專(zhuān)利名稱(chēng):自潔式過(guò)濾器的制作方法
背景技術(shù):
本發(fā)明涉及過(guò)濾器,具體地講涉及水介質(zhì)用自潔式過(guò)濾器。
通常用顆粒過(guò)濾材料如砂子來(lái)過(guò)濾諸如溝渠污水、消耗用水、游泳池水、工業(yè)污水、農(nóng)用池水等水介質(zhì),以便除去其中懸浮的固體物質(zhì)和生物活性物質(zhì)。這樣的過(guò)濾材料有這樣一個(gè)缺點(diǎn)由于原水介質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)滯留在過(guò)濾床上并曝露于氧和土生的微生物中,致使微生物在過(guò)濾床表面不斷生長(zhǎng)而使之常常堵塞。
業(yè)已設(shè)計(jì)了許多改進(jìn)的方案來(lái)解決這一堵塞問(wèn)題,其中包括采用移動(dòng)床過(guò)濾器、在顆粒床表面采用耙動(dòng)設(shè)備以及其他一些破碎過(guò)濾材料的物理手段。
還已使用相當(dāng)粗的過(guò)濾材料和加大滲透面積。不幸的是,這樣一些方法通常有高的維修費(fèi)用以及低的處理性能,通常還有高的工程費(fèi)用。另外,還需要不時(shí)補(bǔ)充上層顆粒過(guò)濾材料。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種避免或至少使上述缺點(diǎn)減至最小的水介質(zhì)用過(guò)濾器,并為公眾提供另外一種過(guò)濾器。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明,提供了一種水介質(zhì)處理系統(tǒng),它包括松散過(guò)濾材料透氣床,其中聚集有能至少使過(guò)濾材料床表層維持在開(kāi)的狀態(tài)和有氧狀態(tài)的活生物。
本發(fā)明詳述在某些情況下,如當(dāng)水介質(zhì)由河流提供時(shí),過(guò)濾器床表面可用隔斷一些光線(xiàn)的可透水和空氣的阻擋層覆蓋。這樣的可滲透阻擋層還優(yōu)選按這樣的方式設(shè)計(jì),即使水介質(zhì)分散在過(guò)濾材料表面上,以致離過(guò)濾材料邊緣最遠(yuǎn)的區(qū)域有最高負(fù)荷,而不沖刷過(guò)濾材料的孔道。然而這樣的分散也可通過(guò)在可滲透阻擋層表面上滴流、滲漏、噴灑或噴霧來(lái)達(dá)到,也可通過(guò)在可滲透阻擋層頂部的槽形材料來(lái)達(dá)到。
可滲透阻擋層的作用是隔斷一些光線(xiàn),從而為食草生物提供棲息條件,而又使得待過(guò)濾的水介質(zhì)能夠通過(guò)。特別優(yōu)選的可滲透阻擋層為合成的纖維編織材料,如塑料纖維填料,這樣的材料還可起水介質(zhì)分散劑的作用。
松散的過(guò)濾材料宜為不易形成穩(wěn)定聚集物的具有大的表面積和無(wú)定形結(jié)構(gòu)的低堆積密度材料。這種材料可有各種物理形態(tài),從顆粒狀到纖維狀或其組合。其例子包括氧化硅顆粒如細(xì)砂,細(xì)研磨的或破碎的非油性塑料如細(xì)研磨的聚苯乙烯泡沫材料,粘土顆粒、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維、細(xì)拉木炭及其組合。
選擇松散過(guò)濾材料混合物的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)是在低的一層或多層中不形成對(duì)水穩(wěn)定的聚集物。這樣的聚集物具有防止大孔空間在飽和條件下癟塌的作用,因此使水介質(zhì)未經(jīng)處理就通過(guò)生物產(chǎn)生的孔道。
不穿透整個(gè)床深度的小的淺層孔空間是希望的,因?yàn)樗鼈兲岣吡舜矊拥难趸蜐B透率。由于生物的存在,特別是蠕蟲(chóng)(如果存在的話(huà))分泌物的存在,上層孔空間可以是相當(dāng)穩(wěn)定的。
生物選自能消耗過(guò)濾材料表面和孔內(nèi)積累的微生物殘?jiān)陀袡C(jī)物的多細(xì)胞食草生物??蛇x用單種生物或使用兩種或多種生物的組合,這視待處理的水介質(zhì)的性質(zhì)而定。通常發(fā)現(xiàn),為了使效率最高,需要兩種以上的生物目(ORDERS)。通常選擇有共生關(guān)系的生物。如在溝渠污水情況下,水介質(zhì)含有各種組分,通常需要選擇多重性生物。適合的食草的生物包括制堆肥蠕蟲(chóng)、蚯蚓、節(jié)紅樹(shù)蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、毛蠓幼蟲(chóng)、彈尾目、甲殼綱動(dòng)物和螨類(lèi)。在這些目中選擇每一種生物來(lái)適合特定的環(huán)境氣候條件和待處理的水介質(zhì)中的鹽濃度。
