本發明涉及船舶廢水處理，具體涉及一種連續自動排渣的豎流式氣浮裝置及方法。
背景技術：
1、氣浮技術是當今水處理行業中廣泛應用的一種固液分離或液液分離技術。其基本原理是通過在待處理水中通入大量高度分散的微細氣泡，使其與廢水中的懸浮顆粒（如油脂、膠體等）黏附，形成整體密度小于水的“氣泡-顆?！睆秃象w，在浮力作用下上浮至水面，從而實現懸浮物與水的分離。
2、豎流式氣浮桶是氣浮技術的一種經典實現形式。其傳統結構通常包括一個圓筒形罐體、位于罐體中心部的中心進料桶、位于底部的微氣泡發生裝置（如溶氣釋放器）以及位于側壁中下部的清液出口。其工作流程為：經絮凝劑混合后的廢水，從底部進入中心桶，在上升過程中與微氣泡接觸、碰撞、黏附，黏附了氣泡的絮體（浮渣）密度降低，在浮力作用下向上漂浮，最終在氣浮桶的頂部液面聚集，形成一層厚厚的浮渣層，而分離后的清液則在中心桶的中上部溢流，向下經由中心桶與罐體之間的環形空間，從側壁底部的清液出口排出。
3、然而，這種傳統的豎流式氣浮桶在實際運行中暴露出以下顯著缺陷：（1）間歇性運行與浮渣積累問題：現有設備通常采用間歇式排渣模式，即排渣過程需要停止清液排出，讓罐內液位持續上升，依靠溢流將頂部的浮渣“沖”入排渣口。這種模式導致在大部分運行時間內，浮渣會持續積聚在頂部液面，一方面頂部的浮渣層會對下層正在上浮的微氣泡和新生絮體產生壓制和阻礙作用，降低氣泡與顆粒的黏附效率，同時部分積聚在浮渣層中的氣泡可能會破裂、合并，釋放出攜帶的微小油滴和顆粒，這些物質可能因水流擾動而重新下沉，或被側向流動的清液帶走，導致分離效果變差；另一方面浮渣層經長時間靜置和積累，可能導致浮渣層因重力擠壓而失水、壓實，部分不穩定的絮體可能發生“破乳”或解體，釋放出被捕集的污染物，導致出水水質惡化。（2）排渣過程中的效率與穩定性問題：間歇排渣過程本身也存在顯著缺陷，在關閉清液出口、提升液位的過程中，整個氣浮系統的水力條件發生劇烈變化，正常的分離過程被中斷。這不僅造成了處理過程的不連續，還可能導致罐內已形成的流態和壓力平衡被破壞，使底部尚未浮起的絮體被帶出，影響排渣后系統恢復運行的初始出水水質。（3）出水水質波動問題：由于頂部浮渣層始終存在，且與清液出口距離較近，在進水流量或水質發生波動時，容易引起罐內水流擾動。這會導致一部分細小的或未能牢固黏附的浮渣顆粒被下行的清液流攜帶，從清液出口排出，造成出水油份超標。
4、綜上所述，現有豎流式氣浮桶因其固有的間歇排渣方式，導致了浮渣層積累、分離效率受限、運行不連續及出水水質不穩定等技術瓶頸。因此，本領域迫切需要一種能夠實現浮渣連續、自動、平穩排出，從而從根本上優化分離環境，提升出水水質和運行效率的豎流式氣浮裝置。
技術實現思路
1、針對以上問題，本發明的目的在于提供一種連續自動排渣的豎流式氣浮裝置及方法，與現有技術相比，本發明提供的豎流式氣浮裝置能夠實現氣浮過程不間斷穩定運行，及時移除浮渣，維持穩定、潔凈的固液分離界面，降低浮渣“返混”的風險，改善出水水質，提升處理效率。
2、為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：
3、第一方面，本發明提供一種連續自動排渣的豎流式氣浮裝置，所述豎流式氣浮裝置包括氣浮柜；
4、所述氣浮柜內設置第一隔板，所述第一隔板包括由上至下依次連接的第一垂直隔板和第一斜板；
5、所述第一垂直隔板的頂部與氣浮柜的頂部連接，所述第一垂直隔板的底部與第一斜板的頂部連接，所述第一斜板的底部朝遠離浮渣的一側傾斜且與氣浮柜的內壁連接；
