凝結沉澱器的製作方法
2023-10-09 05:18:39 2
專利名稱：凝結沉澱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種凝結器，更具體地講，它涉及這樣一種凝結器，在其中諸如鋁基凝結劑的無機凝結劑被加至原水中以凝結和分離原水中的懸浮固體物。
背景技術：
凝結器是用於處理水的裝置，它用於處理取自河流或類似場所的水，使其能用作城市或工業用水，也用於處理生活汙水或工業廢水，使其符合規章限制。特別地，經常採用一種向上流動型凝結器，因為這種凝結器具有高的凝結和過濾效率，並易於操作。
在向上流動型凝結器中，在其中加入凝結劑的原水向上流動通過填料介質堆積層的內部，此堆積層由具有高孔隙率的小塊填料介質堆積形成，從而凝結和沉澱水中的懸浮固體物。
現參看圖5，將對一種常規的向上流動型凝結器10的結構和操作進行說明。
如圖5所示，這種典型的常規向上流動型凝結順10的結構和操作進行說明。
如圖5所示，這種典型的常規向上流動型凝結器10包括一個原水箱12、一個將原水從原水箱12泵出以送進原水的原水泵14、凝結劑添加裝置16、一個凝結劑混合箱18和一個凝結箱20。
凝結劑添加裝置16包含一個測量原水混濁度的濁度計22、一個凝結劑箱24和凝結劑泵28，凝結劑泵28用於將凝結劑從凝結劑箱24注入濁度計22下遊側的原水供應管26，這樣，可根據濁度計22的測量值向原水加入要求的凝結劑量。
凝結劑混合箱18是一個裝有攪拌器29的容器，帶有凝結劑的原水暫時存儲於其中並被攪拌器29攪拌以迅速混合原水和凝結劑。然後，帶有凝結劑的原水通過流入管30送至凝結箱20。
凝結箱20是這樣一種箱，已被凝結劑聚結的水中懸浮固體物在其中凝結、絨聚、過濾和分離。如圖6所示，凝結箱20由水流入區32，填料介質堆積區34和水收集區36構成，它們從下側依次分隔開。
填料介質堆積區34由設置在該區上部和下部的穿孔流出阻擋板38、40加以分隔。在此填料介質堆積區34中，堆積著許多具有小比重和高孔隙率的小塊填料介質，並且在上流出阻擋板38之下形成填料介質堆積層44，水在其中向上流動。如圖7所示，採用例如短管形塑料小塊填料介質42作為形成填料介質堆積層44的小塊填料介質，小塊填料介質42具有較小的比重。
水收集區36是一個收集通過填料介質堆積區34處理後的水收集區域，此區域36由設置在填料介質堆積區34的流出阻擋板38正上方的水收集部分46、收集從水收集部分46上端溢出的處理水的水收集槽48以及流出管50構成，流出管50連接至水收集槽48，用於將處理後的水送至處理後的水箱52(見圖5)。
離開凝結劑混合箱18的原水通過流入管30流入至流入區32。流入管30伸展至流入區32的中部，並在其端部具有向下的開口。倒置傘狀緩衝板54設置在流入管30的開口下方，以便將原水的流動方向由向下改變成向上。如需要的話，鹼性試劑注入管56也與流入管30相連接，以便注入鹼性溶液，以控制原水的PH值。
在流入區32的下部，即在緩衝板54之下設置了漏鬥型浮渣存儲區58以存儲浮渣，浮渣排放管60連接至其最下部以排放浮渣。
在流入區32之上設置了空氣供應管62，它具有若干向上噴射空氣的空氣噴嘴，以便噴射鼓風機64送進的空氣，從而攪動和衝洗填料介質堆積區34的填料介質42。
在凝結箱20中，帶有凝結劑的水首先流入流入區32。在此流入區32中，由於原水中懸浮固體物的凝結而形成的絮凝物中的較大的絮凝物首先沉澱並分離。
然後水流入填料介質堆積區34，在此區中，殘留於水中的微小絮凝物與填料介質接觸，粘在填料介質的外表面上，或捕獲在相應填料介質42間的間隙中，並被分離。水向上流過填料介質42的孔隙，或流過相應填料介質42間的間隙，然後通過形成於孔隙中或填料介質之間的絮凝物層進行過濾，同時，原水中的微小絮凝物被絮凝物層捕獲。
粘於填料介質42上或被捕獲在填料介質42之間的絮凝物由於與後來的微小絮凝物等接觸，逐漸生長，形成直徑增大的絮凝物。然後，當沉澱速度大於原水的向上流速的絮凝物形成時，這些絮凝物被水的流動從填料介質42處移走，迎著水的流動沉澱，保留在浮渣存儲區58中，然後通過浮渣排放管60排出。
這樣，懸浮於原水中的固體物通過懸浮固體絮凝物的聚結作用、原水通過絮凝物層的過濾作用、聚結絮凝物的分離和沉澱作用等從水中分離並沉澱於浮渣存儲區58中。另一方面，經如此處理的原水從水收集區36流出進入處理後的水箱52。
