聚集反应装置 本发明涉及一种用于浓缩污泥或者含有悬浮固体的半液态废料，并从其中分离液体的聚集反应装置。尤其是，本发明涉及污泥浓缩型的聚集反应装置，它能在聚集反应的同时对含有聚集体的污泥进行浓缩并从他们中分离液体。
在传统的从污泥或者半液态废料内去除悬浮固体的方法中，在污泥中的悬浮固体利用不同的聚集方法在反应罐内被聚集成颗粒，以颗粒和液体混合物形式的污泥在固/液分离装置中受到固/液分离。利用这种方法，对于污泥中悬浮颗粒的浓缩效率是低的，而供到固/液分离装置的液体与颗粒的体积比变高，并且用于分离悬浮固体的固/液分离装置的物料通过量相当低。作为一种增加固/液分离装置的物料通过量的方法，采用一种在聚集反应罐和固/液分离装置之间通过一个浓缩装置的方法，或者采用一种用浓缩型的聚集反应装置代替聚集反应罐的方法。作为对提供浓缩装置地方法所作的比较，用浓缩型的聚集反应装置代替聚集反应罐的方法是便宜的，并且可以使用一种结构紧凑的系统完成有效的分离。
在浓缩型的聚集反应装置中，其中在污泥或者半液态废料中的悬浮固体受到聚集，使含有颗粒的污泥浓缩并受到固/液分离，颗粒的直径从2mm增长到10mm。而含有颗粒的液体部分地通过反应装置中的分离狭缝并排放到系统的外部，于是使含有颗粒(悬浮液体)的液体得到浓缩。
图2是一个传统的浓缩型聚集反应装置的典型例子的整体垂直截面图。参见图2，说明如何利用浓缩型聚集反应装置进行污泥的处理。在图2中，浓缩型聚集反应装置1是一个垂直的柱体。一个污泥输送管6和一个聚合物输送管7连接到反应装置1的底部一侧。一个浓缩污泥排放管9和一个分离液体排放管19分别连接到反应装置一侧的上部和中间部。在反应装置1的上部设置一个驱动器12。该驱动器12转动搅拌叶片15和刮板21，搅拌叶片和刮板连接到轴14，用于搅拌位于反应装置1的聚集反应罐2内的污泥。一个具有供分离液体用的狭缝的筛网3，它是以水平方向为环状锲形金属丝，采用垂直迭置的结构并用支撑杆将金属丝固定的形式制成。这种筛网的结构相同于图3所示的环状锲形金属丝22和支撑杆23所构成的筛网的结构。
在聚集反应罐2内的中心部位是一个轴管5，用于增加在筛网3的表面上向上流动的速度。污泥由搅拌叶片15搅动并沿着聚集反应罐2的内壁面向上流动。在污泥通过内壁面和轴管之间的空间朝着筛网3向上运动时，在污泥中悬浮的固体受到聚集，从而形成聚集的颗粒。所述的颗粒在筛网3的狭缝处受到固/液分离。通过筛网3的液体从分离液体排放管19被排放到系统的外部，于是使罐2中污泥内狭缝固体的浓度得到增加。经过浓缩的污泥从浓缩污泥排放管9传送到固/液分离装置。被分离的液体自动地流动，同时其流动速度受到伸缩阀18的控制。
因此，在污泥受到装置内的搅拌器搅拌时，聚集作用例如聚集颗粒通常在罐内保持几分钟，并以浓缩污泥的形式被传送到下一个过程。然而，保持在聚集反应罐内的颗粒很可能粘附和聚积在筛网的狭缝处，于是阻止分离液体的排放。在这种情况下，狭缝用于分离的有效面积下降，从而降低浓缩的效率。所以，通常对于聚集颗粒的粘附和聚结是采用在筛网的狭缝表面上增加横流的速度，或者提供一个刮板21，或者在邻近狭缝的表面提供一个刷子来予以阻止。从简化装置结构的观点，希望阻止狭缝堵塞的机构，如上述提到的那些，对此不再需要一个新的驱动装置。所以，在许多情况下，予以阻止狭缝堵塞的机构被赋予一种利用罐内搅拌器的驱动力的简单的结构。
然而，具有简单结构的防止堵塞机构的效果是依据所产生的聚集物的特性不同而不一样的。很清楚，聚集到筛网狭缝表面的聚集物的粘结度变化，机构就不能取得所要求的功能，这取决于聚集颗粒和液体的黏度和颗粒的直径以及聚集颗粒的剪切强度。例如，传统的阻堵机构在颗粒具有相当大的直径和高的剪切强度时才具有满意的效果，如在处理由污水处理厂，或者活性污泥处理设施所产生的污泥处理的情况下。然而，在对于特殊类型的含有相当小的直径和相当低的无机物(无机物对于颗粒的剪切强度产生影响)浓度的颗粒的污泥进行聚集反应时，颗粒很可能具有相当低的剪切强度，从而使部分颗粒破碎并堵塞狭缝。在这种情况下，利用横向流动或刮片的阻堵机构的效果可能是不行的。即，在污泥粒子或颗粒具有相当小的粒径和低的剪切强度，并且是脆性的情况下，传统的浓缩型聚集反应不适合使用。