6、所述第一隔板和氣浮柜的內壁圍成相互分隔的兩個分區，所述第一斜板的下方為渣水混合區，所述第一斜板的上方為清液區，所述渣水混合區的底部出口通過清液連通管與清液區連通，所述清液區的出口管線設置清液液位調節裝置且通過電信號與plc控制器連接；
7、所述第一垂直隔板遠離清液的一側與氣浮柜的內壁構成垂直流道，所述垂直流道的出口通過浮渣溢流堰與集渣槽連通，所述垂直流道的上方設置浮渣液位檢測裝置且通過電信號與plc控制器連接；
8、所述氣浮柜的底部設置廢水入口和微氣泡水入口。
9、本發明提供的豎流式氣浮裝置通過第一垂直隔板和第一斜板將氣浮柜分為渣水混合區和清液區且二者連通，渣水混合區為微氣泡和廢水中懸浮顆粒黏附形成浮渣的區域，浮渣隨著液位上升進入垂直流道內，第一垂直隔板的一側為浮渣，另一側為清液，根據流體靜力學原理，plc控制器主動調節清液側的液位能夠同步驅動浮渣側的液位高度變化，基于此原理，plc控制器根據浮渣液位高度的目標值和浮渣液位高度的實測值，調控清液液位調節裝置進而調節清液液位高度，從而使浮渣液位高度達到目標值，使浮渣平穩、連續地經過浮渣溢流堰進入集渣槽。
10、本發明中，浮渣液位檢測裝置將浮渣液位的實測值實時傳遞給plc控制器，plc控制器根據浮渣液位的目標值和實測值進行計算，輸出控制信號傳遞給清液液位調節裝置，動態調節清液液位高度，從而使浮渣液位高度也能夠精確地控制在目標值附近，實現進水、出水與排渣的動態平衡。
11、優選地，所述渣水混合區內設置第二隔板，所述第二隔板包括由下至上依次連接的第二斜板、第二垂直隔板和第三斜板。
12、優選地，所述第二斜板的頂部與第二垂直隔板的底部連接，所述第二斜板的底部向靠近清液連通管的一側傾斜且與氣浮柜的內壁連接，所述第二斜板的底部位于清液連通管的下方。
13、優選地，所述第三斜板的底部與第二垂直隔板的頂部連接，所述第三斜板的頂部朝靠近清液連通管的一側傾斜且懸置于氣浮柜內。
14、優選地，所述渣水混合區包括沿料液流向依次連通的反應區、接觸區和分離區。
15、優選地，所述第二斜板的下方為反應區。
16、優選地，所述第二垂直隔板遠離清液連通管的一側與氣浮柜的內壁構成接觸區。
17、優選地，所述第二垂直隔板靠近清液連通管的一側與氣浮柜的內壁構成分離區，所述分離區的底部通過清液連通管與清液區連通。
18、優選地，所述廢水入口設置于反應區的底部。
19、優選地，所述廢水入口與廢水總管連接。
20、優選地，所述廢水總管上沿料液流向依次設置有濁度測量裝置、流量測量裝置和靜態混合器。
21、優選地，所述濁度測量裝置、流量測量裝置各自獨立地通過電信號與plc控制器連接。
22、優選地，所述廢水總管的入口分別與廢水管線和絮凝劑進料管線連接。
23、優選地，所述微氣泡水入口設置于接觸區的底部。
24、優選地，所述微氣泡水入口與溶氣釋放器的出口連接。
25、優選地，所述溶氣釋放器的入口與回流液管線連接。
26、優選地，所述清液區包括集液槽。
27、優選地，所述集液槽的底部設置出口管線。
28、優選地，所述清液液位調節裝置包括調節閥。
29、優選地，所述清液液位調節裝置的出口與外排清液管線連接。
30、優選地，所述浮渣溢流堰的堰口為鋸齒形。
31、優選地，所述集渣槽的底部出口與排渣管線連接。
32、優選地，所述浮渣液位檢測裝置包括超聲波液位計。
33、優選地，所述氣浮柜的形狀包括立方形。
34、第二方面，本發明提供一種連續自動排渣的方法，所述方法采用本發明第一方面所述連續自動排渣的豎流式氣浮裝置，所述方法包括以下步驟：
