專利名稱：水循環(huán)過濾方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于對水循環(huán)過濾方法及裝置的改進(jìn)，具體地涉及一種可在長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定而且確定有效地對浴池和游泳池、溫水游泳池的水、水棲動物飼養(yǎng)槽等的水中所含的代謝廢物和排泄物進(jìn)行凈化處理的新方法及其裝置。
對于公開浴池或飯店。旅館等不確定人數(shù)洗澡的浴池的管理，必須每天更換浴池水，進(jìn)行浴池清洗和過濾器清洗等。洗澡者有時(shí)任其自然地將溢流的熱水從浴池中放掉，這樣每次都要補(bǔ)加冷水并必須將水加熱至合適溫度為止。另外，為了防止洗澡者帶入的皮膚代謝廢物及其他污物污染浴池水，也必須更換浴池水而將其放流，由此所引起的熱量損失和勞力消耗是很大的。
因此，歷來都是盡量設(shè)法減少浴池水的污染和混濁，盡量減少補(bǔ)給水或者盡量予以連續(xù)使用。為此，已有人提出了種種方案，例如，單純地使用過濾材料過濾的方法，使用吸附材料作為過濾材料的過濾方法，將微生物著床于過濾材料上的生物過濾方法，另外還有合并使用礦物質(zhì)溶出過濾材料等各種方法，并且這些方法都已實(shí)用化。
另外，近來在市面上已有一些家庭用的小型過濾器出售。這些過濾器內(nèi)安裝有加熱器，從而達(dá)到24小時(shí)都可以洗澡，另外還有一種稱為氣泡噴射器的裝置，它具有能將過濾水與空氣一起噴射的功能，諸如此類等各種各樣的裝置。
另外，在噴射氣泡的情況下，一般都是用次氯酸鈉等含氯藥劑來殺菌。然而，其缺點(diǎn)是，當(dāng)含氯藥劑的濃度低時(shí)，其殺菌效果甚小，而當(dāng)其濃度高時(shí)又會傷害眼睛和皮膚，而且，氯的濃度難以控制，要對排放水進(jìn)行生物處理也很困難。另外，在觀賞魚和水族館等水棲動物的飼養(yǎng)池的情況下，一般采用過濾或活性炭過濾法來清除魚類等動物的排泄物和腐敗的餌料。
下面主要解釋有關(guān)洗澡水凈化的問題。用于處理洗澡水的現(xiàn)有過濾材料有許多種，但不管是專業(yè)用(澡塘用)或是家庭用，多數(shù)都要引起雜菌類，特別是腐敗菌類的繁殖，雖然認(rèn)為生物過濾和生物活化礦物質(zhì)是有效的并具有溫泉效果，但一般都不進(jìn)行任何的生物處理而單單限于進(jìn)行物理過濾處理。更有甚者，有些人自稱采用生物膜處理，然而有效的菌體卻無法繁殖，而那些被稱為有害細(xì)菌的各種腐敗菌卻大量繁殖。本發(fā)明人用這些過濾材料和過濾器進(jìn)行了附著細(xì)菌的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，能夠分解附著在過濾材料等物質(zhì)上的營養(yǎng)物質(zhì)的細(xì)菌，在多數(shù)情況下幾乎都不能存活。相反，大腸桿菌、球菌、葡萄球菌等卻有較多存活的例子。另外，一種既進(jìn)行生物處理，同時(shí)又合并使用紫外線(紫外線不但會破壞微生物組織，還會使氧氣變成臭氧)和臭氧來殺菌的完全自相矛盾的裝置也有市售。因此，要用這些器具或裝置來長期地維持澡塘的水質(zhì)是困難的，因此，必須在1-2個(gè)月內(nèi)對所用的器具、配管、過濾材料等進(jìn)行至少一次左右的拆卸清洗(維修)，這對業(yè)主構(gòu)成很大的負(fù)擔(dān)。
作為其他在結(jié)構(gòu)上的問題，為了防止浴池內(nèi)存在的污物和細(xì)菌殘骸的沉淀以求得在視覺上產(chǎn)生的洗澡水的清潔感，采用過大的循環(huán)水量，其結(jié)果造成了通過過濾器的流速過大，從而使得與過濾材料的接觸時(shí)間以及生物接觸時(shí)間都十分短，以致這些器具和裝置達(dá)不到生物處理的效果。另外，在將過濾水作為噴射流(氣泡噴射)使用的場合，多數(shù)情況下都要求使用大量的循環(huán)水。而且，為了確保其流量，在多數(shù)的裝置中，被處理的流水不與過濾材料或生物膜接觸就從旁路(短路)通過，這是實(shí)際情況。
上述的情況通過下述的現(xiàn)狀調(diào)查就可以看清楚。
(1)現(xiàn)狀過濾筒內(nèi)的細(xì)菌調(diào)查現(xiàn)在實(shí)際使用的生物過濾筒(洗澡水用)內(nèi)都填充有陶瓷小球、麥飯石、纖維過濾器等，為了調(diào)查附著在這些填料上的細(xì)菌，取其一定量接種于瓊脂培養(yǎng)基上，在32℃的溫度下培養(yǎng)7天。結(jié)果查明，在這些過濾材料上，附著有1700-2000個(gè)球菌/ml，300-500個(gè)葡萄球菌/ml。另外，能夠有效地分解除去代謝廢物(有機(jī)物)的有用細(xì)菌(下面詳細(xì)敘述)附著在麥飯石上的只不過僅僅50個(gè)/ml左右。也就是說，已經(jīng)查明，在這些過濾材料上與生物處理有關(guān)的有用細(xì)菌幾乎沒有，而大腸桿菌、球菌、葡萄球菌等卻占附著菌類的大部分。這種事態(tài)還隱藏著更大的危險(xiǎn)，因此必須迅速地予以解決。因此，已經(jīng)查明，這些過濾材料只不過是進(jìn)行了物理過濾而已。但是也有進(jìn)行礦物質(zhì)溶出的處理方法。