適合的生物具有一種或多種以下特性1.能攝取過(guò)濾材料上和過(guò)濾材料周?chē)畹挠袡C(jī)物和微生物;2.能攝取過(guò)濾材料和消化過(guò)濾材料上和過(guò)濾材料周?chē)畹挠袡C(jī)物和微生物;
3.能直接從空氣中吸收氧以用于其新陳代謝需要;4.能在過(guò)濾材料上表面形成動(dòng)態(tài)小孔,從而顯著提高滲透表面積;5.能耐受反復(fù)地浸泡;6.能耐受過(guò)濾材料和使用的水介質(zhì)中的低含氧量;以及7.能耐受過(guò)濾材料和使用的水介質(zhì)中通常水平的鹽和NH4含量。
待過(guò)濾的水介質(zhì)可有很寬范圍的水與懸浮的/溶解的固體或鹽的比值。優(yōu)選的水介質(zhì)是有氧的,但是如果氧可接近過(guò)濾材料中的生物或者如果水介質(zhì)經(jīng)通氣空間噴霧到過(guò)濾床層上,那么也可處理無(wú)氧介質(zhì)。
水力學(xué)速率隨所選的特定介質(zhì)變化,但在一定程度上可通過(guò)選擇低堆積密度材料(如木炭或顆粒聚苯乙烯泡沫)和高堆積密度材料(如砂子)的不同比例來(lái)控制此速率。優(yōu)選的是,當(dāng)飽和區(qū)向下移經(jīng)過(guò)濾床層時(shí),按脈沖循環(huán)進(jìn)行,使空氣以交替循環(huán)的形式向下進(jìn)入過(guò)濾床。
干燥循環(huán)后,緩慢積累的可降解有機(jī)部分更完全地破壞,所以過(guò)濾床層的輪換可提高處理效率,這常常出現(xiàn)在家用的正常操作中,但在工業(yè)規(guī)模的操作中,可能需要慎重的采用。
本發(fā)明的過(guò)濾器有這一優(yōu)點(diǎn)由于生物活性的存在,它的尺寸可大大小于常規(guī)過(guò)濾器,這是由于這一特殊的生物活性使?jié)B透率提高的結(jié)果。
此外,這樣的生物活性過(guò)濾器很少維修或不需維修,也不堵塞,而且它們有敞開(kāi)的并易于使更多的氧滲透到更深床層的表面。這樣就在床內(nèi)形成較寬的生物活性帶,從而更加擴(kuò)大了處理能力。
此過(guò)濾器還有這樣的優(yōu)點(diǎn)可使用更細(xì)的過(guò)濾介質(zhì)(例如發(fā)現(xiàn)有效顆粒度為0.1毫米或更小的過(guò)濾介質(zhì)有極好的結(jié)果),并且可比其中不含有這類(lèi)生物的有效顆粒度為0.6毫米的間斷式砂過(guò)濾器更長(zhǎng)期地具有更高的滲透率。
通過(guò)使整個(gè)床傾斜,這樣當(dāng)介質(zhì)在表面上流過(guò)和流入表面時(shí)便產(chǎn)生一水介質(zhì)施加速率的梯度,從而產(chǎn)生許多棲息場(chǎng)所,它們能穩(wěn)定并移動(dòng)眾多生物到定居地。這就使整個(gè)過(guò)程更穩(wěn)定。
有通氣孔并基本上隔斷光線(xiàn)的任何形狀的容器都適用于本發(fā)明方法。
優(yōu)選實(shí)施方案的描述將有效顆粒度為約0.1毫米的細(xì)研磨的粉狀活性炭介質(zhì)放在封閉容器中的、排水口下通氣的加長(zhǎng)的傾斜床中。介質(zhì)的深度為約100毫米。將土建布(geotextile)膜插在細(xì)過(guò)濾介質(zhì)下面,以防止活性炭沖洗到位于膜下的排水介質(zhì)中。作為指導(dǎo)原則,容器的表面積是這樣的,以致每平方米每天處理250升污水。在活性炭上下的空間被動(dòng)放氣。
將填料床層表面設(shè)計(jì)成如下形狀,使接近封閉容器側(cè)壁的邊緣比遠(yuǎn)離容器邊緣的表面高。如果水介質(zhì)由河水提供,好象雨水管一樣,那么表面可通過(guò)開(kāi)式的氈制聚酯襯墊或類(lèi)似材料來(lái)防止浸蝕。基本上隔斷光、雨水和其他侵入物的蓋放在容器上方。
用土壤和選自制堆肥蠕蟲(chóng)、蚯蚓、節(jié)紅樹(shù)蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、毛蠓幼蟲(chóng)、彈尾目、甲殼綱動(dòng)物和螨類(lèi)枯枝層生物接種培養(yǎng)基。將待處理的水介質(zhì)從上面分散在填料或類(lèi)似材料的表面上,通過(guò)過(guò)濾器床開(kāi)放孔道到出口,在下端作為濾液排出。
