专利名称：净化水的装置和方法
技术领域：
本发明涉及净化水的装置和方法。
具体而言，本发明涉及低成本、多级澄清污水和饮用水的装置和方法，并提供了解决过滤堵塞问题使所述装置能连续运转的方案。
由于人口的增长和清水日益供不应求，许多研究工作已致力于开发净化不适合于灌溉、工业或生活用水的方法和装置。所述净化的研究工作通常直接针对海水、微咸水或污水。
虽然被污染的清水不像海水那样可以无限量的得到，但是，由于从其中除去悬浮固体比从海水中除去3.5％的溶解盐类容易，因而实现其净化的费用较低。此外，几乎没有几个地方可以将污水直接排放而不造成污染问题。一座能有效处理这种流出物的工厂将会生产出可使用的水以及肥料或动物饲料产品，而且还可以防止地下水或海滨水的污染。
澄清(废水净化过程的第一步)通常至少需要一道过滤工序。频繁使用的过滤机必须定期清洗或置换以防止堵塞。在只有少量固体需要除去的应用中(例如在用于工业和车辆的油过滤器的情况下)，置换是一种可行的选择。然而，在大规模的应用(例如水的净化)中过滤机的清洗是必需的。虽然可采用廉价的、大量的过滤介质(例如砂)，但其置换的劳动强度大，而且存在着被污染介质的处置问题。此外，过滤出的固体原样或进一步加工后可能具有某种价值，但是，由于过滤介质的处置所述价值随之损失。
清洗过滤机的普通方法是停止过滤操作，并将过滤机拆卸，通过化学的或超声波的手段进行清洗或处理。
另一种清洗过滤机的方法包括定期转换过滤机的流向，以移动和除去累积的污泥。采用压缩空气产生气泡，将固体颗粒排放到液流中，可以达到同样的目的。
澄清槽的优点是不堵塞，且其运行所需的能量最小，但是，这种槽需要很大的占地面积才能有效地澄清除最大颗粒之外的所有粒子，且该方法最终不得不停下来清洗槽。除非从流体中除去的所述颗粒比该流体更重，澄清槽不适宜用来除去小颗粒。
虽然离心过滤机的制造和操作费用比澄清槽贵，但其占地面积比所述澄清槽小，也可用于过滤。比水重的固体受到离心力的作用，挤压在衬以过滤介质的离心机多孔转筒壁上，澄清水即从该转筒的中心排放。然而，离心过滤机经常发生堵塞，因而需要置换或清洗。
上述方法还有一些缺点不能实现连续的水澄清；为了清洗过滤机需要使用运行能耗相当大的大型机械例如空气压缩机和泵。
本发明的目的之一是提供一种净化废水或饮用水的装置和方法，其中，可以实现连续操作，且可避免过滤机堵塞的问题。
本发明的另一个目的是提供一种采用中型机械运行的净化废水的装置，该装置运行可靠、节省能量，且建设和操作费用适中。
通过提供一种多级连续过滤废水的装置可以实现本发明的上述目的，该装置包括第一槽，其上安装了用以将含有悬浮固体的水供入所述槽的废水进口管以及大直径出口管；第二槽，用以接受来自上述出口管的所述混合物，所述第二槽相当大足以使较大的悬浮固体沉降，在该槽的下部安装了排放沉降固体的能开启的出口并具有排放部分澄清水的上溢流堰；连续驱动的多孔皮带，该皮带具有在第一部位定位接受所述排放的部分澄清的水流的表面，该皮带孔的尺寸按照能让澄清水通过且能挡住所述表面上的细粒固体以便随后在第二部位排放来确定；此外，在所述第一部位下部安装了收集槽用以收集通过所述皮带孔的水，在所述第二部位安装了固体收集仓，用以收集在第二部位从所述皮带上落下的颗粒。
在本发明的优选实施方案中，提供了一种如上所述的多级连续过滤废水的装置，其中所述第二槽具有倒置的截棱柱形状。
在本发明的最优选实施方案中，提供了一种如上所述的多级连续过滤废水的装置，其中所述多孔皮带通过位于第二部位的水浴。
在本发明特别优选的实施方案中，提供了一种多级连续过滤废水的装置，其中所述第二槽配置了撇渣器，用来从水表面将含于其中的漂浮、悬浮固体除去。
在本发明的其它实施方案中，所述多级装置还包括一台计量泵，用来将絮凝剂混入已引进所述第一槽的废水中，所述第一槽还安装了浸没在所述废水中的叶轮。
