專利名稱：凈化系統(tǒng)和用于顆粒沉淀的薄片分離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括處理槽的凈化系統(tǒng)，處理槽帶有入口和出口，含有有機物和營養(yǎng)鹽的水在槽中在循環(huán)下被凈化，凈化為生物凈化，其中槽中含有所謂的活性生物量(biomass)或帶微生物的活性沉積物，所述微生物吸收有機物和營養(yǎng)鹽，所述活性沉積物在沉淀裝置中從水中分離出來以便在槽中再循環(huán)，所述水從出口排出，所述沉淀裝置帶有一個薄片段，該段設有基本上平行的薄片板，從而使水在離開處理槽前流過薄片板，由此而留下沉積物。本發(fā)明還涉及一種用于沉淀在液體中的顆粒或生物量的薄片分離器，包括具有基本上平行的薄片件的薄片組件，所述薄片件構成液體在液體靜壓力作用下從其中穿過的分離通道，由此使顆?；蛏锪繙舨⒀嘏c液體出口逆流的方向向下滑動。
用所謂的活性沉積物完成生物凈化是眾所周知的?；钚陨锪炕蚧钚猿练e物覆蓋著有用的微生物菌落，這種微生物從含有沉積物的液體中吸收有機物和各種營養(yǎng)鹽，如氮化物。在凈化系統(tǒng)中，使欲凈化的水保持運動并在一定的駐留時間之后使其離開水池。就在凈化水池中控制微生物的水平而言，將活性沉積物從廢水中分離出來并將其再循環(huán)回水池或處理槽是必要的。至今為止均用所謂的次級滯留槽來進行上述過程，這種槽是圓的，最好是帶旋轉(zhuǎn)刮板的鑄鐵槽。這種刮板收集沉積物，然后將沉積物吸起并循環(huán)回處理槽。這種方案的效果是令人滿意的，但不幸的是這種次級滯留槽的成本價格通常占這種凈化系統(tǒng)總價格的很大的一部分，以至于使其價格與其功能不相稱。
EP-B-474296中給出了除去氮化物的措施。
GB-1375458中限定了一種稱之為復合槽式的凈化系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有一個共用的殼體結(jié)構，該結(jié)構環(huán)繞著產(chǎn)生充氣作用的主區(qū)段，還有一個在其中產(chǎn)生滯留或沉淀作用的第二段。這兩段被看做是兩個獨立的腔，腔之間的循環(huán)分別由溢流壁和底板中的窄縫形成，循環(huán)用于吸走滯留的沉積物。因此，由于滯留段底板處非常強的吸抽作用而形成兩條非常窄的通道。在廢水量相對較小的情況下使用這項技術，且如果不與系統(tǒng)剩余容積相比，則沉淀段的容積可以為任何數(shù)量級的比率。這就意味著，產(chǎn)生沉淀作用的容積相對于充氣區(qū)的容積不能被忽略。這項技術不能夠迅速地被轉(zhuǎn)換成進行大量廢水處理的龐大系統(tǒng)。
在進行大量廢水處理的凈化系統(tǒng)中，必須將處理槽建成使水在一個水平面內(nèi)循環(huán)，即將水池設置成帶島或中心部分的圓形或橢圓形。至今為止，都要在一個單獨的腔室中保護沉淀裝置免受循環(huán)水之影響。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于凈化系統(tǒng)的結(jié)構，該系統(tǒng)具有處理槽，利用這種結(jié)構，可使沉淀裝置直接處在處理槽中，而不必對沉淀裝置的入口予以保護。
根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)上述目的，其中將沉淀裝置以下述方式設置于實際的處理槽中，即使基本上與沉淀裝置下側(cè)相平行的水流沿著沉淀裝置的下側(cè)流動，基本上相對于所述水流橫向的方向在沉淀裝置的薄片板之間設置縫隙。由于液體靜壓部分的水流是向上流動通過薄片分離器，且當保證水流平穩(wěn)，即基本上無紊流時，即可在薄片縫隙之上獲得均勻的液體靜壓力且由此而在板之間獲得均勻的水流。
