專利名稱：水處理設(shè)備和水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理設(shè)備和水處理方法，更具體來說，涉及能夠在廣泛的應(yīng)用場合如處理普通工廠廢水、家庭用水、漂洗用水、下水道污水，以及海水、河水、湖水和沼澤水的、同時具顯著降低成本的潛力的新穎水處理設(shè)備和水處理方法。
具體來說，在凈化取自河流、湖泊和沼澤的原水的情形中，必須首先用泵將來自河流、湖泊或沼澤的原水抽至建立在陸地上的處理廠，然后處理廠處理原水，用泵將凈化后的水送回河流、湖泊或沼澤，因此，輸送水的動力成本必然很高。
本發(fā)明的另一個目的是一種新穎的規(guī)模小、易于組裝的水處理設(shè)備和方法，其可以用簡單的設(shè)備、低成本地處理來自各種水源如海洋、河流和湖泊的水。
本發(fā)明的新穎特征是在權(quán)利要求書中描述的。但是，本發(fā)明本身及它的進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過下面對本發(fā)明及其推薦實(shí)施例的描述進(jìn)一步闡明。
圖7的斜視立體圖表示底板的結(jié)構(gòu)；圖8的剖視圖表示原水進(jìn)口和經(jīng)處理的水的出口的結(jié)構(gòu)實(shí)例；圖9的視圖表示水處理設(shè)備的使用實(shí)例；

圖10-13的示意圖用于說明水處理設(shè)備的操作；圖14的示意圖表示水處理設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例；圖15的示意圖表示水處理設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例；圖16的示意圖表示水處理設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例；圖17的示意圖表示水處理設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例；圖18的示意圖表示水處理設(shè)備在使用中的不同結(jié)構(gòu)。
圖1表示本發(fā)明的水處理箱。圖1A是前剖視圖，圖1B是側(cè)剖視圖。所述圖表示水處理箱處于不同的使用狀態(tài)。
標(biāo)號1是一個箱體，它是表面覆蓋著含氟樹脂涂層或硬氯乙烯樹脂涂層的金屬材料、不銹鋼或合成樹脂如聚酯樹脂制成的氣密容器。箱體1的側(cè)剖面形狀可以為矩形或圓形，也可呈其它形狀。
標(biāo)號2是隔壁，它使箱體1分成上、下兩個部分上部室11和下部室，是由一個隔壁板21和一個撓性片22構(gòu)成的，所述撓性片裝配在所述隔壁板21和箱體1之間。
隔壁板21由相應(yīng)于箱體1的側(cè)剖面形狀的矩形或圓形平板構(gòu)成的，板的外徑小于箱體1的內(nèi)徑，因而在所述隔壁板21的外緣和箱體1的內(nèi)表面之間有一個固定的間隙。合成樹脂如氯乙烯樹脂、金屬材料如不銹鋼或表面覆蓋氯乙烯或含氟樹脂涂層的金屬材料可以用作這種隔壁板21的材料。
撓性片22是用耐水和耐化學(xué)品的撓性樹脂材料如合成聚酯纖維、合成聚乙烯片及類似物制成的，其一條邊緣固定在所述隔壁板21的周邊上，另一邊緣在高度方向的大致中間水平上固定在箱體1的圍壁的內(nèi)表面上。另外，撓性片22構(gòu)成圖1所示的逐漸傾斜的表面。
隔壁板21可在箱體1內(nèi)升、降，導(dǎo)致兩種狀態(tài)，在一種狀態(tài)中，當(dāng)板處于其最高位置上時(圖1A)，上部室11的容積最小，而在另一種狀態(tài)中，當(dāng)板處于其最低位置上時(圖1B)，上部室11的容積最大。
因此，由隔壁板21和撓性片22構(gòu)成的隔壁2可以改變上部室11和下部室12的相對容積。
另外，箱體1的上部室11的內(nèi)表面覆蓋有一個保護(hù)片13，該保護(hù)片應(yīng)該是具有耐水和耐化學(xué)品性質(zhì)的軟合成樹脂材料的、最好是易于與所述撓性片22連接的材料，如合成聚酯纖維或合成聚酯片的，該保護(hù)片13的下緣連接于所述撓性片22的一條邊緣。
標(biāo)號3是原水進(jìn)口，其連接于原水管線31，設(shè)置得可以從所述原水管線31向上部室11供應(yīng)原水。
標(biāo)號4是經(jīng)處理的水的出口，其連接于經(jīng)處理的水的管線41，設(shè)置得可從上部室11經(jīng)過所述經(jīng)處理的水的管線41將經(jīng)處理的水排至箱體1外部。
使用分別裝配在原水進(jìn)口3和原水管線31之間和經(jīng)處理的水出口4和經(jīng)處理的水的管線41之間的自動開閉閥，可以實(shí)現(xiàn)向上部室11供應(yīng)原水及從上部室11排放經(jīng)處理的水的自動控制。