當填料介質堆積區34的填料介質堆積層44阻塞時，通過空氣供應管62的空氣噴嘴供給空氣射流以攪拌和衝洗填料介質堆積層44。
這類向上流動型凝結器使處理得以在高速下進行，因為厚厚聚結的凝結絮凝物的密度高，其沉澱速度也高。對應地，該設備緊湊，從而使設備安裝場地可減少，化學試劑量可減少，以及產生的浮渣的處理和清除可簡化。
雖然向上流動型凝結具有許多優點，但為了進一步提高其處理效率，還有待進一步改進。
例如，曾企圖通過用大塊填料介質代替構成填料介質堆積層的小塊填料介質以延長相應衝洗處理之間的水處理時間，但這造成處理水混濁度增大的問題。相反，為減少處理水混濁度而採用較小尺寸的填料介質時，填料介質堆積層的衝洗頻率就增加，這樣產生了原水處理時間縮短的問題。
因此，本發明的一個目的就是提出一種凝結器，它能減少介質衝洗作業的頻率，同時將處理後的水的混濁度保持於低水平。
本發明綜述本發明提出的凝結器具有第一凝結部件。此第一凝結部件具有至少一層填料介質堆積層，原水以高於後續凝結和沉澱部件中填料介質堆積層的表面速度通過此填料介質堆積層。因此，在上遊凝結部件的填料介質堆積層中受到凝結的初步處理水得以流入後繼的凝結和沉澱部件。
第一凝結部件中填料介質堆積層的表面速度(水通過流速除以填料介質堆積層的截面面積得到的速度)應高於下遊凝結和沉澱部件中填料介質堆積層的表面速度(如150至800米/日(m/d)，最好為300至500m/d)。例如，前者速度可約為後者速度的兩倍。
構成上遊凝結部件及下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質具有大的孔隙比例。對小填料介質的形狀、材料和類型沒有特殊的限制，只要它們堆積起來能形成填料介質堆積層，但這些小填料介質應具有起水通道作用的孔隙，且孔隙率最好高達60％或更高，小填料介質還應具有大的表面面積，即每立方米的堆積填料介質的表面積為200cm2或更多，最好為300cm2或更多。
例如，可最好應用直徑約4mm及長度約4mm的塑料管、表面上具有許多孔的中空球、泰勒填料或類似物，但對它們沒有具體限制。
構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質在形狀和尺寸方面可相似於構成下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質。一種替代方案是，在構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀和尺寸中至少具有一種不同於構成凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質。
適宜的是，構成下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀與構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質相同，但尺寸小於構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質。
至於能在本發明的凝結器中處理的原水，其來源和質量不受限制，例如混濁度為幾度至2000度的水均可處理。在本說明書中，原水就是輸入凝結器中的水，它包括輸入凝結器中的諸如河水、井水、湖水和沼澤地水，還有廢水等的水。
對添加至原水中的凝結劑沒有限制，只要它們對原水中的懸浮固體物具有凝結效果。凝結劑最好例如為諸如硫酸鋁和聚鋁氯化物(polyaluminum chloride)的鋁鹽。
如通過填料介質堆積層的原水(添加有凝結劑)中直徑大於100μm的凝結絮凝物的比例增加，粘結在填料介質上並在其上生長的絮凝物粘性增加，這樣，絮凝物從填料介質上的可分離性及收集的浮渣的脫水性就要麻煩地惡化。因此，直徑大於100μm的絮凝物比例應儘可能的低，為此必須控制凝結劑的劑量大小，使此比例不超過5％左右。凝結劑的劑量大小與其種類和原水質量等有關，因此應通過實驗或其它方法預先設置一個較優值。
在使用鋁基無機凝結劑時，根據原水混濁度而變化的劑量大小通常按照ALT比例(鋁(AL)劑量大小/混濁度)可在0.1至0.001，最好在0.05至0.005的範圍同。採用在此範圍內的ALT比例時，原水中的懸浮固體被凝結以使形成的懸浮固體物的微小絮凝物直徑為100μm或更小，最好為幾μm至幾十μm。
