CN103002964A - 对絮凝物进行脱水的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备包括容器（2），该容器具有由过滤元件（12）分隔开的第一容腔和第二容腔（7），所述过滤元件（12）构造为允许水通过并且滞留固态物。所述第一容腔（6）用于容纳絮凝物。该设备还包括压力施加元件（13），该压力施加元件构造为在使用时在与所述过滤元件（12）相间隔的所述第一容腔（6）中的位置施加降低的压力，所述压力施加元件（13）设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构。

Description

对絮凝物进行脱水的设备和方法

本发明涉及一种对絮凝物（flocculated material）进行脱水（de-watering）的设备和方法。该絮凝物可以由浆料（例如添加了絮凝剂的疏通污物）产生。该絮凝物可以包括诸如粘土、淤泥和有机物。

絮凝物可以是脱水工艺的阶段性的产物。该脱水工艺可以从WO2007/093809中获知。

脱水系统用于从固态物质中去除水分，从而可以回收或者处理固态物质。在脱水工艺中去除的水分可以进行进一步的处理和/或返回到环境中（例如水道中）或者作为上层清液用于工业循环的下一阶段。

传统的脱水系统通常包括筛选组件、水力旋流器、离心机、带式压滤机（belt presses）以及澄清容器。该系统可以是连续脱水系统的批次处理工艺。

已知的对絮凝物进行脱水的工艺使用带式压滤机。在该工艺中，使用一对张紧的输送带对输送带之间的污泥夹施加机械压力。带式压滤机可以实现二次毛细水去除形成合成滤饼固体。带式压滤机系统在形成便于运输和处理的可堆叠的固体方面是令人满意的。

然而，带式压滤机系统的运行速度相对较慢。因此，带式压滤机成了系统中其他脱水元件的高速运行能力的瓶颈。另外，由于具有多个移动部件和可变元件，带式压滤机存在操作的难题。导致带式压滤机系统需要操作人员能够熟练地进行控制和操作。

由于其性能方面的局限性，很多带式压滤机需要建立足够的质量平衡，以与系统中的其他元件的作业相匹配。由此导致增大该系统的复杂程度和成本。生产率也因此受到限制。

作为带式压滤机的可替代工艺，已经使用薄层（shallow lift）（真空床）脱水系统对絮凝物（例如污泥的形式）进行脱水。在该系统中，污泥被注入具有诸如多孔板的过滤介质的罐或者腔中。通过多孔板对污泥施加真空，以从絮凝物中吸取毛细水。然而，该系统只适用于对薄污泥层进行脱水。即便如此，当向絮凝物施加真空时，絮凝物会在过滤介质附近劣化。絮凝物的结构也会因真空的压力而遭到破坏。超微细粘土和其他有机物可能从絮凝物中流失。由于毛细水的释放，这些颗粒物开始阻塞多孔板中的通道，并因此降低穿过污泥的深度的渗流率。虽然最初的脱水率比较高，但当通道被阻塞后，脱水率会显著降低。

本发明旨在克服或者至少改善现有技术中的相关问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备包括：

容器，该容器具有由过滤元件分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤元件构造为允许水通过并且滞留固态物；

所述第一容腔用于容纳絮凝物；以及

压力施加元件，该压力施加元件构造为在使用时在与所述过滤元件相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述压力施加元件设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构。

优选地，所述设备还包括压力降低元件，该压力降低元件用于降低所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力。该压力降低元件可以形成为真空泵。

根据本发明的第二方面，提供一种用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备包括：

容器，该容器具有由过滤器分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤器构造为允许水通过并且滞留固态物；

所述第一容腔用于容纳絮凝物；以及

压力施加装置，该压力施加装置构造为在使用时在与所述过滤器相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述压力施加装置设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构。

优选地，所述设备还包括压力降低装置，该压力降低装置用于降低所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力。

根据本发明的第三方面，提供一种用于对絮凝物进行脱水的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括容器的设备，该容器具有由过滤元件分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤元件构造为允许水通过并且滞留固态物；

提供压力施加元件，该压力施加元件构造为在使用时在与所述过滤元件相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述压力施加元件设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构；

将絮凝物置入所述第一容腔中，以在所述过滤元件上形成层结构；以及

在所述第二容腔和所述第一容腔之间的所述压力施加元件中产生压差，以从所述第一容腔中去除水分，从而将水分从所述絮凝物中去除。

优选地，产生所述压差相当于降低所述压力施加元件中的压力以及所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力，以从所述第一容腔中去除水分，从而将水分从所述絮凝物中去除。