(2)過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間在專業(yè)用過濾筒的場合，多數(shù)情況下在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間只有一分鐘左右。因此，通過過濾筒的水量(過濾水量)很大。例如，圖5中示出的裝置是一種具有相當(dāng)優(yōu)良凈化能力的裝置，但是即使對該裝置來說，在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間也只有1.2分鐘左右(過濾筒1的外筒容積為600升，過濾筒的通過水流量為500升/分鐘)。而且，為了確保過濾材料2具有大的通過水量，多數(shù)都是使用如圖5所示那樣具有3根小的填充有過濾材料的填充筒的形式。因此，考慮到過濾材料的阻力，與過濾材料填充筒的表面接觸的通過時(shí)間非常短，這樣當(dāng)然不能認(rèn)為已進(jìn)行了充分的處理。另外，在家庭用小型過濾器的場合，過濾筒內(nèi)的容積大多數(shù)都較小，用這種過濾筒來氣泡噴射與專業(yè)用同樣量的過濾水，導(dǎo)致在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間非常短，一般只有幾十秒鐘。因此，難以獲得與專業(yè)用同樣或更好的效果的生物處理。
為此，本發(fā)明人首先對過濾材料進(jìn)行了研究，所獲得的結(jié)果表明，對洗澡水的理想過濾材料和過濾系統(tǒng)必須滿足以下的條件。
(1)使用一種能將有用細(xì)菌孢子以高濃度包含在過濾材料中的過濾材料(有用細(xì)菌孢子含有物)。
(2)使用一種能在過濾筒內(nèi)供給必要的礦物質(zhì)(二氧化硅和鎂)以得利于那些為了進(jìn)行生物處理所必需的菌體(有用細(xì)菌)的增殖或再孢子化，并能培養(yǎng)并維持該菌體的過濾材料。并且優(yōu)選是(3)合并使用一些能在短時(shí)間內(nèi)吸附污染物質(zhì)并能在后來提供生物營養(yǎng)的過濾材料。
(4)合并使用一些既能供給礦物質(zhì)，又能使菌體著床和繁殖的接觸過濾材料。
(5)另外，為了防止那些脫離了著床狀態(tài)的細(xì)菌流失，最好在最后階段使用過濾器過濾。
另外，在本發(fā)明中所說的有用細(xì)菌是指那些屬于能夠形成芽孢(孢子)的需氧性乃至兼性厭氧的革蘭氏陽性桿菌(芽胞桿菌屬)并且具有優(yōu)先進(jìn)行淀粉分解、蛋白質(zhì)分解、脂肪分解能力的幾種細(xì)菌。
所說的這些細(xì)菌可按以下的方法獲得。以枯草菌為代表的芽孢桿菌屬的細(xì)菌在土壤、枯草等自然界中有廣泛的分布，在一般的糞便處理廠的處理池中也有較低濃度的分布。其中，在某些現(xiàn)有的糞便處理廠的消化槽中，在硅酸離子(SiO2硅石成分)和鎂離子的存在下進(jìn)行長時(shí)期的(至少6個(gè)月以上)需氧處理，取出生成的污泥，將這種帶菌污泥接種于平面瓊脂培養(yǎng)基上，在32℃下培養(yǎng)6小時(shí)，最后分離出菌株。所獲菌株共30余種，其中90％以上屬于芽孢桿菌屬，其中，能夠分解消化淀粉的菌株、能夠分解消化蛋白質(zhì)(酪朊)的菌株、能夠分解這二者的菌株大體上等量地存在。大部分菌株都能分解消化脂肪。另外，半數(shù)以上的菌株能夠分解消化氨，全部菌株都能分解消化硫化氫。
另外，為了增強(qiáng)細(xì)菌的分解消化能力，可進(jìn)行如下的操作。首先，采集4升與上述相同的污泥(MLSS5，400)，將其放入一個(gè)5升的瓶中，然后在一個(gè)清潔的工作臺上連續(xù)進(jìn)行曝氣處理。這時(shí)，把生物試驗(yàn)用的馬鈴薯淀粉、肉湯、牛肉汁、玉米油按照1∶1∶1∶1的比例添加，在初期先添加少量，然后在不會形成絲狀體的范圍內(nèi)逐漸增多添加量，以使得在經(jīng)過70天之后添加的總量達(dá)到40g。另外，每天添加20mg單體二氧化硅、20mg鎂離子，而且適時(shí)地添加蒸餾水，以補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水分。當(dāng)這種操作連續(xù)進(jìn)行6個(gè)月之后，停止投入養(yǎng)分并接著進(jìn)行5天的連續(xù)曝氣處理(以使其孢子化)，從其中取出污泥，然后按同樣的方法分別地調(diào)查這些菌株對淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪的分解能力。結(jié)果表明，能同時(shí)分解淀粉和蛋白質(zhì)二者的菌株有所增加，而且各自的分解能力也有所增強(qiáng)。在本發(fā)明中，既可使用來自上述污泥的菌株，也可使用進(jìn)一步提高了分解消化能力的增強(qiáng)型菌株，然而后面一種菌株具有較優(yōu)良的處理能力。
