專利名稱：凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法，不用凝聚劑，而是將污濁液中的電解質作為凝聚劑，不僅可從濃厚污濁液中、而且可從稀薄污濁液中使微粒以遠遠高于自然沉降速度的高速度作沉降分離，使微粒從大塊體進一步長大，濃縮分離成高濃度污泥和清澈的液體。
背景技術：
過去當污濁液較為稀薄時，是在污濁液中添加無機凝聚劑來進行凝聚。為了提高微粒間的碰撞效果，設有進行高速攪拌的反應室，當所形成的塊體較小，以致固液分離效果差時，就再添加高分子凝聚劑，在微粒塊體之間通過高分子凝聚劑架橋連接而形成大塊體后，再在沉淀槽中進行分離。采用這種方法凝聚污泥的凝聚濃度低，不能用于生命體，處理后的水很可能污染環(huán)境。
本發(fā)明人曾提出過從釀造廢液、培養(yǎng)增殖液、疏浚水等含有微粒[微生物(活性污泥)、藻類、無機質、浮游生物等]的被處理水將微粒進行凝聚分離的凝聚裝置及凝聚法(特公平7-16563號、特公平7-29119號)。為了在該凝聚裝置中使注入液與被處理水(疏浚水)中的微粒凝聚，必不可少的條件是使具有電解質濃度差(電位差)的2種液體作層流接觸。即，要使其作層流接觸，必須保持向一根混合管供給的被處理液流量為Re＜105，再使被處理液與混合管中含塊的液體碰撞混合來提高處理能力。而要在現(xiàn)有的固液分離部設置上述發(fā)明的凝聚濃縮裝置，則希望進一步提高凝聚濃縮污泥的濃度和使凝聚濃縮裝置小型化。
過去，凝聚管(稱為使注入管和混合管中的2種液體作層流接觸的雙重管)使用筆直的管子(直管)。該凝聚管越長，處理能力(凝聚性能)越強，但為了處理大量液體而在現(xiàn)場安裝若干數(shù)米長的凝聚管會受到很多限制，而若縮短凝聚管長度而增加管子數(shù)，則又會增加設備費用。
凝聚管(直管)是管子越長(譬如超過4m)性能越好，但為了得到層流，就不允許連接部出現(xiàn)焊接等造成的凹凸，對裝置的安裝限制較多，工期所需的天數(shù)長，裝置不易移動，無機動性。為此極需開發(fā)既能保持凝聚性能又能放在移動車輛上的小型裝置，而最大的課題是要使凝聚裝置能夠裝入現(xiàn)有的固液分離部的高度內(nèi)。
采用本裝置，如果將凝聚管內(nèi)的注入液和混合液這2種液體的電解質濃度差調(diào)節(jié)在0.1mg/升以上，且2種液體作層流接觸后在液體的界面使2種液體的微粒表面電位差保持在0.1mV以上，同時將污濁濃度繼續(xù)維持在2種液體的粒子間距離為100埃以內(nèi)，就會進行碰撞凝聚并在瞬間形成塊體。缺點是，對裝置的微小振動等會破壞2種液體的層流界面，2種液體混合時不會產(chǎn)生凝聚。為此，當設置在室外時，必須防止對長凝聚管的振動。
過去，從塊體形成槽的溢流擋板用直管、傾斜板方式取出的塊體過大(30～40mm)，下落速度很快，與靜水間的阻力很大，從沿傾斜板落下的大塊體上剝離的小粒子很多，一旦大塊體開始沿傾斜板下降，在這之前形成于塊體形成槽上部的清澈液會因沿塊體形成槽壁與傾斜板之間的間隙上升的剝離小粒子而頃刻間變得混濁，同時使固液分離部底部的濃縮性能也下降。以得到清澈液體的凝聚分離為目的的裝置就需要設置繼續(xù)處理剝離粒子的系統(tǒng)和防止發(fā)生傾斜板上剝離的裝置。
在先前發(fā)明的特公平7-16863號、特公平7-29119號中，在混合管內(nèi)形成的塊體在塊體形成槽內(nèi)與污濁微粒碰撞而形成大塊體，但存在要使注入液和混合液作層流接觸的限制。由于每根直管式凝聚管的處理液的含塊體液量較小，故為了大量處理被處理液，即使再將被處理液增加到來自凝聚管的含塊體液量的3倍以上甚至300倍，則雖然在塊體形成槽內(nèi)形成大塊體，但在大塊體沿傾斜板下降輸送到固液分離部的過程中，如果塊體的直徑大于35mm，則塊表面的剝離現(xiàn)象就非常嚴重。故需要開發(fā)能將與含塊體液量10～50倍以上的被處理液間進行碰撞混合后形成的大塊體在剝離很少的狀態(tài)下進行輸送的裝置、以及使被處理液量增加到被處理液量/含塊體液量為10～50倍以上的方法。另外，要求裝置小型化，以便能夠設置在車輛上，而最大的課題在于將凝聚濃縮裝置裝入現(xiàn)有固液分離部的高度。