本发明还提供了连续过滤废水的方法，该方法包括以下步骤(a)将含悬浮固体的废水送入第一槽；(b)将絮凝剂添加到所述废水中；(c)将絮凝剂混入所述废水中；(d)将所得的混合物送入斜底的第二槽；(e)通过打开其下部的门从所述第二槽定时排放累积的固体；(f)将部分澄清的水通过所述第二槽的上溢流堰溢流，使其降落在多孔移动皮带上进行过滤；(g)收集已通过所述移动皮带过滤的水；和(h)从所述移动皮带的表面和孔中将固体颗粒除去。
因此可以体会到，本发明的新型装置通过在过滤前除去较大的固体颗粒并在连续运转的基础上清洗多孔皮带可以防止过滤机堵塞。
净化水的整套系统还包括另外一些构件例如用作缓冲装置的贮池、干燥和加工固体废物的设施、氯化处理站以及其它可选的设施，例如将氧气添加到水中的喷射器、采用冷石灰法软化水的装置和根据被处理水的用途符合现行特殊水质标准要求的其它装置。这些构件在本技术领域是已知的，不属于本发明的部分。
美国专利U.S.5,1657,821中公开了一种浆状污泥的浓密和脱水方法，该方法包括以下一些步骤将絮凝剂添加到污泥中，搅拌所得的混合物，用移动式过滤床过滤絮凝体，除去滤液，用喷射器清洗过滤床，然后用刮泥板将絮凝体从皮带上除去。
美国专利U.S.4,707,272；4,358,381；4,078129；4,110,209；4,309,291和2,361,283中都叙述了过滤泥浆和净化废水的方法；然而，所述的这些专利既未讲述也未启发本发明的具体方法和装置。
参照与下列说明图有关的某些优选实施方案将对本发明更充分了解。
现在，详细参阅以下各图，需要强调的是所示细节都是通过实施例并仅仅为了对本发明优选的实施方案作说明性的讨论，同时，也是为了提供被认为是最实用的和易于了解本发明的原理和概况而提出的。因此，不拟超出基本了解本发明的需要，更详细地示出本发明的结构细节，而采取
使熟悉本技术领域的人员清楚地了解本发明的一些类型如何在实际中实施。
下列附图中图1是本发明装置的优选实施方案的图解视图；图2是当其出现在第一部位时的多孔皮带的放大图；图3是当其出现在第二部位时的多孔皮带的放大图；图4是用于分离较大固体的截棱柱形槽的图解视图；图5是装配了多种清洗装置的多孔皮带的剖面正视图；图6是生产高质量水的装置的图解视图，和图7是装配了除去漂浮固体撇渣器的第二槽的图解视图。
从图1可以看到一套多级连续过滤废水的装置10。
第一槽12装配了用以将含悬浮固体的废水16供入其中的废水进口管14。第一槽12还装配了计量泵18，用以将絮凝剂20混入已引进第一槽的废水16中。添加絮凝剂20可以提高以下各工序的操作效率。
絮凝剂20可以从明矾、氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、二氧化钛、石灰以及聚丙烯酸酯类例如阳离子PAM、阳离子聚胺、阳离子含氮树脂和阴离子PAM中适当地选择。
第一槽12装配了浸没在废水16中的叶轮22，通过电动机24对叶轮22施加足够的动力，可以保证絮凝剂20均匀地分布。槽12装配了出口管26用以将所得的混合物28送到下一工序。
第二槽30接受来自装配在出口管26末端的长分配器出口32的混合物28。槽30相当大足以使较大的固体34沉降。在其下部至少装配了一个可开启的出口36用以定期、短时间地排放上述固体34以及有限量的混合物28。混合物28的重量迫使固体34加速通过出口36并冲开覆盖出口36的门38而排放。要着重指出的是，只需很小的能量开启和关闭门38，即可进行排放。
槽30安装了上溢流堰40，用以排放部分澄清的水42。上述排放可以交替地通过出口通道或筛网进行，然而，该溢流堰40的主要优点是不堵塞，如果采用适中的流速，还有助于抑制漂浮固体，防止其排放到下一工序。
连续驱动的多孔皮带44具有在第一部位48定位接受排放的部分澄清的水流42的表面46。水42可以直接来自溢流堰40，但是，在所示的实施方案中，为此目的安装了液体流道50。
有利的是，皮带44采用皮带轮54按所示的方向驱动，结果，在第一部位48形成皮带垂度52。被排放到第一部位48的皮带44上的水42将被其托住并在较大的皮带面积上过滤。
皮带孔56(参见图2)的尺寸按照能让澄清水58通过而将细粒固体60挡在皮带表面46上以便随后在第二部位62(在本实施方案第一部位48下面示出)排放来确定。