為了使芽孢桿菌屬的細(xì)菌萌發(fā)、繁殖，在供給營養(yǎng)成分的同時(shí)，還要供給氧氣、二氧化硅和鎂。如果滿足了這些條件，所用的菌株除了由于其食欲而優(yōu)先消耗營養(yǎng)成分外，還具有消滅其他細(xì)菌(例如球菌和葡萄球菌)的能力。二氧化硅是一種構(gòu)成有用細(xì)菌的細(xì)胞液、細(xì)胞膜和孢子膜的重要物質(zhì)，如果二氧化硅不足，則有用細(xì)菌不能增殖。另外，鎂具有一種能大大地縮短所說的有用細(xì)菌的世代交替期(增殖循環(huán))的作用。本發(fā)明人等最先發(fā)現(xiàn)了二氧化硅和鎂的這種作用。另外，如果將溫度控制在一定范圍內(nèi)，則可以加快增殖速度。優(yōu)選的溫度上限根據(jù)有用細(xì)菌的種類而不同，一般為62℃或45℃左右，但是在洗澡水的情況下，溫度為40-42℃也沒有什么問題。另外，向浴池內(nèi)噴射氧氣氣泡的程度要充分。但是，在本發(fā)明的情況下，由于在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間較長，使得通過過濾筒的水量較少，因此噴射氣泡的處理最好用另外的系統(tǒng)進(jìn)行。
對各種材料研究的結(jié)果表明，關(guān)于上述的第(1)和第(2)點(diǎn)，最好是使用方解石(方形石)碎?；蛴善浞勰┲瞥傻念w粒。方解石是一方英石形態(tài)的以二氧化硅為主要成分(90％以上)的礦物，在其整體中具有500至數(shù)μm的空隙，具有高度多孔質(zhì)的形態(tài)，是一種假比重為1.1-1.6(根據(jù)采集地不同而變化)的多孔性礦物。而且，其中的空隙天然地就包含有無數(shù)有用的細(xì)菌孢子(這一現(xiàn)象也由本發(fā)明人最先確認(rèn))，在加水加溫的條件下，這些孢子得以活化并處于即將萌發(fā)的狀態(tài)。當(dāng)向其供給營養(yǎng)成分(人體的代謝廢物)時(shí)，它很快就會萌發(fā)并分解營養(yǎng)成分，當(dāng)存在為了進(jìn)行孢子化所必需的礦物質(zhì)時(shí)，隨著缺乏營養(yǎng)狀態(tài)的出現(xiàn)，它重新具有孢子化的性格。因此，對于洗澡水的凈化處理來說，這是一種不可缺少的但可從自然界獲得的生物過濾材料。但是，如果將方解石置于80℃乃至100℃以上的高溫下曝曬，則其中包含的有用細(xì)菌的孢子就會死亡。因此，為了以碎粒形態(tài)使用，在加工時(shí)必需在低溫下處理。另外，向方解石的碎粒中接種有用細(xì)菌的孢子，或者向方解石粉末中混入含有高濃度有用細(xì)菌孢子的污泥，然后將其成型，這兩種情況下獲得的物質(zhì)都可作為過濾材料使用。
或者，根據(jù)上述第(1)點(diǎn)，也可以使用包含有許多有用細(xì)菌孢子的纖維制品。例如，將有用細(xì)菌置于液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)并從其中分離出孢子之后，再將其轉(zhuǎn)移到稀溶液培養(yǎng)基中培養(yǎng)，然后用棉紗、繩子、濾布等纖維品(最好為化學(xué)纖維)在其中反復(fù)地浸漬和提起(滴去水分)，從而將孢子化的菌接種到纖維的空隙中，最后將其干燥。作為纖維，適用空隙較多的纖維，例如丙烯纖維等。
另外，根據(jù)第(1)點(diǎn)，可以在富含二氧化硅和鎂的廢水處理廠中使用與本發(fā)明相同的方法來增殖處理有用細(xì)菌，從而獲得含有高濃度有用細(xì)菌孢子的污泥(活性污泥最好是其中含有至少106-109個(gè)/ml左右以上有用細(xì)菌孢子的污泥)，然后將其干燥或者經(jīng)過發(fā)酵后干燥而成的制品而加以利用。在使用纖維制品和污泥成形品的情況下，由于缺少為了使有用細(xì)菌增殖和再孢子化所必需的礦物質(zhì)，故在此情況不可以合并使用方解石、麥飯石或含有礦物質(zhì)的其他礦物。另外，使用富含鎂的白云石也很好。
另外，根據(jù)第(3)點(diǎn)，在洗澡水的污染物質(zhì)之中，氨性氮占有特別大的比例，因此可以使用對這種氨性氮具有強(qiáng)吸附能力的沸石。尤其是那些用高品位天然沸石粉石制粒而成的顆粒更為有效，但用通常沸石粉末制得的粒狀物或破碎物也可使用。另外，根據(jù)第(4)點(diǎn)，麥飯石或能夠適度溶解出礦物質(zhì)的安山巖類礦物或火山性浮石等也可以使用。這些在以往作為洗澡用的過濾材料，每一種都能容易地獲得，并且既有利于細(xì)菌著床，也能起一種溶出礦物質(zhì)(二氧化硅、鎂、鈣、鐵等)的作用。另外，根據(jù)第(5)點(diǎn)，可以使用無紡布等的過濾器。作為本發(fā)明的過濾材料，只要滿足上述第(1)和第(2)點(diǎn)的必要條件，即可以發(fā)揮應(yīng)有的效果。但是，如果合并使用沸石，這樣即使在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間短一些，也能有效地除去含氨類的代謝廢物。由于高品位的天然沸石粉末(減少或除去了粘土成分的沸石)的造粒品具有很快的吸附速度和很大的吸附容量，因此可進(jìn)一步提高其效果。另外，如果既合并使用麥飯石或其他過濾材料，同時(shí)又延長過濾凈化工序的時(shí)間，則可以更好地發(fā)揮其效果。
