專利名稱：水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于水處理裝置，更具體地說，是關(guān)于用于收集和除去受處理水中的油和懸浮物的水處理裝置，例如，能夠依靠在處理柜內(nèi)的受處理水中強(qiáng)制產(chǎn)生環(huán)流形式的大的水流、垂向的渦流、以及紊流形式的小的渦流、渦線、黑爾(Hill)球面渦流、渦環(huán)、卡爾曼(Kar-man)渦流、泰勒(Taylor)渦流等可靠而有效地用受處理水中的微生物進(jìn)行生物法水處理的水處理裝置。
本發(fā)明可以有效地應(yīng)用在雨水排放泵站、雨水和生活污水通過同一管道排放的混合污水泵站之類的設(shè)施和生活污水處理設(shè)施作為水質(zhì)保護(hù)設(shè)備。
河水和湖水以及工業(yè)和家庭生活廢水含有大量各種雜質(zhì)，包括油之類的懸浮物和砂子之類的固體顆粒。當(dāng)今，全球規(guī)模的環(huán)境保護(hù)需要要求在這些水的凈化處理中做到節(jié)能、集中、高效和完善。
用于水的凈化處理的方法包括物理的、化學(xué)的和生物的方法。在所有這些方法中，在進(jìn)行凈化處理之前都需要將水中的油之類的懸浮物和砂子之類的固體顆粒盡可能完全除去，因?yàn)樗鼈儠?huì)直接或間接地?fù)p害凈化處理過程。
歷來常用砂濾室和沉淀柜來除去受處理水中的砂子和其它固體微粒，而用濾網(wǎng)和類似的裝置來除去其中的懸浮物。但是，沉淀柜等的使用是成問題的，因?yàn)檫@類沉淀柜等要占用很大的場(chǎng)地，而且還因?yàn)槌コ恋砦镄枰獧C(jī)構(gòu)復(fù)雜的昂貴設(shè)備。另一方面，在用濾網(wǎng)除去微小的懸浮固體顆粒時(shí)，有需要昂貴的細(xì)目濾網(wǎng)之類的問題，以及濾網(wǎng)常被懸浮顆粒堵塞的問題。
作為對(duì)上述常用方法的一種改進(jìn)，本發(fā)明人在No.1989/85738日本專利申請(qǐng)說明書中已提出了一種費(fèi)用低而且容易分離固體—液體的分離器，在水處理工廠，用這種分離器，通過在沉淀柜和處理柜的近乎中心處豎直安裝水平轉(zhuǎn)動(dòng)的幾個(gè)轉(zhuǎn)筒，用以除去油和懸浮物，同時(shí)利用通過轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)筒在受處理水中產(chǎn)生的流動(dòng)的水力特性，可以確保固體—液體的有效分離。
用所述固體—液體分離器，通過在含有油、固體顆粒等的受處理水中轉(zhuǎn)動(dòng)所述轉(zhuǎn)筒，能夠迅速而可靠的從水中分離出油和固體顆粒。然而，盡管與不用轉(zhuǎn)筒的通用方法相比，用所述分離器能夠達(dá)到明顯提高的油之類的懸浮物和砂子之類的固體顆粒分離效果，但是在某些安裝位置條件下，達(dá)到的分離懸浮物的效果可能還不夠理想。還發(fā)現(xiàn)所述分離器缺乏對(duì)處理柜中水面波動(dòng)的適應(yīng)性。
與容易引起二次污染的化學(xué)法處理不同，生物法廢水處理(水處理)已經(jīng)作為一種對(duì)環(huán)境無害的水處理方法得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在一種典型的生物法處理的活化污泥處理過程中，是在一種需氧環(huán)境中通過使受處理水暴氣來進(jìn)行廢水處理，以提高生物法處理的效果和速度。在不采用暴氣的氧化溝渠法中，是用幾個(gè)轉(zhuǎn)筒使受處理水流動(dòng)一長(zhǎng)的水槽并且使受處理水一邊流過水槽一邊從水面吸收氧。換言之，在這些已有的方法中，增加進(jìn)入受處理水中的氧量被看作是激活廢水中的微生物的唯一辦法，還沒有找到用于激活微生物的其他有效辦法，提高廢水處理效果的希望還被限制于一定程度。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種能夠迅速而可靠地分離并除去受處理水中所含的油和其他懸浮物以及砂子和其他顆粒之類的雜質(zhì)的水處理裝置，且在處理柜內(nèi)的受處理水的水面保持穩(wěn)定和波動(dòng)的兩種情況下具有同樣好的處理效果。
