CN1289264A - 凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法 - Google Patents

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Abstract

一种凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法,由供给含微粒的被处理液的供液部1和设在该供液部下方的固液分离部2组成,前述供液部1由对被处理液进行分配的分配室3和分散液室4组成,使来自前述分散液室的液体流下的螺旋混合管5和供给来自分配室3的被处理液的增量管6在下游的合流部7会合,在螺旋混合管内部设有在下游方向具有开口部8的螺旋注入管9,个别地供给螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同电位的2种液体在前述开口部8接触后成为含块体液,再使该含块体液在增量管下游的合流部7处与被处理液混合,成为大块体,这样,无须对微粒使用凝聚剂,而是将污浊液中的电解质作为凝聚剂利用,即可将污浊液浓缩分离成高浓度污泥和清澈液。

Description

凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法
技术领域
本发明涉及一种凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法，不用凝聚剂，而是将污浊液中的电解质作为凝聚剂，不仅可从浓厚污浊液中、而且可从稀薄污浊液中使微粒以远远高于自然沉降速度的高速度作沉降分离，使微粒从大块体进一步长大，浓缩分离成高浓度污泥和清澈的液体。
背景技术
过去当污浊液较为稀薄时，是在污浊液中添加无机凝聚剂来进行凝聚。为了提高微粒间的碰撞效果，设有进行高速搅拌的反应室，当所形成的块体较小，以致固液分离效果差时，就再添加高分子凝聚剂，在微粒块体之间通过高分子凝聚剂架桥连接而形成大块体后，再在沉淀槽中进行分离。采用这种方法凝聚污泥的凝聚浓度低，不能用于生命体，处理后的水很可能污染环境。
本发明人曾提出过从酿造废液、培养增殖液、疏浚水等含有微粒[微生物(活性污泥)、藻类、无机质、浮游生物等]的被处理水将微粒进行凝聚分离的凝聚装置及凝聚法(特公平7-16563号、特公平7-29119号)。为了在该凝聚装置中使注入液与被处理水(疏浚水)中的微粒凝聚，必不可少的条件是使具有电解质浓度差(电位差)的2种液体作层流接触。即，要使其作层流接触，必须保持向一根混合管供给的被处理液流量为Re＜105，再使被处理液与混合管中含块的液体碰撞混合来提高处理能力。而要在现有的固液分离部设置上述发明的凝聚浓缩装置，则希望进一步提高凝聚浓缩污泥的浓度和使凝聚浓缩装置小型化。
过去，凝聚管(称为使注入管和混合管中的2种液体作层流接触的双重管)使用笔直的管子(直管)。该凝聚管越长，处理能力(凝聚性能)越强，但为了处理大量液体而在现场安装若干数米长的凝聚管会受到很多限制，而若缩短凝聚管长度而增加管子数，则又会增加设备费用。
凝聚管(直管)是管子越长(譬如超过4m)性能越好，但为了得到层流，就不允许连接部出现焊接等造成的凹凸，对装置的安装限制较多，工期所需的天数长，装置不易移动，无机动性。为此极需开发既能保持凝聚性能又能放在移动车辆上的小型装置，而最大的课题是要使凝聚装置能够装入现有的固液分离部的高度内。
采用本装置，如果将凝聚管内的注入液和混合液这2种液体的电解质浓度差调节在0.1mg/升以上，且2种液体作层流接触后在液体的界面使2种液体的微粒表面电位差保持在0.1mV以上，同时将污浊浓度继续维持在2种液体的粒子间距离为100埃以内，就会进行碰撞凝聚并在瞬间形成块体。缺点是，对装置的微小振动等会破坏2种液体的层流界面，2种液体混合时不会产生凝聚。为此，当设置在室外时，必须防止对长凝聚管的振动。