當安裝了上遊凝結部件且上遊凝結部件的填料介質堆積層的表面速度調節成高於下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的表面速度時，輸入至上遊凝結部件的微小絮凝物生長成具有大尺寸的粗絮凝物，而且大部分凝結的粗絮凝物從填料介質堆積層中排出而不滯留在填料介質堆積層中。在下遊絮和沉澱部件中，如此排出的凝結的粗絮凝物被儘可能多地依靠重量沉澱，然後去除，只有留下的微小絮凝物引入至下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層中，並在其中生成粗絮凝物以被填料介質堆積層捕獲。
也就是說，在上遊凝結部件中，由於向原水中添加凝結劑而產生的微小絮凝物能變粗，如此變粗的凝結絮凝物在下遊凝結和沉澱部件中早期就沉澱和分離以減少流入下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的每單位原水量中的絮凝物量，從而減少下遊凝結和沉澱部件中填料介質堆積層阻塞的發生，因而填料介質的衝洗間隔就能延長。
尤其是，當構成下遊凝結和沉澱部件中的填料介質堆積層的小填料介質與構成上遊凝結部件中填料介質堆積層的小填料介質具有相同的形狀，但尺寸小於構成上遊凝結部件中填料介質堆積層中的小填料介質時，處理後的水的混濁度能降低。此外，在上遊凝結部件中，微小絮凝物變粗，但變粗的絮凝物儘可能多地從填料介質堆積層排出而不滯留在此層中。另一方面，在下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層中，在上遊凝結部件中沒變粗的微小絮凝物被牢牢地捕獲住。如上所述，作用分工明確，從而本發明的效果得以改進。
此外，在本發明中，大部分微小絮凝物在上遊凝結部件中長成大尺寸的凝結絮凝物，但當這些絮凝物流入下遊凝結和沉澱部件時，它們在早期階段就沉澱和分離。結果，流入下遊凝結和沉澱部件中填料介質堆積層的凝結的微小絮凝物的量就減少，從而得以採用比普通介質更小的填料介質，且不會縮小下遊凝結和沉澱部件中填料介質堆積層的介質衝洗間隔。
在下遊凝結和沉澱部件中採用較小的填料介質能使凝結的絮凝物稠密地保持在填料介質堆積層中，凝結絮凝物與後繼微小絮凝物等的接觸機會增多，從而減小處理後的水的混濁度。
上遊凝結部件中的填料介質堆積層與下遊凝結和沉澱部件中的填料介質堆積層可依次從底部到頂底設置在同一處理箱中，這樣，原水和初步處理水(在上遊凝結部件中產生的原水)可向上流動。在這種情況下，兩層填料介質堆積層由穿孔的分隔板加以分隔，且分隔板的孔不會使構成填料介質堆積層的小填料介質相互混合。
此外，上遊凝結部件中的填料介質堆積層與下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層可並排地設置在一個處理箱中，這樣，原水可以向上或向下流動方式流過上遊凝結部件中的填料介質堆積層，並且初步處理水可以向上流動方式流過下遊凝結和沉澱部件中的填料介質堆積層。
另外，上遊凝結部件中的填料介質堆積層與下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層可相應設置在不同處理箱中，這樣，原水可以向上或向下流動方式流過上遊凝結部件中的填料介質堆積層。
合適地，設置一個測量原水混濁度的混濁度檢測部件和一個劑量控制部件，其中，被劑量部件投放的鋁鹽量根據混濁度檢測部件確定的混濁度值控制在按照ALT比例為0.1至0.001的範圍內。
而且，可設置一個輔助結構，其中，根據混濁度檢測部件確定的處理後的水的混濁度值，當處理後的水的混濁度超過預定混濁度大小時，能對下遊凝結和沉澱部件中的填料介質部件自動進行衝洗。
附圖簡述
圖1是表示本發明示範性實施例1中凝結箱結構的示意圖。
圖2是表示示範性實施例2中凝結箱結構的示意圖。
圖3是表示示範性實施例3中凝結箱結構的示意圖。
圖4是表示示範性實施例4中凝結箱結構的示意圖。
圖5是表示常規凝結器結構的流程圖。
圖6是表示安裝在常規凝結器中的凝結箱結構的示意圖。
圖7是表示填料介質一個示例的透視圖。