本發(fā)明的目的還在于提供一種簡(jiǎn)單且費(fèi)用低的水處理裝置，在這種裝置中，通過強(qiáng)制地使處理柜內(nèi)的不停流動(dòng)的受處理水中產(chǎn)生快的和慢的水流，從而創(chuàng)造有利于微生物活化的環(huán)境并通過給微生物提供氧使它們活躍起來以及使它們動(dòng)動(dòng)停停，來提高生物法處理的效果。
上述目的是用下述的本發(fā)明來達(dá)到。本發(fā)明提供一種水處理裝置，它包括帶有供受處理水進(jìn)出的進(jìn)口和出口的處理柜和用于強(qiáng)制地使所述處理柜內(nèi)的受處理水中產(chǎn)生一種初生水流和伴隨初生水流產(chǎn)生的一種伴生水流的轉(zhuǎn)筒，而且其特點(diǎn)在于有依靠所述轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)作用來收集和除去所述受處理水中的油和/或其它懸浮物的機(jī)構(gòu)；本發(fā)明還提供一種水處理裝置，它包括帶有供受處理水進(jìn)出的進(jìn)口和出口的處理柜、用于強(qiáng)制地使所述處理柜內(nèi)的受處理水中產(chǎn)生一種初生水流和伴隨初生水流產(chǎn)生的一種伴生水流的攪動(dòng)器、以及安裝在初生水流的流動(dòng)路徑上和/或伴生水流的流動(dòng)路徑上的一個(gè)或多個(gè)擾流器，而且其特點(diǎn)在于有借以可用所述擾流器隨意地使所述水流中產(chǎn)生連續(xù)的、斷續(xù)的或變動(dòng)的渦流的機(jī)構(gòu)，以便通過使所述處理柜內(nèi)的受處理水中的微生物動(dòng)動(dòng)停停而使微生物活化，從而使所述微生物產(chǎn)生質(zhì)量符合要求的分泌物。
由轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)作用引起的受處理水中初生和伴生水流的產(chǎn)生將使受處理水中的油和其他懸浮物以及砂子和其他固體顆粒之類的物質(zhì)迅速而可靠的分離出來。
在初生水流和隨其產(chǎn)生的伴生水流的流動(dòng)路徑上安裝適當(dāng)?shù)臄_流器(其應(yīng)被理解為一般是指能夠引起水流擾動(dòng)的任何東西)可以導(dǎo)致產(chǎn)生擾動(dòng)和無數(shù)的所謂渦線、黑爾球面渦流、渦環(huán)、卡爾曼渦流、泰勒渦流等形式的小渦流，這又使受處理水中的微生物經(jīng)受旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且又使受處理水中的微生物停在由渦流造成的緩流區(qū)，從而使微生物活化而產(chǎn)生質(zhì)量符合要求的分泌物和改善對(duì)受處理水的生物法處理效果。
雖然本發(fā)明的裝置能提高生物法凈化處理效果的原因還不清楚，但似乎可以這樣來解釋受處理水中的微生物具有用它們的鞭毛和纖毛運(yùn)動(dòng)的能力并且有進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)的習(xí)性。作為一種有助于微生物的這種運(yùn)動(dòng)的手段，本發(fā)明的水處理裝置中，除初生水流和伴生水流之外，還不停地產(chǎn)生無數(shù)的大小不斷變化的渦流，這就能造成一種這樣的環(huán)境，在這一環(huán)境中，微生物能夠反復(fù)地停留在流動(dòng)變得緩慢的區(qū)域隨后又經(jīng)受較激烈的活動(dòng)。


圖1是表示本發(fā)明的水處理裝置應(yīng)用于固體—液體分離的一種情況的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的水處理裝置應(yīng)用于固體—液體分離的另一種情況的示意圖。
圖3是表示本發(fā)明的水處理裝置應(yīng)用于固體—液體分離的再一種情況的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明的水處理裝置應(yīng)用于固體—液體分離的再一種情況的示意圖。
圖5是采用本發(fā)明之水處理裝置的水處理設(shè)施之一例的平面布置示意圖。
圖6是乃是本發(fā)明之水處理裝置的一個(gè)部件的轉(zhuǎn)筒的剖面示意圖。