过去，从块体形成槽的溢流挡板用直管、倾斜板方式取出的块体过大(30～40mm)，下落速度很快，与静水间的阻力很大，从沿倾斜板落下的大块体上剥离的小粒子很多，一旦大块体开始沿倾斜板下降，在这之前形成于块体形成槽上部的清澈液会因沿块体形成槽壁与倾斜板之间的间隙上升的剥离小粒子而顷刻间变得混浊，同时使固液分离部底部的浓缩性能也下降。以得到清澈液体的凝聚分离为目的的装置就需要设置继续处理剥离粒子的系统和防止发生倾斜板上剥离的装置。
在先前发明的特公平7-16863号、特公平7-29119号中，在混合管内形成的块体在块体形成槽内与污浊微粒碰撞而形成大块体，但存在要使注入液和混合液作层流接触的限制。由于每根直管式凝聚管的处理液的含块体液量较小，故为了大量处理被处理液，即使再将被处理液增加到来自凝聚管的含块体液量的3倍以上甚至300倍，则虽然在块体形成槽内形成大块体，但在大块体沿倾斜板下降输送到固液分离部的过程中，如果块体的直径大于35mm，则块表面的剥离现象就非常严重。故需要开发能将与含块体液量10～50倍以上的被处理液间进行碰撞混合后形成的大块体在剥离很少的状态下进行输送的装置、以及使被处理液量增加到被处理液量/含块体液量为10～50倍以上的方法。另外，要求装置小型化，以便能够设置在车辆上，而最大的课题在于将凝聚浓缩装置装入现有固液分离部的高度。
在造纸业的造纸工序中，为了将过滤网下大量的稀薄纤维微粒废水(称为稀薄污浊液)进行凝聚，要用大量的凝聚剂。要求开发出不用凝聚剂而对大量稀薄污浊液进行凝聚处理的凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法。
在对食品原料的浓厚微粒进行水洗(去碱液)的工序中进行沉降分离时，由于不能使用凝聚剂，故沉降分离很难。要求开发出不用凝聚剂、缩短水洗工序时间、水洗工序时合格率高的凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法。尤其需要开发一种固液分离装置，在将微粒与大量液体分离的工序中，能在使用价格昂贵的装置进行过滤·脱水之前就已经用价格低廉的凝聚浓缩装置将大部分液体除去。作为本发明人发明对象的这种凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法的最大缺点在于，如果没有通过混合液与注入液的层流接触而形成块体的含块体液，则即使供给被处理液也不能形成大块体。只要2种液体中的任一方未向混合管内供给，就不能形成块，致使未凝聚的污浊液排向公共水域。大部分的废水处理装置都是夜间无人运转的，故也要求开发出能解决这类问题的凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法。
发明的公开
本发明人是通过以下(1)～(8)所示的凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法解决了凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法中存在的前述问题，能够将被处理水浓缩分离成高浓度污泥和清澈液体，并能使装置小型化，可设置在车辆上。
(1)一种凝聚浓缩装置，使含有不同电位的微粒的液体分别在多重管的内管和外管流下，并在下游使内管和外管中的液体接触，使微粒结成块体，其特点是，将多重管的内管和外管做成螺旋状混合管，在外管内下游方向形成内管的开口部，并设有使从内管和外管个别供给的不同电位的液体接触、使固体成分结成块体的螺旋凝聚管。
本发明中所述的螺旋状，是具有弯曲的圆弧、涡卷、螺旋等形状的统称。供给的液体沿平面或具有水平差地流下，其轨迹为圆的全周、圆的多圈或局部。
(2)一种凝聚浓缩装置，由供给含微粒的被处理液的供液部和设置在该供液部下方的固液分离部组成，且前述供液部由对被处理液进行分配的分配室和分散液室组成，其特点是，使来自前述分散液室的液体流下的螺旋混合管与供给来自分配室的被处理液的增量管在下游的合流部会合，在螺旋混合管内部设有下游方向具有开口部的螺旋注入管，使个别地供给螺旋混合管和螺旋注入管的不同电位的2种液体在前述开口部接触后作为含块体液，再在增量管下游的合流部将该含块体液与被处理液混合后形成大块体。
