專利名稱：漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種應(yīng)用于液體介質(zhì)中的曝氣裝置及微生物反應(yīng)器系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅適用于處理江、河、小溪中的水、滲出液和工業(yè)廢液，還可以處理水族館和城市廢水系統(tǒng)中的水。
背景技術(shù)：
在水池底部，地下的曝氣尋求釋放氣泡并允許氣泡因重力而上升。常見的曝氣系統(tǒng)利用氣泡來曝氣并混合水池中的空氣。因氣泡排出而引起的水的攢動會引發(fā)混合作用，并且水和氣泡之間的接觸將會引起氧轉(zhuǎn)移。生物反應(yīng)器也設(shè)計為處理污物和污水。在高效的生物反應(yīng)器系統(tǒng)中，供給有流暢 的、化學(xué)惰性的介質(zhì)，該介質(zhì)作為微生物的容器，該微生物分解原污水。曝氣機(jī)提供氧氣給污水和介質(zhì)，更進(jìn)一步促進(jìn)分解。在這個過程中，液體的生化需氧量(BOD)被充分降低，使受污染的水源適于回用。生物固體被收集起來做進(jìn)一步的加工或干燥處理，作為肥料、農(nóng)業(yè)飼料等。地下曝氣機(jī)、生物反應(yīng)器以及最可能的這兩者的結(jié)合通常被用于污水處理、污水回用及其他工業(yè)或家庭的水處理中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)由曝氣及液體介質(zhì)循環(huán)設(shè)備和利用原位微生物播種、進(jìn)行連續(xù)微生物降解有機(jī)廢水的設(shè)備組成，該有機(jī)廢水包括河道、下水道中的有機(jī)污水和其它廢物存在環(huán)境中的廢水。本發(fā)明是能夠在開放性水域如湖泊、水池以及瀉湖和水槽里有效工作的微生物反應(yīng)器，對水進(jìn)行生物學(xué)上的清潔。本發(fā)明的生物反應(yīng)器能夠在很短的時間里對末梢水進(jìn)行清潔并且能量充足。該生物反應(yīng)器通過內(nèi)嵌的微生物起作用，并且微生物儲存在主反應(yīng)室中，主反應(yīng)室為具有插槽的管。所述主反應(yīng)室的核心是帶孔的軟管?？諝獗粔喝霂Э总浌芾铮⒀刂艿泪尫?。空氣在周圍的水里面分散，使得周圍的水得以攢動，并使微生物和污水能夠流通循環(huán)。通過這種方式，內(nèi)嵌在介質(zhì)里的微生物有了營養(yǎng)，便能使微生物進(jìn)行繁殖，從而每秒釋放出數(shù)十億單位的微生物。當(dāng)微生物向上釋放時，通過主軟管充分的輸氧，微生物將繁殖更多。在水的頂部，水被排出并混合從而造成更多微生物生長。在水面上，水再次暴露于大氣中，不僅均勻攤開，并且再次被充氧從而繁殖更多生物體。微生物使得更多的空氣和/或氧氣轉(zhuǎn)移到水里，從而促進(jìn)更多微生物的生長。因此，通過水流的循環(huán)，本發(fā)明僅需最低大約2hp(lhp=746w)的用電就能產(chǎn)生更多的微生物。隨著水被拉至水槽底部或者水體中，微生物也被拉至水槽底部或水體中，并且水中的溶解氧也在增加，從而大大促進(jìn)了微生物在水槽底部或水體中的生長。因此，水被清潔復(fù)原。此外，這個過程還可以去除污水里或者液體介質(zhì)里的硫氫化物。這個過程還可以減少溫室氣體甲烷的形成，從而有助于保護(hù)環(huán)境。本發(fā)明的優(yōu)點是避免了生物固體和/或污泥處理的問題。生物固體被微生物吃掉并消耗掉，從而避免了對污泥和生物固體的清理及對其處理設(shè)備的需求等。此外，水面上的微生物增加了生物反應(yīng)器中氧轉(zhuǎn)移的效率。本發(fā)明的另一個目的在于，由于高效率使電力消耗非常小，有助于降低能源消耗。本發(fā)明的另一個目的在于，生物安全等級為一的微生物可以適應(yīng)巖石及河床上的微孔環(huán)境，并在生物反應(yīng)器移除后繼續(xù)發(fā)揮作用，當(dāng)然，保留生物反應(yīng)器可以發(fā)揮更好的效果O本發(fā)明的另外一個目的在于，雖然沒有昂貴的膜過濾器，但是應(yīng)用所述生物反應(yīng)器處理污水，得到的干凈污水BOD值小于I或小于5，然后再被過濾，處理后的水可以補充地下水。


圖示.IA是本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的具有代表性的前上方透視圖。圖示.IB是一個具有代表性的曲線圖，展示了標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移率(SOTR)和液體介質(zhì)的各種溶解性總固體(TDS)值之間的關(guān)系。圖示.IC是一個具有代表性的曲線圖，展示了標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)的各種溶解性總固體(TDS)值之間的關(guān)系。圖示.ID是一個具有代表性的曲線圖，展示了標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)中各種鹽濃度(TDS)值之間的關(guān)系。圖示.IE是一個具有代表性的曲線圖，展示了標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)中各種鹽濃度(TDS)之間的關(guān)系。圖示.2是本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的原位生物反應(yīng)容器200的具有代表性的前上方透視圖。圖示.3是一個具有代表性的示意圖，展示了本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的使用方法。