圖7是表示本發(fā)明之水處理裝置應(yīng)用于生物法處理的一種情況的示意圖。
圖8是表示本發(fā)明之水處理裝置應(yīng)用于生物法處理的另一種情況的示意圖。
圖9是表示本發(fā)明之水處理裝置應(yīng)用于生物法處理的再一種情況的示意圖。
圖10是表示用在本發(fā)明之水處理裝置中的擾流器和由它們產(chǎn)生的渦流的示意圖。
圖11是表示用在本發(fā)明之水處理裝置中的另一些型式的擾流器和由它們產(chǎn)生的渦流的示意圖。
圖12是表示各種類型的渦流的示意圖。
圖13是表示本發(fā)明之水處理裝置應(yīng)用于氧化溝渠生物法處理的一種情況的示意圖。
圖14是表示本發(fā)明之水處理裝置應(yīng)用于氧化溝渠生物法處理的另一種情況的示意圖。
下面結(jié)合各圖所示的可取實(shí)例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
如圖1(a)所示，本發(fā)明的水處理裝置的構(gòu)成特點(diǎn)是有一個(gè)處理柜3和一個(gè)轉(zhuǎn)筒5，處理柜3有供受處理水流進(jìn)和流出的進(jìn)口1和出口2，轉(zhuǎn)筒用于強(qiáng)制地產(chǎn)生初生水流4a和伴隨所述初生水流產(chǎn)生的伴生水流4b。
本發(fā)明中，安裝在處理柜3內(nèi)受處理水7中的轉(zhuǎn)筒5的頂部、中部和底部各直徑中至少一個(gè)直徑不同于另外兩個(gè)直徑，例如，如圖1(a)所示。而且，轉(zhuǎn)筒5由一諸如固定于處理柜3的馬達(dá)之類的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示)驅(qū)動(dòng)而繞豎直方向水平地轉(zhuǎn)動(dòng)，借以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的初生水流4a以及伴隨初生水流產(chǎn)生的以垂向渦流形式流動(dòng)的伴生水流4b。
在圖1(a)所示之那種型式的轉(zhuǎn)筒5被驅(qū)動(dòng)而水平轉(zhuǎn)動(dòng)起來時(shí)，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)的初生水流要比由直徑?jīng)]有變化的圓筒產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)水流強(qiáng)烈。由這種強(qiáng)旋轉(zhuǎn)水流產(chǎn)生的離心力使受處理水撞到柜壁上，這使沿柜壁的水面升高并產(chǎn)生一種很強(qiáng)的伴生水流。
本發(fā)明所特有的轉(zhuǎn)筒5，只要其能夠以所要求的各不同轉(zhuǎn)速在受處理水中轉(zhuǎn)動(dòng)，可以取任何形狀。這一轉(zhuǎn)筒可以取圖1(a)所示之形狀以外的各種外形。用圖1(a)和2(a)所示的直徑連續(xù)變化的筒或用圖2(b)所示的直徑不是連續(xù)變化的筒都能得到令人滿意的效果。圖6示出了可以用在本發(fā)明中的其它各種轉(zhuǎn)筒外形。用這些形狀不同的轉(zhuǎn)筒，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的以垂向渦流形式流動(dòng)的伴生水流，渦流的形態(tài)如圖6所示。而且這樣做可以使受處理水中所含的油和懸浮物等上升到其表面層而集聚于靠近轉(zhuǎn)筒的頂部或靠近處理柜的各壁。
例如，在采用如圖1(a)所示的頂部直徑大的轉(zhuǎn)筒時(shí)，受處理水的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將使比重大的砂子和其它固體顆粒集聚在處理柜底的中央，同時(shí)很強(qiáng)的伴生水流的表面流動(dòng)將使比重小的油和其它懸浮物升到靠近受處理水的表面而流向處理柜3的各壁?？梢杂媚嗌氨弥惖脑O(shè)備將集聚在柜底中央處的砂子和其它固體物10從這一系統(tǒng)中排出而子以處置。