標號說明10普通的向上流動型凝結器12未處理水的水箱14原水泵16凝結劑添加裝置18凝結劑混合箱20凝結箱22濁度計24凝結劑箱26未處理水供應管28凝結劑泵29攪拌器30流入管32未處理水流入區34填料介質堆積區36水收集區38、40流出阻擋板42小塊填料介質44填料介質堆積層46水收集部件48水收集槽50流出管52處理後的水的水箱54緩衝板56鹼性試劑注入管58浮渣存儲區60浮渣排放管62空氣供應管64鼓風機70第一實施例中的凝結器72凝結箱74第二填料介質堆積區76水收集區78第一填料介質堆積區79分離區80浮渣存儲區81容器82第一填料介質堆積層84第二填料介質堆積層86圓筒部件88倒向錐形部件90、92流出阻擋板94廢料管100示範性實施例2中的凝結箱102第二填料介質堆積層104第一填料介質堆積層106容器108裝備有刮板的浮渣收集裝置110浮渣存儲區112示範性實施例3中的凝結箱113、114填料介質堆積層115下遊凝結箱116、117浮渣存儲區118填料介質堆積層120示範性實施例4中的凝結箱122第一處理箱124第一填料介質堆積層126凝結箱
128、130流出阻擋板132初步處理的水的水管本發明最佳實施例下文將參照附圖對本發明的實施例進行更為具體和詳盡的說明，但並不意味著本發明局限於這些實施例。
示範性實施例1此示範性實施例是本發明提出的凝結器實施例的一個示例。圖1是根據此示範性實施例提出的凝結器中凝結箱(處理箱)結構的示意圖。在圖1和圖2至4的示意圖中，與圖5至7中構件相同的構件用相同標號表示，且這些構件的說明不再重複。此外，一引些諸如開-關閥和計量表的可選擇附件，除非有助於說明本發明，否則將不予描述。
除凝結箱72的結構外，在該示範性實施例中的凝結器70與圖5所示的普通向上流動型凝結器10具有相同的結構。
如圖1所示，凝結箱72裝有第二填料介質堆積區74和水收集區76，它們的結構與普通凝結箱20的填料介質堆積區34和水收集區36相同，凝結箱72在第二填料介質堆積區74之下還裝有另一第一填料介質堆積區78，並在此區78之下有一個浮渣存儲區80。在第一填料介質堆積區78與第二填料介質堆積區74之間設置了一個包括簡單空間區域(充氣腔)的分離區79。
形成於第一填料介質堆積區78中的第一填料介質堆積層82起著上遊凝結部件的填料介質堆積層的作用，而形成於第二填料介質堆積區74中的第二填料介質堆積層84則起著下遊凝結和沉澱部分的填料介質堆積層作用。
第一填料介質堆積區78設置有容器81，該容器81在上側裝有圓筒部件86，而在下側緊鄰圓筒部件86處裝有倒向錐形部件88，圓筒部件86容納著許多小塊填料介質(此後將簡稱為「填料介質」)。在水的通道中，形成第一填料介質堆積層82。對此，容器81不限於圓筒形式，諸如矩形的其它形狀也可採用。
在圓筒部件86的上端和下端部設置了流出阻擋穿孔板90、92，以阻止存放的填料介質與水一起流出。倒向錐形部分88在其底部連接至一根流入管30，並設置成將原水均勻地擴散和送給至圓筒部件86中。
在此示範性實施例中，形成於圓筒部件86中的第一填料介質堆積層82的表面速度被設置成高於第二填料介質堆積層84的表面速度。更特別的是，圓筒部件86的直徑設置成小於凝結箱72的直徑。此外，構成第一填料介質堆積層82的填料介質是例如圖7所示的短管或類似物，並最好與構成第二填料介質堆積層84的填料介質的形狀相同，但尺寸大於第二填充介尺寸，儘管同樣尺寸的填料介質顯然也可接受。
構成第一和第二填料介質堆積層的填料介質被流出阻擋板90、92、38、40所包圍，因此不管比重如何，可浮的填料介質和下降的填料介質都可使用。此外，也可應用這樣的填料介質，它的實際比重為1左右，原水流過之前，位於流出阻擋板92、40上，但在向上流速為150m/d或更大的原水或初步處理水通過時被浮動至上流出阻擋板90、38之下形成填料介質堆積層。
在分離區79中，設置了一個直徑與凝結箱72相同的空間。此空間的作用是迅速降低從第一填料介質堆積層82排出的初部處理水的流動速度，從而使初步處理水中的凝結粗絮凝物將通過流體力學方式與初步處理水分離。
廢料管94設置在分離區79之上而在流出阻擋板40之下。此廢料管94是一根水收集管，它可以是一根在箱中沒有上半部的管子。此外，在流出阻擋板40之下，帶有許多將空氣向上噴射的空氣噴嘴的空氣供應管62設置成與普通凝結箱20的情況相同，由鼓風機64輸送的空氣被噴射以攪拌和衝洗第二填料介質堆積層84的填料介質。
浮渣存儲區80包括在容器81和凝結箱72之間的環形區域，它位於容器81之下，並與圖6所示普通凝結箱72的結構相似。
接著，將描述此示範性實施例的凝結器70進行的水處理方法以及各填料介質堆積層的作用。
