專利名稱：處理活性污泥的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及處理廢水，如灰水或污水的活性污泥處理設備。
在這類已知的活性污泥處理設備中，都在處理池中相間平行地垂直設置許多過濾薄膜組件，因此當待處理水通過薄膜組件時被分離成固體和液體，從而使通過膜組件的水分離成處理過的水。在這種已知的處理活性污泥的設備中，在過濾薄膜組件下方某水平面上設有擴散通氣管，能避免在過濾薄膜組件的外表面上沉淀或生成濾餅或凝膠體層。該管上有多個噴氣孔。擴散通氣管中氣流的氣升作用能產生液相的垂直向上混合流體，以便清理過濾薄膜組件的薄膜表面。
有了上述結構，就可以通過增加擴散通氣管的氣流量將過濾薄膜組件上的該混合流體的清理效果提高到某種程度，但這樣會產生下述問題。增加擴散通氣管中的氣流，可能相對待處理水產生過量充氣，特別是對含氨的待處理水，水中的PH值會過低，就會給活性污泥的處理操作帶來不利的影響。
另一個問題是當氣流量超過一個特定值，例如大約是1，(m3/m3·min，其中分母m3代表氣液相流體通道的橫截面積)氣流的氣升作用由于氣泡凝聚而減弱，并導致能量效率降低。還有一個問題是由于擴散通氣管與過濾薄膜組件下端間的距離如此之短，以致從擴散通氣管中流出的氣流不太可能均勻分布，該事實不僅導致降低氣流氣升效應，還可能在過濾薄膜組件上產生一些死空間，該死空間接觸不到氣液相流體。結果，濾餅等濾層就會沉淀，并會在過濾薄膜組件上加厚，從而降低過濾薄膜組件上的流通量。
本發明能克服上述缺陷，因此本發明的主要目的是提供一個薄膜分離型活性污泥處理設備，它能消除產生于過濾薄膜組件中的任何死空間，能均勻清理過濾薄膜組件的各表面，從而有效地防止濾餅等濾層在薄膜表面沉淀或加厚，且能耗較低。
為實現上述目的，本發明提供的活性污泥處理設備包括一個可貯存待處理水的處理池;
多個間隔開的垂直安置在處理池內的過濾薄膜組件，當待處理水通過薄膜組件時將待處理水分離為固體和液體，從而得到處理過的水;
在上述過濾薄膜組件的下方某水平面上設置一裝置，用來混合待處理水。
有了上述結構，每個過濾薄膜組件的整個薄膜表面都能被混合裝置產生的混合液流均勻地，有效地清理。因此，即使當空氣噴管等管中的氣流量是按待處理水的生化耗氧量(BOD)濃度進行調節，每個過濾薄膜組件的全部薄膜表面也能得到均勻而有效的清理，而不會受氣體流率及流速的影響。
圖1是本發明第1實施例活性污泥處理設備的全剖視圖;
圖2是本發明第2實施例活性污泥處理設備主要部件的前視圖;
圖3是圖2中處理設備的側視圖;
圖4是本發明第3實施例活性污泥處理設備的全剖視圖;
圖5是本發明第4實施例活性污泥處理設備過濾薄膜組件結構的平面圖;
圖6是圖5中一個過濾薄膜組件的剖視圖;
圖7是本發明第5實施例一個主要部件的剖視圖;
圖8是本發明第6實施例活性污泥處理設備一個主要部件的透視圖;
圖9是懸掛支承于圖8設備中的過濾薄膜組件的平面圖;
圖10是沿圖9中A-A線的剖視圖;
圖11是沿圖9中B-B線的剖視圖;
圖12是圖8中懸掛支承的過濾薄膜組件中懸掛支承桿的另一種形式的示意圖;
圖13是過濾薄膜組件設置的另一種形式，以及圖14是沿圖3中C-C線的剖視圖。
