專利名稱：廢水的好氧微生物處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過生物分解產(chǎn)生的廢水的好氧微生物處理裝置。
好氧生存的微生物必須供給溶于水中的氧氣，這樣這類微生物便可通過呼吸轉(zhuǎn)化和礦化廢水中所含的“污染源”。在大量供給可轉(zhuǎn)化的含水材料和在廢水中溶解足夠的氧時，微生物的呼吸作為所謂的“繁殖呼吸”進行。在這種情況下，微生物通過分裂繁殖，因而可分解大量供給的可轉(zhuǎn)化的含水材料。而在少量供給時，則衍生物進行“維持生存的呼吸”，這時只進行少量的轉(zhuǎn)化。
根據(jù)先有技術(shù)，采用了可進行繁殖呼吸的工藝，因為這樣就可在反應(yīng)器中達到高的分解效率。但這種繁殖呼吸帶來了廢水凈化本身的一個主要技術(shù)問題，即產(chǎn)生了很多的沉淀污泥，因而只有付出高昂的費用，才能清除這些污泥。
所以本發(fā)明的目的是，提出一種廢水的好氧微生物處理裝置，采用這種裝置時，只產(chǎn)生相當少的沉淀污泥，同時保持高的效率并達到優(yōu)質(zhì)的凈化水，以及該裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用于處理不同的廢水量。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過主權(quán)利要求所述的特征來實現(xiàn)的。
本發(fā)明裝置具有一個設(shè)置在反應(yīng)器下部的過濾和曝氣單元，該單元由上下布置的作為膜用的多孔空心體組成，從而構(gòu)成一個生物膜反應(yīng)器，這種反應(yīng)器是這樣減少沉淀污泥問題的，即通過微量過濾使微生物保留在生物膜反應(yīng)器中，由此產(chǎn)生的微生物的呼吸強度雖然提供了足夠的氧，但因此而引起了碳源不足，所以必須用新陳代謝來維持它們，從而導(dǎo)致維持生存呼吸。維持生存呼吸雖然引起少量的新陳代謝，但這種新陳代謝由于較高的微生物密度重新被補償，所以總的來說，達到了象在繁殖呼吸時的每平方米反應(yīng)器的分解效率。在微量過濾時滲入多孔膜的孔中的微生物和含水材料在脈動式進行的曝氣時重新被沖洗掉，所以膜可達到很長的使用壽命。通過交替的曝氣和微量過濾過程可在兩個方向內(nèi)使用分別作為膜用的多孔空心體。
除了減少生物團塊即沉淀污泥外，通過微量過濾的廢水滿足了法定的要求，可供就地灌溉和直接使用，從而可實現(xiàn)分散的廢水凈化，并連接特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水循環(huán)。
通過上下布置的作為膜用的多孔空心體以其微孔均勻分布在反應(yīng)器的整個橫截面而可達到整個橫截面任一部位的定向而經(jīng)濟的供氧，因而不存在供氧不足，微生物維持了生存。在微量過濾后，達到了質(zhì)量的凈化水可再用于生產(chǎn)用水等等。
通過在各項從屬權(quán)利要求中所述的各項措施可以達到有利的改進和提高。在設(shè)置多個反應(yīng)器或設(shè)置至少兩個交替曝氣和過濾的過濾和曝氣單元進行連續(xù)運行的情況下，是特別有利的。
通過曝氣過程的控制，但不是通過反應(yīng)室中的氧氣測量裝置和壓力測量裝置的信號控制，可調(diào)節(jié)微量過濾的要求的初始壓力，并可確定廢水在反應(yīng)器中的停留時間。
本發(fā)明的一些實施例如附圖所示，并在下面的說明中進行詳細說明。
附圖表示

圖1本發(fā)明一個實施例的一種本發(fā)明裝置的示意結(jié)構(gòu)；圖2多個并聯(lián)運行的反應(yīng)器的示意圖；圖3在超壓連續(xù)供水運行時帶有流量調(diào)節(jié)閥的一個相當于圖1的裝置；圖4帶有兩個過濾和曝氣單元的反應(yīng)器；圖5一個多孔的空心體的實施例的透視圖。