利用本發(fā)明，即使在處理槽中水以相當高的流速流動，例如高達1/2米/秒，也可直接將沉淀裝置置于處理槽中。將沉淀裝置設在處理槽中允許水沿沉淀裝置下側(cè)流動的地方。沉淀裝置出口與實際的處理槽出口相連接，從而使水在液體靜壓力驅(qū)動下通過沉淀裝置。這樣，水便穿過沉淀裝置的薄片段，在這些段處理水相對平靜，從而使顆粒和活性沉積物沉淀或滯留下來，并逆著薄片之間的水流下沉。在重力和在沉淀裝置下流動的水流所產(chǎn)生的液壓吸力的作用下產(chǎn)生真正的沉淀。在通過沉淀裝置入口離開沉淀裝置時，沉淀的沉積物將由在下面流動的水所吸收并被排出去。這樣，在緊靠沉淀裝置之下便不會有沉積物沉淀形成，從而消除或減少了回泵沉積物、沉積物刮板、維修和清洗等問題。
利用權利要求2中所限定的結(jié)構特征，本發(fā)明的沉淀裝置可以用于現(xiàn)有的水凈化系統(tǒng)。最好如權利要求3所述的那樣構置凈化系統(tǒng)，沉淀裝置的入口設在槽中一定深度處，而排放則是通過帶溢流壁的排放槽完成，溢流壁設在處理槽中表面區(qū)域內(nèi)。最好使薄片板與鉛垂方向所成角度在±45°范圍內(nèi)，且為使薄片上沉淀最小，采用±30°范圍內(nèi)的角度最有益。如權利要求6所述，薄板最好在處理槽的表面水平之上延伸，從而使水通過外溢流壁離開薄片板之間的通道，而不會與從其它薄片通道來的水相混合。權利要求7限定了在由丹麥專利DK-1660913B所揭示的系統(tǒng)中廉價地實施本發(fā)明。
如權利要求8所述，本發(fā)明的薄片分離器可用于下層的、平行水流，通過由上述水流所形成的液體靜壓力的作用而將液體壓入分離器，所述水流同時還產(chǎn)生用于使顆粒返回管路所需的液壓吸力。
權利要求9涉及一種分離器出口的特別有益的實施例，這種帶薄片件的結(jié)構高于溢流壁，以保證從各薄片通道來的水不在排出之前混合。這樣，便可在分離器的所有薄片通道中獲得基本均勻的水流。這在過去是個問題，但現(xiàn)在由本發(fā)明解決了。
下面將結(jié)合優(yōu)選實施例及相應附圖更全面地解釋本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明凈化系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例，圖中表示沿圖2中Ⅰ-Ⅰ線取的剖視圖;
圖2是圖1所示凈化系統(tǒng)的簡化的俯視圖;
圖3表示與圖1和2中所示的凈化系統(tǒng)配合使用的薄片分離器的功能;
圖4表示根據(jù)本發(fā)明凈化系統(tǒng)的一個變化實施例，其中將薄片分離器設于中心;
圖5表示根據(jù)本發(fā)明凈化系統(tǒng)的另一個變化的實施例，其中薄片分離器為平行設置，且可以具有一個共用的排放槽;
圖6以部分透明的壁表示根據(jù)本發(fā)明的薄片分離器區(qū)段;
圖7表示一個能夠在薄片之間等量分配水的薄片分離器的仰視圖;
圖8表示圖7所示薄片分離器的俯視圖;
圖9為圖7和8所示薄片分離器的側(cè)視圖。