水收集槽64装配在第一部位48之下，用以收集流过皮带孔56的水58。三个尺寸适中限定皮带走道的惰轮66示于图1。在采用大直径皮带轮(未示出)的场合，一个惰轮即可满足要求。
固体收集仓68装配在第二部位62之下，用以收集皮带44上落下的细固体颗粒60。
图2示出了当皮带处于第一部位48时呈现的皮带孔56的放大图。如图所示，由于皮带垂度的缘故，使得进入皮带孔56的入口70在表面46一侧上多少有些缩小，从而可以阻止其直径约与皮带孔56相同的固体颗粒60通过。应将该图形与图3所见到的进行比较，在该图中，当其处于第二部位时，任一皮带垂度将趋向于打开孔的入口70(此时，面朝下)。结果，先前夹在皮带孔入口70中的固体颗粒60就会在第二部位62释放出来。
其它从皮带44上除去固体废物颗粒的装置将在下面参照图5叙述。
现在，参阅图4，从图中可以看到第二槽72的优选实施方案，该槽具有倒置的截棱柱形状。槽72接受来自装配在出口管26末端的长分配器出口32的混合物28，在该处将流速降低以防止干扰槽72中进行着的澄清过程。分配器出口32装配在斜壁74下方的一个部位上以便于排放。槽72内的水缓慢地沿着壁74流动，已通过絮凝剂20絮凝的较大固体34朝着门76下滑。
图5示出了装配了清洗装置的多孔皮带44的优选实施方案。两块刮泥板77与皮带44接触，以便从表面46除去固体废物。一排喷嘴78a在皮带44的内表面80处定位喷射液体、气流或水，用以从皮带孔56(如图3中所见)中除去固体60。任选的第二排喷嘴78b示于皮带轮54之下。喷嘴78b所起的作用是将已通过第二部位62仍然紧贴在皮带44上的所有固体颗粒除去。喷嘴78a、78b需要相当大的运行能量，因而仅在其它提供的方法例如水浴82不能充分清洗皮带孔的情况下才使用。
多孔皮带44在第二部位62通过水浴82。有利的是，水浴82中的水84可以连续改变。水84可以加热和/或在其中添加洗涤剂以提高其效率。
至少将一台超声波发生器86浸没在水浴82中，以使固体颗粒从皮带孔上松开。
图6描绘了与装置10类似的多级连续过滤废水的装置88，但是，它是用来生产例如用于灌溉人类食用的庄稼的高质量水。装置88还装配了澄清槽90，用来接受先前通过多孔皮带44过滤的水58。在要求水质更好例如生活用水的场合，可将先前通过澄清槽90澄清的水泵入细砂过滤器92。由于几乎所有的污染固体已初步除去，过滤器92的使用周期可以延长，而不必更换。
图7是第二槽94的图解视图，该槽装配了撇渣装置96，用来从水42的表面将含于其中的漂浮、悬浮固体98除去。
撇渣装置96悬挂在槽94的上部，且包括至少一个部分浸没在水42中并通过链102沿水平方向驱动的浮泥刮刀100，而链102则用电力传动装置104驱动。在所示的实施方案中，该电力传动装置104按相同的方向连续运转，并具有几个刮刀100，它将漂浮的固体98刮到堰刮刀106一侧并越过槽94的壁106进入沉淀池110。
在另一个实施方案(未示出)中，该电力传动装置使链往复移动，通过定位在该槽壁附近的限位开关实现往复移动控制。
泥浆泵112，例如所示的螺旋输送器，从沉淀池110中将累积的泥浆114输送去进一步处理。
撇渣装置96使连续驱动的多孔皮带44(接受第二槽94排放的部分澄清的水流42)上的固体负载大大减少。因此，使多孔皮带44的水产量增加且皮带44易于保持清洁。
本发明还提供了连续过滤废水的方法，该方法包括以下步骤(a)将含悬浮固体的废水送入第一槽；(b)将絮凝剂添加到所述废水中；(c)将絮凝剂混入所述废水中；(d)将所得的混合物送入斜底的第二槽；(e)通过打开其下部的门从所述第二槽定时排放累积的固体；(f)将部分澄清的水通过所述第二槽的上溢流堰溢流，使其降落在多孔的移动皮带上进行过滤；(g)收集已通过所述移动皮带过滤的水；和(h)从所述移动皮带的表面和孔中将固体颗粒除去。
熟悉本技术领域的人员显然了解，本发明决不受上述详细的说明性实施方案的限制，且本发明可以按其它具体的形式实施而不脱离其实质或特征。因此，本发明的实施方案可以认为在各个方面均是说明性的和非限制性的，本发明的范围是通过附件权利要求而不是通过上述说明表明的，且所有包括在与权利要求等同的含义和范围内的改变均包括在其中。