优选地，所述方法包括使用压力降低元件产生所述压差。

发明人惊喜地发现当包含未处理的诸如氮和/或磷的有机物的浆料受到絮凝工艺和使用本发明的方法对絮凝物进行脱水分离时，有机物从水相中去除，相当大的比例的有机物保留在脱水絮凝物中。

相应地，在本发明的第四方面中，提供一种用于从浆料中去除氮和/或磷的方法，该方法包括以下步骤：

絮凝所述浆料中的固态物；

分离絮凝的固态物；

使用本发明的第三方面的方法对所述絮凝的固态物进行脱水。

以下描述本发明的优选的和可选的特征。

发明人已经认识到，通过提供压力施加元件能够提高降低的压力的穿透的有效深度，该压力施加元件延伸至第一容腔中的大块的絮凝物中且到达远离过滤元件的位置。

压力施加元件可以连接至压力降低元件，从而将水分从絮凝物中吸出。不过，在优选的结构中，可以在没有压力降低元件的情况下使用压力施加元件。絮凝物中的水的动态压力头可以用于在压力施加元件中提供压差，在压力施加元件中第二容腔中的压力相对于第一容腔中的压力降低。通过这种方式，在没有另外的压力降低元件的情况下可以去除水分。利用毛细作用，也可以从第一容腔中吸出水分。

在可替代的结构中，可以设置或者使用压力升高元件以升高第一容腔相对于第二容腔的压力。

所提供的压力降低元件可以是分体压力降低元件，但是与压力降低结构一样适合于降低第二容腔中的压力。尤其优选的是，压力施加元件与第二容腔流体连通。压力降低元件可以包括任何形式的合适的泵。泵也可以设置为连接至压力施加元件或者连接至与压力施加元件连接的回路的任何部件，以从第一容腔中去除水分。

在优选的结构中，压力施加元件设置在过滤元件（例如过滤器）上，使得第二容腔的压力降低元件通过过滤元件作用在压力施加元件上。过滤元件可以是任何合适的形式的能够滞留固态物但允许水通过诸如多孔膜、橡胶纤维材料或者土工布材料的过滤器。为了防止过滤元件受损（例如因置入第一容腔中的任何物质的重量所致），在过滤元件上设置诸如延伸的金属网格的形式的保护结构。可以在过滤元件和保护结构之间设置土工合成材料，以防止过滤元件受损。通过支撑结构（也可以是延伸的金属网格），可以使过滤元件保持形成第一容腔的位置。在可替代的结构中，可以使用多孔材料（例如多孔金属材料）取代延伸的金属网格。为了清洁容器和过滤元件，可以使用高压/低容积功率洗涤机。通过选择合适尺寸的穿孔，在进行清洁时，可以保护过滤元件使其免受高压洗涤机的穿透喷洒的伤害。如果使用低容积流量，可以减少需要再加工的洗涤用水的量。

容器可以是货物集装箱。可以将支撑结构支撑在位于容器的底壁上的间隔设置的支撑柱上。

过滤元件可以是大致的平面。支撑结构和保护结构也可以是大致的平面。但是，容器的形式及其部件可以选择为便于置入和/或移除第一容腔中的絮凝物。容器可以是立方体或者任何合适的形状。

在优选的结构中，压力施加元件构造为从与过滤元件相间隔的第一容腔中的多个位置提供降低的压力。通过这种方式，可以在第一容腔中的多个位置产生脱水效果。

在优选的结构中，压力施加元件优选为包括多孔体和/或优选为在其表面包括多个穿孔。由此，降低的压力可以近距离地施加至第一容腔中的絮凝物。穿孔可以设置在从过滤元件产生的降低的压力未充分地延伸的位置。穿孔可以位于产生降低的压力的区域，该区域与从过滤元件或者与压力施加元件的其他压力降低的区域相重叠。

穿孔可以在压力施加元件的大致整个表面上相间隔地设置。由此，压力施加元件在其整个表面或者相当大的比例的表面上具有作用。因此，降低的压力也可以均匀地施加在压力施加元件的表面上并且穿过压力施加元件在使用时所处的容腔中的絮凝物。

穿孔可以形成孔和/或狭缝。穿孔的安装和构造可以选择为能够产生压力降低的有效区域。穿孔可以位于并且构造为使得降低压力的区域重叠。穿孔可以通过任何合适的方式形成，以实现降低压力和去除水分。

在优选的结构中，压力施加元件包括管件、管路或者其他中空结构。该结构便于在第一容腔中提供降低的压力，以及从第一容腔中的位置去除水分。压力施加元件可以由任何合适的材料形成，例如，诸如热塑性材料、复合材料的合成材料，或者诸如钢的金属。