圖1為用于根據(jù)本發(fā)明的凈化系統(tǒng)的處理槽的剖視圖。這種處理槽可以具有丹麥專利DK166093B中所描述的型式，當然，本發(fā)明也可用于各種形式的具有循環(huán)水流的凈化系統(tǒng)。由于在槽或水池中用直接設在基片或排出層上的塑料膜將水與周圍物體分開，因而所述丹麥專利中的處理槽涉及一種特別廉價的結(jié)構。這樣，已挖掘出一條帶環(huán)繞堤12的水池14，堤12的水平高于周圍的地平面10。用塑料薄膜(未示出)覆蓋水池14的底部及堤12的傾斜內(nèi)壁13，不管相應于地平面10的地面水位如何，塑料薄膜總是由水池中的水的流體靜壓保持在適當位置，水平面15明顯高于地面水位。
在實際的水池中設有循環(huán)水的引導墻，這些墻由穿過薄膜向下延伸的地基18所固定。地基18支撐著引導墻21、隔壁16以及處理槽中的其它結(jié)構，所述結(jié)構中包括可到達位于水池中央的隔壁16的橋17。引導墻21用于將地下水池分成有氧區(qū)和無氧區(qū)，這樣便可在水池的各個區(qū)段中進行各種處理。水池也由纖維混凝土構置。
圖2表示一個橢圓形的處理槽，箭頭A指示處理槽中水流的方向。水流是由多個螺旋攪拌器23所形成，攪拌器23固定于沿橫向設置的橋結(jié)構24上。傾斜側(cè)面11和13沿堤12的平面中心部分是可見的。在處理槽充滿時，水線幾乎垂直于堤12的平面部分12延伸。水由一個或多個擴散器22氧化，擴散器22周期性地吹入空氣并使水氧化。一個薄片分離器20(其功能將在后面予以詳細描述)設置在隔壁16的一端。圖1是沿圖2中Ⅰ-Ⅰ的截面，圖6是沿圖2中Ⅵ-Ⅵ線的截面。在本系統(tǒng)工作時，水流速率在不同的地方當然是不一樣的，但在水池的最深處其典型的流速最好是在0.2至0.5米/秒之間。
圖3示意性地表示了圖1和2中所示的分離器20的區(qū)段。從中可以看到，分離器20是裝在隔壁16之上，隔壁構成分離器的一面?zhèn)缺冢蛛x器的另一面?zhèn)缺?3則基本上是平行于隔壁16延伸。還可以看出，側(cè)壁23并非沿水池的整個深度延伸，而是在接近其底部之上某處終止。這樣，水便在區(qū)域24中沿沉淀裝置20，并在設置于所述區(qū)域之下的區(qū)域25中平行于隔壁16流動，區(qū)域25亦稱之為傳輸區(qū)域。還可看出，分離器具有兩個排放槽26，槽26中液體水平面低于處理槽中其余部分的水平面。這樣，流體靜壓力將驅(qū)使液體沿箭頭B所指的方向移動，這樣便將液體從傳輸區(qū)域25移至緊靠薄片區(qū)28之下的靜止區(qū)27。當水離開薄片區(qū)28時，其沉積物和顆粒被清除而變清，因此最上部區(qū)域被稱為清水區(qū)29。以一種公知的方式使水離開處理槽，即通過與排放渠道(未示出)相連的上游槽26排出。水在傳輸區(qū)25中的流速相對較高，而靜止區(qū)由分離器的端壁掩蓋，故水流至此的速率已明顯下降。在薄片區(qū)中，水穿過單獨的薄片之間相當窄的縫隙，從而形成流體吸力，該力與重力一起使較重的沉積物向下移動并使水上升，從而使其過濾。
當然，分離器的大小取決于容量，但在寬2.3米的實施例中已顯示了分離器的效率。此時清水區(qū)29高40厘米，而薄片區(qū)28為2.1米，靜止區(qū)27和傳輸區(qū)25為75厘米。但基于已完成的試驗，該原理適用于當分離器的寬度在50厘米至5米之間時的任何流速，這時清水區(qū)可從低于0.5厘米至1米之間變化，薄片區(qū)可以低于50厘米至3米之間變化，而靜止區(qū)可從幾乎忽略不計到高2米。傳輸區(qū)僅用于輸水，這樣僅由系統(tǒng)的容量控制其高度，但大于20厘米的高度較好。
在傳輸區(qū)域中，基本上與沉淀裝置下側(cè)平行的水流沿著該裝置下側(cè)流動，薄片板之間的縫隙基本沿橫向于水流的方向布置。