圖不.4A是一個具有代表性的不意圖，展不了一個可選實施方案的適用方法,也就是水族館生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400。圖示.4B是一個具有代表性的水族館用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400中的生物反應(yīng)器和曝氣機(jī)組合401的側(cè)視圖。圖示.4C是一個具有代表性的側(cè)視圖，部分地展示了水族館用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400中的生物反應(yīng)器和曝氣機(jī)的組合401的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖不.5A是一個具有代表性的不意圖，展不了一個可選實施方案的適用方法,也就是住宅污物用的生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500。圖示.5B是一個具有代表性的住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中的住宅污物處理單元501的側(cè)視圖。圖示.5C是一個具有代表性的側(cè)視圖，部分地展示了住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中的住宅污物處理單元501的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖不.6A是一個具有代表性的不意圖，展不了一個可選實施方案的適用方法,也就是航空動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600。圖示.6B是一個具有代表性的航空動力混合器用生物發(fā)生器和曝氣系統(tǒng)600中的航空動力混合器601的側(cè)視圖。
具體實施例方式在詳細(xì)的申請說明和相關(guān)要求中提供了以下描述，根據(jù)以下描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制作并使用本發(fā)明中的技術(shù)方案。對公開的實施方式進(jìn)行的各種改進(jìn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，并且以下討論的大致原則可以應(yīng)用于其它的實施方式和應(yīng)用方式而不超出本發(fā)明的范圍和思想。因此，本發(fā)明不僅限于公開的實施方式，而是符合此處描述的原則和特征的最大范圍。詞匯定義標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移率(SOTR)-每小時轉(zhuǎn)移到水中的以磅為單位的氧氣量(lbs 02/hour)。 SOTR是水溫為20 V、一個大氣壓強(qiáng)(10IkPa)的條件下，水中各點的溶解氧(D0)濃度均為零時，對清水測量得到的氧轉(zhuǎn)移速率。標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)-每單位總輸入功率的標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移率。SAE以每小時每馬力(HP)轉(zhuǎn)移到水中的以磅為單位的氧氣量(lbs 02/hour/HPwire)來表示，有時被稱為SAE線。SAE被用作測量曝氣機(jī)轉(zhuǎn)移氧氣效率的方法。圖示.IA是本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的前上方透視圖。本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100具有外部框架102。在一個實施例中，外部框架102由玻璃纖維制成，所述玻璃纖維具有很高的強(qiáng)度，在沒有浮力的情況下足以支撐整個漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的重量，并且在水中或其他液體介質(zhì)(包括鹽水、含有化學(xué)物質(zhì)的廢水)中不易被腐蝕、降解。漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的外部框架102可以通過螺母和螺釘或其他理想的機(jī)械緊固方式裝配。如圖IA所示，多個浮筒120附加在外部框架102的兩側(cè)。浮筒120的主要功能是為整個漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100增加浮力，如此使得本發(fā)明的系統(tǒng)能漂浮并在液體介質(zhì)中保持適當(dāng)?shù)母×λ?。浮?20可以選擇為可充氣式或可調(diào)節(jié)式，因此浮力和整個外部框架的吃水線可以調(diào)整。如圖IA所示，鼓風(fēng)機(jī)104置于外部框架102頂部。鼓風(fēng)機(jī)104是I. 75千瓦的蓄熱式鼓風(fēng)機(jī)，是在低壓或接近真空的環(huán)境下使大量空氣移動的理想方法。鼓風(fēng)機(jī)104的主要功能是作為本發(fā)明100曝氣過程中的空氣來源。使用鼓風(fēng)機(jī)104是最具性價比的產(chǎn)生壓力或真空的方法之一。過濾器106過濾進(jìn)入或通過鼓風(fēng)機(jī)104的空氣中的微粒，以避免灰塵或油污接觸擴(kuò)散器柵格130。如圖IA所示，鼓風(fēng)機(jī)104通過分流器150及其后的軟管152與擴(kuò)散器柵格130連接。