另一方面，油和其它懸浮物在用下面將描述的方法從處理柜溢流出去之后還需要進(jìn)行處理。在用頂部直徑大的轉(zhuǎn)筒的情況下，應(yīng)該就在處理柜3的外面設(shè)置一個(gè)用于收集懸浮物的坑槽11，并且在坑槽11和處理柜之間的隔板上裝一個(gè)門12，而且此門應(yīng)能上下移動(dòng)。這樣，門12就可以根據(jù)處理柜3中的水位而放在最適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀Ｍㄟ^把門的開口放在水面以下的區(qū)域，就可以很容易地使靠近頂部的含有大量油和其它懸浮物的水(這些水應(yīng)被去除，以下將稱為應(yīng)去除水)從處理柜3溢流出去。然后使應(yīng)去除水進(jìn)入懸浮物坑槽11，并且從那里可以用例如水泵P排除之。
在本發(fā)明的如圖1所示的水處理裝置中，在處理柜3內(nèi)，最好有一對(duì)浮在受處理水7之表面的浮子13，兩浮子之間連接一根桿14，在桿14上固定多個(gè)擾流器6，如圖1(b)和1(c)所示。這會(huì)使得在擾流器6附近產(chǎn)生小的渦流15，這些渦流會(huì)使油和其它懸浮物容易被吸向那些擾流器6，使油和其它懸浮物能從受處理水的表面更完全而容易地流向坑槽11內(nèi)。
在處理柜3內(nèi)的受處理水的水面有波動(dòng)時(shí)，最好用頂部直徑小于其它部分的直徑且側(cè)壁上有縫隙形通孔16的轉(zhuǎn)筒5，如圖3所示，而且要使構(gòu)成的水處理裝置能保證應(yīng)去除水將集聚在處理水柜3的中央。只要能達(dá)到其應(yīng)有的作用，通孔16不必一定是如圖3所示的垂向縫隙的形狀，而是也可以采取許多水平的縫隙的形式，這些水平縫隙可設(shè)置在轉(zhuǎn)筒5之側(cè)壁的各不同垂向位置上。
為了用安裝在轉(zhuǎn)筒5上方的水泵P抽出集聚在轉(zhuǎn)筒5內(nèi)部的應(yīng)去除水，最好用一個(gè)能夠隨水位的變化上下運(yùn)動(dòng)的吸入部件，并且吸入部件的吸入口朝上面向水面，以便只能抽吸出應(yīng)去除水。
參見圖4，在本發(fā)明的裝置中也可以在具有均一外徑的轉(zhuǎn)筒5的外壁上連接一個(gè)浮環(huán)17，將其裝成為能夠隨處理柜內(nèi)水位的變化沿轉(zhuǎn)筒5的側(cè)壁上下運(yùn)動(dòng)，這樣來使由轉(zhuǎn)筒5和浮環(huán)17構(gòu)成的組合體有局部加大的直徑。用這樣的結(jié)構(gòu)，浮環(huán)17將總是位于靠近處理柜3內(nèi)受處理水的表面，例如，如圖4(a)中的點(diǎn)線所示，并且它將在這一位置上隨轉(zhuǎn)筒5一起轉(zhuǎn)動(dòng)。即使受處理水的水位有變化，靠近受處理水之頂部的旋轉(zhuǎn)水流將變得比靠近處理柜內(nèi)受處理水之底部的水流強(qiáng)。因此，在用帶有浮環(huán)17的轉(zhuǎn)筒5的情況中，也會(huì)像上面討論的情況一樣，產(chǎn)生很強(qiáng)的初生水流和很強(qiáng)的伴隨初生水流產(chǎn)生的伴生水流，所以也能保護(hù)將含有大量油等的應(yīng)去除水從受處理水中分離出去的可靠性，并能使應(yīng)去除水流入懸浮物坑槽去進(jìn)行隨后的處置。浮環(huán)17的俯視形狀可以是如圖4(b)所示之圓形的，或者是橢圓形的(未示)。本發(fā)明中用的帶有浮環(huán)的轉(zhuǎn)筒可以換成為一棒狀的轉(zhuǎn)動(dòng)體，這樣，雖然效率要降低，但可節(jié)省結(jié)構(gòu)制造費(fèi)用。
本發(fā)明的水處理裝置是用把上述各種形狀的轉(zhuǎn)筒5安裝在處理柜3中的方法來建造。轉(zhuǎn)筒5可以安裝在或靠近處理柜3的中央，如圖4所示，這與常規(guī)方法的情況相同，或者安裝在處理柜內(nèi)的一偏心位置，如圖5所示。在轉(zhuǎn)筒安裝在一偏心位置的情況下，產(chǎn)生水流的情況將與安裝在或靠近中央的情況不同，其初生旋轉(zhuǎn)水流4a將是不規(guī)則的，伴隨初生水流產(chǎn)生的呈垂直渦流(未示)形式的伴生水流也將是不規(guī)則的。因此，處理柜3中的流態(tài)將不僅包括初生水流和隨其產(chǎn)生的伴生水流，而且還包括擾動(dòng)和渦流的復(fù)雜的混合。這將使受處理水中產(chǎn)生滯流區(qū)，這正是符合需要的，因?yàn)楹秃推渌鼞腋∥餄舛雀叩膽?yīng)去除水最可能集聚在這些滯流區(qū)內(nèi)。所以，處理柜的俯視形狀也不必是圓的，而是可以是如圖5所示的橢圓形的，或者可以是多邊形的或長(zhǎng)水槽形的。