圖4表示分離裝置20的另一種位置，此時它置于中心壁16的中間。眾所周知，高速通過角部的水會在角部之后立即產(chǎn)生紊流。因而區(qū)域30將會頻繁地受到旋渦所帶來的干擾，而這種旋渦會影響分離裝置的功能。但是，通過使分離器的前端31和后端32具有正確的水力水結(jié)構便可在很大程度上抵消這種旋渦的形成，例如，具有端點朝著隔壁16的楔形結(jié)構。但是在某些情況下，在隔壁16之中央設置分離器20是有利的。對本發(fā)明而言，傳輸區(qū)域中的水流是平穩(wěn)或基本平穩(wěn)的是必要的。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的處理槽，與圖2所示實施例類似，分離裝置20是設置在隔壁16之端部，但這里它包括兩個單獨的分離器，這兩個分離器可以有一個共用出口。這種處理槽的其它部分的結(jié)構與圖4和2所描述的結(jié)構相對應。這兩個分離器最好帶有一個共用的沿中心壁16延伸的溢流通道。
圖6是沿圖2中Ⅵ-Ⅵ線剖開的根據(jù)本發(fā)明的沉淀裝置20的局部剖視圖。從中可以看出，除中心壁16之外，沉淀裝置的外壁由固定在立柱33之間的混凝土件34構成。這些混凝土件34還構成沉淀裝置的傾斜的前、后壁31和32。實際上，使前、后壁31和32止于底板一定高度之上從而在實際的沉淀裝置之下形成貫通流是必要的，但考慮到水流條件，使側(cè)壁23于底板之上再向下一段預定距離后再終止也是有益的。
還可以看出，向內(nèi)在傳輸區(qū)域25之中于沉淀裝置之下流動并由箭頭C標示的部分水流離開傳輸區(qū)域25并直接向上到達靜止區(qū)域27，以箭頭D表示。由此，由沉淀裝置之中和其外側(cè)之間的液位差所產(chǎn)生的液體靜壓力將使水在薄片35之內(nèi)沿由箭頭E所指示的方向向上流動。這部分水將在薄片之間向上流動并流過溢流緣向下進入排放槽26，該槽向上敞開且與一條引導清潔后的廢水排出處理槽的排放通道36相連。水流速率向上穿過靜止區(qū)而減小。
在傳輸區(qū)25中由水流所引起的一個向下的液壓吸力作用于穿過薄片區(qū)28的顆粒和沉積物或生物量上。同時，一個向下指向的重力也作用于顆粒和沉積物之上，這是由于顆粒和沉積物之比重較水大。亦可看出，設置薄片使由箭頭Ⅰ指示的水流流向與由箭頭C表示的傳輸流相反。根據(jù)所需的特性，可將薄片設置于下游或上游，且薄片相對垂線之傾斜度典型地是在±45°之內(nèi)。單獨的薄片35之間的距離典型地是10厘米的數(shù)量級，但從幾厘米至20-25厘米之間的變化均可產(chǎn)生所需的結(jié)果。當然，很顯然，薄片愈傾，沉積物愈易于沉積到底板上。此外，對熟練技術人員來說使薄片帶點弧度或呈波紋狀從而由于壓力損失而使薄片間的流速降低也是顯而易見的。同時還可看出，水在前側(cè)31和后側(cè)32之后形成旋渦G，這并不重要，因為并不是在薄片區(qū)之下立即形成旋渦。
圖7表示薄片35明顯地高于排放槽26，在排放槽和薄片35之間的通道之間設有溢流墻37，這樣水便直接從通道向下落入槽26之中。因而，從單獨通道來的水在槽26之前不會混合，這樣引導水向上的液體靜壓力在薄片35之間的所有通道中基本上是常量。圖7是沿圖8中Ⅶ-Ⅶ線取的剖面。
在圖8中可以看到，有兩條相互連接的排放槽26，它們是由一條將水排出去的封閉通道36實現(xiàn)相互連接的。
圖9表示一道水在到達排出槽26之前經(jīng)過的溢流墻37。
這樣，每條薄片通道均有其自己的溢流緣。這就使諸通道在一定程度上是自清的。假如一條通道由污物堵塞，由于通道中的水位相對處理槽中的水位降低因而使液體靜壓力增加。當將薄片通道分成區(qū)段和組，例如五條通道設置一個用于切斷溢流通道的閥門時，即可切斷一組來對通道進行單獨清理。另外，所有其它組可被切斷，溢流只可由堵塞的組產(chǎn)生。這樣在堵塞處的液體靜壓力便由此而增加，并由此而去除污物。