軟管152附加在分流器150上接收柵格130所需的空氣。在一個實施方式中，分流器150通過多個軟管152將鼓風(fēng)機(jī)104產(chǎn)生的空氣均勻地擴(kuò)散到柵格130。柵格130的主要功能是在液體介質(zhì)中產(chǎn)生曝氣，所述液體介質(zhì)為本發(fā)明100要清潔的液體。在可選的實施方式中，可以安裝多個柵格130與鼓風(fēng)機(jī)104相連，增強(qiáng)本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的整體清潔效率和范圍。對于高效的曝氣系統(tǒng)而言，不論曝氣系統(tǒng)或是噴濺裝置、噴霧裝置或空氣擴(kuò)散裝置，一個重要因素是它能創(chuàng)造出多大的表面區(qū)域。表面區(qū)域是指水/液體介質(zhì)接觸空氣以及氧氣發(fā)生轉(zhuǎn)移的地方。較小的氣泡能創(chuàng)造出更大的表面區(qū)域，這是優(yōu)良?xì)馀萜貧庋b置在氧氣轉(zhuǎn)移方面優(yōu)于低劣氣泡曝氣機(jī)的原因。為了在一個系統(tǒng)中最大化曝氣效率，曝氣機(jī)必須在消耗最少能量的前提下制造出微小的氣泡。目的在于使曝氣系統(tǒng)擁有較高的標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移率SOTR和標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率SAE。在一個實施方式中，許多商業(yè)上可利用的擴(kuò)散器柵格130可以被合并到本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100中。這些模型中的大多數(shù)與美國專利No. 5，811，164中公開的類似，美國專利No. 5，811，164即米切爾于1998年9月22日被公告授予的發(fā)明名稱為“AERATION PIPE AND METHOD OF MAKING SAME (曝氣管及其制造方法)”的專利，該專利通過引用全部并入此處。其中一種商業(yè)模型是Aero-Tube 擴(kuò)散器柵格。對于高性能和高效的擴(kuò)散器柵格130來說，非常重要的結(jié)構(gòu)之一是改造過的軟管段132，這些軟管段132通過獨特的技術(shù)和原材料的組合，創(chuàng)造出許多遍及在整條軟管段132長度上的微氣孔134。這些微氣孔134制造出微小的空氣氣泡從而制造出高表面積，使空氣有效地轉(zhuǎn)移到水中。在一個實施例中，擴(kuò)散器柵格130由軟管段132構(gòu)成。優(yōu)選地，軟管段132由熱固性聚合物微粒在熱塑性粘合材料基質(zhì)中制成，所述軟管段132也可根據(jù)所述專利5，811，164中的方法制作。 在一個實施例中，軟管段132的規(guī)格大致如下外直徑1. 00英寸(2. 54厘米)；內(nèi)直徑0. 500英寸(I. 27厘米)；壁厚0. 250英寸(O. 635厘米)；重量0. 220磅/英尺(O. 327千克/米);整卷長度200英尺(60. 98米);整卷重量44磅(19. 9千克);爆破壓力80PSI (5. 5bar)。由于在制造的過程中產(chǎn)生的氣孔數(shù)量，在推動空氣通過軟管段132時有一點阻力。阻力等同于所需的能量，因此，與其他傳統(tǒng)曝氣方式如起泡器、槳輪、吸氣機(jī)、低效管等相比，擴(kuò)散器柵格130使用的馬力顯著降低。此外，擴(kuò)散器柵格130的微小氣孔創(chuàng)造出的氣泡也十分的微小。越小的氣泡越能高效地將氧氣轉(zhuǎn)移到水中。同時小氣泡在進(jìn)入水中之后上升的時間更長。緩慢上升、直徑小的氣泡意味著與水接觸時間更長且氧轉(zhuǎn)移率更高。通過更高效地制造更微小的氣泡，擴(kuò)散器柵格130能夠提供高的氧轉(zhuǎn)移率(SOTR)和能量效率(SAE)0如圖IA所示，生物反應(yīng)器泵108也安裝在外部框架102上。在一個實施方式中，生物反應(yīng)器泵108是相對來說比較低功率的泵，功率在60W左右，用于為原位生物反應(yīng)器容器200提供空氣。生物反應(yīng)器軟管140連接生物反應(yīng)器200，并且同時從生物反應(yīng)器泵108向生物反應(yīng)器200傳遞空氣，用于此處的生物載體介質(zhì)?？諝夂蜖I養(yǎng)被提供給生物載體介質(zhì)中的微生物種群。在一個實施方式中，生物反應(yīng)器200必須確保放置于外部框架102底部并且于擴(kuò)散器柵格130下方，以直接在待處理環(huán)境中連續(xù)提供有益微生物的原位添加，從而優(yōu)化被處理廢水的礦化作用并使微生物適應(yīng)該廢水，使礦化廢水得到最大程度的處理。圖IB是一個具有代表性的曲線圖，展示了商業(yè)擴(kuò)散器柵格130和傳統(tǒng)曝氣裝置(如槳輪)中，標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移率(SOTR)和液體介質(zhì)中各種溶解性總固體(TDS)之間的關(guān)系。如圖示IB所示，在溶解性總固體(TDS)值從O到約35，0000mg/L的范圍內(nèi)，擴(kuò)散器柵格130比槳輪完成得更好。這證明了使用擴(kuò)散器柵格130是高效的、改良的曝氣方法(高S0TR)。圖IC是一個具有代表性的曲線圖，展示了商業(yè)擴(kuò)散器柵格130和傳統(tǒng)曝氣裝置(如槳輪)中，標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)中各種溶解性總固體(TDS)的關(guān)系。