在造紙業(yè)的造紙工序中，為了將過濾網(wǎng)下大量的稀薄纖維微粒廢水(稱為稀薄污濁液)進行凝聚，要用大量的凝聚劑。要求開發(fā)出不用凝聚劑而對大量稀薄污濁液進行凝聚處理的凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法。
在對食品原料的濃厚微粒進行水洗(去堿液)的工序中進行沉降分離時，由于不能使用凝聚劑，故沉降分離很難。要求開發(fā)出不用凝聚劑、縮短水洗工序時間、水洗工序時合格率高的凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法。尤其需要開發(fā)一種固液分離裝置，在將微粒與大量液體分離的工序中，能在使用價格昂貴的裝置進行過濾·脫水之前就已經(jīng)用價格低廉的凝聚濃縮裝置將大部分液體除去。作為本發(fā)明人發(fā)明對象的這種凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法的最大缺點在于，如果沒有通過混合液與注入液的層流接觸而形成塊體的含塊體液，則即使供給被處理液也不能形成大塊體。只要2種液體中的任一方未向混合管內(nèi)供給，就不能形成塊，致使未凝聚的污濁液排向公共水域。大部分的廢水處理裝置都是夜間無人運轉的，故也要求開發(fā)出能解決這類問題的凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法。
發(fā)明的公開本發(fā)明人是通過以下(1)～(8)所示的凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法解決了凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法中存在的前述問題，能夠將被處理水濃縮分離成高濃度污泥和清澈液體，并能使裝置小型化，可設置在車輛上。
(1)一種凝聚濃縮裝置，使含有不同電位的微粒的液體分別在多重管的內(nèi)管和外管流下，并在下游使內(nèi)管和外管中的液體接觸，使微粒結成塊體，其特點是，將多重管的內(nèi)管和外管做成螺旋狀混合管，在外管內(nèi)下游方向形成內(nèi)管的開口部，并設有使從內(nèi)管和外管個別供給的不同電位的液體接觸、使固體成分結成塊體的螺旋凝聚管。
本發(fā)明中所述的螺旋狀，是具有彎曲的圓弧、渦卷、螺旋等形狀的統(tǒng)稱。供給的液體沿平面或具有水平差地流下，其軌跡為圓的全周、圓的多圈或局部。
(2)一種凝聚濃縮裝置，由供給含微粒的被處理液的供液部和設置在該供液部下方的固液分離部組成，且前述供液部由對被處理液進行分配的分配室和分散液室組成，其特點是，使來自前述分散液室的液體流下的螺旋混合管與供給來自分配室的被處理液的增量管在下游的合流部會合，在螺旋混合管內(nèi)部設有下游方向具有開口部的螺旋注入管，使個別地供給螺旋混合管和螺旋注入管的不同電位的2種液體在前述開口部接觸后作為含塊體液，再在增量管下游的合流部將該含塊體液與被處理液混合后形成大塊體。
(3)在前述(2)所述的凝聚濃縮裝置，在內(nèi)部設有注入管端末開口部的混合管端末的、與增量管流下液體間的合流部附近設置碰撞混合部。這里的碰撞混合部只要是具有能統(tǒng)一塊體大小、防止形成在與被處理液的碰撞過程中容易剝離的大塊體(35mm以上)的結構即可，可以將多個噴嘴和多孔板交替組合設在混合管內(nèi)，反復進行碰撞、分散，以統(tǒng)一塊體大小。
(4)一種由固液分離部和其上部的分配室及分散液室組成的凝聚濃縮裝置，其特點是，將使來自前述分散液室的液體流下的螺旋混合管設置在來自分配室的螺旋增量管內(nèi)，并在螺旋混合管的內(nèi)部設置下游方向具有開口部的螺旋注入管，用螺旋增量管和螺旋混合管及螺旋注入管構成三重管，使個別地供給螺旋混合管和螺旋注入管的不同電位的2種液體在前述開口部接觸，以形成含塊體液，再將該含塊體液在增量管下游的合流部與被處理液混合后形成大塊體。
(5)在(1)、(2)、或(4)所述的凝聚濃縮裝置中，在混合管的內(nèi)部或增量管的內(nèi)部設置對注入管或混合管作多重支承用的托架，該托架具有以規(guī)定間隔接觸支承于管內(nèi)壁的多個葉片部，使該葉片部的上游側或下游側呈尖頂狀，以減小流動阻力。