在优选的结构中，压力施加元件包括中空的长形部。长形部可以是直线形，并设置为大致垂直于过滤元件的平面延伸。压力施加元件可以形成为直角形部件，只在其局部设置有穿孔。可替代地，压力施加元件可以形成为任何合适的形状，例如盘圈形或者螺旋形。

在优选的结构中，压力施加元件包括一对中空的长形部。长形部的一者或者两者可以在一端开口，以允许压力降低元件穿过该部位施加作用力。一对长形部可以彼此平行地安装。长形部可以具有大致相等的长度，以形成梯子形结构。长形部可以在其远离过滤器的端部封闭。可替代地，长形部的远端可以连接至降低的压力源或者压力降低元件。在该情形中，靠近过滤元件的端部无需开口或者通过过滤元件作业。

优选地，压力施加元件包括一个或者多个间隔开的中空的横向构件部，该横向构件部与所述中空的长形部流体连通。中空的横向构件部可以用于对压力施加元件提供结构支撑。横向构件部也可以用于沿着大致平行于过滤元件的平面的方向扩大由压力施加元件施加的降低的压力的范围。横向构件部还可以设置有穿孔，以在第一容腔中进一步扩大降低的压力的施加部位。

在优选的结构中，中空的长形部形成为管道或者管路。因此，可以使用标准的管路或者管道，以形成压力施加元件的基体。举例而言，中空部分的横截面可以是圆形或者矩形。横截面可以选择为向压力施加元件提供刚性。也可以使用诸如正方形、矩形或者椭圆形的其他横截面形状。

在优选的结构中，每个横向构件包括大致的直线部，该直线部从各个长形部大致垂直地延伸。由此，设置成梯子形的形式。在可替代的结构中，每个横向构件部包括两个倾斜部，每个倾斜部从各个长形部并与长形部成角度地延伸。这种结构可以用于提高长形部之间的横向部分的整体表面区域，从而当倾斜部穿孔时，可以向第一容腔中施加更大范围的降低的压力。优选地，所述角度小于90°。可替代地，横向构件部可以是弧形的形式。

在可替代的结构中，压力施加元件可以由穿孔板形成，从而形成中空结构。在优选的结构中，压力施加元件包括一对间隔开的大致呈矩形的穿孔板，该一对穿孔板在使用时限定与第二容腔流体连通的容腔。穿孔板优选地定位成大致垂直于第一容腔的底壁。可以在第一容腔中设置阵列式的压力施加元件，诸如设置为两行的形式。

压力施加元件可以是刚性。可替代地，压力施加元件可以是柔性。压力施加元件是刚性还是柔性可以取决于絮凝物如何置入第一容腔中和如何从第一容腔中移除。柔性或者半柔性结构可以避免压力施加元件受到用于移除脱水材料的清洁元件（excavating means）的伤害。刚性结构可以用于防止压力施加元件的收缩，以及所施加的降低的压力的减少或者所去除的水分的减少。

优选地，穿孔覆盖有过滤元件，过滤元件可以是网、格栅、网格或者任何其他合适的材料。过滤元件旨在阻挡颗粒物通过穿孔进入压力施加元件中，从而防止所施加的降低的压力和压力施加元件的除水能力的任何方面的劣化。可替代地，压力施加元件可以由形成穿孔且构造成阻挡颗粒物进入的材料形成，由此无需再设置其它过滤元件。

在优选的结构中，压力施加元件包括支撑元件，该支撑元件用于将压力施加元件保持在稳定的位置。支撑结构可以包括基底。可替代地，可以设置诸如骆驼腿支撑（camel leg supports）的支腿，以将压力施加元件保持在合适的位置。支撑元件可以包括将压力施加元件刚性地固定至过滤元件或者第一容腔中的任何结构上的元件。该元件可以包括焊接或者粘接或者诸如螺栓的其他机械结构。不过，优选的是，压力施加元件可移动地支撑在第一容腔中，从而在清洁和/或清空第一容腔时能够将压力施加元件移除。支撑结构可以包括用于从上方悬挂或者悬吊压力施加元件的元件。

在可替代的结构中，压力施加元件可以与容器一体形成。压力施加元件可以包括诸如管路或者槽铁（tubing or channel iron）的多个伸缩部，该伸缩部构造成允许压力施加元件远离第一容腔的中心回缩。伸缩部可以设置有可释放的接合件，以将回缩的伸缩部啮合和锁定到位。压力施加元件的回缩便于将脱水絮凝物从容器中移除。当将絮凝物移除后，可以将压力施加元件重新置入到容器中。