圖1中所示的廢水的好氧微生物處理裝置具有一個反應(yīng)器100作為其基本的組成部分，該反應(yīng)器與一根廢水進入管1連接，該管通入反應(yīng)器100的上部，該反應(yīng)器上部形成一個集液室或反應(yīng)室4。一個過濾和曝氣單元6通過第一個法蘭件5與反應(yīng)室4連通并通過第二法蘭件8連接在一根反應(yīng)器排出管11上，該排出管由一個電磁閥11a控制并作為排出材料和進行清潔使用。
過濾和曝氣單元6由單個疊置的空心體7組成，這些空心體呈圓盤狀并由多孔材料制成，最好用一種多孔的陶瓷材料制成。圓盤狀的膜件或空心體7用兩個連接頭6a、6b夾住并用拉桿6c連接在一起。
圖5表示可用于圖1所示裝置的一個膜件或空心體7的實施例。該空心體由一個外環(huán)24、一個內(nèi)環(huán)26、布置在該內(nèi)環(huán)26和外環(huán)24之間的腹板27以及在該外環(huán)24上形成的具有通孔28的凸起部22組成。在該外環(huán)24內(nèi)，形成了一個用虛線示出的外環(huán)通道25。腹板27按相同的方式做成空心的并具有用虛線示出的腹板通道23?？?8可通過穿通的區(qū)域29有選擇地與外環(huán)通道25連通。內(nèi)環(huán)26也可具有一個內(nèi)環(huán)通道。在所示的實施例中，該空心體具有一個中心通孔，但這個中心通孔不必一定要設(shè)置，例如一個空心的連接件相互連接各腹板27亦可。在所示實施例中，設(shè)置了六塊腹板27和六個凸起部22，但這兩者可或多或少。在圖5中，該空心體做成圓形，當然它也可做成四邊形，且通孔28可與這種四邊形的空心體形成一體。腹板也可具有別的形狀，但原則上應(yīng)均勻分布在整個橫截面上。
圖1所示的過濾和曝氣單元6由圖5所示的膜體7組成，這些膜體最好相互錯開疊置在一起。其中，這些膜體是這樣相互錯開的，即這些通孔28的至少一個通孔構(gòu)成通道7c，在圖1中設(shè)置了兩個通道7c。其中一個通道7c通過第一法蘭件5與一根壓縮空氣管或氧氣管9連通，在該管道中設(shè)置了一個電磁閥9a，該電磁閥可以是調(diào)節(jié)閥件的組成部分，而第二個通道7c則與一根布置在第二法蘭件8上的凈化水的排出管10連通，在該排出管中同樣也布置了一個電磁閥10a。
在集液室或反應(yīng)室4中，設(shè)置了一個測量氧氣含量的氧氣探頭15以及一個作為浮子3構(gòu)成的液位開關(guān)。此外，設(shè)置了一個壓力傳感器2a來測量反應(yīng)室4內(nèi)的內(nèi)壓力。
為了利用通過排出管10排出的凈化水的熱，在廢水進入管1中設(shè)置了一個熱交換器16，該熱交換器最好同樣用相當于圖5的空心體組成，但這些空心體不是多孔的，其中，廢水進入管1與包圍這些空心體的法蘭連接，廢水在腹板之間流動，凈化水流經(jīng)這些空腔并將它的熱傳遞給廢水。
此外，在廢水進入管1內(nèi)或上，設(shè)置了一個PH值傳感器17b來測量廢水的PH值，以及設(shè)置了一個帶有相應(yīng)調(diào)節(jié)和閥門裝置17a的混合裝置17。如圖所示，該混合裝置也可由多孔空心體組成并可按過濾和曝氣單元6的相同方式建立。
最后，反應(yīng)器100與一根帶有閥門12a的排氣管12連接，在該排氣管中，設(shè)置了一個吸收反應(yīng)器13，該反應(yīng)器用于消除各種氣味。為此，該吸收反應(yīng)器與自來水的進水管14連接。吸收反應(yīng)器13象過濾和曝氣單元6那樣構(gòu)造，此時，排出的空氣在多孔的空心體的腹板之間流動，而水則在空腔中流動。