(實(shí)驗(yàn)例)1.方解石中有用細(xì)菌的確認(rèn)a.將方解石置于乳缽中研成粉末，取其1g加入一個(gè)盛有10ml液體培養(yǎng)基(葡萄糖0.8％、ニユ-トロエレトクロ-ス0.8％、食鹽0.6％)的培養(yǎng)皿中，在將其分散于培養(yǎng)皿中之后，在32℃下培養(yǎng)7天。結(jié)果觀察到非常多的有用細(xì)菌的萌發(fā)和孢子化的菌落。
b.另外，從上述a中分離出有用細(xì)菌孢子，將其接種到300ml稀釋為1/10的液體培養(yǎng)基中，然后進(jìn)行50ml的噴氣，于32℃培養(yǎng)3天以使細(xì)菌增殖，結(jié)果在該培養(yǎng)基溶液中出現(xiàn)含有非常多有用細(xì)菌的菌落，其中有用細(xì)菌的濃度達(dá)到5×109個(gè)/ml。根據(jù)生物描繪(バイオ-プロツタ)方法進(jìn)行測定和計(jì)算。
c.當(dāng)用電子顯微鏡掃描照相時(shí)，可以確認(rèn)在方解石表面上的空隙中存在大量有用細(xì)菌的孢子。
2.纖維制品中有用細(xì)菌的確認(rèn)將上述有用的細(xì)菌的孢子接種到一根丙烯繩子的纖維空隙中，然后將該丙烯繩繞在一個(gè)不銹鋼圓筒(60mmφ)的外周。另外取一個(gè)裝1升純水的1升燒杯，在加溫到32℃的條件下將所說的不銹鋼筒浸漬到此溫水中，同時(shí)進(jìn)行100ml/分×60分鐘的噴氣，用顯微鏡進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各個(gè)有用細(xì)菌的胞子皆處于即將萌發(fā)(包含有桿菌)的狀態(tài)(已活性化)。然后，再將其浸漬到上述稀釋的液體培養(yǎng)基中，往其中加入1ml二氧化硅溶液(相當(dāng)于二氧化硅10mg、MgO 3mg)，同樣地進(jìn)行噴氣和加溫，使其一起萌發(fā)增殖，一天以后，營養(yǎng)物質(zhì)分解完畢，獲得了高濃度的孢子菌落。(在所用的稀液體培養(yǎng)基中含有葡萄糖0.2％、ニユ-トロエトクロ-ス0.2％、食鹽0.1％)。這樣，按照本方法也能獲得有用細(xì)菌的菌種。另外，如果使用一般的麥飯石、安山巖、陶瓷球(多孔質(zhì))等，由于其中不含有用的細(xì)菌孢子，在其進(jìn)入洗澡水中時(shí)所含的有用細(xì)菌太少，這樣就不能達(dá)到如上所述有用細(xì)菌的高濃度化，不能提供作為種子的菌種，特別是高濃度化的孢子，因此就不能進(jìn)行所說的洗澡水的生物處理。
3.活性污泥成形品中有用細(xì)菌的確認(rèn)把從進(jìn)行有用細(xì)菌處理的糞便處理廠中取來的污泥脫水，往其中加入適量的(50ml/kg)二氧化硅溶液并將其混合，成形后讓其自然干燥，獲得了活性污泥的成形品。將這種活性污泥成形品粉碎，從其中取出1g溶解于500ml的純水中，再從其中分取適量散布于瓊脂培養(yǎng)基(含有可溶性淀粉和蛋白質(zhì))上，在32℃下培養(yǎng)3天使其萌發(fā)。結(jié)果觀察到在該污泥中存在5×1010～1×1011個(gè)/g的有用細(xì)菌孢子。雖然也存在少量其他酵母菌和球菌，但主要為有用細(xì)菌，其比例達(dá)到96％以上。
4.對含氮吸附材料的研究制備硫酸銨溶液(1.0N/W％)，另外將各種過濾材料分別填充入容器中，然后使該硫酸銨溶液以5ml/分的速度從該容器上流下，用奈斯勒(Nessler’s)法定量分析該濾液中的氨性氮。其結(jié)果示于表1中。
表1沸石制品 殘留的氨性氮(ppm)天然沸石破碎品，粒徑5mm3.6沸石粉末造粒品(丸粒)，3mmφ 2.1沸石粉末造粒品(球形)，5mm直徑 1.3高純度沸石粉末造粒品(丸粒)，4mmφ 0.6從表1可以明顯地看出，高純度的沸石造粒品最適合使用。而且，這些沸石造粒品，由于具有多孔質(zhì)的性狀，因此既能作為有用細(xì)菌的載體，又能溶解出二氧化硅和鎂，從有利于有用細(xì)菌的高濃度化考慮，可以說是十分有效。
5.能供給有效礦物質(zhì)的過濾材料的選擇稱取各種過濾材料100g，將其放入一個(gè)盛有900ml純水的1升燒杯中，用超聲波(50KHz)進(jìn)行30分鐘溶解，其結(jié)果如表2所示，對每種材料皆按其適合量使用。
表2
<p>另外還按上述方法測定了物理的過濾材料效果，結(jié)果表明，方解石、沸石、麥飯石、陶瓷球(SiO2·Al2O3)等皆適合作為過濾材料使用，對此沒有特別的限定。另外，在表2中，所用的方解石(方英石)是5～8mm的破碎品，其他石是5-20mm的破碎品，陶瓷球和麥飯?zhí)沾墒?mm的球形品。
(本發(fā)明處理方法的總結(jié))1.向過濾筒內(nèi)裝入具有有用細(xì)菌孢子的過濾材料(方解石)或接種有種孢子的棉紗、繩子、濾布等纖維制品或活性污泥成形品，或者將它們填充在別種生物處理層內(nèi)，使對生物處理有用的細(xì)菌保持高濃度，從而使流入的營養(yǎng)成分迅速地分解。在此情況下，可以單獨(dú)地使用方解石、濾布種菌或污泥的成形品，也可以將它們合并使用。