(3)在前述(2)所述的凝聚浓缩装置，在内部设有注入管端末开口部的混合管端末的、与增量管流下液体间的合流部附近设置碰撞混合部。这里的碰撞混合部只要是具有能统一块体大小、防止形成在与被处理液的碰撞过程中容易剥离的大块体(35mm以上)的结构即可，可以将多个喷嘴和多孔板交替组合设在混合管内，反复进行碰撞、分散，以统一块体大小。
(4)一种由固液分离部和其上部的分配室及分散液室组成的凝聚浓缩装置，其特点是，将使来自前述分散液室的液体流下的螺旋混合管设置在来自分配室的螺旋增量管内，并在螺旋混合管的内部设置下游方向具有开口部的螺旋注入管，用螺旋增量管和螺旋混合管及螺旋注入管构成三重管，使个别地供给螺旋混合管和螺旋注入管的不同电位的2种液体在前述开口部接触，以形成含块体液，再将该含块体液在增量管下游的合流部与被处理液混合后形成大块体。
(5)在(1)、(2)、或(4)所述的凝聚浓缩装置中，在混合管的内部或增量管的内部设置对注入管或混合管作多重支承用的托架，该托架具有以规定间隔接触支承于管内壁的多个叶片部，使该叶片部的上游侧或下游侧呈尖顶状，以减小流动阻力。
(6)一种凝聚浓缩装置，其特点是，在固液分离部的上部设置分配室和分散液室，将使来自前述分散液室的液体流下的螺旋混合管在下游与来自分配室的增量管会合，在螺旋混合管的内部设置在下游方向开口的螺旋注入管，在固液分离部设置下部封闭的块体形成槽，在该块体形成槽的内部配置前述增量管的端末，在前述块体形成槽的外部或内部将螺旋下降管设置成其端末对固液分离部开口的状态。
(7)一种凝聚浓缩装置，其特点是，在固液分离部的上部设置分配室和分散液室，将分别使来自前述分散液室的液体流下的多个螺旋混合管在下游与来自分配室的多个增量管会合，或将多个螺旋混合管设在多个增量管内形成多重管，在各个螺旋混合管的内部设置在下游方向开口的螺旋注入管，在设于固液分离部且下部封闭的块体形成槽的内部配置前述多个增量管的端末，并从前述块体形成槽设置下降管。
(8)一种凝聚浓缩法，其特点是，用由各形成螺旋状的外管和内管组成的混合管分别使不同电位的分散液和注入液流下，并在下游使它们接触，形成含块体液，并将该含块体液与含微粒的被处理液混合后形成大块体，进行固液分离。
对附图的简单说明
图1是设有螺旋(蛇形管)凝聚管的凝聚浓缩装置的纵剖视图。
图2是表示混合管与增量管之间的接合和注入管开口部关系的剖视图。
图3是在移动车辆上设有螺旋(涡卷管)凝聚管的凝聚浓缩装置的纵剖视图。
图4表示支承混合管、注入管及增量管的托架，其中(a)是轴面方向剖视图，
(b)是轴向剖视图，(c)是安装到混合管上时的侧视图。
图5是具有块体形成槽、且在该块体形成槽外侧设有螺旋下降管的再凝聚式凝聚浓缩装置的纵剖视图。
图6是在块体形成槽内侧设有螺旋下降管的再凝聚式凝聚浓缩装置的纵剖视图。
图7是在块体形成槽内进行固液分离后再用导管引向现有(传统)固液分离部时的剖视图。
图8是将螺旋混合管与多个增量管各自接合时的凝聚浓缩装置的剖视图。
图9是将多个螺旋混合管与1根增量管接合时的局部切除侧视图。
图10是本发明的凝聚浓缩装置的实施例系统图。
实施发明的最佳形态
以下结合附图详细说明本发明。
在图1的实施例中，凝聚浓缩装置由供液部1和设置在其下方的固液分离部2组成。关于固液分离部2，如后所述，只要能够进行固液分离，即使是现有设施也能使用。前述供液部由对含微粒的被处理液进行分配的分配室3和分散液室4组成。在这种凝聚浓缩装置中，将使来自前述分散液室4的液体流下的螺旋混合管5与使来自分配室3的被处理液流下的增量管6在下游的合流部7会合。在螺旋混合管5的内部设有在下游方向具有开口部8的螺旋注入管9。个别地供给螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同电位的2种液体在前述开口部8处接触后形成块，成为含块体液。从而，螺旋混合管5和螺旋注入管9的双重管成为凝聚管。接触最好在层流状态下进行。再使该含块体液在增量管下游的合流部7处与沿增量管6流下的被处理液混合，使被处理液中的微粒以含块体液中的块为核心凝聚成为大块体。