在优选的结构中，在容器的第一容腔上，容器可以设置有可封闭的开口。该开口可以允许絮凝物进入第一容腔并从第一容腔中移除。容器可以倾斜，以便于通过将容器倾斜使絮凝物从可封闭的开口流出而移除絮凝物。可以使用液压油缸使容器倾斜，从而使得脱水絮凝物能够从第一容腔流出或者滑出。

可以在第一容腔中设置可移动元件，用以从开口移除絮凝物。可移动元件可以包括用于将絮凝物推出第一容腔的可移动板。

可以在第一容腔中设置立管，以在使用时将滞留在所述絮凝物中的气体排出。立管可以设置有阀门元件（例如止回阀），以当第二容腔相对于第一容腔的压力降低时封闭立管。

可以在第一容腔中设置多个压力施加元件。每个压力施加元件可以单独形成或者可以使用多个不同的结构。每个压力施加元件可以包括上述的一个或者所有的特征。压力施加元件的数量和类型可以选择为在第一容腔中提供阵列形式的降低压力区域。通过这种方式，降低压力区域或者半径可以基本延伸穿过第一容腔，因此在使用时延伸穿过所置入的絮凝物。压力施加元件可以安装为均匀间隔的结构。压力施加元件可以远离第一容腔的边缘定位，使得降低压力区域延伸至第一容腔的边缘。

在优选的结构中，压力施加元件安装为大致垂直于过滤元件的平面延伸。可替代地，压力施加元件可以安装为平行于过滤元件的平面延伸。也可以使用其他安装方式以在第一容腔的全部或者部分区域施加降低的压力。压力施加元件可以定位在第一容腔中的远离第一容腔的周壁的位置。优选地，压力施加元件定位在与容器的边缘相距至少50cm并且优选为大约相距100cm的位置。

在优选的结构中，过滤元件可以设置为与第一容腔的侧壁相邻接。过滤元件可以包括保护金属结构。优选地，该结构由与侧壁相间隔并且大致与侧壁平行的穿孔板形成。通过这种方式，可以设置附加的中空结构。

该结构的后方的侧壁处，可以设置过滤介质。优选地，过滤介质是橡胶纤维材料。可以在过滤介质和金属结构之间设置土工合成材料。优选地，侧板仅在一部分侧壁上延伸。在过滤介质后方的中空结构可以与第二容腔流体连通。

容器可以设置有诸如歧管板形式的盖板。该盖板可以是位于容器或者置入容器中的絮凝物的上方的平板，以防止压力损失。诸如吊钩的举升元件可以设置在歧管板上，以协助移动歧管板。压力施加元件可以连接至所述歧管板，因此当歧管板移动时压力施加元件也可移动。

当脱水工艺完成后，可以使用诸如清洁器（excavator）将容器清空。从絮凝物中去除的干净的水可以返回到快速脱水系统。如果使用合适的过滤元件，可以实现20mg/升或者更低的清澈度。

在优选的结构中，容器中的材料形成污泥床，以减少包括有机物的污染物的容量，从而去除的水分在从系统中排放出之前可以更容易处理。去除的有机物可以包括磷和氮。

现在将参考附图通过实施例的方式对本发明进行描述，其中：

图1显示本发明的实施方式的侧视图；

图2显示本发明的实施方式的等轴测图；

图3显示本发明的另一种实施方式的侧视图；

图4显示图3的实施方式的俯视图；

图5显示图3的实施方式的等轴测图；以及

图6显示本发明的另一种实施方式的端视图。

虽然附图中可能显示尺寸，但本发明并不受这些尺寸的限制，而是可以根据特定的应用按比例缩放。不过，所显示的尺寸可以是各个部件之间的优选的比例关系。

图1显示整体标注为1的本发明的实施方式。

本发明可以用于对通过WO22007/093809中表示的工艺和设备获得的絮凝物进行脱水。本设备可以用于取代上述专利文件中的图8和图9中显示的设备。不过，本设备可以用于与诸如净化器的其他设备相连接。

所显示的系统包括基本上敞开的长方体容器，该长方体容器为由大致平的侧壁3a和3b、端壁4a和4b以及底壁5限定的容器2的形式。在所显示的实施方式中，容器2是货物集装箱。

底壁5设置有一系列相间隔的支撑柱8。支撑柱8支撑大致沿水平面延伸的伸展金属支撑结构11。在能够想到的实施例中，伸展金属支撑结构由金属格子框架、网格或者其他合适结构形成。

保护伸展金属结构9在上方与大致沿水平面延伸的伸展金属支撑结构11相间隔地设置，并且保护伸展金属结构9大致与伸展金属支撑结构11平行。保护伸展金属结构9。在优选实施方式中，该保护伸展金属结构由金属格子框架、网格或者其他合适结构形成。保护伸展金属结构9通过固定件10固定在伸展金属支撑结构11的上方，该固定件10围绕保护伸展金属结构9的外缘将保护伸展金属结构9固定至侧壁3a和3b以及端壁4a和4b。在优选的实施方式中，固定件包括螺栓或者点焊或者其他任何合适的连接。