2.當(dāng)營養(yǎng)成分由于高速吸附而達(dá)到高濃度化時(shí)，則采用一種利用有用細(xì)菌進(jìn)行分解的全新的生物過濾方法。
3.為了達(dá)到有用細(xì)菌的活性化、高濃度化，使用一種能夠適量地溶解出礦物質(zhì)的，特別是二氧化硅和鎂的過濾材料，同時(shí)也是一種起物理過濾作用的材料。
4.為了使得與水中微生物的接觸時(shí)間較長，應(yīng)該設(shè)法減少過濾水的流量，盡量避免引起旁路(短路)，或者將浴池內(nèi)的水流盡可能地限定為必要的最低限度的旁流水流量。
5.因此，在浴池采用噴射氣泡的情況下，作為過濾系統(tǒng)，采用別的途徑進(jìn)行。另外應(yīng)注意，不能合并使用對生物處理有害的臭氧曝氣或紫外線照射。
(本發(fā)明裝置的總結(jié))1.大幅度地降低過濾速度，使得在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間至少在2-3分鐘以上。
2.確保有能使有用細(xì)菌活性化的礦物質(zhì)溶出。
3.使用一種能夠防止脫離了著床狀態(tài)的細(xì)菌流出的單純過濾材料或者能夠溶出礦物質(zhì)的過濾材料。而且在最終階段使用無紡布等過濾器。
4.另外，從將各種過濾材料填充到過濾筒中的關(guān)系來考慮，應(yīng)該采用容易進(jìn)行維修的結(jié)構(gòu)以及能觀察到充分處理效果的結(jié)構(gòu)。
5.排除了臭氧發(fā)生器和紫外線照射。如果除了進(jìn)行生物膜處理之外，又向水中吹入臭氧并使其溶解，這不得不說是一種完全矛盾的做法。而且臭氧不但殺死有害細(xì)菌，同時(shí)還要?dú)⑺懒夹约?xì)菌(有用細(xì)菌)，這樣對人體也有害處。
6.只要能使有用細(xì)菌達(dá)到優(yōu)先化(90％以上)，就能消滅腐敗菌等惡性菌，因此盡量采用這種優(yōu)先處理方法。
7.在浴池采用噴射水流系統(tǒng)的情況下，不使用吸收的水作為循環(huán)過濾水，而是將其從浴池引出，通過別的途徑進(jìn)行單獨(dú)的處理，這時(shí)，可以采用泵壓送的方式或者空氣壓送的方式，這樣就能借助抽吸器的效果而在浴池內(nèi)造成一種噴射水流。這樣，在過濾筒內(nèi)的流速可以隨意設(shè)定。在大型浴池的情況下，由于積存水的阻力大，因此最好設(shè)置多個(gè)過濾筒。
8.對于從浴池溢流的溫水(表面水)，可以將其回收并加以循環(huán)使用。在此情況下，可以將其與從浴池吸出的溫水合流在一起處理，也可以先將溢流水接到溝內(nèi)，使其與方解石或沸石接觸，然后再將其與從貯罐中抽出的溫水合流在一起。在此情況下，有用細(xì)菌就在其上面萌發(fā)并進(jìn)行營養(yǎng)成分的分解和油分的凝聚，同時(shí)通過沸石來吸附氨、硫化氫(沸石幾乎不吸附硫化氫)，也可以通過在方解石表面上第二次萌發(fā)有用細(xì)菌來進(jìn)行這樣的分解。
(水棲動物飼養(yǎng)池的場合)在觀賞魚的飼養(yǎng)池和水族館的水池的情況下，其水溫要比浴池的溫度低，微生物的活性低，處理的速度也慢。因此必須將過濾裝置大型化，以便把水在該裝置內(nèi)的停留時(shí)間至少延長到5-10分鐘以上。過去，一般都采用過濾器處理并用活性炭等來吸附氨，然而僅僅采用這種措施不可能排除病原菌。如果采用本發(fā)明，不但可以殺死大腸桿菌、球菌、葡萄球菌等病原菌，而且還可省去定期地更換活性炭的手續(xù)。
(游泳池、溫水游泳池的場合)在游泳池和溫水游泳池的場合，水中的污染物質(zhì)幾乎與洗澡水的場合完全相同，因此可以使用本發(fā)明。但是，對于溫水游泳池的情況還可以，但在冷水游泳池的場合，水溫太低，因此也存在與水棲動物飼養(yǎng)池同樣的問題。另外，在游泳池的場合，由于采用氯氣消毒，因此如把抽出的水直接地通入本發(fā)明的裝置中就會把有用細(xì)菌殺死。因此，在將這種水通入本發(fā)明的過濾裝置之前，必須用活性炭等進(jìn)行脫氯處理。另外，在用本發(fā)明的裝置處理時(shí)，為了使其保持充分的處理能力，不要用氯氣來殺菌或者將氯氣的濃度顯著地降低，這樣才不會發(fā)生問題。
下面通過實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
實(shí)施例1


圖1示出了安裝在家庭浴缸用恒溫凈化裝置中的小型過濾器的一例。該小型過濾器1，在其底部引出一個(gè)水導(dǎo)入口2，在其頂部裝有一個(gè)過濾水送出口3，在其圓筒形容器4的內(nèi)部安裝有一個(gè)網(wǎng)狀容器5，在該網(wǎng)狀容器5內(nèi)，從下方開始順次地填充有方解石、沸石、陶瓷球、麥飯石和無紡布。也可以使用上述含有有用細(xì)菌孢子的纖維制品或污泥成形品來代替方解石，也可使用浮石或其他礦物來代替陶瓷球或麥飯石。另外，為了防止在網(wǎng)狀容器5中發(fā)生洗澡水的短路，在圓筒形容器4的內(nèi)部下方設(shè)置一個(gè)起支持作用的環(huán)狀金屬零件6，它安裝成與容器內(nèi)壁相連接的狀態(tài)。在網(wǎng)狀容器5與環(huán)狀金屬零件6之間可以插入一個(gè)吊架。該圓筒容器的容量為3.1升，循環(huán)水量為1升/分。因此，水在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間約為3分鐘。