35、廢水和微氣泡水進入氣浮柜的渣水混合區，并進行氣浮分離，微氣泡吸附廢水中的絮體后上浮形成浮渣，產生的浮渣隨著液位的上升進入垂直流道，并通過浮渣溢流堰進入集渣槽，垂直流道上方的浮渣液位檢測裝置將浮渣液位高度的實測值通過電信號實時傳輸至plc控制器；
36、浮渣下方的清液通過清液連通管進入清液區，并通過清液區的出口管線外排，plc控制器根據浮渣液位高度的目標值和浮渣液位高度的實測值進行計算，通過控制清液液位調節裝置的開度調節清液液位高度，從而使浮渣液位高度達到目標值，浮渣經過浮渣溢流堰連續進入集渣槽。
37、本發明中，廢水和微氣泡水進行氣浮分離，微氣泡吸附廢水中的絮體后上浮形成浮渣，浮渣液位檢測裝置將浮渣液位的實測值實時傳遞給plc控制器，plc控制器根據浮渣液位的目標值和實測值進行計算，輸出控制信號傳遞給清液液位調節裝置，動態調節清液液位高度，從而使浮渣液位高度也能夠精確地控制在目標值附近，實現進水、出水與排渣的動態平衡。
38、優選地，所述方法包括以下步驟：
39、所述廢水和絮凝劑經過靜態混合器混合后從廢水入口進入反應區，濁度測量裝置和流量測量裝置分別將濁度和流量的實測值實時傳輸至plc控制器，plc控制器根據濁度、流量的實測值以及目標排渣量進行計算，得到浮渣液位高度的目標值；
40、在反應區內廢水和絮凝劑進行反應形成含有絮體的廢水，然后進入接觸區；
41、在接觸區內含有絮體的廢水和微氣泡水進行氣浮分離，微氣泡吸附廢水中的絮體后上浮形成浮渣，產生的浮渣隨著液位的上升進入垂直流道，并通過浮渣溢流堰進入集渣槽，垂直流道上方的浮渣液位檢測裝置將浮渣液位高度的實測值通過電信號實時傳輸至plc控制器，浮渣下方的清液進入分離區，經過分離區底部的清液連通管進入清液區的集液槽中；
42、plc控制器根據浮渣液位高度的目標值和浮渣液位高度的實測值進行計算，通過控制清液液位調節裝置的開度調節集液槽中清液液位高度，從而使浮渣液位高度達到目標值，浮渣經過浮渣溢流堰連續進入集渣槽，并通過排渣管線排出。
43、優選地，所述浮渣液位高度保持在目標值下連續排渣20-60min，相較于目標值提高浮渣液位高度5-20mm，從而提高排渣量并進行連續排渣5-10s，然后使浮渣液位高度恢復至目標值。
44、相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：
45、（1）本發明提供的豎流式氣浮裝置及方法能夠實現連續自動化運行，徹底摒棄了周期性停機排渣操作，大幅度提升了設備的利用率和處理能力，降低了人工干預強度。
46、（2）本發明提供的豎流式氣浮裝置及方法通過即時、連續地移除浮渣，并定期加大排渣量排空浮渣，從根本上解決了浮渣層長期堆積、老化導致的“返混”現象，確保了出水水質穩定和質量，同時通過控制排渣量，能夠減少對船上艙容的占用。
47、（3）本發明提供的豎流式氣浮裝置及方法通過對浮渣液位高度的控制，形成穩定的分離界面，避免間歇排渣引起的液面和頂部浮渣濃度的劇烈波動，為微氣泡和絮體的結合創造更佳條件。
48、（4）本發明提供的豎流式氣浮裝置及方法使浮渣液位高度可調，能夠從容應對多種不同廢水工況，根據處理水量和水質調整排渣量，實現較低排渣率和較高排渣濃度，降低后續污泥處理的負荷，并且無需設置機械轉動設備，故障率低，系統可靠性高。
49、（5）本發明提供的豎流式氣浮裝置的結構緊湊，空間利用率高，降低投資和建設成本。