標(biāo)號5是設(shè)置在原水進(jìn)口3和經(jīng)處理的水的出口4兩者和上部室11之間的隔離閥。通過使所述隔離閥5為一個自動開閉閥，可以實(shí)現(xiàn)原水進(jìn)口3和經(jīng)處理的水的出口4兩者和上部室11之間的水流開閉的自動控制。
標(biāo)號6是攪動裝置，它從箱體1的上部懸入上部室11內(nèi)。所述攪動裝置6由旋轉(zhuǎn)片構(gòu)成，由位于箱體1上部的動力源操縱，能夠以固定的轉(zhuǎn)速攪動上部室11內(nèi)的原水。
標(biāo)號7是水位調(diào)節(jié)進(jìn)出口，它連接于下部室12，通過下述方式調(diào)節(jié)下部室12內(nèi)的水位引入水，使隔壁板21位于其最高位置如圖1A所示，或從所述下部室12排出水，使隔壁板21位于其最低位置如圖1B所示。借助隔壁板21的升、降，使隔壁2升、降，從而借助所述隔壁2可改變上部室11和下部室12的相對容積。
進(jìn)出口7安裝在箱體1的圍壁下部上的幾個(在圖示實(shí)例中為4個)地方，能夠借助它們中的任意個或全部向下部室12中引入水以調(diào)節(jié)水位，或從所述下部室12排出水以便調(diào)節(jié)水位。
另外，一個浮動調(diào)節(jié)袋23圍繞隔壁板21的上部和/或下部外緣裝配，隔壁板21的浮力是借助圖中未畫出的空氣供應(yīng)和排出裝置調(diào)節(jié)的。因此，當(dāng)如上所述使隔壁板21上升時，空氣被引入浮動調(diào)節(jié)袋，以便利用其浮力，而當(dāng)使隔壁板下降時，適當(dāng)?shù)嘏懦隹諝猓瑥亩垢舯诎?1在其自重作用下降下，因此可以順利地垂向操縱隔壁板21。
標(biāo)號8是排氣閥，當(dāng)正在供應(yīng)原水時，該閥能夠使空氣從上部室11排出。
下面描述與本發(fā)明有關(guān)的水處理箱的操作。
首先，關(guān)閉一個經(jīng)處理的水的閥42，并打開原水閥32和隔離閥5，來自原水管線31的原水從原水進(jìn)口3送入上部室11。當(dāng)發(fā)生這種情形時，用于水位調(diào)節(jié)的水從通過隔壁2與上部室11分開的下部室12通過進(jìn)出口7排出，并且進(jìn)行向上部室11的原水供應(yīng)及從下部室12排水以調(diào)節(jié)水位，直至隔壁板21處于其最低高度如圖1(b)所示。此時，最好從裝在隔壁板21的浮動調(diào)節(jié)袋排除空氣，從而借助隔壁板的自重，使隔壁板能夠順利下降。
當(dāng)隔壁板21已經(jīng)以其最大程度下降，上部室11已灌注最大容量的原水時，原水閥32和隔離閥5被關(guān)閉，然后，在上部室11中進(jìn)行原水的處理。原水的處理是通過攪動裝置6的轉(zhuǎn)動使凝結(jié)劑和類似物與所述原水混合，及一定時間的攪動絮凝處理而進(jìn)行的。在攪動處理以后，攪動裝置6被停止并達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，使淤泥能夠沉淀并與上部室11中的上部澄清的經(jīng)過處理水分離。
在沉淀和分離以后，經(jīng)處理的水的閥42和隔離閥5被打開，同時進(jìn)行向下部室12引入用于水位調(diào)節(jié)的水，使隔壁2上升，在下部室12中的水位上升。當(dāng)發(fā)生這種情形時，經(jīng)處理的水通過經(jīng)處理的水的出口4從上部室11排出，并且用于水位調(diào)節(jié)的水繼續(xù)引入下部室12，直至隔壁板21達(dá)到其最高位置，如圖1A所示。借助隔壁2的上升運(yùn)動，經(jīng)處理的水通過經(jīng)處理的水的出口4從上部室11排出。此時，最好將空氣送至浮動調(diào)節(jié)袋23，以便使其充氣，因此，使用浮力實(shí)現(xiàn)隔壁板21的順利的垂向運(yùn)動。
另外，在經(jīng)處理的水排出以后，清除沉淀的過量的淤泥。此時，最好使用與一個混濁度傳感器或類似裝置串聯(lián)的閥來區(qū)分經(jīng)處理的水和淤泥，從而轉(zhuǎn)接排出管線。
接著，處理工作回到向上部室11供應(yīng)原水的第一步驟，然后重復(fù)上述處理過程。
這樣，按照與本發(fā)明有關(guān)的水處理箱，整個一系列處理供應(yīng)原水、攪動絮凝處理、沉淀和分離，以及經(jīng)處理的水的排出可以使用一個箱體進(jìn)行。因此，不需要大規(guī)模的凈化設(shè)備，設(shè)備安裝工作被簡化、設(shè)備占地面積顯著減小、組裝水凈化設(shè)施變得極為簡單。
另外，通過下部室12中的水位調(diào)節(jié)，不管隔壁2的位置是最高或最低點(diǎn)，上部室11和下部室12總是分別注滿向它們引入的原水和用于調(diào)節(jié)水位的水。因此，當(dāng)隔壁2處于其最高位置時，如圖1A所示，在下部室12中用于水位調(diào)節(jié)的水的體積大于在上部室11中原水的體積，而當(dāng)隔壁2處于其最低位置時，如圖1B所示，在下部室12中用于水位調(diào)節(jié)的水的體積小于在上部室11中原水的體積，但是，只有兩個室內(nèi)部的水的相對體積發(fā)生變化，而且由于水的總體積總是注滿箱體1，并穩(wěn)定處于這種狀態(tài)，因而借助自重實(shí)現(xiàn)了極好的平衡。