如图2所示，在螺旋混合管5的内部有螺旋注入管9，该注入管端末的开口部8在与混合管吐出口10间的距离为混合管直径D的4～10D的上游位置向下游方向开口。增量管6在凝聚筒11上部的分配室3开口，被处理液12以溢流方式供给，并在合流部与混合液碰撞混合，经过送块泵13供给固液分离部2内的块体形成槽14内以分离成大块体和清澈液。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内设置螺旋混合管5(内部设置螺旋注入管9)和增量管6。密封结构的凝聚筒11与固液分离部2之间通过连通管15连通，调节凝聚筒11的水位保持比固液分离部2的水位高3～50cm，以定量地供给注入液16、分散液17和被处理液12。处理水从凝聚筒11的放水管18放出。
如图1和图2所示，在螺旋混合管5和增量管6的延长管6a端部设有碰撞混合部25。通过碰撞混合部25增加碰撞次数，以均匀块体大小，形成致密块体。
图3是可将固液分离部2和凝聚浓缩装置装载在移动车辆19上进行移动的实施例。
这种凝聚浓缩装置由固液分离部2及其上部的供液部1的分配室3和分散液室4组成，使来自前述分散液室的液体流下的螺旋混合管5设在来自分配室3的螺旋增量管6内，在螺旋混合管的内部设置在下游方向有开口部的螺旋注入管9，用螺旋增量管6、螺旋混合管5及螺旋注入管9形成涡卷状三重管20，并首先使个别地供给螺旋混合管5和螺旋注入管9的不同电位的2种液体在注入管端末的开口部8处接触，形成含块体液，再使该含块体液在增量管6下游的合流部7与被处理液混合后形成大块体。
该凝聚浓缩装置可将3.5m的前述涡卷状三重管20做成高度为60cm的螺旋增量管6放入凝聚筒支架21内，分配室3、螺旋增量管6、分散室4及螺旋混合管5之间的连接管分别用可挠性管，在固液分离部2的上侧面连接可上下伸缩的波纹筒22，可针对固液分离部的溢流水位来调节分配室3、分散液室4的水位。移动时将波纹筒22压缩，分配室3、分散液室4则与凝聚管增量管6分开，并放入固液分离部内，将波纹筒压缩到固液分离部上方15cm的高度，以便于移动。凝聚筒支架21用独立于移动车辆19之外的梯子23支承，在梯子与凝聚筒支架21间的连接部和梯子23的接地部装有防振橡胶，防止从固液分离部2排出凝聚污泥用的耙子24振动，抑制凝聚性能降低。
图4(a)～(c)表示采用多重管时对注入管9或混合管5作多重支承用的托架26的示例，(a)是轴面方向剖视图，(b)是轴向剖视图，(c)是安装在混合管5上时的侧视图。该托架26是在环状支承部26a上设置多个以等间隔接触支承在管内壁上的叶片部26b。该叶片部26b的上游侧或下游侧呈尖顶状，以减小流动阻力。在图示的例子中，安装在混合管5上的为塑料制品，安装在其内侧的为薄金属制品。材料根据用途适当选择。内外侧可使用任何材料。混合管和注入管、增量管和混合管各自的管轴可以大致会合。
图5、图6所示的例子是在固液分离部2的上部设置分配室3和分散液室4，使来自前述分散液室4的液体流下用的螺旋混合管5在下游与来自分配室的增量管6会合，在螺旋混合管的内部设有在下游方向开口的螺旋注入管9，在配置于固液分离部且下部封闭的块体形成槽14的内部配置前述增量管6的端末，在前述块体形成槽的外部(或如图6所示在内部)设置螺旋下降管27，并使其端末向固液分离部的底部开口。图6是在固液分离部2设置再凝聚槽28。是将固液分离部2的剥离小粒子浮游区域29与再凝聚槽28连接，可将剥离小粒子再次凝聚。在对淘米废水进行处理的活性污泥处理设施的活性污泥处理液中会产生丝状微生物，其活性污泥稳定，不能对自然沉降速度1cm/日、浓度12,000ppm的污水进行凝聚浓缩。该丝状松散污泥使0.2升/min的注入液16与由该活性污泥水和自来水以3∶1混合的0.3升/min混合液作层流接触，并使从混合管5吐出的含块体液(0.5升/min)在增量管6内与被处理液碰撞混合，形成大块体，并使该含有液输送管的吐出口向块体形成槽(容积150升)内开口。注入管内径为8mm、混合管内径为19mm、增量管内径为63.5mm，螺旋下降管则使用125mm的。使用图5所示的装置。