首先將鋁基無機凝結劑加到將送進至凝結器70的原水中，使ALT比例在範圍0.1至0.001之間。在凝結劑混合箱18中迅速混合後，混合物通過流入管30送至凝結箱72內的倒向錐形部件88。
在凝結劑混合箱18和流入管30中，原水中的懸浮固體物通過凝結反應形成直徑由10μm至幾十μm的微小絮片。
原水開始通過後不久，流入形成於容器81中的第一填料介質堆積層82的水中微小絮凝物由於填料介質的「篩分」作用沉積在填料介質的表面並開始覆蓋填料介質的表面，從而被捕獲於其上。
一旦微小絮凝物開始沉積在填料介質的表面上，隨後的微小絮凝物就不斷沉積在填料介質的自由表面上，同時，由於沉積的微小絮凝物本身具有凝結沉積力，與已經沉積在填料介質表面上的微小絮凝物碰撞的微小絮凝物本身具有凝結沉積力，與已經沉積在填料介質表面上的微小絮凝物相碰撞的微小絮凝物就被這些微小絮凝物所捕獲。這樣，微小絮凝物間的接觸加速，在填料介質上的絮凝物層就生長。
在早期沉積階段，絮凝物不容易除去，因為在填料介質上的微小絮凝物的沉積力相當強，但是，當後繼的微小絮凝物接連地被吸附，並逐漸變粗，它們就被水的剪切力除去。同時，在變得足夠粗前被除去並生長成超過一定尺寸的微小絮凝物沉積在第一填料介質堆積層82中原水流動緩慢位置上、或沉積在填料介質的背部表面上、或沉積在不受水流影響的內部孔隙中。
與普通凝結方法中的ATL比例為0.1至0.4相比，加入至原水中的凝結劑ATL比例可低至0.1至0.001，因此，微小絮凝物具有更大密度和更高絮凝物強度，從而具有高沉澱速度，且當其從填料介質上除去時不會破碎。
由於原水中懸浮固體物的捕獲是以這種方式進行的，包括沉積在填料介質表面的微小絮凝物和具有高沉澱速度的凝結粗絮凝物的各種絮凝物就包含在第一填料介質堆積層82中。在絮凝物沉積進行過程中，填料介質內部和填料介質間的空間會局部阻塞，但流過的原水流動壓力仍能將沉積的絮凝物團向上噴射。
絮凝物團的噴射現象具有對如此噴射的絮凝物進行分類的作用。也即是說，較為細小的絮凝物顆粒被原水的流動速度攪拌向上，但是，當它們接觸上部的填料介質時，它們就沉積在那裡。另一方面，凝結的粗絮凝物抵制流動並停留在發生絮凝物噴射附近位置的填料介質上。
當微小絮凝物的沉積和生長發展時，第一填料介質堆積層82填充著凝結的粗絮凝物團，這種凝結的粗絮凝物團與初步處理水一起離開第一填料介質堆積層82，並向上流動通過上流出阻擋板90。
從第一填料介質堆積層82排出的初步處理水具有一定的排出速度，但在從分離區79直至第二填料介質堆積層84之間大大的減緩。結果，具有大顆粒直徑和高密度的凝結絮凝物就從初步處理水流動中分離，且絕大部分的凝結絮凝物在它們通過凝結箱72與容器81之間的仍處於水狀態的空間過程中沉澱。如此沉澱的絮凝物到達浮渣存儲區80，然後作為沉澱浮渣存儲於其中。
換言之，形成於凝結劑混合箱18和流入管30中的微小絮凝物以相當高的比例轉變成凝結的粗絮凝物，這些凝結的粗絮凝物在浮渣存儲區80中沉澱並分離。結果，流入下遊側的第二填料介質堆積層84的初步處理水中的懸浮固體物的量就能大大減少，且大部分懸浮固體物本身就變成了微小絮凝物。
因為第一填料介質堆積層82的表面速度被加速，凝結在第一填料介質堆積層82中的粗絮凝物無需用機械方法去除它們就能不斷地被原水的流動去除並帶走。
因此，即使不進行專門的衝洗工序，第一填料介質堆積層82的絮凝物凝結吸附活性也能維持於高水平，第一填料介質堆積層82的阻塞也能防止。
另一方面，流入第二填料介質堆積層84的微小絮凝物量顯著減少，因此，可應用尺寸小於常規情況的填料介質作為第二填料介質層84的填料介質。當應用這種具有尺寸較小的填料介質時，無需縮短衝洗之間的間隔就能減小處理後的水的混濁度。
徽小絮凝物在第二填料介質堆積層84中的捕獲機理與在第一填料介質堆積層82中的捕獲機理相同，同時，第二填料介質堆積層84中的表面速度慢於第一填料介質堆積層82中的表面速度。因此，初步處理水的流動對凝結的絮凝物團的破損和分類作用要比在第一填料介質堆積層82中合適，並且只有小直徑的凝結絮凝物顆粒被帶著向上。
結果，水開始通過後不久，在微小絮凝物流入的最下部分的填料介質周圍凝結的絮凝物量就迅速增加，此外，通過凝結過濾處理的表面過濾的絮凝物捕獲減少，阻塞僅緩慢地進展。但是，在填料介質堆積層的最下部被完全阻塞前，初步處理水強勁地流過壓力損失小的位置，於是在這些位置發生破碎和分類作用。這樣，微小絮凝物的捕獲區域從第二填料介質堆積層84的下部擴展於上部，但對初步處理水的水通過時間有一個推遲。