由多孔陶瓷空腔體7組成的過濾和曝氣單元6向外通過涂釉或密封涂層進行密封，或?qū)⒄麄€裝置放在一個密封的外殼中。此外，過濾和曝氣單元6可做成具有一個附加的清潔通道7a，該清潔通道與一根通過一個閥門7b控制的、用于輸入清洗劑的管道連接。
在打開閥門1a時，廢水通過進入管1流入反應(yīng)室4中，使反應(yīng)器100注滿廢水，在反應(yīng)室中放有與廢水混合的生物團塊。對許多工業(yè)廢水來說，需要檢測廢水的PH值，必要時通過加入鹽酸或苛性鈉溶液進行中和。PH值通過探頭17b并在必要時通過調(diào)節(jié)閥17a進行測量，并將需要的液體注入反應(yīng)器17中。在注入階段，閥12a也是打開的，所以通過廢水擠出的空氣可從反應(yīng)室4中逸出。在注入的過程中，閥9a、10a和11a關(guān)閉。廢水注入反應(yīng)室一直持續(xù)到浮子開關(guān)3切斷圖中未示出的廢水泵為止，其中的相應(yīng)控制過程設(shè)置了一個控制裝置，該控制裝置接收不同測量裝置的信號并相應(yīng)地對閥或別的調(diào)節(jié)閥件進行控制和/或調(diào)節(jié)。在注水過程結(jié)束時，最好作為電磁閥構(gòu)成的閥1a也同時關(guān)閉，所以只有閥12是打開的。
反應(yīng)室4的廢氣用芳香物和氣溶膠進行置換。為了不讓它們進入大氣，設(shè)置了一個吸收反應(yīng)器13，如前所說，該吸收反應(yīng)器用多孔陶瓷空腔元件組成。通過進水管14放入自來水，自來水在多孔陶瓷膜的表面上形成水膜，在水膜上沉積芳香物和水溶膠。這種加藥物的水重新滴入該反應(yīng)器中。在注入廢水時，廢氣通過廢氣管12可以排出，自來水的進水管14的相應(yīng)閥門打開，所以吸收反應(yīng)器13的多孔陶瓷元件用總是重新吸收的液體潤濕。
在反應(yīng)室4注滿后，開始進行曝氣過程。這時，閥門9a打開，通道7c與壓縮空氣源即壓縮空氣或氧氣連接。壓縮空氣脈動式地通過通道7c分配到全部膜元件7并通過這些元件的微孔逸出，于是從表面上吹掉沉積在膜元件7表面上的生物團塊。氧氣或空氣均勻分配到反應(yīng)器的整個橫截面流入包圍膜元件7的水中并向上流入反應(yīng)室4中。在這種情況下，通過氧氣探頭15測量含氧量，氧氣或空氣一直供入到達到要求的氧氣值為止。
然后關(guān)閉閥門12a，這樣空氣就不再逸出并在反應(yīng)內(nèi)室5內(nèi)形成一個空氣墊2。反應(yīng)室4的內(nèi)壓力對過濾起決定性的作用，其中膜的孔徑當然也起一定的作用，膜的孔徑應(yīng)當與待過濾的廢水的參數(shù)匹配。反應(yīng)室4中的初始壓力即壓力越大，過濾效率就越高。當反應(yīng)室4內(nèi)的壓力即空氣墊2的壓力在壓力傳感器2上達到一定值時，閥門9a關(guān)閉，于是不再有空氣或氧氣進入過濾和曝氣單元6中。
現(xiàn)在進行過濾過程，在過濾過程中，膜體7的作用方向與曝氣方向相反。為了進行微量過濾，閥門10a打開，反應(yīng)器內(nèi)的壓力通過現(xiàn)在起過濾器作用的空心體7減小，于是凈化水通過通道7c和管道10進入熱交換器16中。
當達到壓力平衡時，閥門10a關(guān)閉，于是重新開始該過程。
為了排空反應(yīng)器，可利用排出管11，在這種情況下，閥門11a打開。這個排出管11也可用來清潔反應(yīng)器。在這種情況下，清洗劑即酸或堿液流入該反應(yīng)器中并通過排出管11放出。也可使用蒸汽例如進行消毒。但這種清潔過程也可通過帶有流入通道7a的入口來進行，這時將連接配件7b連接在連接頭6a上。膜體元件或空心體元件7的數(shù)目取決于要設(shè)置的陶瓷膜表面及其過濾和曝氣能力。
在圖2中設(shè)置了多個并聯(lián)布置的反應(yīng)器100，但其過程狀態(tài)和過程變化可以各不相同。反應(yīng)室4分別與一根廢水進入管1、一根凈化水排出管10和一根空氣或氧氣供氣管9連接。通過這種布置方式可實現(xiàn)連續(xù)運行。