將這樣一個(gè)安裝有小型過濾器(循環(huán)過濾裝置)的恒溫凈化裝置設(shè)置在一個(gè)容量為250升的浴池(家庭用2人浴缸)上，從平成5年3月1日開始進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)(直至平成6年8月為止)，其中的洗澡水的清凈度和透明度都沒有變化，也完全沒有產(chǎn)生臭氣(當(dāng)然，補(bǔ)加了一些洗澡水)。另外對過濾器的內(nèi)部進(jìn)行了檢查，結(jié)果觀察到方解石的表面完全被有用細(xì)菌及其孢子菌落所覆蓋，在沸石層上也有有用細(xì)菌附著。而且，在其上部的陶瓷球和麥飯石過濾材料的凹凸部位可以觀察到有用細(xì)菌的著床。而且，在纖維過濾器上捕集了脫離載體的細(xì)菌，這表明已進(jìn)行了充分的生物處理。因此可以認(rèn)為，吸附在方解石、沸石上的有用細(xì)菌及同種孢子已達(dá)到高濃度比(1×1010個(gè)/ml)，而且發(fā)現(xiàn)已經(jīng)達(dá)到應(yīng)有的效果。在經(jīng)過1年零6個(gè)月后的洗澡水的水質(zhì)，表現(xiàn)為如表3中所示的優(yōu)良結(jié)果。
表3(之1)<
>(※夜間洗澡一夜循環(huán)后，未測出)表3(之2
如上所述，觀察到非常優(yōu)良的水質(zhì)和足夠的澄清度，特別是能夠溶解出為了達(dá)到有用細(xì)菌的活性化、高濃度化所必需的礦物質(zhì)成分，這是一種很重要的特征，它顯示了充分的生物處理效果。在該洗澡水中的礦物質(zhì)成分為SiO272.0ppm、MgO22.1ppm、CaO 32.6ppm。在表3中的金屬全部為氧化物。
比較例1使用一個(gè)與實(shí)施例1中所用大體上同樣的圓筒形容器(容量為3.1升)，在其內(nèi)部周圍插入一個(gè)可以穿透的網(wǎng)狀容器，在該網(wǎng)狀容器中填充入與實(shí)施例1同樣的麥飯石和陶瓷球。將該小型過濾器與實(shí)施例1同樣地使用，不同的只是其循環(huán)水量為41升/分(過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間約為4.5秒)，在使用1年零6個(gè)月后分析洗澡水的水質(zhì)。其結(jié)果示于表3中。另外，也使用了以往使用的多個(gè)過濾器，它與比較例的過濾器一樣，在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間很短。
實(shí)施例2圖2示出專業(yè)用洗澡水循環(huán)過濾裝置的一例。該循環(huán)過濾裝置7，在其底部引出一個(gè)水導(dǎo)入口8，在其頂部帶有一個(gè)過濾水送出口9，在其圓筒形容器10的內(nèi)部，由下往上地順次安裝填充有方解石和含有孢子的污泥以及白云石的網(wǎng)狀容器11、填充有沸石的網(wǎng)狀容器12、填充有陶瓷球和活性炭的網(wǎng)狀容器13、填充有麥飯石的網(wǎng)狀容器14和纖維質(zhì)的過濾器15。各個(gè)網(wǎng)狀容器皆以鐵板作為框架，然后在其底面及側(cè)面設(shè)置金屬網(wǎng)，各網(wǎng)狀容器的下部皆與圓筒形容器10的內(nèi)壁接觸。在圓筒形容器10內(nèi)的下部，設(shè)置一個(gè)固定的環(huán)狀金屬零件16，借此支持著網(wǎng)狀容器11，在該環(huán)狀金屬零件16的下方，構(gòu)成了存留溫水用的空間。另外，圖中的符號17表示設(shè)置于該空間部分的擴(kuò)散·減速板，符號18表示洗滌水用的排水管，符號19表示用于壓緊過濾器的金屬網(wǎng)，符號20表示用于把抽吸水導(dǎo)入的泵，符號21表示用于把過濾水送出的泵。
在該循環(huán)過濾裝置7的內(nèi)容積為340升的圓筒形容器10中，分別填充有50kg(15-30mm粒徑)的方解石和10kg含有孢子的污泥和10kg的白云石、95kg的高純度沸石造粒品、80kg(SiO2和Al2O3，7mm粒徑)的陶瓷球、40kg的造?；钚蕴?3-5mm)、120kg(5-15mm)的麥飯石粒，在最上部設(shè)置一層丙烯棉的過濾板。然后將其安裝在容量為5m3的浴池上，過濾筒的通過水量為150升/分，將其連續(xù)使用一年以上。因此，在該循環(huán)過濾裝置7中的過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間約為2.3分鐘。