在保护伸展金属结构9和伸展金属支撑结构11之间设置有过滤元件12或者过滤介质，例如橡胶机织土工布材料形式的多孔介质。

第一容腔6由保护伸展金属结构9、侧壁3a和3b以及端壁4a和4b限定，提供能够容纳絮凝物的容腔。

第二容腔7由侧壁3a和3b、端壁4a和4b、底壁5以及伸展金属支撑结构11限定。支撑柱8设置为允许液体或者气体在第二容腔7中自由流动。

多孔介质12用于阻止絮凝物或者脱水絮凝物从第一容腔6进入第二容腔7。不过，多孔介质12的孔隙度应选择为允许水从第一容腔6进入第二容腔7。

保护伸展金属结构9用于防止多孔介质12过负荷，并因此保持其完整性和孔隙度。保护伸展金属结构9应选择为能够支撑絮凝物（例如污泥（sludge）的形式）的重量。

以结构13的形式在第一容腔6中设置压力施加元件。在所显示的实施方式中，结构13大致沿垂直于保护伸展金属结构9和过滤介质12的平面的竖直方向设置。结构13包括一对长形部15。在优选实施方式中，这些长形部15是中空管或者管道的形式。在优选实施方式中，管道具有圆形的横截面或者任何其他合适的横截面。

在长形部之间，设置有一系列相间隔的横向构件部14。在所显示的实施方式中，横向构件部14包括倾斜部，该倾斜部从各个长形部并与长形部成角度地延伸，使得倾斜部在长形部15之间的中途的点相交，但是相交的点在位于横向构件部14与长形部15相连接的平面的上方的平面内。这种结构用于增大横向构架部14的表面积。由此，在所显示的实施方式中，形成类似梯子的结构。

在可替代的优选实施方式中，压力施加元件形成为阵列分布的管道或者其他合适的安装方式，以提供在使用时在与过滤元件相间隔的位置施加压力的元件。在优选实施方式中，压力施加元件为刚性的或者可替代的柔性的。

在本实施方式中，横向构架部14由空心管部件形成。

为了对结构13进行支撑，设置诸如支腿16a和16b的形式的支撑件，以使结构13保持在大致竖直的位置。结构13也可以固定地连接至保护伸展金属结构9或者从远离底部的端部悬挂起来。

长形部15和横向构件部14的内部容腔流体连通。

长形部15和横向构件部14设置有多个穿孔，例如形成为延伸至长形部15和横向构件部14的内腔中的狭缝17和/或孔18。在所显示的实施方式中，孔18和狭缝17的结合连续设置。穿孔的尺寸可以选择为能够阻挡絮凝物或者脱水絮凝物从其中通过，但允许水通过。穿孔可以在结构13的大致整个表面上相间隔地设置。可以使用膜或者其他过滤元件（例如织物材料）覆盖穿孔，使得穿孔不会因颗粒物质的进入而被堵塞。

结构13的靠近保护伸展金属结构9的端部19a和19b为开放式并且位于过滤介质12的顶部。结构13的在使用时与保护伸展金属结构9距离最远的端部23a和23b可以完全封闭。可替代的，端部可以包括与设置在长形部15和横向构件部14中的穿孔类似的穿孔。

在使用中，诸如污泥形式的絮凝物进入容器2的第一容腔6中。絮凝物进入容器2的第一容腔6中，从而在保护伸展金属结构9的上方形成完整的层结构。

絮凝物具有触变特性（thixotropic nature），使得絮凝物在保护伸展金属结构9的上方形成不允许气体通过的层结构。

真空泵20连接至第二容腔7。真空泵用于从第二容腔7去除空气，并降低第二容腔7相对于第一容腔6的压力。即使不连接真空泵，絮凝物的水的动力头也可以提供第一容腔和第二容腔之间的足够的压差。在保护伸展金属结构9的上方形成完整的层结构之后，再开启真空泵。还可以优选为，结构13中的穿孔被进入的絮凝物覆盖。

当覆盖结构13中的穿孔的完整的层结构形成后，开启真空泵20，由此降低第二容腔7相对于第一容腔6的压力。

由于长形部15的端部19a和19b位于过滤介质12上，因此，结构13的内部容腔通过过滤介质12流体连通至第二容腔7。相应地，当真空泵20降低第二容腔7相对于第一容腔的压力时，或者水的动力头高于第二容腔的压力时，结构13的整个内部容腔的压力也会减小，并且因此在与过滤介质相间隔的位置实现降低压力或者形成真空。通过这种方式，结构13提供压力施加元件。由此，通过在每个穿孔降低压力或者形成真空产生脱水区域或者脱水半径。结构13的内部容腔提供流体连通，以将水从第一容腔6去除。