與處理柜3的可取實(shí)例有關(guān)的其他條件是要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置進(jìn)水口1的位置，在欲從受處理水中分離出來的物質(zhì)的比重較大的情況下，進(jìn)水口1應(yīng)設(shè)在水的深度的中間處，而在欲分離出的物質(zhì)的比重較小的情況下，進(jìn)水口1應(yīng)設(shè)在一個(gè)淺的位置上。受處理水最好是沿著處理柜3之圓周的切線方向流入處理柜3，使進(jìn)入處理柜3的受處理水沿處理柜3的壁面流動(dòng)，以最大可能地減小對(duì)處理柜內(nèi)的受處理水的流動(dòng)的擾動(dòng)。
處理柜3的結(jié)構(gòu)材料和容量等應(yīng)按照受處理水的狀態(tài)，亦即按照處理現(xiàn)場(chǎng)的情況、受處理水的水量以及其中所含的油和固體顆粒的類型和數(shù)量，再根據(jù)處理要求而有所不同。例如，處理柜3可以用混凝土、鋼板或銅板之類的金屬材料、硬聚氯乙烯之類的塑料、木材或遠(yuǎn)紅外輻線陶瓷制造，其容量一般可為0.5至500立方米，但也不必一定是這樣。
在受處理水經(jīng)在處理柜3中處理后還要轉(zhuǎn)送到其他地方去做進(jìn)一步處理的情況下，將處理設(shè)施作為一個(gè)整體從占用空間上來考慮往往表明將上述轉(zhuǎn)筒安裝在處理柜3內(nèi)的一個(gè)偏心位置是比較恰當(dāng)?shù)摹?br> 本發(fā)吸的水處理裝置中用的轉(zhuǎn)筒5，在其例如豎直立于處理柜3中的情況下，可以由安裝在轉(zhuǎn)筒一旁的馬達(dá)通過固定在轉(zhuǎn)筒頂部圓周上的齒輪來驅(qū)動(dòng)，或者，如果布置上不會(huì)引起問題，可以用有一中心軸的轉(zhuǎn)筒5，所述中心軸可以從一允許它自由轉(zhuǎn)動(dòng)的支架上懸置下來。
這樣一個(gè)轉(zhuǎn)筒5的直徑應(yīng)相當(dāng)于處理柜3的直徑的10—30％，其長(zhǎng)度可以按照處理柜3的大小和深度等或按照所要求的處理容量和電力費(fèi)用之間的關(guān)系再考慮具體需要而不同。必要時(shí)，可以在一個(gè)單個(gè)處理柜3內(nèi)串聯(lián)或并列安裝兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)筒?？紤]到耐腐蝕要求，轉(zhuǎn)筒5最好用不銹鋼之類的耐磨蝕材料、能產(chǎn)生電磁波的材料、或銅之類的抗菌材料制造。
如上所述，本發(fā)明的水處理裝置將使受處理水中的砂子之類的比重大的雜質(zhì)集聚在處理柜的底上，同時(shí)使比重小的油和其它懸浮物集聚于靠近受處理水的頂面，這就可以大大降低處理過的水中的油、其它懸浮物、砂子和其他固體顆粒的含量。所以，例如將本發(fā)明的裝置用在生活污水處理工廠的預(yù)處理過程中，并隨后實(shí)行各種凈化過程，與常規(guī)的方法相比，可以大大提高生活污水處理工廠的凈化處理過程的有效性。本發(fā)明的水處理裝置適于用作活化污泥處理的處理柜，用作化學(xué)處理的反應(yīng)柜，或用作這些處理系統(tǒng)的預(yù)處理柜。將本發(fā)明的水處理裝置用在一般的雨水排放泵站或雨水和生活污水通過同一管道排放的混合污水管道泵站之類的設(shè)施中，可以改善排放入公共水系中的水的質(zhì)量，作為公共水水質(zhì)保護(hù)工作的一部分。近年來公共水水質(zhì)保護(hù)已成為一個(gè)大問題。
下面來說明如何將本發(fā)明的水處理裝置用于大大改善生物法水處理的有效性。所述裝置包括帶有供受處理水進(jìn)出的一個(gè)進(jìn)口和一個(gè)出口的處理柜、一個(gè)用于強(qiáng)制在使所述處理柜內(nèi)的受處理水產(chǎn)生初生水流和伴隨所述初生水流產(chǎn)生的伴生水流的攪動(dòng)器、以及一個(gè)或多個(gè)安裝在初生水流的流動(dòng)路徑和/或伴生水流的流動(dòng)路徑上的擾流器。在這一裝置中，所述擾流器是用于隨意地使水流中產(chǎn)生連續(xù)的、斷續(xù)的或變動(dòng)的渦流，以便通過使所述受處理水中的微生物動(dòng)動(dòng)停停來使它們活化，從而使所述微生物產(chǎn)生質(zhì)量合乎需要的分泌物。