(6)一種凝聚濃縮裝置，其特點是，在固液分離部的上部設置分配室和分散液室，將使來自前述分散液室的液體流下的螺旋混合管在下游與來自分配室的增量管會合，在螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向開口的螺旋注入管，在固液分離部設置下部封閉的塊體形成槽，在該塊體形成槽的內(nèi)部配置前述增量管的端末，在前述塊體形成槽的外部或內(nèi)部將螺旋下降管設置成其端末對固液分離部開口的狀態(tài)。
(7)一種凝聚濃縮裝置，其特點是，在固液分離部的上部設置分配室和分散液室，將分別使來自前述分散液室的液體流下的多個螺旋混合管在下游與來自分配室的多個增量管會合，或將多個螺旋混合管設在多個增量管內(nèi)形成多重管，在各個螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向開口的螺旋注入管，在設于固液分離部且下部封閉的塊體形成槽的內(nèi)部配置前述多個增量管的端末，并從前述塊體形成槽設置下降管。
(8)一種凝聚濃縮法，其特點是，用由各形成螺旋狀的外管和內(nèi)管組成的混合管分別使不同電位的分散液和注入液流下，并在下游使它們接觸，形成含塊體液，并將該含塊體液與含微粒的被處理液混合后形成大塊體，進行固液分離。
對附圖的簡單說明

圖1是設有螺旋(蛇形管)凝聚管的凝聚濃縮裝置的縱剖視圖。
圖2是表示混合管與增量管之間的接合和注入管開口部關系的剖視圖。
圖3是在移動車輛上設有螺旋(渦卷管)凝聚管的凝聚濃縮裝置的縱剖視圖。
圖4表示支承混合管、注入管及增量管的托架，其中(a)是軸面方向剖視圖，(b)是軸向剖視圖，(c)是安裝到混合管上時的側視圖。
圖5是具有塊體形成槽、且在該塊體形成槽外側設有螺旋下降管的再凝聚式凝聚濃縮裝置的縱剖視圖。
圖6是在塊體形成槽內(nèi)側設有螺旋下降管的再凝聚式凝聚濃縮裝置的縱剖視圖。
圖7是在塊體形成槽內(nèi)進行固液分離后再用導管引向現(xiàn)有(傳統(tǒng))固液分離部時的剖視圖。
圖8是將螺旋混合管與多個增量管各自接合時的凝聚濃縮裝置的剖視圖。
圖9是將多個螺旋混合管與1根增量管接合時的局部切除側視圖。
圖10是本發(fā)明的凝聚濃縮裝置的實施例系統(tǒng)圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下結合附圖詳細說明本發(fā)明。
在圖1的實施例中，凝聚濃縮裝置由供液部1和設置在其下方的固液分離部2組成。關于固液分離部2，如后所述，只要能夠進行固液分離，即使是現(xiàn)有設施也能使用。前述供液部由對含微粒的被處理液進行分配的分配室3和分散液室4組成。在這種凝聚濃縮裝置中，將使來自前述分散液室4的液體流下的螺旋混合管5與使來自分配室3的被處理液流下的增量管6在下游的合流部7會合。在螺旋混合管5的內(nèi)部設有在下游方向具有開口部8的螺旋注入管9。個別地供給螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同電位的2種液體在前述開口部8處接觸后形成塊，成為含塊體液。從而，螺旋混合管5和螺旋注入管9的雙重管成為凝聚管。接觸最好在層流狀態(tài)下進行。再使該含塊體液在增量管下游的合流部7處與沿增量管6流下的被處理液混合，使被處理液中的微粒以含塊體液中的塊為核心凝聚成為大塊體。
如圖2所示，在螺旋混合管5的內(nèi)部有螺旋注入管9，該注入管端末的開口部8在與混合管吐出口10間的距離為混合管直徑D的4～10D的上游位置向下游方向開口。增量管6在凝聚筒11上部的分配室3開口，被處理液12以溢流方式供給，并在合流部與混合液碰撞混合，經(jīng)過送塊泵13供給固液分離部2內(nèi)的塊體形成槽14內(nèi)以分離成大塊體和清澈液。前述分配室3和分散液室4置于最上方，在其下方的凝聚筒11內(nèi)設置螺旋混合管5(內(nèi)部設置螺旋注入管9)和增量管6。密封結構的凝聚筒11與固液分離部2之間通過連通管15連通，調(diào)節(jié)凝聚筒11的水位保持比固液分離部2的水位高3～50cm，以定量地供給注入液16、分散液17和被處理液12。處理水從凝聚筒11的放水管18放出。