因此，即使當第二填料介質堆積層84填充有凝結的絮凝物時，第二填料介質堆積層84中的水頭損失的增加也是適度的，因為填料介質具有大的表面面積和大的孔隙體積。
此外，因為第二填料介質堆積層84的絮凝物負載小，清洗處理之間的間隔可延長。
如上所述，第二填料介質堆積層84中的凝結的絮凝物的捕獲機理是藉助初步處理水通過的早期階段的表面過濾實現的，接著，凝結絮凝物的捕獲在破碎和分類作用下通過沉積過濾繼續進行。結果，隨後的凝結絮凝物通過稠密存在的凝結絮凝物團，因此，凝結絮凝物團就藉助於其強勁的吸附作用將它們牢牢地吸附住。
因此，即使原水的混濁度迅速增加，粗絮凝物或微小絮處也不會同時從第二填料介質堆積層84流出，可在原水流動開始和所要求的衝洗作業步驟之間可靠地獲得具有低混濁度的處理後的水。
如上所述，在第一填料介質堆積層82中表面速度是高的，因此，含有粗絮凝物的初步處理水流出，從而得以進行幾乎不需對填料介質清洗的長時間的水通過處理，。
另一方面，第二填料介質堆積層84中的表面速度低於第一填料介質堆積層82中的表面速度，因而在凝結的絮凝物顆粒廣泛被去除和沉澱的同時，流入其中的大部分微小絮凝物以此速度通過以便被捕獲在第二填充介堆積層84中。結果，必須定期清洗填料介質。但是，已被捕獲在第二填料介質堆積層84中並已生長成凝結絮凝物的絮凝物不同於通過常規凝結劑過量添加形成的粘性絮凝物，它能容易地從填料介質上去除。這樣，通過停止初步處理水的流過、通過廢物管94排出水、以及使存儲在第二填料介質堆積層84中的水向下流動，沉積的絮凝物就能簡單地從填料介質中去除、被帶走及被移走，從而消除填料介質堆積層的阻塞並恢復填料介質的沉積活性。
如在常規情況一樣，可停止原水流過，啟動鼓風機64以通過空氣供應管62向第二填料介質堆積層84輸送壓縮空氣，從而攪拌和衝洗填料介質。接著，可通過廢物管94排出水。
存儲在浮渣存儲區80中的沉澱浮渣通過浮渣排放管60排出。在此示範性實施例中，可通過注入少量凝結劑，因此，沉澱浮渣的凝結性能很好，且沉澱的浮渣能在箱中濃縮至5至15％的濃度。用此方法獲得的濃縮浮渣具有優異的脫水性能，因此脫水裝置的容置的容量能降至最小。此外，結塊的水分含量低，從而能降低處理成本。
在此示範性實施例中，浮渣能在箱中濃縮至5至15％的高濃度，為此，不會由於經常提取浮渣而發生水的損失，在沒有任何填料介質層的常規高速凝結箱中，浮渣僅在箱中濃縮至約1至2％的低濃度。
此示範性實施例的凝結箱70的上述優點和效果可通過以下四個特徵實現(1)向輸入至凝結器中的原水注入必要和最小量的無機凝結劑；(2)設置第一填料介質堆積層82作為預處理部件，在其中堆積著大量具有大表面面積和孔隙體積的填料介質；(3)設置分離區79以沉澱和分離從第一填料介質堆積層82中流出的凝結的粗絮凝物；和(4)建立一種使第二填料介質堆積層84可單獨被衝洗的結構。
示範性實施例2此示範性實施例是示範性實施例1的修改示例，圖2是表示示範性實施例2中凝結箱結構的示意圖。
示範性實施例2中的凝結箱100裝有如圖2所示的第二填料介質堆積層102，在此第二填料介質堆積層102的一側設置了容器106，它構成第一填料介質堆積層104，其截面面積小於第二填料介質堆積層102的截面面積。
在此示範性實施例中，第一填料介質堆積層104和第二填料介質堆積層102相應地起著與示範性實施例1中的第一填料介質堆積層82和第二填料介質堆積層84相同的作用，但凝結箱100中從第一填料介質堆積層104至第二填料介質堆積層102的箱內部區107起著分離區的作用。
在此示範性實施例中，裝有刮板的浮渣收集裝置108安裝在凝結箱100的底部上，沉澱的凝結絮凝物被浮渣收集裝置108從箱內部區107和第二填料介質堆積層102收集至浮渣存儲區，然後將它們排出。
示範性實施例3此示範性實施例是示範性實施例1的修改示例，圖3是表示凝結器主要部件，即示範性實施例3中凝結箱結構的示意圖。
如圖3所示，示範性實施例3的凝結箱112裝有結構與常規凝結箱20相同的雙層填料介質堆積層113、114作為上遊凝結部件和下遊凝結箱115作為下遊凝結部件，它們由隔板111在一個處理箱內加以分隔，且填料介質堆積層113、114形成使得它們中的每一個截面面積都小於下遊凝結箱115中的填料介質堆積層118的截面面積。
