引进所述装置的水量的至少一部分流在一压缩装 置内压缩，例如通过一泵和/或阀，从而在该区域内压力特别地得到 很大地增加。从而，例如，压力为0.5至10巴，优选为3至7巴， 特别地优选为5至6巴。根据本发明，预定量的气体被输送至该压缩 后的水中，优选通过一种注入装置，并且气体至少部分地溶解在该压 缩后的水中。
根据一优选的实施方式，气体为压缩空气，除了空气外，使用诸 如CO2的其它气体也在本发明的含义内，所述气体的各种成分的组成 可以特定地变化。
根据本发明，本发明的装置为一喷嘴或一相应地设计的出口开 口，该喷嘴或出口开口确保水流中的气体尽可能均匀地分配。根据现 有技术，该注入装置是已知的，这样就没必要在此点上对其更密切地 关注。
添加了气体的压缩水被输送至一膨胀装置中，气体/液体混合物 的压力在该膨胀装置中得以充分降低，这优选地发生在带有添加了气 体的、压缩的部分流已经与更多的水混合时。
这代表了在所述装置内的水引导的一优选实施方式，如所指出 的：只使用根据本发明的装置处理待净化的水的部分流自然地在本发 明的含义内。
根据本发明的一特别优选的实施方式，膨胀发生在所述装置的至 少一个静止区域中，用于分离水的不同相的装置与该静止区域邻接。 例如，该装置可为一种浮选槽和/或沉淀槽，通过添加气体的水的膨 胀产生的悬浮物在上部区域分离。如现有技术中已知的，物质与这些 气泡结合并被排出，其中根据物料的大小和比重，所述物料由气泡运 送至液体的表面，如果结合有单个气泡或多个气泡的所述物料相对于 浮力太重，则下沉至沉淀区域的底部。由于该原因，本发明提及不同 的相，例如，这些相由带固形物的气泡和一液体部分的混合物组成， 且根据比重被移至液柱的表面或被移至液柱的底部。这些物质被净化 后的水从悬浮/沉淀容器的中央区域排放，且例如被输送至一可能的 随后的清洗阶段以供利用。
根据本发明的装置还具有一用于此净化装置的控制系统，该控制 系统检测至少一种水的工艺参数，优选多种工艺参数，并且根据这些 工艺参数控制至少一种添加物的添加。
在这点上，系统被理解为控制系统，该控制系统除了一计算机单 元外，还具有多个用于确定预定的工艺参数的传感器，除此之外，这 些传感器还使用通过该方式获得的信息监测该过程，优选地用于控制 和/或反馈控制该过程。例如，借助于这些工艺参数，从而可以监测 待净化水流的至少一种添加物的添加，通过具有至少一测量点的特别 优选的实施方式的装置，这被反馈控制或控制，所述测量点允许在水 流膨胀之前添加第一添加物。
例如，当添加了气体的被压缩的部分流已经被输送至余留的水流 时，测量可以进行。优选在添加了气体的被压缩的水膨胀之前进行测 量。
根据本发明，辅助材料被理解为优选地选自包括下述物质的组的 添加物：例如，诸如聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、斑脱土、水玻璃、聚 酰胺胺、聚合氯化铝、明矾、淀粉、改性淀粉、羧甲基纤维素、矿物 材料、水杨酸甘油酯(glycosal)，这些物质的组合以及类似物等的 阳离子和阴离子絮凝剂，诸如钠碱液、铝酸钠、氢氧化铝、硫酸、钾 碱液、有机酸和有机碱、还原剂、氧化剂，这些物质的组合以及类似 物等的酸和/或碱。此外，当来自并且优选地在其它过程中进行碱处 理时，特别是在废水处理和/或净化时，水，即主要含水的液体可以 被用做这种添加物。
根据本发明，参数被理解为选自包括下述参数的组的工艺参数： 例如，速度、量、压力、温度、pH值、阳离子的比例、阴离子的比例、 有机物的比例、固形物的比例、粘度、表面张力、电荷状态、盐含量、 硬度、反应时间、作用时间、电荷密度，它们的组合和类似的参数。