換言之，在高度方向上的重心位置總是固定的，而且對地面的垂向負(fù)載總是固定的，由于即使上部室和下部室中的水位分別改變，總體總是注滿了水，因而不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩。因此，重量平衡極好。
另外，由于箱體1是氣密的，經(jīng)處理的水并不與大氣接觸，因而不會附著污染物，不產(chǎn)生臭味，因此，可以保持衛(wèi)生的環(huán)境。
另外，由于箱體設(shè)置得可以通過垂直向上推動隔壁2，從箱體1上部的經(jīng)處理的水的出口4排出上部室11中的經(jīng)處理的水，因而清潔的上部液體總是首先排出，不管存在的淤泥量如何，總是能夠取得清潔的經(jīng)處理的水。另外，甚至在水中存在不易沉淀的浮動成分如油或類似物的情形中，由于使用混濁度傳感器和類似裝置，并用此來轉(zhuǎn)接閥門，在經(jīng)處理的水的管線和淤泥管線之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，在清潔水和污染物之間實(shí)現(xiàn)區(qū)分，因此，不易出現(xiàn)與經(jīng)處理的水和污染物混合有關(guān)的事故。
下面對照圖2-5描述使用與本發(fā)明有關(guān)的水處理箱的水處理設(shè)備的實(shí)例。
圖2-5表示由四個圖1所示水凈化箱連接而成的水處理設(shè)備的示意圖。圖2-5表示整個水處理設(shè)備的處理過程的一個周期。另外，在本發(fā)明的水處理設(shè)備中最好連接多個水處理箱，而不局限于圖中所示的四個。
每個水處理箱體1A至1D的有關(guān)下部室12A至12D用一根管100連接起來，使用于水位調(diào)節(jié)的水能夠在各下部室之間流動。在用管100將各下部室12A至12D連接起來時，使用裝在每個水處理箱體1A至1D上的用于水位調(diào)節(jié)的水的進(jìn)出口7。由于每個箱體1的主體裝有多個進(jìn)出口7，因而能夠使一個水處理箱體的下部室12同時與幾個其它的水處理箱體的下部室12相連接，這樣就容易增加連接的箱體數(shù)目。
另外，管100連接于一個儲存箱200，該儲存箱內(nèi)裝用于水位調(diào)節(jié)的水，并且該儲存箱是每個水處理箱體1A至1D共用的。這樣，用于水位調(diào)節(jié)的水就能夠在儲存箱200和各下部室12A至12D之間流動。儲存箱200的作用是使引入各下部室12A至12D的經(jīng)處理的水的量均等。
上部室11A至11D連接于原水管線和經(jīng)處理的水的管線。因此，可以向上部室11A至11D供應(yīng)原水，而且經(jīng)處理的水可以從上部室11A至11D中的每一個排出。
上述的水處理設(shè)備設(shè)置得使每一個水處理箱體1A至1D可獨(dú)立地進(jìn)行水處理，而且原水處理過程的步驟定時可在每個箱體間調(diào)節(jié)。
也就是說，以圖2所示的過程為例，下部室12A被注水以具有在水處理箱體A中調(diào)節(jié)水位的能力，隔壁2A位于其最高位置上，原水即將送至上部室11A；在水處理箱體1B中，隔壁2B位于其最低位置上，上部室11B注滿原水，凝結(jié)劑即將添加，攪動裝置轉(zhuǎn)動以進(jìn)行攪動絮凝處理。在水處理箱體1C中，攪動裝置已停止并達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，然后絮凝的淤泥沉淀，并得到經(jīng)處理的水。在水處理箱體1D中，隔壁2D就要從其最低位置升起，從上部室11D排出經(jīng)處理的水。因此，在進(jìn)行原水處理時，每個水處理箱體1A至1D的處理階段的定時是不同的。
對于上述水處理設(shè)備來說，在圖3中的情形是，水處理箱體1A正在進(jìn)行過去水處理箱體1B中進(jìn)行的攪動絮凝處理，而上述水處理箱體1B則正在進(jìn)行圖2中的水處理箱體1C過去進(jìn)行的沉淀和分離，所述水處理箱體1C正在進(jìn)行圖2中由水處理箱體1D進(jìn)行的經(jīng)處理的水的排出，所述水處理箱體1D正在進(jìn)行圖2中水處理箱體1A進(jìn)行的原水供應(yīng)。
在這種情形中，由于原水送至上部室11D，因而隔壁2D下降，用于水位調(diào)節(jié)的水通過管100排出。此時，水處理箱體1A和1B正進(jìn)入處理階段，因?yàn)樗鼈兊母綦x閥處于其關(guān)閉狀態(tài)，隔壁2A和2B不能升起，用于水位調(diào)節(jié)的水不通過管100進(jìn)入下部室12A和12B中，用于水位調(diào)節(jié)的水只被引入下部室12C，其經(jīng)處理的水的閥和隔離閥是打開的，以便排出經(jīng)處理的水。這樣，隔壁2C升起，因而經(jīng)處理的水從上部室11C排出。