在此示範性實施例中，原水向上流過填料介質堆積層113，然後向下流過填料介質堆積層114，接著向上流過下遊凝結箱115。在凝結箱112中，原水流入管30連接至填料介質堆積層113的下部位置。此外，下遊凝結箱115在其下部設置有帶有浮渣排放管60A的浮渣存儲區80，填料介質堆積層113、114在它們的下部也各自設置有帶有浮渣排放管60B、60C的浮渣存儲區116、117。
對此，雖然圖中未示出，但作為上遊凝結部件設置的填料介質堆積層113、114可在它們的下部設置有空氣送進管，用於衝洗填料介質堆積層。
示範性實施例4此示範性實施例是本發明提出的凝結器的另一實施例。圖4是表示凝結器主要部件，也即凝結箱結構的流程圖。
如圖4所示，此示範性實施例的凝結箱120裝有形成於第一處理箱122中作為上遊凝結部件的第一填料介質堆積層124和凝結箱126，此凝結箱126的結構與常規凝結箱20的結構相同，但成形成不同於第一處理箱122的另一個箱。第一填料介質堆積層124成形成其截面面積小於下遊凝結箱126中填料介質堆積層44的截面面積。
第一處理箱122是一個垂直型的圓筒箱，此圓筒箱在其上部和下部分別設置有流出阻擋板128和130。填料介質充裝在這些流出阻擋板之間，以形成第一填料介質堆積層124用於輸入原水。
原水以向下流動的方式流過第一填料介質堆積層124。原水中的微小絮凝物被與示範性實施例1中第一填料介質堆積層82相同的凝結作用所凝結，然後經如此凝結的絮凝物與初步處理水一起流過初步處理水管132流至下遊凝結箱126。
一種可替代方案是，如在示範性實施例1中那樣，其結構可製作成使原水以向上流動的方式流過第一填料介質堆積層124。
示範性實施例5此示範性實施例是示範性實施例4的修改示例。在此實施例中，設置了第一處理箱122和若干凝結箱126，這些凝結箱126並排地布置在第一處理箱122下遊側。
在此實施例中，一個或多個凝結箱126可保持於水通過狀態，而其它的凝結箱126被衝洗，從而保持原水不間斷的流動和處理後的水連續排出。
示範性實施例1的凝結器的試驗示例為評價本發明提出的凝結器性能，製作了一個結構與示範性實施例1的凝結箱72相同的試驗箱，其規格如下(1)試驗箱尺寸直徑×高度＝400mm×3500mm(2)第一填料介質堆積層圓筒部件的尺寸直徑×高度＝300mm×500mm填料介質堆積層高度＝500mm填料介質短管內徑×長度＝10mm×10mm比重＝0.98(3)第二填料介質堆積層填料介質堆積層高度＝1000mm填料介質短管內徑×長度＝4mm×4mm比重＝0.98具有約15度低混濁度的河表面水被用作原水，聚鋁氯化物按照ALT比例為0.007加至原水中，從而準備了具有低混濁度的試驗原水。除了這種試驗原水外，還準備了高混濁度的其它試驗原水，這是通過將作為混濁物質的高嶺土添加至同樣的河水中以人為地獲得混濁度約為500度的高混濁度高嶺土原水，然後向其中加入聚鋁氯化物，其ALT比例為0.05。
為進行混濁度去除試驗，將兩批試驗原水通過試驗箱，其通過第二填料介質堆積層(LV)表面速度為400m/d(因此，通過第一填料介質堆積層的表面速度＝710m/d)。表1表示了混濁度去除試驗中獲得的處理後的水的混濁度、混濁度去除比例和從浮渣存儲區取出的浮渣性能等的測量結果。
表1河水高嶺土河水原水混濁度(度)15 500處理後的水的混濁度(度)0.4 1.2運行持續時間(小時)17 6水回收率(％) 99.698.5取出浮渣的固體物濃度(％) 3.3 8.5常規凝結器的試驗示例還準備了一種結構與常規凝結器10的凝結箱20相同的試驗箱，其規格如下(1)試驗箱尺寸直徑×高度＝400mm×3500mm(2)填料介質堆積層高度＝1000mm填料介質短管內徑×長度＝4mm×4mm比重＝0.98接著，如在凝結器示範性實施例1中的試驗示例那樣進行混濁度去除試驗，表2表示了混濁度去除試驗中獲得的處理後的水的混濁度、混濁度去除比例和從浮渣存儲區取出的浮渣性能等的測量結果。
表2河水高嶺土河水原水混濁度(度) 15 500處理後的水的混濁度(度) 1.2 3.5運行持續時間(小時) 12 4.5水回收率(％) 98.596.0取出浮渣的固體物濃度(％)2.4 6.2由表1和2可顯然看出，在示範性實施例1中，在ALT比例＝0.007的十分低的凝結劑添加比例及LV＝400m/d的表面速度下可以從混濁度約為15度的低混濁度水中獲得0.4度的低混濁度處理後的水，原水混濁度可以約97％或更高的去除比例去除。此外，能在約3.3％的相對高的固體物濃度下獲得具有十分優異脫水性的取出浮渣。