如圖IC所示，在溶解性總固體(TDS)值從O到約35，0000mg/L的范圍內(nèi)，擴(kuò)散器柵格130比槳輪完成得更好。這證明了使用擴(kuò)散器柵格130是更符合成本效益的曝氣方法(高SAE)。圖ID是一個具有代表性的曲線圖，展示了包括Aero-Tube 的大多數(shù)普遍曝氣方法中，標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)中各種鹽濃度(TDS)之間的關(guān)系。圖IE是一個具有代表性的曲線圖，展示了包括Aero-Tube 的大多數(shù)普遍曝氣方法中，標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率(SAE)和液體介質(zhì)中各種鹽濃度(TDS)之間的關(guān)系。一家國際承認(rèn)的工程公司在淡水和咸水的環(huán)境下分別進(jìn)行曝氣管的性能測試。在對照研究中，他們對利用Aero-Tube 技術(shù)的氣升式曝氣機(jī)和具有同等馬力的兩款曝氣機(jī)進(jìn)行了比較，該兩款曝氣機(jī)為目前市面上很流行的槳輪曝氣機(jī)和輪刷曝氣機(jī)。Aero-Tube 在每一方面都完成出色，包括向水中轉(zhuǎn)移氧氣轉(zhuǎn)移到水中的能力和效率，轉(zhuǎn)移氧氣的能力通過、標(biāo)準(zhǔn)氧轉(zhuǎn)移速率(SOTR )來表現(xiàn)，效率通過每千瓦時以磅為單位的氧氣量來表現(xiàn)(標(biāo)準(zhǔn)曝氣效率或SAE線、率)。在淡水測試中，Aero-Tube 曝氣機(jī)的能量效率(SAE線)高于槳輪曝氣機(jī)2. 6倍。 Aero-Tube 曝氣機(jī)在咸水測試中同樣表現(xiàn)出色。隨著水中鹽含量的密度增加(從5，OOOmg增加至35，OOOmg), Aero-Tube 系統(tǒng)的氧氣方面的優(yōu)勢也穩(wěn)步提升。在氯化鈉35，000mg/L的情況下，Aero-Tube 曝氣機(jī)的能量效率是槳輪曝氣機(jī)的4. 2倍。擴(kuò)散器柵格130的性能可能會由于不同的品牌和型號而不同，但總體上，擴(kuò)散器柵格130被認(rèn)為是最高效且符合成本效益的曝氣裝置之一，因為幾乎所有用于輸送空氣的能量直接進(jìn)入水/液體介質(zhì)中，所述空氣通過軟管140和軟管段132。槳輪曝氣機(jī)則在將水/液體介質(zhì)拋至空氣中獲取氧氣的過程中浪費了能量。圖示.2是一個具有代表性的透視圖，展示了本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的原位生物反應(yīng)器管或容器200?？傊?，原位生物反應(yīng)器與曝氣裝置相配對，如微氣泡發(fā)生器。微氣泡發(fā)生器的目的是產(chǎn)生高含氧量的水，向微生物提供所需營養(yǎng)以達(dá)到高水平的處理效果及效率。微生物的加速再生加快了自然礦化過程，減少了處理的循環(huán)次數(shù)，從實質(zhì)上降低了有機(jī)污染物水平。如圖2能很好地看出，在一個實施例中，原位生物反應(yīng)器管容器200具有外部有插槽的管狀結(jié)構(gòu)220，所述管狀結(jié)構(gòu)220有多個內(nèi)部孔220。在每個內(nèi)部孔220中都放置了足夠量的微生物介質(zhì)210。在一個實施例中，曝氣管230嵌入有插槽的管狀結(jié)構(gòu)220內(nèi)部。曝氣管230的一端與生物反應(yīng)器軟管140連接且隨后與生物反應(yīng)器泵108連接。當(dāng)生物反應(yīng)器泵108開啟時，通過曝氣管230提供空氣并且曝氣管230制造出微氣泡。氣泡從內(nèi)部擴(kuò)散到生物反應(yīng)器200的外表面，最后通過許多包含微生物介質(zhì)210的內(nèi)部孔洞220擴(kuò)散到周圍的水/液體介質(zhì)中?？諝鈿馀轂槲⑸锝橘|(zhì)210提供了氧氣和營養(yǎng)，并最終將微生物擴(kuò)散到周圍的水/液體介質(zhì)中。圖3是一個具有代表性的本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的使用方法示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100被安裝且浸沒在被處理的液體介質(zhì)310中。污染物320從入口管312進(jìn)入，并且處理后經(jīng)過出口 314排出。在一個實施方式中，外部框架102在兩側(cè)浮筒120的支撐下漂浮著。如圖很好地展示了，當(dāng)漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100開啟時，生物反應(yīng)器200將包含在內(nèi)部孔洞220中的微生物360擴(kuò)散出去。微氣泡350從曝氣管230中產(chǎn)生，并且所述微氣泡350將會進(jìn)一步將微生物360擴(kuò)散到系統(tǒng)夕卜，同時持續(xù)不斷地向微生物360提供氧氣和營養(yǎng)。最終，從生物反應(yīng)器200中擴(kuò)散出去的微生物360將會成為被處理的液體介質(zhì)310中的優(yōu)勢種。與此同時，微氣泡350從擴(kuò)散器柵格130中持續(xù)產(chǎn)生。微小的空氣氣泡350與粗大的空氣氣泡相比更容易被水吸收。因此，被處理的液體介質(zhì)310中的氧氣含量大量增加。此外，擴(kuò)散器柵格130的低水頭損失結(jié)合生物反應(yīng)器200使得被處理的液體介質(zhì)中的微生物種群繁殖率很高。如圖3所示，從生物反應(yīng)器200中擴(kuò)散出來的微生物360從生物反應(yīng)器200向擴(kuò)散器柵格130垂直移動。