接著，圖4中的情形是，水處理箱體1A正在進(jìn)行沉淀和分離，水處理箱體1B正排出經(jīng)處理的水，水處理箱體1C引入原水，水處理箱體1D正進(jìn)行攪動絮凝處理。此時，如上所述，隔壁2B正在上升，用于水位調(diào)節(jié)的水正通過管100從下部室12C引入，水正從下部室12C排出。
接著，圖5中的情形是，經(jīng)處理的水正從水處理箱體1A排出，水處理箱體1B引入原水，水處理箱體1C在進(jìn)行攪動絮凝處理，水處理箱體1D在進(jìn)行沉淀和分離。此時，如上所述，隔壁2A正在升起，用于水位調(diào)節(jié)的水正通過管100從下部室12B引入，經(jīng)處理的水正從下部室12B排出。
此后，處理過程返回至圖2，如上所述地進(jìn)行重復(fù)。
而且，如果從任何一個水處理箱體的下部室排出的用于水位調(diào)節(jié)的水對于將其它水處理箱體的隔壁升至其最高位置來說，其體積不足或者過剩，那么，整個系統(tǒng)的平衡是通過下述方式保持的在不足的情形中，從儲存箱200供水使水流過管100，而在過剩的情形中則將水送回儲存箱200。
傳統(tǒng)的連續(xù)水處理具有嚴(yán)重的問題，在傳統(tǒng)的連續(xù)水處理中，每個步驟如混合步驟、絮凝步驟、沉淀-分離步驟都需要自己的處理容器。這就需要動力來從一個處理容器向另一個處理容器轉(zhuǎn)送原水和/或正在處理的水，而且在轉(zhuǎn)送原水和/或正在處理的水中，穩(wěn)定的處理會受到水溫變化的影響。
然而本發(fā)明解決了上述問題。本發(fā)明無需多個處理容器，因此，無需象傳統(tǒng)系統(tǒng)的那種轉(zhuǎn)送水的動力，穩(wěn)定的處理也不會受到水溫變化的影響。
另外，設(shè)備只需要很小面積的土地，由于設(shè)備可以容易地在陸地上連接水處理箱體而構(gòu)制，因而設(shè)備安裝工作可以容易地進(jìn)行。
按照這種方式連接多個水處理箱體，處理過程的定時在每個箱中是不同的，因此，原水的處理可以連續(xù)地進(jìn)行。
另外，由于從每個水處理箱體的上部室排放經(jīng)處理的水是采用下述方式進(jìn)行的在將原水送至其它水處理箱體的上部室的過程中，借助隔壁的向下運(yùn)動，用于水位調(diào)節(jié)的水被排出，因而并不需要排出經(jīng)處理的水的動力，可顯著降低動力成本。因此，可以采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)或太陽能發(fā)電機(jī)，從而能夠采用徹底節(jié)能的措施。因此，除了安裝簡單以外，可以在缺乏電力供應(yīng)設(shè)施的地區(qū)使用，或者在災(zāi)害時用作緊急水處理設(shè)備。
另外，通過增、減水處理箱體的數(shù)目，可以容易地調(diào)節(jié)處理能力，從而能夠容易地根據(jù)需處理的水量來設(shè)計(jì)設(shè)備。
在上面的描述中，平的板用作隔壁板21，但是并不局限于此。
例如，雖然并沒有畫出，但是，最好使板的外圈與外壁構(gòu)成一種容器狀的形式，將撓性片22的一個邊緣固定在外壁的周邊上。如果采用上述容器狀的隔壁板，那么，由于隔壁板與上部室11下部出沉淀的容納在壁隔板中的淤泥一起上升，因而這種隔壁板可有效地防止淤泥在上部室11內(nèi)的彌散。
下面對照附圖描述實(shí)施本發(fā)明的另一個實(shí)施例。
圖6的立體圖表示本發(fā)明的水處理設(shè)備。水處理設(shè)備300由平面的矩形圍壁301構(gòu)成，一個上部板302安裝在該圍壁的上部，構(gòu)成一個蓋子。一個底板303安裝在所述圍壁301的下緣上，底板借助一個撓性片304連接于上部板302。按照上述方式，所述上部板302、圍壁301、底板303和撓性片304圍成一個水處理室305。
圍壁301是一個上、下端敞開的包圍表面，它是通過在一個框架上伸展壁料而形成的，上述框架是利用氯乙烯管材或類似物組裝成的，所述包圍表面構(gòu)成水處理室的上半部的壁。下面將講到，由于水處理設(shè)備300在使用時沒入待處理的水中，因而構(gòu)成壁面的材料必須能夠保持水密，也必須具有很好的耐水性。例如，可以采用氯乙烯樹脂片，聚酯樹脂片、聚乙烯樹脂片或類似物，以及上述樹脂片的疊層片。
另外，圍壁301最好采用浮動袋或水袋構(gòu)成，所述浮動袋內(nèi)可注入空氣，所述水袋內(nèi)可注入水，這樣，圍壁301本身將在水中浮動，因而即使由于待處理的水的水位增、減而引起水面位置的垂向變化，水處理設(shè)備300將由于圍壁301的浮力，按照水位上、下移動，因此消除了必須按照水位連續(xù)改變安裝位置而引起的麻煩。
關(guān)于上述的浮動袋或水袋，它們可以構(gòu)成框架中的壁面，采用氯乙烯或類似物的撓性片形成袋的材料，然后注入水或空氣，或者按照與上述相同的方式用撓性片構(gòu)成的管狀袋材包圍框架，然后注入水或空氣，某種適當(dāng)?shù)谋诹系臉渲梢栽跉獯蛩g伸展。