根据絮凝物的种类和真空泵20施加的真空压力，降低压力或者形成真空的影响从每个穿孔延伸到絮凝物中。尤其是，真空可以从每个穿孔延伸到絮凝物中50cm。

由于压力施加元件13的内部容腔保持絮凝物的清洁度，穿孔只允许水流过，因此，沿结构13的长度方向的来自每个穿孔的真空影响具有最小的劣化倾向。

组合压差用于通过压力施加元件13的穿孔从絮凝物中吸取游离水分。然后，水通过保护伸展金属结构6、过滤介质12和伸展金属支撑结构11被吸取到第二容腔7。其他诸如毛细作用的力可以有助于将水吸取到第二容腔7。在所显示的实施方式中，游离水分也可以直接通过保护伸展金属结构6、过滤器介质12和伸展金属支撑结构11被吸取到第二容腔7。

还可以想到的是，压力施加元件可以连接到可选择的输出端而不是第二容腔7。还可以想到的是，压力施加元件仅可以用作对絮凝物进行脱水的元件。

当第二容腔7达到安全水位时，例如足够灌注泵时，从絮凝物中吸出的水可以使用水泵24从第二容腔7中泵出。

当絮凝物被充分脱水后，关闭真空泵20和水泵24。然后可以将脱水絮凝物从容器2中移除。在优选实施方式（未示出）中，容器包括可封闭的开口，例如回转门，以允许移除絮凝物。在优选的实施方式中，容器能够倾斜（tiltable），以便于从可封闭的开口将絮凝物移除。在优选的实施方式中，设置可移动的板，用以移动（例如推动）絮凝物。从絮凝物中吸出的游离水分，举例而言，可以进一步进行处理和/或排放回到水道或者工业循环中。

大致呈平面的歧管板21设置在第一容腔6中的絮凝物的顶部上。在脱水絮凝物可能产生裂纹或者裂缝的情形中，该歧管板21用于减少真空损失。诸如形成为吊钩22的连接件设置在歧管板21上，以允许歧管板21从容器2中移除。在优选的实施方式中，诸如歧管板的压力施加元件与容器一体形成。在优选的实施方式中，压力施加元件可以与伸缩部一起形成，从而该压力施加结构能够回缩，以便于从絮凝物中移除该压力施加元件。

图2显示脱水设备的等轴测图。形成为结构13的多个压力施加元件沿第一容腔6的长度和宽度方向相间隔地设置。可以选择结构13的设置在穿过絮凝物的竖直面和水平面方向提供重叠的脱水区域或者脱水半径。通过这种方式，使得通常只在过滤介质12的区域中发挥作用的真空能够延伸穿过絮凝物的大致整个深度以及容腔。

在图1所示的实施方式中，结构13可以设置为离侧壁3a和3b或者端壁4a和4b约50cm（18英寸），以使得结构13中产生的降低的压力或者真空能够在结构13到侧壁3a和3b或者端壁4a和4b之间的区域中发挥作用。

在图2所示的系统中，容器2沿其长度方向在端壁4a和4b之间的尺寸大约是12米（40英尺）。容器2在侧壁3a和3b之间的宽度大约是2.5米（8英尺）。容器的高度大约是2.5米（8英尺）。在这个高度中，第一容腔6的从保护伸展金属结构9的顶部至容器2的敞开的顶部的高度大约是2米（6.5英尺），且第一容腔6的从底壁5至保护伸展金属结构6的高度大约是0.5米（1.5英尺）。

在图2所示的实施方式中，连续的四个结构13沿容器2的长度方向相间隔地设置。

如果结构13可以在絮凝物的整个增加的深度提供降低的压力或者真空影响，就可以在第一容腔6中对更深深度的絮凝物进行脱水。在该方式中，与传统的薄层真空床系统（例如脱水的深度小于1米（2-3英尺））相比，可以预期该系统的周期（footprint）在24小时以内。该系统的深度和性能只受限于从容器2移除脱水的絮凝物的元件。该系统也可以提供提高的脱水率。