這就是說，通過在由上述或其他型式的攪動(dòng)器的轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的初生和/或伴生水流的流動(dòng)路徑中設(shè)置諸如圓棒、方棒和有孔板之類的擾流器，可以在受處理水中造成例如卡爾曼渦流的小渦流以及不帶有渦流的離開擾流器的緩流窩。通過在這種狀態(tài)下連續(xù)地或斷續(xù)地向受處理水中的微生物供給必要的氧，可以通過迫使微生物動(dòng)動(dòng)停停來增強(qiáng)微生物的活性，從而得到質(zhì)量改善的處理過的水。
在圖7示出的例子中，擾流器6包括安裝在轉(zhuǎn)筒5之外表面上的棒狀物，同時(shí)還有固定在處理柜的側(cè)壁上的形狀不一樣的擾流器6。小的渦流就產(chǎn)生在這些擾流器附近，如圖7(b)所示。
如果在轉(zhuǎn)筒5的外表面上像圖8(a)所示那樣安裝固定壁狀的擾流器6，且安裝成其與轉(zhuǎn)筒5的外表面之間有空隙，或者像圖8(b)所示那樣，在轉(zhuǎn)筒5的內(nèi)部將一圓柱形的擾流器固定到處理柜的底上，且使轉(zhuǎn)筒5的內(nèi)表面和擾流器6的外表面之間有一窄的空隙，這些空隙中就會(huì)產(chǎn)生規(guī)則的泰勒(Taylor)渦流。
在圖9示出的例子中，有諸如圓棒和平板之類的各種不同形狀的擾流器安裝在處理柜3內(nèi)的流動(dòng)路徑上。這些擾流器可以例如像圖9(a)和(b)所示那樣設(shè)置在處理柜3的壁面上，或者設(shè)置在處理柜內(nèi)的各其他位置。
盡管擾流器可以取圖9和11所示的各種形狀，這些安裝在旋轉(zhuǎn)流形式的初生水流或垂向渦流形式的伴生水流的流動(dòng)路徑上的擾流器都將導(dǎo)致產(chǎn)生如圖10和11所示的擾動(dòng)和各種形式的規(guī)則的或不規(guī)則的渦流。這些渦流的流線所取的典型形式是如圖12所示的黑爾球面渦流、渦流環(huán)、卡爾曼渦流和泰勒渦流。
在本發(fā)明的這些有上述各種形狀的擾流器安裝在處理柜壁上、處理柜內(nèi)或轉(zhuǎn)筒5上的水處理裝置應(yīng)用例子中，除有較大的流動(dòng)即旋轉(zhuǎn)流形式的初生水流和垂向渦流形式的伴生水流之外，還在這些較大的流動(dòng)內(nèi)產(chǎn)生有諸如圖11所示的一行行卡爾曼渦流的小渦流，而且遍及處理柜3內(nèi)的全部受處理水連續(xù)不停地產(chǎn)生形式和強(qiáng)度都不斷變化的水流。由于通過受處理水表面的吸收或通過從處理柜底部的彌散將必要的氧分布到整個(gè)處理柜3內(nèi)，同時(shí)使微生物活動(dòng)地經(jīng)受由處理柜3中的渦流形成的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而在渦流變得較弱和流動(dòng)變得較緩慢的區(qū)域，微生物又能停下來，這樣就造成了一種有利于微生物的生長(zhǎng)并能使微生物變得更旺盛更有活力的環(huán)境。這種狀況有利于增強(qiáng)微生物的活力，從而改善對(duì)廢水的凈化作用。
氧化溝渠法是通常用于廢水的生物凈化處理的方法之一。在這樣一種乃是用活化污泥的長(zhǎng)期暴氣法的一種型式的方法中，暴氣裝置是安裝在環(huán)形的水槽上，讓廢水一邊在水槽內(nèi)循環(huán)流動(dòng)一邊通過暴氣而凈化。所用的裝置可以是臥式筒型式的、立式筒型式的、或引流管型式的。在其應(yīng)用場(chǎng)合之一中，用臥置的轉(zhuǎn)筒5亦即一種型式的攪動(dòng)器在一長(zhǎng)槽形狀的(環(huán)形的)處理柜上轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖13所示，并在受處理水(例如生活污水)在水槽內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的過程中使氧氣從水面被吸收入受處理水內(nèi)。