上部板302構(gòu)成圍壁301上部的蓋子。該上部板302切斷在水處理室305中經(jīng)處理的水和外部原水(待處理的水)之間的接觸，并且保證廢物和其它異物不能進(jìn)入水處理室305，防止臭氣逸出，并保證環(huán)境衛(wèi)生。從減輕重量，以及對上部板302的浮力的觀點(diǎn)來看，它可以用內(nèi)部充氣的浮動袋構(gòu)成，也可由形成板狀的發(fā)泡合成樹脂材料構(gòu)成。
底板303制成大致與圍壁301的平面形狀相同的形狀，并制得稍小于所述圍壁301的平面形狀。底板的材料可以采用硬的氯乙烯及類似的合成樹脂板、不銹鋼或類似的金屬板等。金屬板也可以具有涂覆氯乙烯或含氟樹脂的表面。
如圖7所示，底板303裝有浮動調(diào)節(jié)袋306。浮動調(diào)節(jié)袋306連接于圖中未畫出的供氣/放氣裝置，并且可以通過所述供氣/放氣裝置充氣和放氣。下面將講到，由于這種底板設(shè)置在待處理水的表面下面，因而借助浮動調(diào)節(jié)袋306的充氣形成浮力，并且由于該浮力而在水中上升。在這種上升運(yùn)動的時候，由于底板303形成得稍小于圍壁301的平面形狀，因而它容納在圍壁301中，在圍壁301的內(nèi)表面和底板303之間形成一個小的間隙(見圖10中300A所示情形)。另外，浮動調(diào)節(jié)袋306的放氣將使底板303在其自重的作用下在水中落至圖6所示狀態(tài)。
圖中所示的浮動調(diào)節(jié)袋306裝在底板303的上表面上，但是，也可以裝在下表面上，或裝在上、下表面上。另外，如圖所示，浮動調(diào)節(jié)袋306在視圖平面中大致形成一個符合底板303外圈的炸面餅圈形狀，不過，該平面形狀也可以是任意的。
一個攪動裝置307大致裝在底板303上表面的上方，能夠以固定的速度攪動水處理室305申被處理的水。一個浸入水中的攪拌器用作攪動裝置307。
一個撓性片304伸展在圍壁301的下緣和所述底板303的外圈之間，從而構(gòu)成水處理室305的壁面的下半部。該撓性片304本身是撓性的，因而易于彎曲。因此，連接于撓性片304下緣的底板303，如上所述，能夠借助浮動調(diào)節(jié)袋306的充氣和放氣而上升和下降。撓性片304的材料可以采用具有耐水性和耐化學(xué)品性的軟合成樹脂材料如合成聚酯片、合成聚乙烯片及類似物。
另外，底板303并不局限于圖示的平板。例如，雖然并沒有畫出，但是平板的外圈也可以翻起以形成帶有側(cè)壁的容器狀形狀，然后將撓性片連接于該容器狀底板的側(cè)壁的外圈上。這樣，由于底板上升，沉淀于水處理室305下部的淤泥容納在底板內(nèi)，因而(容器狀)底板303可有效地防止淤泥在水處理室內(nèi)彌散。
另外，為了實(shí)現(xiàn)相同的目的，雖然沒有在圖中畫出，但是，在底板303的上部最好安裝一個浮動調(diào)節(jié)袋，使其包圍撓性片304的外周，在其本身和底板303之間留下一個間隙，并使得當(dāng)?shù)装?03由于浮動調(diào)節(jié)袋充氣而上升時，裝在浮動調(diào)節(jié)袋和底板303上的撓性片304能夠包住已沉淀于水處理室305下部的淤泥。
在圖6中，標(biāo)號308是將原水引入水處理室305的、裝在圍壁301上部的原水進(jìn)口。標(biāo)號309是經(jīng)處理的水的出口，通過該出口經(jīng)處理的水從水處理室305排到外界，該出口在壁面上與所述原水進(jìn)口308相對的位置上安裝在圍壁301的上部。
例如，如圖8所示，原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309的打開和關(guān)閉可通過下述方式進(jìn)行向原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309的管狀部分310中插入一個閥袋311，該閥袋可以借助一個未畫出的供氣/放氣裝置充氣和放氣，形成一個開閉閥，該開閉閥通過使所述閥袋311充氣而關(guān)閉管狀部分310，堵住原水或經(jīng)處理的水的流動，或者通過使所述閥袋放氣而在管狀部分310的內(nèi)表面和閥袋311的外表面之間形成一個間隙，從而使原水或經(jīng)處理的水可以流動。這個充氣/放氣裝置最好與浮動調(diào)節(jié)袋306采用同一個充氣/放氣裝置。
當(dāng)使用上述水處理設(shè)備300時，待處理的水的水處理通過下述方式進(jìn)行大致在待處理的水的表面高度上，將圍壁301、原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309沒入待處理的水中。
這里，作為待處理的水的實(shí)例可以是家庭用水、漂洗水(graywater)、下水道廢水、工業(yè)廢水、河流、湖泊和沼澤水，以及海水。另外，湖水和沼澤水并不局限于湖泊和沼澤，而也可包括池塘和渠道。