如圖1和圖2所示，在螺旋混合管5和增量管6的延長管6a端部設有碰撞混合部25。通過碰撞混合部25增加碰撞次數(shù)，以均勻塊體大小，形成致密塊體。
圖3是可將固液分離部2和凝聚濃縮裝置裝載在移動車輛19上進行移動的實施例。
這種凝聚濃縮裝置由固液分離部2及其上部的供液部1的分配室3和分散液室4組成，使來自前述分散液室的液體流下的螺旋混合管5設在來自分配室3的螺旋增量管6內(nèi)，在螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向有開口部的螺旋注入管9，用螺旋增量管6、螺旋混合管5及螺旋注入管9形成渦卷狀三重管20，并首先使個別地供給螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同電位的2種液體在注入管端末的開口部8處接觸，形成含塊體液，再使該含塊體液在增量管6下游的合流部7與被處理液混合后形成大塊體。
該凝聚濃縮裝置可將3.5m的前述渦卷狀三重管20做成高度為60cm的螺旋增量管6放入凝聚筒支架21內(nèi)，分配室3、螺旋增量管6、分散室4及螺旋混合管5之間的連接管分別用可撓性管，在固液分離部2的上側面連接可上下伸縮的波紋筒22，可針對固液分離部的溢流水位來調(diào)節(jié)分配室3、分散液室4的水位。移動時將波紋筒22壓縮，分配室3、分散液室4則與凝聚管增量管6分開，并放入固液分離部內(nèi)，將波紋筒壓縮到固液分離部上方15cm的高度，以便于移動。凝聚筒支架21用獨立于移動車輛19之外的梯子23支承，在梯子與凝聚筒支架21間的連接部和梯子23的接地部裝有防振橡膠，防止從固液分離部2排出凝聚污泥用的耙子24振動，抑制凝聚性能降低。
圖4(a)～(c)表示采用多重管時對注入管9或混合管5作多重支承用的托架26的示例，(a)是軸面方向剖視圖，(b)是軸向剖視圖，(c)是安裝在混合管5上時的側視圖。該托架26是在環(huán)狀支承部26a上設置多個以等間隔接觸支承在管內(nèi)壁上的葉片部26b。該葉片部26b的上游側或下游側呈尖頂狀，以減小流動阻力。在圖示的例子中，安裝在混合管5上的為塑料制品，安裝在其內(nèi)側的為薄金屬制品。材料根據(jù)用途適當選擇。內(nèi)外側可使用任何材料?；旌瞎芎妥⑷牍堋⒃隽抗芎突旌瞎芨髯缘墓茌S可以大致會合。
圖5、圖6所示的例子是在固液分離部2的上部設置分配室3和分散液室4，使來自前述分散液室4的液體流下用的螺旋混合管5在下游與來自分配室的增量管6會合，在螺旋混合管的內(nèi)部設有在下游方向開口的螺旋注入管9，在配置于固液分離部且下部封閉的塊體形成槽14的內(nèi)部配置前述增量管6的端末，在前述塊體形成槽的外部(或如圖6所示在內(nèi)部)設置螺旋下降管27，并使其端末向固液分離部的底部開口。圖6是在固液分離部2設置再凝聚槽28。是將固液分離部2的剝離小粒子浮游區(qū)域29與再凝聚槽28連接，可將剝離小粒子再次凝聚。在對淘米廢水進行處理的活性污泥處理設施的活性污泥處理液中會產(chǎn)生絲狀微生物，其活性污泥穩(wěn)定，不能對自然沉降速度1cm/日、濃度12,000ppm的污水進行凝聚濃縮。該絲狀松散污泥使0.2升/min的注入液16與由該活性污泥水和自來水以3∶1混合的0.3升/min混合液作層流接觸，并使從混合管5吐出的含塊體液(0.5升/min)在增量管6內(nèi)與被處理液碰撞混合，形成大塊體，并使該含有液輸送管的吐出口向塊體形成槽(容積150升)內(nèi)開口。注入管內(nèi)徑為8mm、混合管內(nèi)徑為19mm、增量管內(nèi)徑為63.5mm，螺旋下降管則使用125mm的。使用圖5所示的裝置。
A)以滯留時間30分鐘的速度向塊體形成槽供給0.5升/min含塊體液量和4.5升/min被處理液量。
B)以滯留時間5分鐘向同一塊體形成槽供給0.5升/min含塊體液量和29.5升/min被處理液量。
結果，在中止供給被處理液后，塊體形成槽內(nèi)的流動層高為B)低于A)，從槽內(nèi)吸上的兩者的污泥沉降速度也是B)比A)快。
C)以滯留時間2分鐘向塊體形成槽供給0.5升/min含塊體液量和74.5升/min被處理液量。
結果，塊體形成槽內(nèi)的流動層高與B)無差別。