權利要求
1.包括處理槽的凈化系統(tǒng)，處理槽帶有入口和出口，含有有機物和營養(yǎng)鹽的水在槽中在循環(huán)下被凈化，凈化為生物凈化，其中槽中含有所謂的活性生物量或帶微生物的活性沉積物，所述微生物吸收有機物和營養(yǎng)鹽，所述活性沉積物在沉淀裝置中從水中分離出來以便在槽中再循環(huán)，所述水從出口排出，所述沉淀裝置帶有一個薄片段，該段設有基本上平行的薄片板，從而使水在離開處理槽前流過薄片板，由此而留下沉積物，其特征在于，以水流在所述沉淀裝置下側(cè)和處理槽底板之間基本上平行于沉淀裝置下側(cè)流動的方式在實際的處理槽中設置沉淀裝置，由此而移走留下來的沉積物并使其與循環(huán)水相混合，將沉淀裝置的薄片板之間的間隙設置成基本上相對所述水流為橫向。
2.如權利要求1所述的凈化系統(tǒng)，帶有一個具有基本上垂直的中心壁的橢圓形槽，其特征在于，將沉淀裝置設在中心壁和另一道與所述中心壁垂直的壁之間，在兩道壁和沉淀槽的下側(cè)以及槽的底板之間構成一條通道，該通道的截面基本上為矩形且在其兩端部敞開。
3.如權利要求1或2所述的凈化系統(tǒng)，其特征在于，沉淀裝置具有沿處理槽底板從傳輸區(qū)來的入水口，水以基本上為常量的流速通過傳輸區(qū);還具有一個在處理槽的水面處從滯留區(qū)來的出水口以及一條帶溢流壁的排出通道，溢流壁設在滯留區(qū)中。
4.如權利要求1-3所述的凈化系統(tǒng)，其特征在于，沉淀裝置的薄片板與垂直方向的夾角在±45°范圍之內(nèi)。
5.如權利要求4所述的凈化系統(tǒng)，其特征在于，沉淀裝置的薄片板與垂直方向的夾角在±30°范圍內(nèi)。
6.如權利要求1-5所述的凈化系統(tǒng)，其特征在于，薄片板伸過排放槽的溢流板從而使水在與從其它薄片通道來的水混合之前通過外溢流壁從各薄片板之間離開通道。
7.如權利要求1-6所述的凈化系統(tǒng)，其特征在于，處理槽包括直接設在襯層或在圍繞于其上的排出層之上的柔性薄膜。
8.一種用于沉淀在液體中的顆粒或生物量的薄片分離器，包括具有基本上平行的薄片件的薄片組件，所述薄片件構成液體在液體靜壓力作用下從其中穿過的分離通道，由此使顆?；蛏锪繙舨⒀嘏c液體出口逆流的方向向下滑動，其特征在于，水流基本上沿薄片分離器的下側(cè)并與其平行地流動，將薄片分離器在相對水流基本上為橫向的方向上設置成在薄片之間有間隙。
9.如權利要求7所述的薄片分離器，其特征在于，包括兩個基本上垂直的側(cè)壁，分離器的出口至少為一條帶溢流壁的通道，所述薄片件在通道的溢流壁之上延伸。
全文摘要
一個帶處理槽的凈化系統(tǒng)，處理槽帶有入口和出口，其中在槽內(nèi)循環(huán)期間將含有機物和營養(yǎng)鹽的水予以凈化。凈化為生物凈化，其中槽內(nèi)含有所謂的帶微生物活性沉積物，微生物吸收有機物和營養(yǎng)鹽。在一個沉淀裝置中將活性沉積物分離出來，所述裝置設在實際的處理槽中且?guī)в斜∑危摱魏谢旧掀叫械谋∑?。這樣便使水在離開處理槽之前流過薄片板，由此使沉積物滯留。水在沉積裝置下側(cè)和處理槽底板之間流動，由此移走滯留的沉積物并使其與循環(huán)水混合。
文檔編號C02F3/12GK1087609SQ9311445
公開日1994年6月8日 申請日期1993年11月9日 優(yōu)先權日1992年11月9日
發(fā)明者卡斯坦·K·安德森 申請人:Cowi拉吉文德工程咨詢公司