另外，在本發(fā)明中的水處理可以指家庭用水、漂洗水、下水道廢水、工業(yè)廢水、河流、湖泊和沼澤水的凈化、以及海水或類似物的淡化的準(zhǔn)備處理，與本發(fā)明相關(guān)的水處理設(shè)備在進(jìn)行上處處理時十分有效。
另外，在水處理中，在可以建立混凝土等的水箱時，清潔的水平衡水可以放置在水箱中，水處理設(shè)備300可以浸入清潔的水平衡水中，原水送入水處理設(shè)備的水處理室305，經(jīng)處理的水從水處理室305排出。
為了進(jìn)行上述的水處理，雖然可以只使用一個本發(fā)明的水處理設(shè)備300，但是，最好根據(jù)待處理的水量使用多個連接起來的裝置，使每個裝置的原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309都在同一側(cè)。這樣就易于通過簡單地增加連在一起的水處理設(shè)備300來應(yīng)對待處理水量的增加。另外，在圖9中表示一個實(shí)例，其中4個水處理設(shè)備300A至300D連接在一起，但是，對于可以連接的設(shè)備數(shù)目并沒有限制。另外，如圖所示，水處理設(shè)備可以彼此實(shí)際接觸，也可以布置得其間存在小的間隙。標(biāo)號308A至308D表示各水處理設(shè)備300A至300D的原水進(jìn)口。另外，標(biāo)號312是水處理設(shè)備300A至300D的整個系統(tǒng)停泊的錨。
在圖10-13中，通過從水中去除懸浮固體的情形來描述水處理設(shè)備300的工作。象圖9所示的情形那樣，在這些附圖中有四個水處理設(shè)備300A至300D，但是，由于每個設(shè)備的工作相同，因而僅以水處理設(shè)備300A為代表進(jìn)行說明。另外，每個水處理設(shè)備300A至300D的處理工作是按照圖10-13的(從上至下的)順序進(jìn)行的。
首先，原水進(jìn)口308被打開，使原水能夠流入水處理室305。此時，由于底板303已升至其在水處理室305中的最高位置，因而注入底板303上的浮動調(diào)節(jié)袋306的空氣被撤掉，使底板303在其自重的作用下沉降，增大了水處理室305中容納原水的內(nèi)部容積(圖10)。
當(dāng)?shù)装?03已降至其最低位置，水處理室305注入原水至其最大容積時，原水進(jìn)口308被關(guān)閉，進(jìn)行處理。原水的處理是通過動力轉(zhuǎn)動攪動裝置307，進(jìn)行一定時間的攪動絮凝處理(圖11)。在該攪動處理中，可以在引入原水的同時從原水進(jìn)口308送入凝結(jié)劑。
固定時間的攪動處理以后，攪動裝置308被停止，使其達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，來自原水的淤泥沉淀下來，并與清潔的上部經(jīng)處理的水分離(圖12)。
沉淀和分離以后，經(jīng)處理的水的出口被打開，使經(jīng)處理的水能夠流出，通過向裝在底板303上的浮動調(diào)節(jié)袋注入空氣而使底板303獲得浮力，借助該浮力，使底板303在水處理室305內(nèi)升起(圖13)。由于底板(305)升起，因而在水處理室305中的經(jīng)處理的水(上部清潔水)從經(jīng)處理的水的出口309排出，經(jīng)處理的水的排出連續(xù)進(jìn)行直至底板達(dá)到其最高位置。此時，由于通過上升的底板303從下面的推動，經(jīng)處理的水被排出，因而清潔的上部的經(jīng)處理的水總是先被排出，不管沉淀的淤泥量如何，總是排出經(jīng)處理的水。在經(jīng)處理的水排出以后，除去沉淀的淤泥。
接著，經(jīng)處理的水的出口309被關(guān)閉，原水進(jìn)口被打開，使水能夠流動，其后重復(fù)上述過程。
這樣，按照本發(fā)明的水處理設(shè)備，從原水供應(yīng)、攪動操作、沉淀和分離直至經(jīng)處理的水的排出的一系列操作可以直接在待處理的水中進(jìn)行。因此，不需要大規(guī)模的處理設(shè)備，設(shè)備的安裝工作可以得到簡化。另外，由于處理是在直接浸入待處理的水中進(jìn)行的，因而處理工作無需占用陸地上的地方。另外，為了引入原水及排出經(jīng)處理的水而進(jìn)行的底板303的升降運(yùn)動只要向浮動調(diào)節(jié)袋306供氣或從其放氣的短暫操作，由于無需將泵和類似裝置連續(xù)用作輸送裝置，因此可以顯著降低動力成本，因而可以使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)或太陽能發(fā)電機(jī)，從而可能采用徹底的節(jié)能措施。因此，除了易于安裝以外，也可以在沒有發(fā)電設(shè)施的地區(qū)使用。