权利要求
1.一种多级连续过滤废水的装置，该装置包括第一槽，其上安装了用以将含有悬浮固体的水供入所述槽的废水进口管以及大直径出口管；第二槽，用以接受来自上述出口管的所述混合物，所述第二槽相当大足以使较大的悬浮固体沉降，在该槽的下部安装了排放沉降固体的能开启的出口并具有排放部分澄清水的上溢流堰；和连续驱动的多孔皮带，该皮带具有在第一部位定位接受所述排放的部分澄清的水流的表面，该皮带孔的尺寸按照能让澄清水通过而将细粒固体挡在所述表面上以便随后在第二部位排放来确定；此外，在所述第一部位下部安装了收集槽用以收集通过所述皮带孔的水，在所述第二部位安装了固体收集仓，用以收集在第二部位从所述皮带上落下的颗粒。
2.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中所述第二槽具有倒置的截棱柱形状。
3.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中至少一块刮泥板与所述皮带接触，并使其形状设计成可从其上除去固体废物。
4.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中至少一个喷嘴在所述皮带上定位喷射液体以从其上除去固体废物。
5.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中至少一个喷嘴在所述皮带上定位喷射压缩空气以从其上除去固体废物。
6.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中至少一个喷嘴在所述皮带上定位喷射蒸气以从其上除去固体废物。
7.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中所述多孔皮带在所述第二部位通过水浴。
8.根据权利要求7的多级连续过滤废水的装置，其中所述水浴中的水可连续改变。
9.根据权利要求7的多级连续过滤废水的装置，其中至少一台超声波发生器浸没在所述水浴中。
10.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，其中所述第二槽还装配了撇渣器，用来从水表面将含于其中的漂浮、悬浮固体除去。
11.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，还包括一台计量泵，用来将絮凝剂混入已引进所述第一槽的废水中，所述第一槽还安装了浸没在所述废水中的叶轮。
12.根据权利要求1的多级连续过滤废水的装置，还包括一台澄清槽，用来接受先前通过所述皮带过滤的水。
13.根据权利要求11的多级连续过滤废水的装置，还包括一台细砂过滤器，用以接受先前通过所述澄清槽澄清的水。
14.一种连续过滤废水的方法，该方法包括以下步骤(a)将含悬浮固体的废水送入第一槽；(b)将絮凝剂添加到所述废水中；(c)将絮凝剂混入所述废水中；(d)将所得的混合物送入斜底的第二槽；(e)通过打开其下部的门从所述第二槽定时排放累积的固体；(f)将部分澄清的水通过所述第二槽的上溢流堰溢流，使其降落在多孔移动皮带上进行过滤；(g)收集已通过所述移动皮带过滤的水；和(h)从所述移动皮带的表面和孔中将固体颗粒除去。
全文摘要
本发明提供了一种多级连续过滤废水的装置，该装置包括第一槽，用以向所述槽提供含悬浮固体的废水；第二槽，足以使较大的悬浮固体沉降，具有能开启的排放沉降固体的出口和排放部分澄清水的上溢流堰；连续驱动的多孔皮带，能让澄清水通过而将细粒固体挡在皮带表面上；此外，尚有水收集槽和固体收集仓。本发明还提供了连续过滤废水或饮用水的方法。
文档编号B01D37/03GK1118279SQ9510831
公开日1996年3月13日 申请日期1995年6月14日 优先权日1994年6月15日
发明者E·沙利 申请人:太阳动力学有限公司