图3显示本发明的另一种实施方式的侧视图。所显示的整体标注为100的系统形成为与图1和图2的系统相同，并且，此处不再对标注有相同的附图标记的相同特征进行重复描述。

与图1的系统相比，图3的系统包括底壁2上形成为I-型梁的间隔开的支撑件108，该支撑件108支撑大致为水平面的穿孔的金属支撑结构111。

保护结构109设置在过滤元件12上方。保护结构109由穿孔的金属或者其他合适的结构形成。

形成为结构113的压力施加元件设置在第一容腔6中。在所示的实施方式中，结构113大致位于垂直于保护结构109和过滤介质12的平面的竖直方向上。结构113包括一对长形部115。这些长形部115可以由空心管或者管道形成。该管道可以具有圆形的横截面或者其他合适的横截面。

在长形部115之间，设置有一系列相间隔的横向构件部114。在所示的实施方式中，横向构件部14为垂直于长形部115延伸的直线形部件。

长形部115和横向构件部114设置有延伸至它们的内腔中的多个穿孔，例如由狭缝117和/或孔118形成。在所显示的实施方式中，孔118和狭缝117的结合连续设置。穿孔的尺寸可以选择为能够阻挡絮凝物或者脱水絮凝物从其中通过，但允许水通过。穿孔可以在结构113的大致整个表面上相间隔地设置。可以使用膜或者其他过滤元件（例如织物材料）覆盖穿孔，使得穿孔不会因颗粒物质的进入而被堵塞。

靠近保护结构109的结构113的端部119a和119b为开放式并且位于过滤介质12的顶部上。在使用时与保护结构109距离最远的位置的结构113的端部123a和123b可以完全封闭。可替代的，端部可以包括与长形部115和横向构件部114中设置的穿孔相同的穿孔。

设置立管130。立管用于允许滞留的气体从絮凝物排出。立管设置有止回阀，当第二容腔7相对于第一容腔6的压力降低时，该止回阀关闭。

图4显示图3的实施方式的平面图。图5显示图3的实施方式的等轴测图。保护结构109中的穿孔135为示意性地显示，尽管这些穿孔基本上延伸穿过结构109的整个表面。一系列的结构113以基本平行的两行相间隔地设置在第一容腔6中。

图6显示本发明的另一种实施方式的侧视图。所显示的整体标注为200的系统形成为与图1至图5的系统相同，并且，此处不再对标注有相同的附图标记的相同特征进行重复描述。

与图1至图5的系统相比，图6的系统包括压力施加元件213，每个压力施加元件213包括两块间隔开的穿孔板。穿孔板大致呈矩形，并由金属穿孔板形成。穿孔板沿着各个延伸侧连接至竖直支撑件250。穿孔板限定出中空结构。虽然图中未显示，但可以在穿孔板上方设置土工合成材料（geosynthetic material）。

多个相同的压力施加元件可以设置成矩阵形式，在本实施方式中，多个相同的压力施加元件213设置成两行。支撑件250形成具有横向构件260的金属框架。该金属框架能够举升以将压力施加元件从第一容腔移除。压力施加元件可以由伸缩部形成，从而便于该压力施加元件的回缩。

在穿孔板的实施方式中，保护金属结构209设置在第一容腔的底部。在结构209的下方，以橡胶纤维材料的实施方式设置过滤介质。在过滤介质和金属结构209之间设置土工合成材料。该土工合成材料用于保护过滤介质，使其免受用于清洁系统的高压清洗喷气机的伤害。

在所示的实施方式中，在第一容腔的底部邻近每个侧壁3a和3b设置相同的结构。该结构包括保护金属结构240，在穿孔板的实施方式中，该保护金属结构240从底壁以大致平行于侧壁并与侧壁相间隔的方式延伸。在结构240的后方，即在远离第一容腔的中心的一侧，以橡胶纤维材料的实施方式设置过滤介质。在过滤介质和金属结构240之间设置土工合成材料。由侧板240所形成的容腔或者中空结构与第二容腔流体连通，使得在使用时当存在压差（例如在第二容腔中施加真空）时，能够从第一容腔6中的絮凝物中将水吸出。在使用中，进入的絮凝物以覆盖压力施加元件和侧板240。侧板240仅部分地延伸至侧壁3a和3b，从而当絮凝物进入到第一容腔中并且从中脱水后，即使絮凝物收缩，施加至压力施加元件的真空也不会因与空气直接连通而损失掉。

与带式压滤系统相比，缺省移动部件旨在提高可靠性并实现简单地操作。

系统的测试表明，可以在脱水工艺中捕捉诸如磷和氮的营养物质，使得这些营养物质保留在脱水材料中。

尽管本发明已经就脱水絮凝物进行了描述，但可以想到的是本发明可以应用于其他脱水和过滤工艺。

Claims (38)

1.一种用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备包括：

容器，该容器具有由过滤元件分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤元件构造为允许水通过并且滞留固态物；