因此，本发明的目的在于避免传统技术所带来的上述缺点。本发明的目的在于提供一种浓缩型聚集反应装置，该装置包含采用简单的结构阻止筛网的狭缝堵塞的机构，不需使用聚集反应的搅拌器以外的驱动装置，由此保持浓缩的稳定效率。
为了取得上述的目的，本发明提供一种具有伴随筛网的浓缩型聚集反应装置，它能使浓缩反应在污泥中进行，并利用单个装置提供分离液体来浓缩污泥。所述的浓缩筛网是圆柱形的，包含具有水平开孔的狭缝。一个减速器连接到轴的上部使搅拌器在罐内进行搅拌，多个刷子连接到该减速器。使所述的刷子沿着筛网的相对面(在筛网的第一侧和第二侧面上)转动。利用这种刷子使粘结在筛网的聚集物不断地予以去除。在本发明中，“第一侧面”和“第二侧面”是分别指正对污泥的筛网一侧的面和正对分离液的筛网一侧的面。
刷子可以布置成使第一侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第一侧之间的间隙是0-5mm，而使第二侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第二侧之间的间隙是0-10mm，减速器的减速比是1/5-1/15。利用这种设置，粘结到筛网的污泥可以有效地去除。
最好，使第一侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第一侧之间的间隙是0mm。然而，就制造来说间隙0mm很难得到。所以，第一侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第一侧之间的最好间隙范围是0-5mm。对于第二侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第二侧之间的间隙容限，由于在筛网的第二侧上存在垂直的支撑杆，所以在容限是0mm时刷子的磨损量较大。由此，最好使第二侧刷子的鬃丝的端部和筛网的第二侧之间的间隙容限为0-10mm。
图1表示说明本发明浓缩型聚集反应装置的整体示意图。
图2表示说明传统的浓缩型聚集反应装置的整体示意图。
图3表示本发明浓缩型聚集反应装置所用的浓缩筛网的透视图。
1：聚集反应装置，2：聚集反应罐，3：筛网，4：分离液体的储槽，5：通流管，6：污泥输送管，7：聚合物输送管，8：分离液体的连接管，9：浓缩污泥的排放管，10：第一侧刷子，11：第二侧刷子，12：驱动装置，13：减速器，14：轴，15：搅拌叶片，16：折流板，17：污泥导向板，18：伸缩阀，19：分离液体排放管，20：喷嘴，21：刮板，22：锲形金属线，23：支撑杆：24：刷子，25：鬃丝。
本发明依据图示，并比较图2所示的传统浓缩型聚集反应装置(下称为“传统装置”)加以说明。
图1表示按照本发明实施例的浓缩型聚集反应装置(下称为“本发明装置”)的总的视图。在本发明的装置中，两个第一侧刷子10在筛网3的第一侧表面(内表面)上转动，而两个第二侧刷子11在筛网3的第二侧表面(外表面)上转动。所述的刷子通过加以减速比为1/8的减速器13连接到搅拌叶片15。第一侧刷子的鬃丝的直径是1.0mm，第一侧刷子的鬃丝的顶端和筛网3直径的间隙是1mm。第二侧刷子的鬃丝的直径是0.15mm，第二侧刷子的鬃丝的顶端和筛网之间的间隙是3mm。由于设置两种类型的刷子，并使筛网夹持在他们之间，而浓缩的污泥排放管9在反应罐2内靠近液面的中心有一个排放孔，可以将污泥通过罐的侧面的中间部分排放到罐的外部。本发明装置的其余部分的细节相同于传统装置的设置。