D)以滯留時間4分鐘向同一塊體形成槽供給0.5升/min含塊體液量和37.0升/min被處理液。
結果，塊體形成槽內(nèi)的流動層高為D)低于B)，B)的流動層高之所以高于D)，是由于在單位時間內(nèi)供給的被處理液少，塊體的成長較慢。
C)的流動層高之所以高于D)，是由于在塊體形成槽內(nèi)的滯留時間只有2分鐘而造成的影響。
在B)和C)的運轉條件下進行處理，經(jīng)過3小時后，固液分離部的凝聚濃縮污泥的濃度為11,600ppm和11,000ppm。
在D)的運轉條件下進行處理，在用螺旋下降管從塊體形成槽供給固液分離部后的3小時后，固液分離部的大塊體凝聚濃縮污泥將供給的被處理液濃度12,000ppm的活性污泥(自然沉降速度1cm/日)濃縮為13,000ppm。在傾斜板上可見的剝離現(xiàn)象在螺旋下降管的持續(xù)運轉中未見。
通過使0.075升/min含塊體液量與200倍的15升/min被處理液碰撞后在塊體形成槽內(nèi)的滯留時間延長到10分鐘，可形成致密的大塊體(35～55mm)，在固液分離部中經(jīng)過4小時后可得到濃縮為15,000ppm的松散活性污泥。
圖7表示在塊體形成槽14內(nèi)用本發(fā)明的前述結構進行固液分離后、再用導管30引向傳統(tǒng)的(現(xiàn)有的)獨立固液分離部2的結構。以下說明圖7所示裝置的實例。對松散活性污泥(沉降速度2.3cm/日)進行處理的直徑3m、深4m的固液分離部處于不能運轉的狀態(tài)，外側設有供液部、螺旋凝聚管、塊體形成槽、內(nèi)裝螺旋下降管的塊體形成槽14。螺旋下降管27貫通固液分離部壁面，其端末的擴大管噴嘴成為大塊體的吐出口而接合。將松散活性污泥的0.2升/min注入液與0.3升/min分散液(3份活性污泥+1份自來水)作層流接觸后形成的0.5升/min含塊體液在增量管內(nèi)與被處理液(松散活性污泥液)碰撞后在塊體形成槽內(nèi)滯留4分鐘進行碰撞混合后形成大塊體，將該大塊體用在該槽上方開口的螺旋下降管經(jīng)過擴大管噴嘴輸送到固液分離部。凝聚管的注入管內(nèi)徑為8mm，混合管內(nèi)徑為19mm，增量管內(nèi)徑為65mm，由2根150mm內(nèi)徑的螺旋下降管構成。
以滯留4分鐘的速度連續(xù)36小時向150升的塊體形成槽內(nèi)供給0.5升/min含塊體液和37.35升/min被處理液，用2根150mm內(nèi)徑的下降管以4.5mm/sec從塊體形成槽供給固液分離部后經(jīng)過10個小時，從濃度3,200ppm被處理液得到13,400ppm的松散活性污泥。濃縮了4.1倍。來自固液分離部的放出水MLSS為5～13ppm。對固液分離部的水面積負載為7.7m3/m2日。
圖8表示雙重式，即，在固液分離部30(可以是現(xiàn)有的)的上部設置分配室3和分散液室4，且將分別使來自前述分散液室4的液體流下用的2根螺旋混合管5、5分別與來自分配室3的2根增量管6、6在下游會合，并在各螺旋混合管5、5的內(nèi)部使螺旋注入管9向下游方向開口。在下部封閉的塊體形成槽14的內(nèi)部配置2根增量管6、6的端末，并從前述塊體形成槽向固液分離部2配置下降管27。
圖9表示將內(nèi)部設有注入管9的多根螺旋混合管5與1根增量管6的多個集合管38在下游會合的一例。分散液室4可以設置多個，也可在分配室3的外周設置成圓環(huán)狀。
圖10是本發(fā)明凝聚濃縮裝置的實施例系統(tǒng)圖。向分配室3和分散液室4及注入管9分別供給要進行凝聚處理的被處理液12、分散液17、注入液16。被處理液12既可以是未經(jīng)處理的工廠廢水，也可如圖所示，在混合槽31中添加活性污泥32或來自固液分離部2的凝聚混合污泥33。來自固液分離部2的凝聚混合污泥33是除去了固態(tài)物質34后的液體。注入液16和分散液17在本例中分別在注入液調(diào)節(jié)槽35和分散液調(diào)節(jié)槽36中用活性污泥32和自來水37調(diào)節(jié)成產(chǎn)生濃度差(即電位差)，然后分別用泵輸送。這樣，就可不用凝聚劑，而用本來就要處理的對象，將大量被處理液作為增量液進行凝聚處理。
以下探討將凝聚管從直管改為螺旋管的意義。