另外，如在圖10-13中那樣，當(dāng)多個水處理設(shè)備連接在一起時，最好每個水處理設(shè)備300A至300D在進(jìn)行處理時有不同的操作程序定時。也就是說，象在圖10中的情形那樣，當(dāng)原水正送向水處理設(shè)備300A時，原水的攪動絮凝處理正在水處理設(shè)備300B中進(jìn)行，在水處理設(shè)備300C中沉淀和分離過程正以靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行，在水處理設(shè)備300D中正在排出經(jīng)處理的水，其后，在圖11至圖13的步驟中，每個水處理設(shè)備300A至300D的程序定時是不同的。這樣只需要一個(在圖中未畫出的)供氣/除氣裝置進(jìn)行只在一個水處理設(shè)備中的底板303上的浮動調(diào)節(jié)袋306的供氣或除氣操作，由于不必同時為所有的水處理設(shè)備進(jìn)行底板303上的浮動調(diào)節(jié)袋306的供氣和除氣操作，因而供氣和除氣的壓縮機(jī)功率不必特別大，因此是更為有效的節(jié)能措施。
如圖14所示，本發(fā)明的水處理設(shè)備300浸入河流400的水中，原水進(jìn)口位于上游，可以用于進(jìn)行河流400中的水處理。也就是說，在將河流400的原水引入水處理設(shè)備300中進(jìn)行處理，并在下游方向排出經(jīng)處理的水以后，在下游方向中懸浮固體濃度可以比上游水中的懸浮固體濃度有所降低。將多個水處理設(shè)備300連為一個組件，沿著河流400的流向間隔地采用多個組件，這樣在凈化河流400的水時更為有效。另外，在圖中，標(biāo)號313是設(shè)在陸地上的控制組件，包括一個供氣/除氣裝置，控制在底板303上的浮動調(diào)節(jié)袋306的供氣和除氣及在原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309中的閥袋311的供氣和除氣。
圖15表示在湖泊或沼澤401中布置的水處理設(shè)備1。水處理設(shè)備300浸入湖泊或沼澤401的水中，將所述湖泊或沼澤401的原水引入水處理設(shè)備300進(jìn)行處理，并將經(jīng)處理的水再次放入湖泊或沼澤401，這樣就能夠逐漸減少湖泊或沼澤的水中的懸浮固體的濃度。將多個水處理設(shè)備300連為一個組件，也可以根據(jù)湖泊或沼澤401的面積布置多個組件。
在例如圖16所示的湖泊或沼澤401具有中央島或類似物，使用水處理設(shè)備300的情形中，所述水處理設(shè)備能夠?qū)⒑椿蛘訚?01分成未處理側(cè)和已處理側(cè)，從而使處理工作能夠有效地進(jìn)行。按照這種方式，也能夠使渠道進(jìn)行有效的處理。
圖17表示水處理設(shè)備1布置在海洋的港區(qū)402中的情形。水處理設(shè)備300浸入港區(qū)402的水中，將港區(qū)402的原水引入水處理設(shè)備300進(jìn)行處理，并將經(jīng)處理的水再次送入港區(qū)402，這樣就能夠逐漸減少港區(qū)402的水中的懸浮固體的濃度。將多個水處理設(shè)備300連為一個組件，也能夠根據(jù)港區(qū)402的面積布置多個組件。
圖18表示水處理設(shè)備1的一個不同結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成水處理室305的圍壁301在經(jīng)處理的水的出口309側(cè)與用于儲存已排出的經(jīng)處理的水的一個經(jīng)處理的水的儲存室314接觸。
該經(jīng)處理的水的儲存室314按照與所述水處理室305相同結(jié)構(gòu)，由圍壁301、上部板302、底板303和一個撓性片構(gòu)成，它與所述水處理室305裝配在一起，同樣浸入待處理的水中，暫時儲存它從水處理室305接收的經(jīng)處理的水。在經(jīng)處理的水的儲存室314中儲存的經(jīng)處理的水，根據(jù)需要可被放出，并可被輸送至不同的處理設(shè)施，以便進(jìn)一步處理，或者可有效地用作漂洗水。
另外，在上面的描述中，已經(jīng)描述了將水處理設(shè)備300直接浸入待處理的水中的情形，雖然沒有在附圖中畫出，但是，在建立了混凝土或類似的水箱的情形中，清潔的水可儲存在水箱中，水處理設(shè)備300最好儲存在清潔的水中。在這種情形中，經(jīng)處理的水引入水處理設(shè)備300的水處理室305中，按照與所述水處理箱體相同的方式從水處理室排出經(jīng)處理的水和過多的淤泥，將管線等直接連接于原水進(jìn)口308和經(jīng)處理的水的出口309，這樣，能夠利用泵調(diào)節(jié)流量。
另外，上面的描述中提到通過使凝結(jié)劑與原水混合來進(jìn)行處理，但是，也可以利用活性淤泥來進(jìn)行原水的處理。
另外，水處理設(shè)備300的平面形狀并不局限于矩形，也可以呈圓形和類似形狀，這是任意的。
權(quán)利要求