在另一特别优选的实施方式中，所述装置的上游设有至少一个进 一步的净化装置。如现有技术中已知的，例如，这可以为一机械的、 化学的和/或物理的、生物的阶段或其组合等。
根据另一特别地优选的实施方式，装置的流入处具有多根输送管 线，即多个水流，至少一些水被传送至此处、被压缩并且添加预定量 的气体。根据上述实施方式，水流优选地随后被合并、并且随后输送 其以进行膨胀和分离。
然而，仅仅在压缩的水流中混入添加的气体或仅仅将废水流相互 特定的合并、并且输送其以进行膨胀和分离以净化自然地也是在本发 明的含义内的。此外，通过添加压缩的气体进行水流的压缩或增加压 力也在本发明的含义内。
此外，必须指出，上述装置在其功能或随后描述的方法步骤方面 也包括此处使用的以实施相应的方法步骤的单元或装置。因此，该方 法也包括必需的装置，该装置相应地是根据本发明的装置的一部分。
所述目的还由根据本发明的用于水的净化的方法得以满足，所述 方法特别是还用于造纸行业的水的连续净化，且至少包括对流入水的 至少部分流的压缩，其中至少一预定量的气体，特别是压缩空气溶解 于该流入的水中。
溶解了预定量的气体的压缩水流随后被膨胀，并在水流的特定固 形物结合处产生精细气泡。
如关于所述装置已经说明的，使用根据本发明的方法，现可以互 相分离不同的相，其特征在于，在压缩后，根据预定的工艺参数，至 少一种第一添加物被计量供给入水流中。
根据一特别优选的实施方式，只有流入水的部分流被压缩且具有 添加的气体，在膨胀前该水与另一水流混合。随后，水流在一预定的 位置，尤其是在一静止区域被膨胀。
根据另一特别优选的实施方式，在前述实施例中，在添加了气体 的水和其它一部分流或其它几部分流混合后，进行至少第一添加物的 计量供给。
根据另一优选的实施方式，所述方法的特征在于，至少一些被输 送至该过程的水流在至少另一净化阶段被预处理。如现有技术已知 的，该净化阶段可以为机械的、物理的、厌氧的、好氧的净化阶段和 它们的组合或类似的阶段。
此外，在流入水流中进行压缩和气体的溶解也在本发明的含义 内，其工艺参数与待净化水的工艺参数显著地不同。
根据另一特别优选的实施方式，在压缩前或在水中溶解气体前， 优选地根据预定的工艺参数计量供给入的第二添加物被计量供给入 待净化的水中，优选被计量供给入主要的水流中。
另外必须指出的是，多种添加物自然也可以被一起添加至水流中 或为了特别地考虑各种辅助材料的需要的反应时间和添加物的相互 反应而在不同的计量供给位置加入。
根据另一特别优选的实施方式，根据本发明的方法仅用于源自上 游净化阶段的水的部分流，使用根据本发明的方法处理源自上游净化 阶段的水的全流自然地也在本发明的含义内。
根据另一优选的实施方式，在预定的处理条件下利用一注入装置 进行预定量的气体的溶解，该注入装置可以是例如，特别是实现气体 与水的均匀混合的喷嘴或扩散器。这种注入装置在现有技术中是已知 的。
本发明还进一步涉及用于水的净化的上述装置或上述方法的应 用，特别是用于从液体中连续地分离盐、固形物和/或气体，例如被 用于造纸的生产过程中。
参照不同的实施方式，本发明在下面将更详细地得到说明，如所 明确地指出的，这些仅仅是根据本发明的方法或装置的一些可能的应 用，以一种可选择的方式，特别是不同的组合使用该方法和装置自然 地也在本发明的含义内。这意味着，例如使用此类用于水的净化的根 据本发明的方法或装置形成其它行业分支的基础，例如奶制品、建材 行业、金属加工和金属生产行业等，或公共废水净化。