釋放的空氣氣泡350不但維持了微生物360的生存，也協(xié)助微生物360被均勻地分散到被處理的液體介質(zhì)310中。如圖3所示，擴(kuò)散器柵格130和生物反應(yīng)器200的結(jié)合以及更重要的兩者在本發(fā)明的漂浮式微生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的結(jié)合方位，在很大程度上提高了處理液體介質(zhì)310的效率和效力。能夠理解的是，本發(fā)明排除了對生物固體和污泥的處理需求。生物固體被微生物 消化分解，因此排除了對污泥和生物固體清理設(shè)備和方法等的需要。此外，在漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100中，在水表面的微生物會增加氧氣的轉(zhuǎn)移率。測試結(jié)果鑒定研究室羅賓森土地開發(fā)公司(Robinsons Land Corporation)；分析鑒定編號WA-10_217型號BioCleaner l200m3系統(tǒng)[I6HP]測試時間取樣-2010年10月18日；分析-2010年10月18日至23日樣品來源污水處理廠-主要購物中心定量水分析樣品鑒定流入流出菲律賓環(huán)境保分析鑒定方法
{ 、義:驗屯.樣 I1U1I 編(S10-WA-50 (S10-WA-50 1
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____水知通:-"ΝΡΓ__
酸堿汝(pH)6.417.266.5-9.0玻璃丨U極法
溫度，I；27 628 3水銀溫度汁
化學(xué)需氧量780.49 25.68100最大值重鉻酸鹽回流 (COD), mg/L法
生化耑721.26 <150最大值疊氮化物改性
(5 N BOD),mg/L(稀釋技凇)
沉降性固體,ml/L 未知0.10.5最大值體積測定法
{英霍夫式錐形 η法)
溶氧量,mg/L未知6.58疊氮化物改性
(溫克勒法
Winkler Method)
總大腸桿菌群，未知<2<10,000最大值多管發(fā)酵技術(shù)
MPN/lOOml經(jīng)過本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100的其中一個實施方式對樣品處理后，廢水的整體水質(zhì)得到了顯著的改善，詳見以上由獨立實驗室進(jìn)行試驗和分析得到的測試結(jié)果。最顯著的處理結(jié)果包括BOD從入水樣本700mg/L以上降低至出水樣本僅僅<lmg/L?？偞竽c桿菌量(E. Coli)也降低至小于2MPN/100ml。這些數(shù)值都低于菲律賓環(huán)境與自然資源部門(DENR)對內(nèi)陸水C級出水標(biāo)準(zhǔn)一 “NPI”，出水樣本達(dá)到了 AA級出水標(biāo)準(zhǔn)，在以上方面優(yōu)于或等同于飲用水水質(zhì)。本次廢水處理只采用了本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100且沒有加氯消毒，沒有過濾，沒有進(jìn)行污泥處理，沒有添加化學(xué)藥劑，也沒有進(jìn)行預(yù)處理或后期處理。圖4A是一個具有代表性的正視圖，展示了一個可選實施方式的適用方法，即水族館用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400。如圖示4A所示，本發(fā)明的漂浮式生物反應(yīng)器系統(tǒng)100可以適用于水族館中。在一個實施例中，水族館用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400由空氣泵414、通氣軟管413和生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)的組合401組成。在一個實施例中，空氣泵是低瓦數(shù)的泵，大約2-3瓦，通過通氣軟管413向原位生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401供應(yīng)空氣。在一個實施例中，生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)的組合401完全浸沒在水412中。優(yōu)選地，在體積為81-160升的水族箱中使用重量約150克的生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401。而體積小于80升的水族箱則應(yīng)使用重量為100克的生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401。給100加侖的水族箱充分曝氣，空氣泵414需要大約5瓦的動力或每加侖水需要大約O. 07瓦的動力。在一個實施例中，定期清洗過濾器和水族箱內(nèi)壁防止形成生物膜。系統(tǒng)400結(jié)合碳過濾器409工作效果最佳。使用水族館生物反應(yīng)器與曝氣系統(tǒng)400的優(yōu)勢包括沒有臭氣、沒有沉淀、可控制水的PH值、放置各種微生物以控制氮循環(huán)、節(jié)約水和能量、魚有更高的抵抗疾病的能力，并且不需要機(jī)械過濾和化學(xué)藥劑。圖4B是一個具有代表性的水族館用生物反應(yīng)器與曝氣系統(tǒng)400中的生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401的側(cè)視圖。