夜間用加熱器保溫，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，在浴池內(nèi)噴出噴射水流，并且同時(shí)導(dǎo)入70升空氣/分，這樣連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在該試驗(yàn)期間內(nèi)，不進(jìn)行過濾材料的洗滌，不置換洗澡水，也不進(jìn)行浴池的洗滌，只是向其中加入為了補(bǔ)償由于洗澡水本身的蒸發(fā)而損失掉的水，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，如表3所示，濁度和透視度皆優(yōu)良，而且完全沒有大腸桿菌，呈現(xiàn)很清潔的溫水的狀態(tài)。另外，在溢流水的水溝內(nèi)敷設(shè)天然沸石(10-20mm粒徑)和方解石(10-30mm粒徑)，以便使其能充分地與溢流水接觸，以此來處理溢流水，然后將其循環(huán)使用。
比較例2按照與實(shí)施例2同樣的條件來使用圖5中示出的專業(yè)用過濾筒(外筒容量600升，使用3根容量為28.3升的過濾管，其中填充麥飯石和陶瓷球)。但是，過濾筒的水通過量為500升/分，因此，在過濾筒內(nèi)的停留時(shí)間為1.2分。其結(jié)果示于表3中。
表3的結(jié)果表明，按照本發(fā)明(實(shí)施例)，在長時(shí)間使用后的洗澡水未發(fā)現(xiàn)有病原菌，BOD、COD的數(shù)值很低，清凈度很高。并且還查明，二氧化硅和鎂的濃度較高，從而使得有用細(xì)菌活性化。與此相反，使用以往的裝置(比較例)，病原菌和雜菌的數(shù)目也多，BOD和COD的數(shù)值也高，清凈度不好。
實(shí)施例3作為循環(huán)過濾裝置22，使用圖3所示的網(wǎng)狀容器23來代替圖2所示的容器，在該網(wǎng)狀容器23的外周，設(shè)置一個(gè)外筒24，由它們共同構(gòu)成槽25，由相互重疊的槽25的各個(gè)外筒24共同構(gòu)成圓筒形容器26。在此情況下，由連接元件27將各外筒24水密封地連結(jié)在一起，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以簡單地進(jìn)行過濾材料的維修。另外，如圖3的循環(huán)過濾裝置22的過濾材料，作為有用細(xì)菌及礦物質(zhì)的供給槽25A，填充有內(nèi)含有用細(xì)菌孢子的纖維制品和污泥成形品，作為吸附槽25B，填充有沸石破碎品，可以根據(jù)需要來增減槽子的數(shù)目。其他條件皆與實(shí)施例2相同。
實(shí)施例4圖4中的循環(huán)過濾裝置28，其中使用幾個(gè)(圖中為3個(gè))的圓筒形容器29，里面分別填充有方解石30、沸石31、麥飯石32，它們相互串聯(lián)在一起。該裝置的布置面積較大，但是其優(yōu)點(diǎn)是過濾材料維修容易。
(本發(fā)明的效果)以上詳述的本發(fā)明的水循環(huán)過濾方法，是把從池中抽出的水，花較長時(shí)間慢慢地并且確實(shí)地通過有用細(xì)菌孢子的含有物和二氧化硅源、鎂源層、沸石層和麥飯石層以及其他的過濾材料層。并且，排除了以往普通使用的紫外線照射和通入臭氧的處理方法，也排除了向被處理的溫水中噴入氣泡的方法。因此，通過使有用細(xì)菌優(yōu)先化而抑制了大腸桿菌和其他病原菌的繁殖，是一種十分衛(wèi)生的方法。另外，借助于有用細(xì)菌活躍的消耗營養(yǎng)成分的行為，將洗澡水中的代謝廢物完全除去，從而將循環(huán)使用的洗澡用溫水清潔化，并將其長期地維持。在低溫的水棲動物的飼養(yǎng)池水的場合，也是將抽出的水在過濾裝置內(nèi)使其與過濾材料進(jìn)行足夠時(shí)間的接觸，從而除去水中的排泄物和餌料殘?jiān)?，使水達(dá)到充分的清凈化。在冷水或溫水的游泳池的場合，如果停止使用氯氣滅菌和臭氧殺菌，而是使用一種具有足夠能力的大型過濾裝置，則可以與浴池水的情況一樣完全地除去水中所含的代謝廢物和其他的污染成分。對于溫水游泳池的場合，在水溫較高的情況下只需使用較小型的裝置即可。在進(jìn)行氯氣滅菌或臭氧殺菌的場合，只要在本發(fā)明的過濾裝置之前，用活性炭將氯氣吸附除去，或者進(jìn)行不用特定波長的紫外線照射引起臭氧等問題的前處理。
另外，本發(fā)明的水循環(huán)過濾裝置，其中安裝有與過濾筒內(nèi)壁連接的網(wǎng)狀容器，該網(wǎng)裝容器內(nèi)裝有過濾材料，從而既抑制了過濾筒的通過水量，又不會發(fā)生短路。從而可以進(jìn)行對抽出水具有充分凈化作用，并且具有礦物質(zhì)溶出作用的循環(huán)。而且，作為過濾材料，可以使用有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源和沸石等，以前可以增殖的病原菌皆被消滅，可以在長時(shí)間內(nèi)，衛(wèi)生而且安全地使用。另外，在本發(fā)明中雖然只說明了有關(guān)過濾筒等凈化作用的部分，但是，在家庭浴缸用的恒溫凈化裝置的場合，當(dāng)然也可安裝與現(xiàn)有產(chǎn)品同樣的加熱器或具有水溫調(diào)節(jié)功能的裝置。