圖1示出本發明的第1實施例。在處理池1中設有多個過濾單元2。每個過濾單元2包括一個上下端開通的圓柱殼體3，多個板狀過濾薄膜組件4以相等間隔垂直安置在殼體3中。該殼體3是可垂直地分成兩部分，包括第1殼體部件3a和第2殼體部件3b。過濾薄膜組件4安置在第1殼體部件3a中，而較小殼體部件3c具有圓柱狀外形，并被安置在第2殼體部件3b內。
每個過濾薄膜組件4是可拆卸地安裝在第1殼體部件3a中，使其可以向上拉出。因此，可以將過濾薄膜組件一個一個地從上方拉出，以便逐個清洗或更換。也可以將第1殼體部件，即上殼體部件3a從第2殼體部件，即下殼體部件3b上分開，以便將第1殼體部件3a從設有許多過濾薄膜組件4的處理箱中取出，這些過濾薄膜組件4是設在第1殼體部件3上的，這樣便可逐個清洗或更換過濾薄膜組件。各地濾薄膜組件4在上端由支管6a與吸管6相連接，該管6在某適當位置與抽吸泵5相連接。用來將廢水供入處理池1中的廢水供給管7開在處理池1上方某處。
帶有驅動電機8的混合裝置9安裝在較小的位于過濾薄膜組件4下方的殼體3c中。在處理池1中安裝排氣管10，該管從處理池1的頂部一直通到處理池底部，而在處理池1外的某處在排氣管10的近尾端處裝有鼓風機11。
根據上述結構，廢水，如灰水或污水從廢水供給管7進入處理池1中，與處理池1中的活性污泥相混合后進行處理。待處理水與通過排氣管10頂端許多孔由鼓風機11排出的空氣接觸，并由活性污泥吸收。
待處理水由過濾薄膜組件4和吸管6被抽吸泵5抽吸，當它通過過濾薄膜組件4時被分離成固體和液體，通過過濾薄膜組件4的這部分水被分離成處理過的水。
由混合裝置9生成的混合流體能在薄膜組件4之間的間隔中沿薄膜表面向上流動。這種混合液流能有效地清洗每個過濾薄膜組件4的整個表面。
甚至根據待處理水的生化耗氧量(BOD)濃度調節排氣管10的排氣量級時，每個過濾薄膜組合件4的全部薄膜表面都能由混合裝置9的混合作用予以均勻地和有效地清洗，而不會受到氣流率和噴氣速度的影響。
從排氣管10排出的氣泡受混合裝置9的混合作用分離成細小氣泡。這會提高將氣泡中的氧氣溶進待處理水中的效率，因此能改善生化處理效果。另外，細小氣泡能產生進一步的湍流效應，抑制振動的發展。這樣，在處理池1中的水處理最終能令人滿意地完成，又能長期保持過濾薄膜組件4的耐用性。
圖2和圖3表示本發明的第2實施例。如圖示，有多個過濾單元2安置在處理池1中。一個排氣管10導入第2殼體3b并在其中開口。
根據這種結構，盡管排氣管開口所在水平面與第1殼體部件3a下端之間的距離比較小，但從排氣管10開口端排出的氣流仍然能趕上由第2殼體部件3b中的混合裝置9所產生的混合流體，使得空氣能均勻地呈細小泡沫(直徑約為3-4mm)廣泛分布。致使細小泡沫在各過濾薄膜組件4之間沿著薄膜表面向上移動。結果，產生向上流動的氣液兩相混合流體，因此每個過濾薄膜組件4的整個薄膜表面都得到有效的清洗。
在這個實施例中，盡管每個過濾單元2包括設置在殼體3中的多個過濾薄膜組件4，且過濾單元2又安置在處理池1中，但也可以直接將過濾薄膜組件安裝在處理池1中而不使用殼體3。在這種情況下最外側過濾薄膜組件4的濾板可以用作殼體。應該注意到，盡管在該實施例中排氣管10在第2殼體部件3b中開口，但也可以將排氣管10與較小殼體部分3c的內部連通。