A)以滞留时间30分钟的速度向块体形成槽供给0.5升/min含块体液量和4.5升/min被处理液量。
B)以滞留时间5分钟向同一块体形成槽供给0.5升/min含块体液量和29.5升/min被处理液量。
结果，在中止供给被处理液后，块体形成槽内的流动层高为B)低于A)，从槽内吸上的两者的污泥沉降速度也是B)比A)快。
C)以滞留时间2分钟向块体形成槽供给0.5升/min含块体液量和74.5升/min被处理液量。
结果，块体形成槽内的流动层高与B)无差别。
D)以滞留时间4分钟向同一块体形成槽供给0.5升/min含块体液量和37.0升/min被处理液。
结果，块体形成槽内的流动层高为D)低于B)，B)的流动层高之所以高于D)，是由于在单位时间内供给的被处理液少，块体的成长较慢。
C)的流动层高之所以高于D)，是由于在块体形成槽内的滞留时间只有2分钟而造成的影响。
在B)和C)的运转条件下进行处理，经过3小时后，固液分离部的凝聚浓缩污泥的浓度为11,600ppm和11,000ppm。
在D)的运转条件下进行处理，在用螺旋下降管从块体形成槽供给固液分离部后的3小时后，固液分离部的大块体凝聚浓缩污泥将供给的被处理液浓度12,000ppm的活性污泥(自然沉降速度：1cm/日)浓缩为13,000ppm。在倾斜板上可见的剥离现象在螺旋下降管的持续运转中未见。
通过使0.075升/min含块体液量与200倍的15升/min被处理液碰撞后在块体形成槽内的滞留时间延长到10分钟，可形成致密的大块体(35～55mm)，在固液分离部中经过4小时后可得到浓缩为15,000ppm的松散活性污泥。
图7表示在块体形成槽14内用本发明的前述结构进行固液分离后、再用导管30引向传统的(现有的)独立固液分离部2的结构。以下说明图7所示装置的实例。对松散活性污泥(沉降速度2.3cm/日)进行处理的直径3m、深4m的固液分离部处于不能运转的状态，外侧设有供液部、螺旋凝聚管、块体形成槽、内装螺旋下降管的块体形成槽14。螺旋下降管27贯通固液分离部壁面，其端末的扩大管喷嘴成为大块体的吐出口而接合。将松散活性污泥的0.2升/min注入液与0.3升/min分散液(3份活性污泥+1份自来水)作层流接触后形成的0.5升/min含块体液在增量管内与被处理液(松散活性污泥液)碰撞后在块体形成槽内滞留4分钟进行碰撞混合后形成大块体，将该大块体用在该槽上方开口的螺旋下降管经过扩大管喷嘴输送到固液分离部。凝聚管的注入管内径为8mm，混合管内径为19mm，增量管内径为65mm，由2根150mm内径的螺旋下降管构成。
以滞留4分钟的速度连续36小时向150升的块体形成槽内供给0.5升/min含块体液和37.35升/min被处理液，用2根150mm内径的下降管以4.5mm/sec从块体形成槽供给固液分离部后经过10个小时，从浓度3,200ppm被处理液得到13,400ppm的松散活性污泥。浓缩了4.1倍。来自固液分离部的放出水MLSS为5～13ppm。对固液分离部的水面积负载为7.7m3/m2日。
图8表示双重式，即，在固液分离部30(可以是现有的)的上部设置分配室3和分散液室4，且将分别使来自前述分散液室4的液体流下用的2根螺旋混合管5、5分别与来自分配室3的2根增量管6、6在下游会合，并在各螺旋混合管5、5的内部使螺旋注入管9向下游方向开口。在下部封闭的块体形成槽14的内部配置2根增量管6、6的端末，并从前述块体形成槽向固液分离部2配置下降管27。
图9表示将内部设有注入管9的多根螺旋混合管5与1根增量管6的多个集合管38在下游会合的一例。分散液室4可以设置多个，也可在分配室3的外周设置成圆环状。