將直管式混合管在外、直管式注入管在內(nèi)的雙重凝聚管做成注入管直徑為20mm、混合管直徑為67mm、且混合管為6.5m的透明管，在其管內(nèi)將混合管和注入管的管軸大致會合并從水平向下游方向下降5度，并在混合液供給槽內(nèi)配置注入液供給槽，混合管的一端入口在分散液室側壁開口，相隔6.5mm的另一端在固液分離部內(nèi)的塊體形成槽開口。向注入液供給槽開口的注入管通過混合管入口，成為注入管長為上方1.25m、2.5m、5m的雙重管，注入管吐出口(開口部)在混合管內(nèi)開口。從距離注入管吐出口達混合管直徑2倍的部位向著下游，凝聚塊體處于管底部，沉清液處于管上部，界線分明，以注入管長+0.2～1m位置的塊體上方的沉清液的清澈度來進行判斷，并向注入管中供給a毫升/min的活性污泥，向混合管以5a毫升/min的比例供給混合液(活性污泥/自來水=5/1)。將另一20mm直徑注入管和63mm直徑混合管(透明管)構成的雙重混合管繞成500mm直徑的螺旋管(蛇形管)，將注入管長1.25m、混合管長2.5mm的凝聚管與塊體形成槽連接，對注入管長+0.2～1m位置的塊體上方的沉清液的清澈度(SS 20ppm)，將與直管大致相同值時的上述注入液與分散液(混合液)的各自供給液量作為對應各自的管長而形成塊體的最大流量求出。其結果如表1所示。
表1

在使用直管時，注入管長達到2倍時最大流量也增加到2倍，注入管長達到4倍時，最大流量也增加到4倍。
1.25m長的螺旋管的最大流量與同樣長1.25m的直管相比，可得到13倍量的含塊體液。這是由于螺旋管可穩(wěn)定地形成層流，混合管內(nèi)具有注入管的螺旋混合管(混合管)容易得到穩(wěn)定的大流量層流。當然被處理液也可以含塊體液3～300倍的比例供給，故本發(fā)明的凝聚濃縮裝置既可實現(xiàn)設置在現(xiàn)有沉淀槽中的小型化要求，又同時使性能提高13倍。
本設施向環(huán)境保護水域排水時，必須防止未反應污濁液流出。為此要可靠地形成含塊體液。為了提高安全性和可靠性，將多根由注入管和混合管構成的雙重螺旋混合管與1根增量管接合，并在塊體形成槽內(nèi)配置1～3根這樣的增量管，這是防止未反應污濁液流出的基本結構，圖8、圖9所示的本結構的污濁液處理能力的最低值為13升/min×60倍=780升/min≈1,120m3/日[用2根螺旋混合管×2，用與3～300倍量被處理液的混合×15，再用2根增量管×2，=×2×15×2=×60倍]。
采用本發(fā)明，不用凝聚劑即可對造紙過濾網(wǎng)下的500ppm低濃度大容量稀薄污濁液B液進行凝聚處理。以下為其實施例。
1)將直徑67mm、長1.25mm的直管式混合管與直徑20mm、長1m的直管式注入管的管軸會合，分別供給1.75升/min混合液(B液10∶自來水2)和0.35升/min注入液B液，并使它們作層流接觸，但未形成塊體。這是因為被處理液為500ppm的稀薄液，故碰撞粒子的間距較大，不能形成塊體。
2)針對同樣為造紙污濁液的3,600ppm沉降濃縮液A液，分別向同樣的1組直管式凝聚管供給1.75升/min混合液(A液10∶自來水2)和0.35升/min注入液A液，則一旦使它們作層流接觸，立即形成塊體。而送液量大于上述數(shù)值時則不形成層流而產(chǎn)生渦流，不形成塊體。
3)選擇容易到手的8,000ppm高濃度活性污泥(C液)為形成塊體用的液體，向1.25m螺旋混合管(內(nèi)徑63.5mm)供給9升/min混合液(C液9∶自來水2)，并向1m長的螺旋注入管(內(nèi)徑19mm)供給2.2升/min注入液(C液)。
比較2)和3)的相同長度的雙重螺旋凝聚管內(nèi)的含塊體液形成能力，則3)的螺旋凝聚管(9+2.2)=11.2升/min2)的直管式凝聚管量(1.75+0.35)=2.1升/min螺旋凝聚管的處理能力與為形成含塊體液而選擇高濃度注入液、高濃度混合液8,500ppm/3,600ppm之差時的5根直管式凝聚管的處理能力(1分鐘11.2升/2.1升，大致5倍)相同。
增量液能對含塊體液量3～300倍量的被處理液進行處理，故可進行約35.7倍的處理，即11.2升/m×35.7=400升/m。