而且，在人為準備的高混濁度水的情況下，原水混濁度可以約99％或更高的去除比例去除。此外，能在約8.5％的高固體物濃度下獲得具有十分優異脫水性的取出浮渣。
另一方面，與示範性實施例1相比，在常規凝結箱中持續運行時間較短，而且處理後的水的混濁度要高得多。
在以上說明中，主要討論了將本發明應用於水淨化處理以獲取城市用水或工業用水的實施例，但除了水淨化處理外，本發明也可用於汙水、廢水等的處理。另外，就使用的凝結劑而言，除鋁基凝結劑外，例如鐵基無機凝結劑也可使用。在這種情況下，使用FeT比例(鐵離子與原水混濁度的注入量比例)或FeSS比例(鐵離子與原水混濁物質濃度的注入量比例)代替上述ALT比例以控制絮凝物的大小。
由上述可明白，根據本發明，在凝結和沉澱部件與常規凝結器輔助部件之間設置了一上遊凝結部件作為預處理部件，此上遊凝結部件具有至少一層填料介質堆積層，原水以高於凝結和沉澱部件的填料介質堆積層中的表面速度通過該至少一層填料介質堆積層，使得初步處理水與上遊凝結部件的填料介質堆積層中凝結的粗絮凝物一起從上遊凝結部件流至下遊凝結和沉澱部件，從而使下遊凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的一個衝洗作業與另一衝洗作業之間的水通過時間與常規凝結器相比可得以更加延長，並能獲得低混濁度的處理後的水。
工業應用可能性本發明的凝結器可用於對諸如河水的原水進行處理以獲取城市用水或工業用水的場合，也可用於將諸如生活汙水和工業廢水等廢水處理至標準水平的場合。
權利要求
1.一種凝結器，它接受帶有凝結劑的原水並凝結原水中的懸浮固體物，所述凝結器裝有一個凝結和沉澱部件，它具有一個填料介質堆積層，該填料介質堆積層包括具有大孔隙體積的堆積小填料介質，流入水得以在其中以向上流動的方式流過填料介質堆積層以凝結和沉澱水中的懸浮固體物；以及一個上遊凝結部件，它設置在凝結和沉澱部件的上遊並具有至少一層包括小填料介質的填料介質堆積層，原水以高於凝結和沉澱部件填料介質堆積層中表面速度的表面速度流過該至少一層填料介質堆積層；從而，在上遊凝結部件的填料介質堆積層中凝結的初步處理水得以從上遊凝結部件流至凝結和沉澱部件。
2.如權利要求1的凝結器，其特徵在於，構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀或尺寸至少有一種不同於構成凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀或尺寸。
3.如權利要求2的凝結器，其特徵在於，構成凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀與構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質的形狀相同，而構成凝結和沉澱部件的填料介質堆積層的小填料介質的尺寸小於構成上遊凝結部件的填料介質堆積層的小填料介質的尺寸。
4.如權利要求1至3中任一權利要求的凝結器，其特徵在於，上遊凝結部件的填料介質堆積層以及凝結和沉澱部件的填料介質堆積層在同一處理箱中依次從下部至上部地設置，原水和初步處理水以向上流動方式流動。
5.如權利要求1至3中任一權利要求的凝結器，其特徵在於，上遊凝結部件的填料介質堆積層以及凝結和沉澱部件的填料介質堆積層並排地設置在同一處理箱中，原水以向上或向下流動方式流過上遊凝結部件的填料介質堆積層，而初步處理水則以向上流動方式流過凝結和沉澱部件的填料介質堆積層。
6.如權利要求1至3中任一權利要求的凝結器，其特徵在於，上遊凝結部件的填料介質堆積層以及凝結和沉澱部件的填料介質堆積層設置在不同的處理箱中，原水以向上或向下流動方式流過上遊凝結部件的填料介質堆積層。
全文摘要
一種凝結器裝有帶有填料介質堆積層(84)的凝結和沉澱部件,層(84)包括有大孔隙體積的堆積小填料介質,帶絮凝劑的原水以向上流動方式流過該層以凝結和沉澱原水的懸浮固體物。還設置有至少一填料介質堆積層(82)的上遊凝結部件,原水以高於凝結和沉澱部件堆積層的表面速度並與堆積層中凝結的絮凝物一起流過層(82),初處理水從上遊凝結部件流至凝結和沉澱部件。衝洗作業的頻率可減少,且處理水的混濁度保持低水平。
文檔編號C02F1/52GK1248924SQ98802867
公開日2000年3月29日 申請日期1998年12月25日 優先權日1997年12月26日
發明者落合壽昭, 宮之下友明 申請人:奧加諾株式會社