图10是本发明凝聚浓缩装置的实施例系统图。向分配室3和分散液室4及注入管9分别供给要进行凝聚处理的被处理液12、分散液17、注入液16。被处理液12既可以是未经处理的工厂废水，也可如图所示，在混合槽31中添加活性污泥32或来自固液分离部2的凝聚混合污泥33。来自固液分离部2的凝聚混合污泥33是除去了固态物质34后的液体。注入液16和分散液17在本例中分别在注入液调节槽35和分散液调节槽36中用活性污泥32和自来水37调节成产生浓度差(即电位差)，然后分别用泵输送。这样，就可不用凝聚剂，而用本来就要处理的对象，将大量被处理液作为增量液进行凝聚处理。
以下探讨将凝聚管从直管改为螺旋管的意义。
将直管式混合管在外、直管式注入管在内的双重凝聚管做成注入管直径为20mm、混合管直径为67mm、且混合管为6.5m的透明管，在其管内将混合管和注入管的管轴大致会合并从水平向下游方向下降5度，并在混合液供给槽内配置注入液供给槽，混合管的一端入口在分散液室侧壁开口，相隔6.5mm的另一端在固液分离部内的块体形成槽开口。向注入液供给槽开口的注入管通过混合管入口，成为注入管长为上方1.25m、2.5m、5m的双重管，注入管吐出口(开口部)在混合管内开口。从距离注入管吐出口达混合管直径2倍的部位向着下游，凝聚块体处于管底部，沉清液处于管上部，界线分明，以注入管长+0.2～1m位置的块体上方的沉清液的清澈度来进行判断，并向注入管中供给a毫升/min的活性污泥，向混合管以5a毫升/min的比例供给混合液(活性污泥/自来水=5/1)。将另一20mm直径注入管和63mm直径混合管(透明管)构成的双重混合管绕成500mm直径的螺旋管(蛇形管)，将注入管长1.25m、混合管长2.5mm的凝聚管与块体形成槽连接，对注入管长+0.2～1m位置的块体上方的沉清液的清澈度(SS 20ppm)，将与直管大致相同值时的上述注入液与分散液(混合液)的各自供给液量作为对应各自的管长而形成块体的最大流量求出。其结果如表1所示。
表1
    使用直管时
    管长     最大流量     注入液量+混合液量
    1.25m     1.1L/min     (0.2+0.9)L/min
    2.5     2.3     (0.4+0.9)
    5.0     4.2     (0.7+3.5)
    使用螺旋管(蛇形管)时
    管长     最大流量     注入液量混合液量
    1.25m     13.7L/min     (2.3+11.4)L/min
在使用直管时，注入管长达到2倍时最大流量也增加到2倍，注入管长达到4倍时，最大流量也增加到4倍。
1.25m长的螺旋管的最大流量与同样长1.25m的直管相比，可得到13倍量的含块体液。这是由于螺旋管可稳定地形成层流，混合管内具有注入管的螺旋混合管(混合管)容易得到稳定的大流量层流。当然被处理液也可以含块体液3～300倍的比例供给，故本发明的凝聚浓缩装置既可实现设置在现有沉淀槽中的小型化要求，又同时使性能提高13倍。
本设施向环境保护水域排水时，必须防止未反应污浊液流出。为此要可靠地形成含块体液。为了提高安全性和可靠性，将多根由注入管和混合管构成的双重螺旋混合管与1根增量管接合，并在块体形成槽内配置1～3根这样的增量管，这是防止未反应污浊液流出的基本结构，图8、图9所示的本结构的污浊液处理能力的最低值为：
13升/min×60倍=780升/min≈1,120m3/日
[用2根螺旋混合管×2，用与3～300倍量被处理液的混合×15，再用2根增量管×2，=×2×15×2=×60倍]。
采用本发明，不用凝聚剂即可对造纸过滤网下的500ppm低浓度大容量稀薄污浊液B液进行凝聚处理。以下为其实施例。
1)将直径67mm、长1.25mm的直管式混合管与直径20mm、长1m的直管式注入管的管轴会合，分别供给1.75升/min混合液(B液10∶自来水2)和0.35升/min注入液B液，并使它们作层流接触，但未形成块体。这是因为被处理液为500ppm的稀薄液，故碰撞粒子的间距较大，不能形成块体。