圖4C是一個具有代表性的水族館用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)400中的生物反應(yīng)器和曝氣機(jī)組合401的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分展示側(cè)視圖。生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401的主要目的是形成微氣泡，用于曝氣和分散微生物以清理水族箱中廢物。如圖4B所示，生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401的外部由帶有許多孔420的不銹鋼板制成。在一個實施例中，生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401為圓柱形，大約尺寸為高4英寸X直徑為2. 5英寸。 如圖4C很好地展示了，從空氣泵414產(chǎn)生的空氣通過軟管413，隨后經(jīng)過生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401內(nèi)部的橡膠軟管408，進(jìn)入生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401中。之后空氣會到達(dá)空氣擴(kuò)散器407并產(chǎn)生微氣泡415。微氣泡415會到達(dá)周圍的微生物介質(zhì)406，所述微生物介質(zhì)406中包含大量種類適宜的微生物。微氣泡415會為微生物種群的生存繁殖提供氧氣和營養(yǎng)，也將微生物通過孔420從生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401中分散出去。從生物反應(yīng)器與曝氣機(jī)組合401中生產(chǎn)出來的微生物將依靠消化魚的排出物和水族箱中的其他污染物生存，從而使水412變得清潔且無臭味。圖5A是一個具有代表性的示意圖，展示了一個可供選擇實施方式的適用方法，也就是住宅污物用的生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500。住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500提供了一種持續(xù)就地于廢物池512中播撒微生物的方法和設(shè)備。如圖5A所示，住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500由住宅污物處理單元501、空氣泵和通氣軟管511組成。在一個實施例中，住宅污物處理單元501也作為生物反應(yīng)器，是可浸沒的容器。住宅污物處理單元501完全浸沒于廢水530中，并且通過機(jī)械手段確保所述住宅污物處理單元501的底座503位于廢物池512底部。在一個實施方式中，住宅污物處理單元501也附加在電纜510上用于支撐手柄支架504，并且所述住宅污物處理單元501具有固定在廢物池512上方的空氣栗。圖5B是一個具有代表性的住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中的住宅污物處理單元501側(cè)視圖。圖5C是一個具有代表性的住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中的住宅污物處理單元501的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部分展示側(cè)視圖。在一個實施例中，雖然粗略看來住宅污物處理單元501只是中空的圓柱形帶底座503的容器，但是住宅污物處理單元501可以適用于任何配置中。如圖5B所示，住宅污物處理單元501具有位于頂部的頂蓋505、位于底部的多個入口小孔502和靠近結(jié)構(gòu)上半部的出口開口 520。在一個實施例中，空氣通過通氣軟管506和擴(kuò)散軟管509進(jìn)入住宅污物處理單元501中。如圖5C所示，在住宅污物處理單元501的微生物介質(zhì)507的中心貯藏和生產(chǎn)微生物。在一個實施方式中，擴(kuò)散器508被放置于住宅污物處理單元501的底部，由空氣泵驅(qū)動。擴(kuò)散器508產(chǎn)生微氣泡，所述微氣泡提供氧氣和營養(yǎng)給包含在微生物介質(zhì)507中的微生物，同時從底部的入口小孔502吸收廢水530，制造真空。廢水530在住宅污物處理單元501中向上運動，然后通過出口開口 520從頂部釋放出去。在向上流動的過程中，廢水與微生物介質(zhì)507接觸，廢水釋放入開放水源時攜帶微生物一起釋放出去。通過直接向待處理廢水530中連續(xù)增加所需的微生物種群，本發(fā)明的住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500能夠根據(jù)環(huán)境中的廢物含量滿足增長需求并使微生物適應(yīng)。住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中產(chǎn)生的微生物劑由擴(kuò)散器508持續(xù)提供氧氣和營養(yǎng)，這樣微生物劑可以更有效地礦化待處理環(huán)境530中的廢水。本發(fā)明的住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500的廢水池512可以作為小型的污水處理設(shè)備。隨著時間的推移，住宅污物用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)500中微生物的就地增加可以將廢水530處理達(dá)到可接受的排放標(biāo)準(zhǔn)。 