圖4表示第3實施例，和圖3中的實施例相似，多個過濾單元2，或殼體3都安裝在處理池1中，每個殼體3中都安裝有多個過濾薄膜組件4。如果不設置較小殼體部件3c，可使第2殼體部件3b延伸至處理池1的底部，可以在該第2殼體部件3b中安裝驅動電機8和混合裝置9。12表示待處理水進入殼體3的進口處。
在處理池1中，如圖2的實施例所示在殼體3中裝有排氣管10，另外，還在殼體3外裝有另一個排氣管13。14表示一個鼓風機。因此，當殼體3中的排氣管供氣達不到生物處理所需的氧氣時，可由上述另一個排氣管10供入達到待處理水生化耗氧量(BOD)濃度所需的那部分空氣。
圖5和圖6表示本發明的第4實施例，特別是在每個過濾單元2中，殼體3與過濾薄膜組件4的特殊的連接形式。這些附圖中，構成過濾薄膜組件4的零件21包括兩側由過濾薄膜23復蓋的過濾板22。過濾板22的內部有待處理水流通道24，該通道開設在過濾板22兩端。
為使多個過濾薄膜組件4一體地安裝到位，在每個矩形殼體3的框架25的內表面上加工有導向槽26，用以容納過濾薄膜組件4，其間隔為予定的間隔α，方向為過濾薄膜組件4平行安置的方向，因而每個過濾薄膜組件4都裝在相應的導向槽26中。予定間隔α的長度須大于6mm，而小于10mm。
根據上述結構，如上述實施例的情況，待處理水在排氣管噴氣升力作用下向上流動形成向上流體，同時受到混合裝置的混合作用，這樣，能使水流進每個過濾薄膜組件4之間的間隙α中。在抽吸管6的負壓下，每個過濾薄膜組件4通過其過濾薄膜23吸入待處理的水。
過濾薄膜23可以防止待處理水中存在的粒狀物質通過，結果，該類物質以濾餅形式沉淀在過濾薄膜23的表面，而處理過的水或流經過濾薄膜23的水在通過待處理水流通道24和支管6a后被抽進抽吸管6中。沉淀在過濾薄膜23表面上的濾餅會被待處理水的向上混合流體從薄膜表面分開。
在這種情況下，如果在平行間隔安置的每個過濾薄膜組件4中，相鄰過濾膜23的間距α小于6mm，由間隙α限定的流道變得很小，則由于薄膜件表面濾餅以及脫落的餅塊，很容易產生濾堵塞現象，由此而導致流道堵塞。如果部隙α小于10mm，由于向上流體流速與氣泡結合產生的作用于濾餅上的剪切力效應會減弱。
因此，確定間隙α的寬度大于6mm小于10mm，就能消除由間隙α限定的內薄膜流道中被濾餅堵塞的可能性，使濾餅層能受到通過相鄰薄膜表面間流道的向上流體流速與氣泡的有效作用，從而會減小清理薄膜表面所需的能量。
如上所述，將多個過濾薄膜組件固定于框架25上的相應導向槽26中。因此，過濾薄膜組件4被一體地固定在框架25上。而且為達到維修過濾薄膜組件4的目的，可以僅將某個須修組件從框架25中抽出，其它組件4保持原狀。
根據上述結構，每個薄膜組件4的全部表面都會被混合裝置的混合流體有效均勻地清洗。因此，即使當從排氣管等排出空氣的量級相對于待處理水的生化耗氧量(BOD)進行調整時，過濾薄膜組件的全部薄膜表面也會被均勻完全地清洗，并與氣流的流率和速度無關。