在传统的装置中，可以对于污水处理后的污泥或者在各种工业废液经活性污泥处理后留下的污泥进行聚集反应和浓缩。然而，在由聚集反应所得到的颗粒具有相当低的剪切强度时，由于罐内搅拌力的作用会减小颗粒的大小，使它的直径约为1-5mm。部分颗粒可能进一步地粉碎使其颗粒的直径为1mm或以下，这种粉碎是由于颗粒对筛网的第一表面或者刮板的摩擦所致。粉碎的颗粒直径为1mm或以下(在下面称为“粉碎的颗粒”)，它与液体一起通过筛网并进入分离液体的储槽。否则，粉碎的颗粒可积累在筛网的锲形金属线22的厚的部位上，堵塞筛网的狭缝开孔。尤其，在具有高黏度的聚合物凝结剂与聚集剂一起使用，并使所用的聚集剂的量达到相对过量的程度时，由于过量的聚集剂会使粉碎的颗粒出现在分离液体储槽4内，或者再次聚集在锲形金属线的厚的部位上，并牢牢地粘结到金属线的厚部位上，或粘结到筛网的第二侧面上。所以，这就需要相当的时间自发的剥去粘结的颗粒。
在本发明的装置中，刷子10和11在筛网3的第一侧表面和第二侧表面上转动。所以，在筛网3的第一侧表面(内侧)和第二侧表面(外侧)上均不会发生颗粒的粘结。在刷子运动时，第二侧面刷子11会与焊在筛网3的第二侧的垂直支撑杆23相接触。所以，第二侧刷子11的鬃丝其中间会有点弯曲，再恢复到直的形状，由此使污泥通过狭缝从筛网的第二侧到第一侧流动。污泥的流动将减少粉碎颗粒的锲形金属线22的厚部位上的累积。第二侧刷子11的鬃丝在转动的同时与支撑杆23接触。所以，对于鬃丝的材料来说，最好使用相当耐磨的材料，并在弯曲后能很容易恢复。
在图1的聚集反应装置中，为了增加搅拌效果，可以在反应罐2的内表面的下部设置搅拌挡板16。并可以在反应罐2的内壁面的上部位设置污泥导流板17，以便有利于排放浓缩的污泥，为了制止筛网3的上部堵塞，可以在反应罐2的上部设置喷嘴20。
下面，详细说明根据本发明实施例的浓缩型聚集反应装置的运作结果的例子。在该实施例中使用的浓缩型聚集反应装置的结构如图1所示。装置的有效体积是1.4m3，装置的有效筛网面积是1.5m2需处理的污泥是利用由液体污水处理厂所产生的污泥。所用的聚集剂是单一的阳离子型聚合物凝结剂。从液体污水处理厂产生的污泥具有高含量的有机物质和大量的污泥分解物。在只使用聚合物凝结剂进行聚集反应时，聚集的颗粒具有非常低的剪切强度，而且他们是脆性的。污泥受到两次浓缩，污泥的供送速度是30-50m3/h。污泥的浓度变化是0.8-1.5％。在污泥内聚合物凝结剂与SS(悬浮固体)的数量比约为0.7％。在这些条件下，24小时连续运转装置约3个月。所得的结果见下表1。
表1 实施例的结果 项目 范围 平均值 产率 30-50m3/h 42m3/h在分离液中SS浓度 62-880mg/l 440mg/l浓缩污泥的浓度 2.1-3.5％ 2.7％连续运转的天数 90天或以上 90天或以上
所得结果的平均值如下：产率：42m3/h；在分离液中SS浓度：440mg/l；浓缩污泥的浓度：2.7％；装置继续运转的天数：90天或以上。按照处理液体的SS浓度的平均值是每升几百毫克或以下的事实，可以认为浓缩或者分离进行得很满意。
利用本发明的浓缩型聚集反应装置，可以避免用于分离的狭缝的堵塞，并可以在长时间保持高性能的浓缩或分离，而不需再使用聚集反应的搅拌器以外的驱动装置，即使聚集的颗粒是非常小和脆的情况下。
从上述的例子可见，在本发明的浓缩型聚集反应装置中，污泥的处理可以高产率进行，作为处理液体可以得到具有低的SS浓度的分离液体。例如，浓缩的污泥的浓度约为2.7％。这样的处理可以连续进行90天或以上。产率液体的SS浓度的平均值是440mg/l。所以，可以说，可以进行很满意的浓缩或分离。