圖6A是一個具有代表性的示意圖，展示了一個可選實施方式的適用方法，也就是航空動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600。圖6B是一個具有代表性的航空動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600中的航空動力混合器的側(cè)視圖。在一個實施方式中，航空 動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600是適用于湖泊、水池等戶外環(huán)境的曝氣裝置。如圖6A所示，航空動力混合器基本上為一個殼體，適合漂浮在液體介質(zhì)609中且保持頂部高于水/液體介質(zhì)609的表面。這種氣升式設(shè)備已經(jīng)公開了許多年，并且本質(zhì)上通過向水面下預(yù)定深度的水中提供微氣泡來操作。一部分空氣被水吸收，導(dǎo)致水的密度變小而向表面上升。水的上升使循環(huán)器608作用，所述循環(huán)器608使曝氣后的水分散并且?guī)Ыo曝氣裝置額外的水。水609在氣升式設(shè)備中通過擴(kuò)散器曝氣。當(dāng)擴(kuò)散器浸沒在水609中時，氣體的通過裝置的運動產(chǎn)生氣泡，使氣泡從氣孔釋放到水609中。在一個實施方式中，航空動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600采用擁有專利技術(shù)的多孔橡膠殼作為擴(kuò)散器。本發(fā)明的航空動力混合器用生物反應(yīng)器和曝氣系統(tǒng)600由一系列AeiOgrids 的多孔擴(kuò)散器整齊排列在一條直線上組成。所述曝氣擴(kuò)散器放置在由浮筒603支撐的玻璃纖維框架上。如圖6B所不,位于上方的鼓風(fēng)機(jī)650向擴(kuò)散器提供空氣。護(hù)板606可根據(jù)介質(zhì)的深度改變尺寸，所述護(hù)板606包裹在設(shè)備600周圍并且僅在頂部和底部設(shè)有開口 607。小開口 660設(shè)置在設(shè)備600的一側(cè)且恰好低于表面。當(dāng)本發(fā)明600開啟時,所述小開口 660將成為由于真空而流出的水609的出口。本發(fā)明600能夠引導(dǎo)水609并且以非常有效的方法使其循環(huán)。本發(fā)明也是可移動裝置，可以輕易地被吊至小船并且從一個地方轉(zhuǎn)移至其它地方。此處，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明在此僅僅對本發(fā)明的原理和應(yīng)用進(jìn)行了解說。為此，可以理解的是，可以在不超出以下權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)提出其它改進(jìn)，對詳細(xì)介紹的實施方式進(jìn)行各種改進(jìn)。除非另有定義，在此使用的所有專業(yè)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的意思相同。雖然相似或等同的任何方法和材料可以用于本發(fā)明的實踐或測試，但優(yōu)選此處所描述的方法和材料。在本發(fā)明中引用的所有出版物和專利文件于此通過引用的方式整體并入本文中。發(fā)明原理已經(jīng)在具體實施方式
的解說中體現(xiàn)地非常明確，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在使用本發(fā)明時，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、排列、比例、原理、材料和組件的工藝進(jìn)行改動是顯 而易見的，另一方面，這些改動的變型適用于具體的環(huán)境和操作需要，并沒有超出本發(fā)明所述的原理。附加的權(quán)利要求旨在本發(fā)明的發(fā)明精神和范圍之內(nèi)概括所有形式的變型。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔廢水的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括 剛性、半開放、穩(wěn)固的外部框架，所述外部框架具有兩個側(cè)壁和一個后壁，所述側(cè)壁和后壁的高度均為框架高度的一半，所述外部框架的兩側(cè)附加有多個上浮裝置，因此當(dāng)所述外部框架浸入在不同密度的廢水中時，所述外部框架的頂部仍保持漂浮； 曝氣子系統(tǒng)，所述曝氣子系統(tǒng)具有鼓風(fēng)機(jī)和平的曝氣柵格裝置，所述鼓風(fēng)機(jī)通過機(jī)械方式附著在所述外部框架的頂部，所述曝氣柵格裝置附著在所述外部框架的下半部，并且水平延伸貫穿所述外部框架的整個寬度，所述曝氣柵格裝置包括多個多孔塑料管，所述多孔塑料管具有包括熱固性聚合物微粒和少量熱塑性粘結(jié)劑的氣體滲透壁，所述粘結(jié)劑粘合所述聚合物顆粒，并制造出充分均勻的多孔，所述多孔穿過沿管長方向的管壁，所述多孔為多個微孔，將氣體擴(kuò)散并轉(zhuǎn)移給介質(zhì)，所述微孔的直徑沿管長方向平均為O. OOl英寸至O. 004英寸，所述熱固性聚合物顆粒的粒徑為60至140目；多個通氣軟管連接所述鼓風(fēng)機(jī)和所述曝氣柵格裝置； 微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)，所述微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)具有空氣泵和微生物反應(yīng)器部分，所述空氣泵以機(jī)械方式附著于所述外部框架頂部，所述微生物反應(yīng)器部分為細(xì)長的管狀且外表有孔，水平延伸貫穿所述外部框架的整個寬度，并且位于所述曝氣柵格裝置的下方，所述微生物反應(yīng)器部分包括由所述空氣泵提供動力的內(nèi)部曝氣管以及多孔帶多個插槽的外部管，包含活菌的微生物介質(zhì)嵌在所述插槽中；通氣軟管連接所述空氣泵與所述微生物反應(yīng)器部分。