圖7是本發明第5實施例主要部分的剖視圖。在處理池1中設有多個過濾單元2，每個過濾單元2包括一個頂端與底端開通的柱形殼體3，并將多個板狀過濾薄膜組件4以相等間距垂直安裝在殼體3中。殼體3由垂直向可拆的兩部分結構組成，即第1殼體部件3a和第2殼體部件3b。排水管41安裝在第1殼體部分3a的頂端或上殼體件上。字母H表示第1殼體部件3a的長度。第2殼體部件3b的長度Z要比前述第1第2實施例相應殼體件長一些。排氣管10在第2殼體件3b下端開口的擴口的基座處開口，該擴口開口用來減少液流阻力。
根據上述結構，其中第2殼體件3b的長度相對足夠長，從排氣和10頂端開口排出的氣流將形成直徑為3-4mm的細小氣泡，均勻地分布在第2殼體件3b的各個橫截面上，而無須使用第1、2實施例中的混合裝置。為保證空氣的均勻分布，長度Z最好至少達到500mm。
但第2殼體部件3b的長度Z不一定越長越好。在圖7的污水等活性污泥的處理結構中，所需氣流量在第2殼體部件3b的每單位截面上約為0.5-1.0(m3/m3·min)，-該值與一般活性污泥處理情況相比是非常大的，全應注意到相連的后果，即如果第2殼體部件3b的長度Z定的過大，會導致氣泡凝結，并會減弱氣泡的氣升效應。特別是，在采用第1和第2實施例的結構的情況下，即使第2殼體部件3b的長度Z相對很小，氣泡可以均勻地分布，并且由于混合裝置的結構氣泡會變得更小，盡管圖7的結構中沒有混合裝置，如果長度Z過長，在第2殼體部件3b中，氣泡的凝聚會在氣泡上移過程中產生。如果氣泡的直徑大于10mm，氣泡便不再能通過兩相鄰過濾薄膜組件4之間的間隙，因此氣泡的氣升效應也會減弱。這也會引起飄浮，由于濾餅層沉淀這種飄浮會導致通量減小。因此，第2殼體部件3b的長度Z最好至多不大于2m。
前述第1、2、3實施例中處理每單位被處理水量(通過薄膜的水量)的設備能耗為1.2KWh/m3，但對圖7中的第5實施例，能量需求減至0.45KWh/m3，適當的設計條件為H＝1m，Z＝1m，第1和第2殼體的內徑為0.3m。
圖8-12表示本發明的第6實施例。在圖8中，過濾薄膜組件4分別以同于圖5，6中的方式固定在框架25上的導向槽26中。在與每個過濾薄膜組件4頂端相對的位置上有兩個鉤34，用來提起過濾薄膜組件4。
過濾薄膜組件4被浸沒在處理池1中如圖9-11所示。操作員工作間36設置在處理池1上，一個支撐棒37設置在該工作間36上方，該棒沿中心線在工作間內壁上端相對兩端之間延伸。該支撐吊棒37上裝有按適當間隔固定的鉤子38，使導向槽26中的過濾薄膜組件4可以用鉤子掛住。
再有，下面解釋清洗過濾薄膜組件4的方法。當沉沒在處理池1中的過濾薄膜組件與由正在處理的水分離成的活性污泥和待處理水接觸，經過一段給定時間后，(3至4個月)盡管混合裝置9產生向上流體效應，在每個過濾薄膜組件4的薄膜表面還是形成活性污泥的濾餅層。因此，為去掉這些濾餅層，首先將待處理水從處理池1中放走一些，直到可以看見過濾薄膜組件4，池中待處理水在通常操作中均高于過濾薄膜組件4上端20-50cm。放水后，可見的過濾薄膜組件4的鉤子34被繩40掛住，并被延導向槽26提起。一直提至過濾薄膜組件4底端仍約有10-20mm與導向槽26嚙合，這果提起動作停止，而繩40被支撐吊棒37上的鉤子38鉤住。
在這種結構中，過濾薄膜組件4的頂端懸掛支撐在支撐吊棒37上，而下降支持在導向槽26中;因此過濾薄膜組件4以不可擺動的固定方式懸掛支撐。在這種支持條件下，可以較輕松地對過濾薄膜進行機械或手動清洗。同時清洗中也不會打濕或造成破壞。再有，由于清洗時較少移動過濾薄膜組件，因此就有不易損壞膜片的優點。