如欲將濾液排放到排水渠中,通過(guò)用一卷鋼棉或類(lèi)似的鐵制品代替合成填料,可從過(guò)濾液中除去其中的磷酸鹽。在這種情況下,鋼棉或類(lèi)似的鐵制品表面上生銹,為沉淀可溶的磷酸鹽提供了適宜的方法。必需不時(shí)補(bǔ)充鋼棉或類(lèi)似的鐵制品,以保持磷吸附在過(guò)濾器上時(shí)過(guò)濾器的效率。
用這一不需反沖洗的緊湊而簡(jiǎn)單的設(shè)備可成功地處理經(jīng)過(guò)濾的原污水或經(jīng)處理的次污水(如由典型的家庭產(chǎn)生的),達(dá)到第三階段標(biāo)準(zhǔn)。
雖然給出了上述作為本發(fā)明的說(shuō)明性例子的內(nèi)容,但是在不違背這里所示的本發(fā)明的范圍的條件下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出許多改進(jìn)和變通方案。
權(quán)利要求
1.一種水介質(zhì)處理系統(tǒng),該系統(tǒng)包括松散過(guò)濾材料通氣床,其中分散有至少使床層的表面層維持在開(kāi)啟狀態(tài)和有氧狀態(tài)的眾多活生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中活生物選自制堆肥蠕蟲(chóng)、蚯蚓、節(jié)紅樹(shù)蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、毛蠓幼蟲(chóng)、彈尾目、甲殼綱動(dòng)物和螨類(lèi)及其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散的過(guò)濾材料具有不易形成穩(wěn)定的聚集物的低的堆積密度、大的表面積和無(wú)定形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散的過(guò)濾材料選自氧化硅顆粒、細(xì)研磨和破碎的非油性塑料、粘土顆柱、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維、細(xì)破碎的木炭及其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散的過(guò)濾材料床具有成型的表面輪廓,以便水介質(zhì)從表面孔溝流出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散的過(guò)濾材料床層具有一向水介質(zhì)進(jìn)入?yún)^(qū)方向傾斜的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散過(guò)濾材料床被可透空氣和水但隔斷一定百分?jǐn)?shù)入射光的覆蓋層覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中所說(shuō)覆蓋層為合成纖維編織材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng),其中松散的過(guò)濾材料床是砂子,活生物包括蚯蚓、滿(mǎn)類(lèi)和毛蠓幼蟲(chóng),水介質(zhì)為廢水。
10.一種基本上如優(yōu)選實(shí)施方案中所述的水介質(zhì)處理系統(tǒng)。
全文摘要
一種如溝渠污水等水介質(zhì)用自潔式過(guò)濾器,它包括松散的過(guò)濾材料如氧化硅顆粒、細(xì)研磨和破碎的非油性塑料、粘土顆粒、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維和細(xì)破碎的木炭的通氣床,眾多活生物如蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、毛蠓幼蟲(chóng)、彈尾目、甲殼綱動(dòng)物和螨類(lèi)分散在其中,這些生物至少能使床的表面層處于開(kāi)放狀態(tài)和有氧狀態(tài)。優(yōu)選的是,床用可透空氣和水但隔斷大部分入射光的覆蓋物覆蓋。
文檔編號(hào)C02F3/32GK1181027SQ96193125
公開(kāi)日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者D·O·卡邁龍 申請(qǐng)人:陶瑪斯有限公司