所述第一容腔用于容纳絮凝物；以及

压力施加元件，该压力施加元件构造为在使用时在与所述过滤元件相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述压力施加元件设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构。

2.根据权利要求1所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备还包括：

压力降低元件，该压力降低元件用于降低所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力。

3.根据权利要求1或2所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件与所述第二容腔流体连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括管件、管道、间隔的板件或者其他中空结构。

5.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件构造为从与所述过滤元件相间隔的所述第一容腔中的多个位置提供降低的压力。

6.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括设置在所述压力施加元件的表面的多个穿孔。

7.根据权利要求6所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述穿孔相间隔地设置在所述压力施加元件的大致整个表面上。

8.根据权利要求7所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述穿孔形成为孔和/或狭缝。

9.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括中空的长形部。

10.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括一对中空的长形部。

11.根据权利要求10所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括一个或者多个间隔开的中空的横向构件部，该横向构件部与所述中空的长形部流体连通。

12.根据权利要求9至11中任意一项所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述中空的长形部形成为管道或者管路。

13.根据权利要求9至12中任意一项所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，每个所述横向构件部包括直线部，该直线部从各个所述长形部大致垂直地延伸。

14.根据权利要求11或12所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，每个所述横向构件部包括两个倾斜部，每个所述倾斜部从各个所述长形部与该长形部成角度地延伸。

15.根据权利要求14所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述角度小于90°。

16.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件为刚性。

17.根据权利要求6或者任意一项引用权利要求6的权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述穿孔覆盖有过滤元件。

18.根据权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括支撑元件，该支撑元件用于将所述压力施加元件保持在稳定的位置。

19.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述容器设置有多个所述压力施加元件。

20.根据权利要求19所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件在所述容器中相间隔地设置。

21.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件大致垂直于所述过滤元件的平面延伸。

22.根据权利要求19或者任意一项引用权利要求19的权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件设置为在整个所述第一容腔中提供降低的压力的区域。

23.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件包括多个伸缩部，该伸缩部构造为允许所述压力施加元件远离所述第一容腔的中心回缩。

24.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述容器设置有构造为在使用时覆盖所述第一容腔中的絮凝物的覆盖结构。

25.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述压力施加元件与所述容器一体形成。

26.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述容器具有设置在所述第一容腔内的可封闭开口。

27.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述容器能够倾斜。

28.根据权利要求26所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述第一容腔中设置有用于移动所述絮凝物穿过所述开口的可移动元件。

29.根据前述任意一项权利要求所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，所述第一容腔中设置有用于在使用时排出所述絮凝物中的气体的立管。

30.一种用于对絮凝物进行脱水的设备，该设备包括：

容器，该容器具有由过滤器分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤器构造为允许水通过并且滞留固态物；

所述第一容腔用于容纳絮凝物；以及

管件，该管件构造为在使用时在与所述过滤器相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述管件设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构。

31.根据权利要求30所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，其中，该设备还包括用于降低所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力的泵。

32.一种用于对絮凝物进行脱水的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括容器的设备，该容器具有由过滤元件分隔开的第一容腔和第二容腔，所述过滤元件构造为允许水通过并且滞留固态物；

提供压力施加元件，该压力施加元件构造为在使用时在与所述过滤元件相间隔的所述第一容腔中的位置施加降低的压力，所述压力施加元件设置有用于从所述第一容腔中的所述位置去除水分的流体连通结构；

将絮凝物置入所述第一容腔中，以在所述过滤元件上形成层结构；以及

在所述第二容腔和所述第一容腔之间的所述压力施加元件中产生压差，以从所述第一容腔中去除水分，从而将水分从所述絮凝物中去除。

33.根据权利要求32所述的用于对絮凝物进行脱水的方法，其中，产生所述压差相当于降低所述压力施加元件中的压力以及所述第二容腔相对于所述第一容腔的压力，以从所述第一容腔中去除水分，从而将水分从所述絮凝物中去除。

34.根据权利要求32或33所述的用于对絮凝物进行脱水的方法，其中，该方法还包括以下步骤：

使用清洁器清空所述容器。

35.根据权利要求32或33所述的用于对絮凝物进行脱水的方法，其中，提供多个如权利要求1-29中任意一项所述的压力施加元件。

36.一种用于从浆料中去除氮和/或磷的方法，该方法包括以下步骤：

絮凝所述浆料中的固态物；

分离絮凝的固态物；

使用权利要求32、33或34所述的方法对所述絮凝的固态物进行脱水。

37.一种大致如此处所述的用于对絮凝物进行脱水的设备，参考附图并如附图中所示。

38.一种大致如此处所述的用于对絮凝物进行脱水的方法，参考附图并如附图中所示。

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