為了對200升/min的500ppm的稀薄液進行處理，以200升/min供給8,000ppm活性污泥，從沉淀在固液分離部的8,000ppm凝聚混合污泥(造紙微粒+活性污泥)中抽取，污泥可以是12.5升/min。
本實驗只是在塊體形成槽內(nèi)設置1根增量管(直徑150mm)，且在1根增量管上連接1根螺旋混合管，但在實際使用中，如果象圖8那樣，在塊體形成槽內(nèi)設置2根增量管，且如圖9所示，1根增量管上至少連接2根螺旋混合管，則可進行400升/min=24m3/h×2×2=96/m3/h=2,300m3/日的處理。
本發(fā)明采用上述結構，故具有以下效果。
使用螺旋管(蛇形管·渦卷管·圓弧管)時，與直管相比，層流穩(wěn)定性提高、液體通過能力高達10倍以上，故只需設置螺旋凝聚管，就能確保所需的含塊體液量。在為了確保層流而將注入管和混合管的管軸會合時無須直管那樣的精密度。凝聚濃縮裝置的高度可縮小到原來的1/5，容積可縮小到原來的1/3～1/10。因此，本發(fā)明的凝聚濃縮裝置幾乎可設在所有現(xiàn)有的固液分離部中。
可裝載在移動車輛上，很容易根據(jù)長、短時間的污水處理而移動·移設?？纱蠓冉档湍墼O備費。
如果將本發(fā)明凝聚濃縮裝置設置在活性污泥的固液分離部，可相對1cm/日沉降速度的松散污泥而以10,000倍的速度沉降，充氣槽的污泥總量增加到2～4倍，BOD20的污泥負荷為0.06kg/kg日以下，自活性污泥法開發(fā)以來一直必不可少的處理剩余污泥的費用幾乎不再需要，處理水質達到BOD5的除去率為99％以上，污濁液成為清澈液，排出的只是CO2N2。當然也不再需要凝聚(劑)裝置、污泥濃縮槽、過濾裝置、焚燒設施和污泥丟棄場所的維持管理費用，新增的凝聚濃縮裝置費可用節(jié)省出來的剩余污泥處理費用來抵銷，短時間即可收回投資。
1臺處理能力為3,000m3/日的凝聚濃縮裝置可在工廠內(nèi)制造，在現(xiàn)場只要將前后的配管連接上即可，可縮短施工時間，作為環(huán)境設施，可以縮短不需要的停止運轉期間。
在從塊體形成槽排出大塊體時，通過使用螺旋下降管，可以根據(jù)塊的性狀用下降管的傾斜角度來調(diào)節(jié)大塊體的下降速度，可以使從塊體形成槽沿下降管內(nèi)下降的大塊體成為無間隙的連續(xù)移動層而連續(xù)排出，幾乎不發(fā)生微粒的剝離現(xiàn)象。
在堆積在固液分離部的凝聚濃縮污泥與沉清液之間的界面，通常容易形成凝聚濃縮污泥層?？梢酝ㄟ^吸引泵吸引該污泥層表面的剝離小粒子，并返送到被處理液供給管，再在塊體形成槽內(nèi)繼續(xù)供給再凝聚系統(tǒng)進行處理，而降低前述螺旋下降管內(nèi)的輸送速度也可減少微粒從大塊體剝離，能有效地防止剝離小粒子污染沉清液。
如果將具有多根碰撞混合部的螺旋凝聚管的吐出口和一根增量管的多根集合管接合后形成增量管，并在塊體形成槽內(nèi)設置多根這樣的增量管，則即使不向多根凝聚管內(nèi)供給注入液或混合液，多根凝聚管的含塊體液和被處理液也會在增量管內(nèi)或塊體形成槽內(nèi)碰撞，必定會形成塊，不會有未反應的污濁液向環(huán)境保護水域排出，可確保提高處理能力和安全性。
工業(yè)上利用的可能性利用本發(fā)明的凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法，以濃縮分離的對象為例，可以對疏浚、挖掘、護岸、開設水路等工事中產(chǎn)生的土砂、粘土、污泥進行分離除去，可除去水庫、貯水場、海、湖沼、溝渠的堆積污泥，除去養(yǎng)魚場、養(yǎng)殖場的殘餌和污泥，對上水·用水的前處理，除去赤潮，進行高濃度活性污泥法·松散活性污泥的凝聚分離，對動植物浮游生物的濃縮分離，除去紫菜末，從廢水中回收有用物質，對稀薄大容量污濁液(造紙機過濾網(wǎng)下的紙漿屑)的凝聚分離，對農(nóng)產(chǎn)品微粒的去堿液及其他水洗工序中的凝聚分離，對發(fā)酵液和有用液體的濃縮分離，其他生產(chǎn)工序中的固液分離，對生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水進行固液分離等。
由于實現(xiàn)了裝置的小型化，可以裝載在移動車輛上，故濃縮分離的對象廣泛，具有通用性。
權利要求