2)针对同样为造纸污浊液的3,600ppm沉降浓缩液A液，分别向同样的1组直管式凝聚管供给1.75升/min混合液(A液10∶自来水2)和0.35升/min注入液A液，则一旦使它们作层流接触，立即形成块体。而送液量大于上述数值时则不形成层流而产生涡流，不形成块体。
3)选择容易到手的8,000ppm高浓度活性污泥(C液)为形成块体用的液体，向1.25m螺旋混合管(内径63.5mm)供给9升/min混合液(C液9∶自来水2)，并向1m长的螺旋注入管(内径19mm)供给2.2升/min注入液(C液)。
比较2)和3)的相同长度的双重螺旋凝聚管内的含块体液形成能力，则：
3)的螺旋凝聚管(9+2.2)=11.2升/min
2)的直管式凝聚管量(1.75+0.35)=2.1升/min
螺旋凝聚管的处理能力与为形成含块体液而选择高浓度注入液、高浓度混合液8,500ppm/3,600ppm之差时的5根直管式凝聚管的处理能力(1分钟11.2升/2.1升，大致5倍)相同。
增量液能对含块体液量3～300倍量的被处理液进行处理，故可进行约35.7倍的处理，即11.2升/m×35.7=400升/m。
为了对200升/min的500ppm的稀薄液进行处理，以200升/min供给8,000ppm活性污泥，从沉淀在固液分离部的8,000ppm凝聚混合污泥(造纸微粒+活性污泥)中抽取，污泥可以是12.5升/min。
本实验只是在块体形成槽内设置1根增量管(直径150mm)，且在1根增量管上连接1根螺旋混合管，但在实际使用中，如果象图8那样，在块体形成槽内设置2根增量管，且如图9所示，1根增量管上至少连接2根螺旋混合管，则可进行400升/min=24m3/h×2×2=96/m3/h=2,300m3/日的处理。
本发明采用上述结构，故具有以下效果。
使用螺旋管(蛇形管·涡卷管·圆弧管)时，与直管相比，层流稳定性提高、液体通过能力高达10倍以上，故只需设置螺旋凝聚管，就能确保所需的含块体液量。在为了确保层流而将注入管和混合管的管轴会合时无须直管那样的精密度。凝聚浓缩装置的高度可缩小到原来的1/5，容积可缩小到原来的1/3～1/10。因此，本发明的凝聚浓缩装置几乎可设在所有现有的固液分离部中。
可装载在移动车辆上，很容易根据长、短时间的污水处理而移动·移设。可大幅度降低凝聚设备费。
如果将本发明凝聚浓缩装置设置在活性污泥的固液分离部，可相对1cm/日沉降速度的松散污泥而以10,000倍的速度沉降，充气槽的污泥总量增加到2～4倍，BOD20的污泥负荷为0.06kg/kg日以下，自活性污泥法开发以来一直必不可少的处理剩余污泥的费用几乎不再需要，处理水质达到BOD5的除去率为99％以上，污浊液成为清澈液，排出的只是CO2N2。当然也不再需要凝聚(剂)装置、污泥浓缩槽、过滤装置、焚烧设施和污泥丢弃场所的维持管理费用，新增的凝聚浓缩装置费可用节省出来的剩余污泥处理费用来抵销，短时间即可收回投资。
1台处理能力为3,000m3/日的凝聚浓缩装置可在工厂内制造，在现场只要将前后的配管连接上即可，可缩短施工时间，作为环境设施，可以缩短不需要的停止运转期间。
在从块体形成槽排出大块体时，通过使用螺旋下降管，可以根据块的性状用下降管的倾斜角度来调节大块体的下降速度，可以使从块体形成槽沿下降管内下降的大块体成为无间隙的连续移动层而连续排出，几乎不发生微粒的剥离现象。
在堆积在固液分离部的凝聚浓缩污泥与沉清液之间的界面，通常容易形成凝聚浓缩污泥层。可以通过吸引泵吸引该污泥层表面的剥离小粒子，并返送到被处理液供给管，再在块体形成槽内继续供给再凝聚系统进行处理，而降低前述螺旋下降管内的输送速度也可减少微粒从大块体剥离，能有效地防止剥离小粒子污染沉清液。