在本發(fā)明應(yīng)用于這種氧化溝渠法時(shí)，轉(zhuǎn)筒5當(dāng)然可以是通常廣泛應(yīng)用的圓柱型式的；但是更可取的還是用圖1、2和6所示的那些型式的轉(zhuǎn)筒5，并且要使其頂部、中部和底部直徑中的至少一個(gè)直徑不同于另外兩個(gè)直徑。為了對(duì)圖13所示的例子給以簡(jiǎn)要的說明，與這些已說明的那些轉(zhuǎn)筒5立式地安裝在處理柜3中的例子不同，這一例子中，上述型式的轉(zhuǎn)筒5是臥式地安裝的。這樣，當(dāng)如圖13所示的計(jì)時(shí)漏砂斗形狀的轉(zhuǎn)筒5被轉(zhuǎn)動(dòng)起來時(shí)，靠近環(huán)形水槽側(cè)壁的地方，即轉(zhuǎn)筒直徑較大處，產(chǎn)生較強(qiáng)的初生水流，而在靠近環(huán)形水槽的中心處產(chǎn)生較弱的初生水流。隨著隨后將產(chǎn)生從初生水流強(qiáng)的地方流向初生水流弱的地方的伴生水流，在環(huán)形水槽內(nèi)將形成包括垂向渦流和水平渦流的并且不同于通常環(huán)流上的渦流的復(fù)雜的渦流流態(tài)。
在圖14示出的例子中，與上述的情況一樣，轉(zhuǎn)筒5是立式地安裝在環(huán)形水槽內(nèi)，在這一情況中，與參照?qǐng)D7和圖9說明的情況一樣，轉(zhuǎn)筒5的轉(zhuǎn)動(dòng)將導(dǎo)致產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)流形式的初生水流和伴隨初生水流產(chǎn)生的垂向渦流形式的伴生水流。還是在這一情況中，如同剛才描述的情況一樣，由于環(huán)形水槽內(nèi)的水流是循環(huán)的，將會(huì)產(chǎn)生比圖7和9所示情況中更復(fù)雜的渦流等流態(tài)。
而且，由于本發(fā)明之裝置的水流中裝有各種形狀的擾流器6，如同上述各情況一樣，還將進(jìn)一步產(chǎn)生諸如卡爾曼渦流的各種形式的小渦流。如圖13和14所示，擾流器6可以安裝在環(huán)形水槽中的初生或伴生水流的路徑上，安裝在轉(zhuǎn)筒的表面上，在處理柜的壁上或底上。
在本發(fā)明可適用的氧化溝渠生物法水處理裝置中，也可以通過對(duì)安裝在環(huán)形水槽中和轉(zhuǎn)筒5上的擾流器做位置和形狀設(shè)計(jì)上的專門考慮，以及更有效地，例如通過使這樣設(shè)計(jì)的裝置斷續(xù)的運(yùn)行，來產(chǎn)生類似于自然界河流中的湍流和深潭的各種流動(dòng)形態(tài)。換句話說，可以為受處理水中的微生物的生物活動(dòng)提供類似自然界的條件。因此，在本發(fā)明可適用的氧化溝渠生物法水處理裝置中，能夠使微生物經(jīng)受旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)，還能使它們?cè)跍u流已消失的緩流區(qū)域停止下來，從而提供一種對(duì)微生物的生長(zhǎng)非常有利的處理區(qū)域環(huán)境。
在將本發(fā)明應(yīng)用于活化污泥處理過程和其他生物法處理的情況下，受處理水的處理柜應(yīng)有如圖7至9所示之形式的一個(gè)進(jìn)口1和出口2，進(jìn)口用于接收以自然流動(dòng)或泵供方式流進(jìn)處理柜的受處理水，出口用于排出處理過的水。處理柜還應(yīng)裝有用于將空氣中的氧強(qiáng)制地彌散到受處理水中的彌散機(jī)構(gòu)。只要處理柜的容量適當(dāng)，對(duì)彌散機(jī)構(gòu)的形狀沒有限制，它可以是圓形的、矩形的或橢圓形的。在如圖13和14所示那樣采用氧化溝渠生物凈化處理法時(shí)，用的處理柜應(yīng)是有一長(zhǎng)的溝渠的長(zhǎng)槽形的(環(huán)形的)。
如上面已說明的，本發(fā)明依靠處理柜中產(chǎn)生的初生水流和伴生水流的作用可以容易而迅速地分離出含有大量油和其他懸浮物以及砂子和其他固體顆粒的“應(yīng)去除水”，依靠通過安裝擾流器產(chǎn)生的小的渦流，這種分離效果可以得到進(jìn)一步改善。