1．一種凝聚濃縮裝置，使含有不同電位微粒的液體分別在多重管的內(nèi)管和外管流下，并在下游使內(nèi)管和外管中的液體接觸，使微粒結成塊體，其特征在于，將多重管的內(nèi)管和外管做成螺旋狀混合管，在外管內(nèi)下游方向形成內(nèi)管的開口部，并設有使從內(nèi)管和外管個別供給的不同電位液體接觸、使固體成分結成塊體的螺旋凝聚管。
2．一種凝聚濃縮裝置，由供給含微粒的被處理液的供液部和設置在該供液部下方的固液分離部組成，且所述供液部由對被處理液進行分配的分配室和分散液室組成，其特征在于，將使來自所述分散液室的液體流下的螺旋混合管與供給來自分配室的被處理液的增量管在下游的合流部會合，在螺旋混合管內(nèi)部設有在下游方向具有開口部的螺旋注入管，使個別地供給螺旋混合管和螺旋注入管的不同電位的2種液體在所述開口部接觸后成為含塊體液，再在增量管下游的合流部將該含塊體液與被處理液混合后成為大塊體。
3．根據(jù)權利要求2所述的凝聚濃縮裝置，其特征在于，在內(nèi)部設有注入管端末開口部的混合管端末的、與增量管流下液體間的合流部附近設置碰撞混合部。
4．一種由固液分離部和其上部的分配室及分散液室組成的凝聚濃縮裝置，其特征在于，將使來自所述分散液室的液體流下的螺旋混合管設置在來自分配室的螺旋增量管內(nèi)，并在螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向具有開口部的螺旋注入管，用螺旋增量管和螺旋混合管及螺旋注入管構成三重管，使個別地供給螺旋混合管和螺旋注入管的不同電位的2種液體在所述開口部接觸，成為含塊體液，再將該含塊體液在增量管下游的合流部與被處理液混合后形成大塊體。
5．根據(jù)權利要求1、2、或4所述的凝聚濃縮裝置，在混合管的內(nèi)部或增量管的內(nèi)部設置對注入管或混合管作多重支承用的托架，該托架具有以規(guī)定間隔接觸支承于管內(nèi)壁的多個葉片部，并使該葉片部的上游側或下游側呈尖頂狀，以減小流動阻力。
6．一種凝聚濃縮裝置，其特征在于，在固液分離部的上部設置分配室和分散液室，將使來自所述分散液室的液體流下的螺旋混合管在下游與來自分配室的增量管會合，在螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向開口的螺旋注入管，在固液分離部設置下部封閉的塊體形成槽，在該塊體形成槽的內(nèi)部配置所述增量管的端末，在所述塊體形成槽的外部或內(nèi)部設置螺旋下降管，并使其端末向固液分離部開口。
7．一種凝聚濃縮裝置，其特征在于，在固液分離部的上部設置分配室和分散液室，將分別使來自所述分散液室的液體流下的多個螺旋混合管在下游與來自分配室的多個增量管會合，或將多個螺旋混合管設在多個增量管內(nèi)形成多重管，在各個螺旋混合管的內(nèi)部設置在下游方向開口的螺旋注入管，在設于固液分離部且下部封閉的塊體形成槽的內(nèi)部配置所述多個增量管的端末，并從所述塊體形成槽配置下降管。
8．一種凝聚濃縮法，其特征在于，用由各形成螺旋狀的外管和內(nèi)管組成的混合管分別使不同電位的分散液和注入液流下，在下游使它們接觸而成為含塊體液，并將該含塊體液與含微粒的被處理液混合后形成大塊體，進行固液分離。
全文摘要
一種凝聚濃縮裝置和凝聚濃縮法,由供給含微粒的被處理液的供液部1和設在該供液部下方的固液分離部2組成,前述供液部1由對被處理液進行分配的分配室3和分散液室4組成,使來自前述分散液室的液體流下的螺旋混合管5和供給來自分配室3的被處理液的增量管6在下游的合流部7會合,在螺旋混合管內(nèi)部設有在下游方向具有開口部8的螺旋注入管9,個別地供給螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同電位的2種液體在前述開口部8接觸后成為含塊體液,再使該含塊體液在增量管下游的合流部7處與被處理液混合,成為大塊體,這樣,無須對微粒使用凝聚劑,而是將污濁液中的電解質作為凝聚劑利用,即可將污濁液濃縮分離成高濃度污泥和清澈液。
文檔編號C02F1/52GK1289264SQ9980235
公開日2001年3月28日 申請日期1999年1月25日 優(yōu)先權日1998年1月26日
發(fā)明者福永和二 申請人:福永和二