如果将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，并在块体形成槽内设置多根这样的增量管，则即使不向多根凝聚管内供给注入液或混合液，多根凝聚管的含块体液和被处理液也会在增量管内或块体形成槽内碰撞，必定会形成块，不会有未反应的污浊液向环境保护水域排出，可确保提高处理能力和安全性。
工业上利用的可能性
利用本发明的凝聚浓缩装置和凝聚浓缩法，以浓缩分离的对象为例，可以对疏浚、挖掘、护岸、开设水路等工事中产生的土砂、粘土、污泥进行分离除去，可除去水库、贮水场、海、湖沼、沟渠的堆积污泥，除去养鱼场、养殖场的残饵和污泥，对上水·用水的前处理，除去赤潮，进行高浓度活性污泥法·松散活性污泥的凝聚分离，对动植物浮游生物的浓缩分离，除去紫菜末，从废水中回收有用物质，对稀薄大容量污浊液(造纸机过滤网下的纸浆屑)的凝聚分离，对农产品微粒的去碱液及其他水洗工序中的凝聚分离，对发酵液和有用液体的浓缩分离，其他生产工序中的固液分离，对生产中产生的废水进行固液分离等。
由于实现了装置的小型化，可以装载在移动车辆上，故浓缩分离的对象广泛，具有通用性。

Claims (8)

1．一种凝聚浓缩装置，使含有不同电位微粒的液体分别在多重管的内管和外管流下，并在下游使内管和外管中的液体接触，使微粒结成块体，其特征在于，将多重管的内管和外管做成螺旋状混合管，在外管内下游方向形成内管的开口部，并设有使从内管和外管个别供给的不同电位液体接触、使固体成分结成块体的螺旋凝聚管。
2．一种凝聚浓缩装置，由供给含微粒的被处理液的供液部和设置在该供液部下方的固液分离部组成，且所述供液部由对被处理液进行分配的分配室和分散液室组成，其特征在于，将使来自所述分散液室的液体流下的螺旋混合管与供给来自分配室的被处理液的增量管在下游的合流部会合，在螺旋混合管内部设有在下游方向具有开口部的螺旋注入管，使个别地供给螺旋混合管和螺旋注入管的不同电位的2种液体在所述开口部接触后成为含块体液，再在增量管下游的合流部将该含块体液与被处理液混合后成为大块体。
3．根据权利要求2所述的凝聚浓缩装置，其特征在于，在内部设有注入管端末开口部的混合管端末的、与增量管流下液体间的合流部附近设置碰撞混合部。
4．一种由固液分离部和其上部的分配室及分散液室组成的凝聚浓缩装置，其特征在于，将使来自所述分散液室的液体流下的螺旋混合管设置在来自分配室的螺旋增量管内，并在螺旋混合管的内部设置在下游方向具有开口部的螺旋注入管，用螺旋增量管和螺旋混合管及螺旋注入管构成三重管，使个别地供给螺旋混合管和螺旋注入管的不同电位的2种液体在所述开口部接触，成为含块体液，再将该含块体液在增量管下游的合流部与被处理液混合后形成大块体。
5．根据权利要求1、2、或4所述的凝聚浓缩装置，在混合管的内部或增量管的内部设置对注入管或混合管作多重支承用的托架，该托架具有以规定间隔接触支承于管内壁的多个叶片部，并使该叶片部的上游侧或下游侧呈尖顶状，以减小流动阻力。
6．一种凝聚浓缩装置，其特征在于，在固液分离部的上部设置分配室和分散液室，将使来自所述分散液室的液体流下的螺旋混合管在下游与来自分配室的增量管会合，在螺旋混合管的内部设置在下游方向开口的螺旋注入管，在固液分离部设置下部封闭的块体形成槽，在该块体形成槽的内部配置所述增量管的端末，在所述块体形成槽的外部或内部设置螺旋下降管，并使其端末向固液分离部开口。
7．一种凝聚浓缩装置，其特征在于，在固液分离部的上部设置分配室和分散液室，将分别使来自所述分散液室的液体流下的多个螺旋混合管在下游与来自分配室的多个增量管会合，或将多个螺旋混合管设在多个增量管内形成多重管，在各个螺旋混合管的内部设置在下游方向开口的螺旋注入管，在设于固液分离部且下部封闭的块体形成槽的内部配置所述多个增量管的端末，并从所述块体形成槽配置下降管。
8．一种凝聚浓缩法，其特征在于，用由各形成螺旋状的外管和内管组成的混合管分别使不同电位的分散液和注入液流下，在下游使它们接触而成为含块体液，并将该含块体液与含微粒的被处理液混合后形成大块体，进行固液分离。
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