對附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明中所說的家庭用的小型過濾器一例的縱剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明中所說的專業(yè)用洗澡水循環(huán)過濾裝置一例的縱剖面圖。
圖3是表示洗澡水循環(huán)過濾裝置另一例的縱剖面圖。
圖4是表示洗澡水循環(huán)過濾裝置另一種不同例子的局部剖開的側(cè)面圖。
圖5是表示現(xiàn)有的專業(yè)用過濾筒的一例的示意立體圖。
(對符號的說明)1.小型過濾器2.抽出水的導(dǎo)入口3.過濾水的送出口4.圓筒形容器5.網(wǎng)狀容器7.循環(huán)過濾裝置10.圓筒形容器11-15網(wǎng)狀容器20.抽出水導(dǎo)入用泵21.過濾水送出用泵22.循環(huán)過濾裝置23.網(wǎng)狀容器24.外筒
25.槽28.循環(huán)過濾裝置29.圓筒形容器
權(quán)利要求
1.一種水循環(huán)過濾方法，其特征在于，在對從水池中抽出的水中所含的代謝廢物進(jìn)行清潔化處理并將處理水循環(huán)使用的場合，把抽出的水通過一個(gè)填充有有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源的過濾裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的水循環(huán)過濾方法，在該過濾裝置中另外還填充有沸石。
3.如權(quán)利要求2所述的水循環(huán)過濾方法，在該過濾裝置中另外還填充有其他過濾材料。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的水循環(huán)過濾方法，其中所說的水池是指浴池、游泳池或溫水游泳池。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的水循環(huán)過濾方法，其中所說的水池是指水棲動物的飼養(yǎng)池。
6.如權(quán)利要求4或5所述的水循環(huán)過濾方法，在所說過濾裝置內(nèi)，水的停留時(shí)間至少在2-3分鐘以上，同時(shí)，所說的氣泡噴射作為另外的系統(tǒng)。
7.一種水循環(huán)過濾裝置，其特征在于，在一個(gè)下部具有抽出水導(dǎo)入口、上部具有過濾水送出口的圓筒型容器的內(nèi)部，容納一個(gè)其中填充有有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源的網(wǎng)狀容器。
8.一種水循環(huán)過濾裝置，其特征在于，在一個(gè)下部具有抽出水導(dǎo)入口、上部具有過濾水送出口的圓筒形容器的內(nèi)部，從下方起順次地容納一個(gè)填充有有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源的網(wǎng)狀容器，一個(gè)填充有沸石的網(wǎng)狀容器以及一個(gè)填充有接觸過濾材料的網(wǎng)狀容器。
9.如權(quán)利要求8所述的水循環(huán)過濾裝置，在該網(wǎng)狀容器的外周設(shè)置有外筒，由這些相互重疊的外筒構(gòu)成所說的圓筒形容器。
10.一種水循環(huán)過濾裝置，其特征在于，在一個(gè)下部具有抽出水導(dǎo)入口、上部具有過濾水送出口的圓筒形容器的內(nèi)部容納有網(wǎng)狀容器的裝置，幾個(gè)裝置連接在一起，在各個(gè)網(wǎng)狀容器中裝載有有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源、沸石、以及接觸過濾材料。
11.一種水循環(huán)過濾裝置，其特征在于，在一個(gè)下部具有抽出水導(dǎo)入口、上部具有過濾水送出口的圓筒形容器的內(nèi)部，容納一個(gè)至少以它的一部分與所說容器的內(nèi)壁呈接觸狀態(tài)的網(wǎng)狀容器，并且在該網(wǎng)狀容器內(nèi)部，從下方起順次填充有有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源和鎂源、沸石、以及接觸過濾材料。
全文摘要
在將洗澡水長期連續(xù)地循環(huán)使用的場合，設(shè)法抑制能在過濾材料中繁殖的大腸桿菌和其他病原菌的繁殖，同時(shí)確實(shí)地除去循環(huán)水中的代謝廢物，從而一直保持清潔的狀態(tài)。在使洗澡水循環(huán)過濾時(shí)，把抽出的洗澡水花較長時(shí)間并且沒有短路，保證確實(shí)接觸地通過有用細(xì)菌孢子含有物和二氧化硅源、鎂源的層、沸石層、麥飯石層以及其他過濾材料層，同時(shí)使該過濾材料中的有用細(xì)菌繁殖。排除使用紫外線照射和通入臭氧。
文檔編號C02F1/00GK1132653SQ95121728
公開日1996年10月9日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月30日
發(fā)明者西村勤 申請人:西村勤