圖3表示一個超壓連續(xù)供水運行的反應(yīng)器100。在這里，廢氣管12、排出管10、廢水進入管1和壓縮空氣管9都裝有流量調(diào)節(jié)閥18，這些調(diào)節(jié)閥容許反應(yīng)器在一定壓力范圍內(nèi)運行。這種運行雖然花費了較多的調(diào)節(jié)費用，但可達到較高的效率，因為氧氣飽和極限隨著水壓的不斷增加而增加，所以可向微生物提供更多的氧氣。
圖4表示兩個過濾和曝氣單元6，它們分別交替地在曝氣過程和過濾過程之間轉(zhuǎn)換。為此，在壓縮空氣管9中設(shè)置了一個轉(zhuǎn)換閥20，通過該閥可使壓縮空氣在上部過濾和曝氣單元與下部過濾和曝氣單元之間進行轉(zhuǎn)換。在這里，反應(yīng)器也進行連接超壓運行，其中，在打開相應(yīng)的電磁閥10a或10b時，相應(yīng)單元的膜或空心體元件首先作為曝氣然后作為微量過濾使用，所以在這里也把由于反向曝氣引起的膜的堵塞減少到最低限度。
空心體的陶瓷混合面和接觸面可用催化劑或各類酶進行涂敷，而不因此損失孔隙率。其中，酶用來分解或裂化廢水中的蛋白質(zhì)。在反應(yīng)器內(nèi)側(cè)上的陶瓷膜的催化活性涂層用氧化錳的廢水中氧化或還原碳氫化合物(即鹵化的碳氫化合物)的過氧化氫可作為催化劑的一個例子，此時形成氧和氫游離基。
象PH值調(diào)節(jié)那樣，這樣的一個催化階段也可設(shè)置在供水上游。
本發(fā)明的裝置也可例如作為野營、汽車、輪船、飛機、火車等等的廁所設(shè)備或單個廁所的微型凈化器使用。其中，該裝置可附加設(shè)置一個粉碎泵來粉碎固態(tài)物質(zhì)，這時空心體可具有一個中心孔或一個內(nèi)環(huán)，以便安裝一個軸傳動。
權(quán)利要求
1.廢水的好氧微生物處理裝置，帶有一個含有生物團塊的反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有一個上反應(yīng)室和一個下反應(yīng)室，待凈化的廢水通過一根廢水進入管(1)供入該上反應(yīng)室中，與生物團塊的一部分進行混合，緊接著設(shè)置了一個過濾和曝氣單元(6)，該單元由至少一個作為膜用的多孔空心體(7)組成，該空心體具有水和生物團塊的通流橫截面，其中至少一個空心體(7)的空腔與一個氣源和一個已過濾的凈化水的出口管(10)連接，其中至少一個空心體(7)在曝氣過程中用作曝氣元件，而在過濾過程中則用作過濾元件。
2.按權(quán)利要求1的裝置，其特征為，空心體(7)設(shè)計成具有許多通孔的圓盤形元件，以便通流水和生物團塊，其中該元件具有至少一個孔用于來自氣源的氣體的流入或用于已過濾的凈化水的流出。
3.按權(quán)利要求1或2的裝置，其特征為，多個空心體(6)相互重疊布置，而且這些空心體的空腔相互連通。
4.按權(quán)利要求1至3任一項的裝置，其特征為，每個空心體(7)至少具有一個通孔(28)，該通孔與空腔(25)連通，其中這些空心體(7)的這些通孔相互連通并至少形成一個通道(7c)，該通道與氣源和/或已過濾的凈化水的出口連接。
5.按權(quán)利要求1至4任一項的裝置，其特征為，每個空心體(7)都具有一個帶一外環(huán)通道(25)的外環(huán)(24)和多塊從外環(huán)(24)向內(nèi)延伸的空腹板(27)，其中這些腹板(27)的空腔(23)與外環(huán)通道(25)連接，并在外環(huán)(24)之上或之內(nèi)設(shè)置了至少一個通孔(28)，該通孔與外環(huán)通道(25)連通。
6.按權(quán)利要求1至5任一項的裝置，其特征為，該氣源為一個壓縮空氣源。