為進行清洗操作，噴出洗清水(未示出)的噴嘴可以安裝在支撐吊棒37上或在棒37附近設置，以利用高壓清洗水沖洗掉活性污泥濾餅層，這是清洗的第一步。
盡管可以通過同時提起全部過濾薄膜組件4進行清洗，前述以6-10mm間隔固定在導向槽2中的過濾薄膜組件4由支撐吊棒37支持，每次也可以提起3-4片組件，這樣支持和過濾薄膜組件4相互間隔可從50-100mm;大大有利于機械清洗。
圖11中表示的支撐吊棒37固定于操作員工作間的內壁上，但另一種可拆卸類型如圖12所示，除清洗以外，它不會妨礙處理池1的正常操作。
圖13和14表示過濾薄膜組件的其它實例。在該實施例中，過濾薄膜組件4呈水平管狀外形，其垂直和水平間隔α可以為6-10mm。3d表示一個空心板。在殼體部件3a和這種空心板3d之間形成空間42，而抽吸管6與該空間42連通。
權利要求
1.活性污泥處理設備包括一個用來貯存待處理水的處理池；多個間隔開的垂直安裝在處理池內的過濾薄膜組，在待處理水通過組件時將其分離成固體和液體，再分離成處理過的水，并且在上述過濾薄膜組件下方一水平位置上設置能產生向上流動流體的裝置。
2.根據權利要求1所述的活性污泥處理設備，它還包括向處理池中排放空氣的裝置。
3.根據權利要求2所述的活性污泥處理設備，它還包括一個垂直延伸的圓柱狀殼體，設置在過濾薄膜組件下方，其長度大于500mm，小于2000mm，上述空氣排放裝置通過殼體下端壁并且該處開口。
4.根據權利要求1所術的活性污泥處理設備，其中上述多個過濾薄膜組件和能產生上升流體的裝置安裝在殼體中形成過濾單元;并且在上述處理池中設置多個過濾單元。
5.根據權利要求3或4所述的活性污泥處理設備，還包括另一個排氣裝置，用來從殼體外向處理池中排氣。
6.根據權利要求1所述的活性污泥處理裝置，它還包括一個用來安裝過濾薄膜組件的框架件，和多個在上述框架上制成的導向槽，用來將過濾薄膜組件安裝在框架上，并且按予定間隔平行安裝。
7.根據權利要求6所述的活性污泥處理設備，其中予定間隔要大于6mm小于10mm。
8.根據權利要求1所述的活性污泥處理設備，其中過濾薄膜組件呈管狀外形。
9.根據權利要求8所述的活性污泥處理設備，其中多個過濾薄膜組件以予定間隔設備，上述間隔須大于6mm，小于10mm。
10.根據權利要求6所述的清洗活性污泥處理設備中過濾薄膜組件的清洗方法，它包括沿導向槽提升過濾薄膜組件;當將該過濾薄膜組件提至其下端與所述導向槽嚙合時便停止提升操作，然后以懸掛的方式支承住該過濾薄膜組件;通過沖洗對已提起并被懸掛支承住的過濾薄膜組件予以清洗。
全文摘要
一種用于處理廢水，如灰水和污水的活性污泥處理裝置。許多過濾薄膜組件以預定間隔平行地垂直置于處理池中。用過濾薄膜組件將貯存于處理池中的待處理廢水分離成固體和液體，并將通過過濾薄膜組件的水作為處理過的水抽出。在過濾薄膜組件之下設有一臺攪拌裝置。
文檔編號B01D65/02GK1065054SQ92101488
公開日1992年10月7日 申請日期1992年3月7日 優先權日1988年8月24日
發明者石田宏司, 山田豐, 和泉清司, 師正史 申請人:久保田鐵工株式會社