1.一種水處理設(shè)備，它包括一個具有原水進(jìn)口和經(jīng)處理的水的出口的箱體，所述箱體裝有一個隔壁，該隔壁將所述箱體分成構(gòu)成上部室和下部室的上、下部分；隔壁也能夠在箱體內(nèi)上、下移動，從而使所述上部室和下部室內(nèi)的水位變化，其中在所述隔壁上方的上部室和在所述隔壁下面的下部室都注有水。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理設(shè)備，其特征在于所述隔壁是由一個矩形或圓形隔壁板和一個撓性片構(gòu)成的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水處理設(shè)備，其特征在于在所述上部室中，一個攪動裝置懸掛在箱體的上部。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的水處理設(shè)備，其特征在于一個浮動調(diào)節(jié)袋裝在隔壁板下部上。
5.一種水處理設(shè)備，它包括多個如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的水處理設(shè)備，它們可在一起使用。
6.一種水處理設(shè)備，它包括多個如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的水處理設(shè)備可在一起使用，每個水處理箱體的下部室連接得使水可在各水處理箱體的下部室之間流動，原水送至水處理箱體的上部室，據(jù)此下部室的水被排出，隔壁移動直至隔壁達(dá)到其下部位置且原水注入上部室至其容積極限，然后進(jìn)行原水的處理，以及經(jīng)處理的水和淤泥的分離，使不同的水處理箱體之間原水處理各步驟的定時不同，因而當(dāng)原水送至任一個水處理箱體的上部室時，從下部室排出的用于水位調(diào)節(jié)的水被引入原水處理已經(jīng)完成的箱體的下部室中，使隔壁向上移動，從上部室排出經(jīng)處理的水。
7.一種水處理方法，它包括使用如權(quán)利要求4或5所述的水處理設(shè)備，在每個水處理箱體中的原水處理循環(huán)如下第一步驟是，原水送至箱體的上部室中，在下部室中用于水位調(diào)節(jié)的水被排出，使原水注入上部室至其最大容積，第二步驟是，凝結(jié)劑與上部室中的原水混合，進(jìn)行攪動絮凝處理，第三步驟是，原水出現(xiàn)沉淀和分離，第四步驟是，用于水位調(diào)節(jié)的水被引入下部室中，經(jīng)處理的水從上部室排出。
8.如權(quán)利要求7所述的水處理方法，其特征在于設(shè)立所有多個水處理箱體共用的用于水位調(diào)節(jié)的水的儲存箱，該儲存箱布置得使水可在所述儲存箱和每個水處理箱體的下部室之間流動。
9.一種水處理設(shè)備，它包括除了裝在浸入待處理的水中的圍壁上部的原水進(jìn)口和經(jīng)處理的水的出口以外，所述圍壁在其上部裝有一個上部板；一個撓性片裝在其下緣，在撓性片上連接一底板，因此該底板能夠垂向運(yùn)動，因而上部板、圍壁和底板及撓性片構(gòu)成一個封閉的水處理室；一個浮動調(diào)節(jié)袋裝在所述底板上，通過連接于一個供氣/除氣裝置，所述浮動調(diào)節(jié)袋可被充氣和放氣，通過使所述浮動調(diào)節(jié)袋充氣，可使所述底板借助浮力上升，因而從上部室排出經(jīng)處理的水；通過使所述浮動調(diào)節(jié)袋放氣，所述底板在其自重作用下將下落，使原水引入水處理室。
10.如權(quán)利要求9所述的水處理設(shè)備，其特征在于所述圍壁是用浮動袋構(gòu)成的，所述浮動袋充有空氣。
11.如權(quán)利要求9或10所述的水處理設(shè)備，其特征在于一個攪動裝置安裝在所述底板上方。
12.如權(quán)利要求9，10或11所述的水處理設(shè)備，其特征在于一個具有與所述處理室相同結(jié)構(gòu)的儲存室在經(jīng)處理的水的出口那側(cè)與所述圍壁接觸，并用于儲存從處理室排出的經(jīng)處理的水。
13.一種水處理設(shè)備，其中按照權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)的多個水處理設(shè)備可以布置在一起。
全文摘要
本發(fā)明的水處理設(shè)備的特征是，一個在上部裝有原水進(jìn)口和經(jīng)處理的水的出口的箱體具有將所述箱體分成上、下部的一個上部室和一個下部室，并裝有一個可升降以調(diào)節(jié)上、下部室內(nèi)的水位的隔壁，在隔壁上方的上部室和在隔壁下面的下部室都注入水。利用這種結(jié)構(gòu)的新穎的水處理設(shè)備在水處理廠中極易組裝。
文檔編號B01D21/00GK1439607SQ0210510
公開日2003年9月3日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月20日
發(fā)明者伊澤義信 申請人:伊澤義信, 山﨑明彥