2.一種用于清潔廢水的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括 剛性、半開放、穩(wěn)固的外部框架，所述外部框架帶有兩個側(cè)板和一個后壁，所述側(cè)壁和后壁的高度均為框架的一半，所述外部框架兩側(cè)附加有多個上浮裝置，因此當(dāng)所述外部框架浸沒在不同密度的廢水中時，所述外部框架仍保持漂浮； 曝氣子系統(tǒng)，所述曝氣子系統(tǒng)具有鼓風(fēng)機(jī)和平的曝氣柵格裝置，所述鼓風(fēng)機(jī)通過機(jī)械方式附著在外部框架的頂部，所述曝氣柵格裝置附著在所述外部框架的下半部，并且水平延伸貫穿所述外部框架的整個寬度，所述曝氣柵格裝置包括多個多孔塑料管，所述多孔為多個微孔，將氣體擴(kuò)散并轉(zhuǎn)移給介質(zhì)，所述微孔的直徑沿管長方向平均為O. 001英寸至O.004英寸左右；多個通氣軟管連接所述鼓風(fēng)機(jī)和所述曝氣柵格裝置； 微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)，所述微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)具有空氣泵和微生物反應(yīng)器部分，所述空氣泵以機(jī)械方式附著于所述外部框架頂部，所述微生物反應(yīng)器部分為細(xì)長的管狀且外表有孔，水平延伸貫穿所述外部框架的整個寬度，且位于所述曝氣柵格裝置的下方，所述微生物反應(yīng)器部分包括由所述空氣泵提供動力的內(nèi)部曝氣管以及多孔帶多個插槽的外部管，包含活菌的微生物介質(zhì)嵌在所述插槽中；通氣軟管連接所述空氣泵與所述微生物反應(yīng)器部分。
3.一種用于凈化水的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括 剛性的外部框架，所述外部框架具有上部和下部； 多個上浮裝置附著在所述外部框架上部，從而當(dāng)所述外部框架浸沒在廢水中時，所述反應(yīng)器系統(tǒng)仍保持漂?。? 與外部框架相結(jié)合的曝氣子系統(tǒng)，所述曝氣子系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)和平的曝氣柵格，所述鼓風(fēng)機(jī)以機(jī)械方式附著于所述外部框架上部，所述曝氣柵格橫向結(jié)合于所述外部框架的上部和下部之間，所述曝氣柵格包括多孔管，所述多孔管具有多個微孔，將氣體擴(kuò)散并轉(zhuǎn)移給介質(zhì)，所述微孔的直徑沿管長度平均為O. OOl英寸至O. 004英寸左右；所述曝氣子系統(tǒng)還包括多個通氣軟管，用于連接所述鼓風(fēng)機(jī)和所述曝氣柵格； 微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)，所述微生物反應(yīng)子系統(tǒng)具有空氣泵，所述空氣泵以機(jī)械方式與所述外部框架上部結(jié)合，所述微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)還包括細(xì)長的、管狀的、外表有孔的微生物反應(yīng)器部分，所述微生物反應(yīng)器部分與所述外部框架的下部相結(jié)合，并且水平延伸，并且位于所述曝氣柵格的下方，所述微生物反應(yīng)器部分包括由空氣泵提供動力的內(nèi)部曝氣管以及多孔帶插槽的外部管，所述插槽貫穿所述外部管延伸，所述微生物反應(yīng)器部分還包括包含活菌的微生物介質(zhì)，所述微生物介質(zhì)嵌入在所述插槽中，所述微生物反應(yīng)器子系統(tǒng)還包括通氣軟管，用于連接所述空氣泵與所述生物反應(yīng)器部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)安裝在戶外溪流中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)安裝在戶外水池中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)安裝在沉淀池中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)安裝在養(yǎng)魚的水族箱中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)安裝在住宅廢物系統(tǒng)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的便攜、漂浮式曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)與航空動力混合系統(tǒng)結(jié)合用于凈化廢水。
全文摘要
一種用于凈化水的曝氣和微生物反應(yīng)器系統(tǒng)，包括適于在介質(zhì)中漂浮的外部框架，使包含接種載體介質(zhì)的生物反應(yīng)器附加在所述外部框架下面時，所述外部框架頂部仍鄰近受污染的水面。有益的微生物在液體介質(zhì)中繁殖傳播，消化分解污染物，以至于污染物從水中被清除。
文檔編號C02F3/06GK102822100SQ201180015821
公開日2012年12月12日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者顏競良 申請人:顏競良