通過產(chǎn)生類似于自然界河流中的湍流和深潭的流動(dòng)形態(tài)，本發(fā)明的應(yīng)用還使得能夠造成有利于微生物生長(zhǎng)的環(huán)境，這有利于增強(qiáng)微生物的活動(dòng)能力，從而顯著地加速微生物所起的凈化作用以及顯著提高生物凈化處理的效果。
權(quán)利要求
1.一種水處理裝置，它包括a)帶有供受理水進(jìn)口的進(jìn)口和出口的處理柜，和b)用于強(qiáng)制地使所述處理柜內(nèi)的受處理水中產(chǎn)生一種初生水流和伴隨所述初生水流產(chǎn)生的一種伴生水流的轉(zhuǎn)筒；其特征在于有用于依靠所述轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)作用收集并除去所述受處理水中的油/或其它懸浮物的機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)筒的結(jié)構(gòu)形狀為以下三種之一a)轉(zhuǎn)筒的頂部、中部和底部的直徑是相同的；b)轉(zhuǎn)筒的頂部、中部或底部直徑中的至少一個(gè)直徑不同于另外兩個(gè)直徑；c)轉(zhuǎn)筒的圓周上設(shè)置有可垂向移動(dòng)的浮動(dòng)環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，所述處理柜的俯視形狀是圓形、橢圓形的、多邊形的、或長(zhǎng)水槽形狀的，而且有所述轉(zhuǎn)筒設(shè)置在所述處理柜的近中心處或偏離其中心的一點(diǎn)處。
4.一種水處理裝置，它包括a)帶有供受處理水進(jìn)出的進(jìn)口和出口的處理柜，和b)用于強(qiáng)制地使所述處理柜內(nèi)的受處理水中產(chǎn)生一種初生水流和伴隨所述初生水流產(chǎn)生的一種伴生水流的攪動(dòng)器，以及c)安裝在所述初生水流的流動(dòng)路徑上和/或所述伴生水流的流動(dòng)路徑上的一個(gè)或多個(gè)擾流器；其特征在于，有借以可用所述擾流器隨意地使所述水流中產(chǎn)生連續(xù)的、斷續(xù)的或變動(dòng)的渦流的機(jī)構(gòu)，以便通過使所述處理柜內(nèi)的受處理水中的微生物動(dòng)動(dòng)停停而使微生物活化，從而使所述微生物產(chǎn)生質(zhì)量符合要求的分泌物。
5.如權(quán)利要求4所述的水處理裝置，其特征在于，所述擾流器是安裝在所述攪動(dòng)器的圓周表面上或安裝得靠近處理柜的側(cè)壁，并且所述擾流器是不規(guī)則表面的、圓的或角形的棒或平的板。
6.如權(quán)利要求4所述的水處理裝置，其特征在于，攪動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形狀是以下三種之一a)攪動(dòng)器的頂部、中部和底部的直徑是相同的；b)攪動(dòng)器的頂部、中部或底部直徑中的至少一個(gè)直徑不同于另外兩個(gè)直徑；(c)攪動(dòng)器的圓周上設(shè)置有可垂向移動(dòng)的浮動(dòng)環(huán)。
7.一種水處理工廠，其特征在于包括至少一種如權(quán)利要求1到6所述的之型式的水處理裝置、有主泵和相關(guān)設(shè)備的泵送設(shè)施、以及有關(guān)的動(dòng)力和遮蓋/存放設(shè)施和供預(yù)處理設(shè)施用的這些設(shè)施。
全文摘要
提出了一種水處理裝置，其包括a)帶有供受處理水進(jìn)出的進(jìn)口和出口的處理柜，和b)用于強(qiáng)制地使所述處理柜內(nèi)的受處理水中產(chǎn)生一種初生水流和伴隨所述初生水流產(chǎn)生的伴生水流的轉(zhuǎn)筒，并且其特征在于有用于依靠所述轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)作用收集和除去所述受處理水中的油和其他懸浮物的機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)C02F7/00GK1127727SQ95100189
公開日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月16日
發(fā)明者西田哲夫 申請(qǐng)人:西田哲夫