7.按權(quán)利要求1至6任一項的裝置，其特征為，在反應(yīng)室(4)內(nèi)設(shè)置了一個測量含氧量的測量裝置(15)，其中，閥門(9a)的打開時間可根據(jù)含氧量控制，過濾和曝氣單元(6)通過該閥門與該氣源連接。
8.按權(quán)利要求1至7任一項的裝置，其特征為，在反應(yīng)室(4)之上或之內(nèi)設(shè)置了一個壓力測量裝置(2a)，通過該裝置可調(diào)節(jié)通過過濾和曝氣單元(6)過濾時的初始壓力。
9.按權(quán)利要求1至8任一項的裝置，其特征為，在廢水進入管(1)內(nèi)設(shè)置了一個熱交換器(16)，該熱交換器與已過濾的凈化水的出水管(10)連接。
10.按權(quán)利要求1至9任一項的裝置，其特征為，廢氣管(12)與反應(yīng)室(4)連接，在該廢氣管中，設(shè)置了一個吸收反應(yīng)器(13)來沉淀芳香物和氣溶膠。
11.按權(quán)利要求1至10任一項的裝置，其特征為，在廢水進入管(1)上或在其中設(shè)置了一個測量PH值的測量裝置(17b)和一個根據(jù)測量值來調(diào)節(jié)PH值混合材料用的裝置(17)。
12.按權(quán)利要求1至11任一項的裝置，其特征為，過濾和曝氣單元具有一個用來輸入清洗介質(zhì)的清洗通道(7a)。
13.按權(quán)利要求1至12任一項的裝置，其特征為，在廢水進入管(1)中和/或廢氣管(12)中和/或凈化水的出水管(10)中和/或氣源連接管(9)中都設(shè)置有流量調(diào)節(jié)裝置。
14.按權(quán)利要求1至13任一項的裝置，其特征為，至少設(shè)置了兩個過濾和曝氣單元(6)，它們分別交替地用于過濾和曝氣，其中設(shè)置了一個轉(zhuǎn)換裝置(20)來轉(zhuǎn)換從一個到另一個過濾曝氣單元(6)的進氣和相反的轉(zhuǎn)換。
15.按權(quán)利要求1至14任一項的裝置，其特征為，設(shè)置了一個控制和調(diào)節(jié)裝置，該裝置根據(jù)測量裝置(15)、(2a)和/或(17b)分別測出的含氧量、壓力和/或PH值以及流量調(diào)節(jié)裝置(18)的測量值來控制和調(diào)節(jié)廢水供應(yīng)、供氣、PH值調(diào)節(jié)用的劑量和/或在連續(xù)或不連續(xù)運行方式中的廢水停留時間。
16.按權(quán)利要求1至15任一項的裝置，其特征為，這些空心體的內(nèi)表面和/或外表面用酶和/或催化劑涂敷。
17.按權(quán)利要求1至16任一項的裝置，其特征為，熱交換器(16)和/或吸收反應(yīng)器(13)和/或混合裝置(17)都由空心體組成，其中熱交換器的空心體不是多孔的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢水的好氧微生物處理裝置,該裝置帶有一個含有生物團塊的反應(yīng)器,該反應(yīng)器具有一個上反應(yīng)室和一個下反應(yīng)室,待凈化的廢水通過一根廢水進入管(1)供入該上反應(yīng)器中,與生物團塊的一部分進行混合,緊接著設(shè)置了一個過濾和曝氣單元(6),該單元由一個至少作為膜用的多孔空心體(7)組成,該空心體具有水和生物團塊的通流橫截面,其中至少一個空心體(7)的空腔與一個氣源和一個已過濾的凈化水的出水管(10)連接,其中至少一個空心體(7)在曝氣過程中用作曝氣元件,而在過濾過程中則用作過濾元件。
文檔編號C02F3/20GK1335824SQ99816346
公開日2002年2月13日 申請日期1999年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月29日
發(fā)明者沃爾夫?qū)螤?申請人:沃爾夫?qū)螤?br>