專利名稱：結(jié)合有吸附凈化和平行板分離的箱體系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種水處理方法和實施這種方法的設(shè)施。該設(shè)施結(jié)合具有順序操作的傾斜平行板沉降器的高速凈化器，隨后通過浮動介質(zhì)進行吸附凈化。

發(fā)明內(nèi)容
雖然吸附凈化和平行板分離通常用于獨立式過濾系統(tǒng)中，希望的是與單個儲罐系統(tǒng)相結(jié)合的包括吸附凈化器和傾斜平行板分離器的整體式系統(tǒng)。
因此，在第一方面中，提供一種用于過濾含有固體的液體的設(shè)備，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器以及吸附凈化器，其中傾斜平行板分離器和吸附凈化器是疊置的構(gòu)造，其中吸附凈化器位于傾斜平行板之上，并且其中該設(shè)備構(gòu)造成使得含有固體的液體首先進入傾斜平行板分離器，接著從中去除固體一部分的液體進入吸附凈化器。
在第二方面中，提供一種用于過濾含有固體的液體的設(shè)備，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器以及吸附凈化器，其中傾斜平行板分離器和吸附凈化器是并置的構(gòu)造，并且其中該設(shè)備構(gòu)造成使得含有固體的液體首先進入傾斜平行板分離器，接著從中去除固體一部分的液體進入吸附凈化器。
在第二方面的實施例中，該設(shè)備還包括接觸箱，其中接觸箱在進入含有傾斜平行板分離器的腔室的入口的上游。
在第二方面的實施例中，該設(shè)備還包括位于吸附凈化器下游的過濾器。
在第二方面的實施例中，該設(shè)備還包括位于傾斜平行板分離器下游的過濾器。
在第二方面的實施例中，該設(shè)備還包括多孔中空纖維薄膜過濾器。
在第二方面的實施例中，傾斜平行板分離器還包括空氣擴散格柵。
在第三方面中，提供一種用于清理過濾含有固體的液體的設(shè)備的方法，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器以及吸附凈化器，其中傾斜平行板分離器和吸附凈化器是并置的構(gòu)造，該方法包括將含有固體的液體引入傾斜傾斜板分離器的步驟，由此去除固體的一部分，形成分離液體；將分離液體引入吸附凈化器；停止含有固體的液體流入傾斜平行板分離器；對吸附凈化器進行空氣吹掃；對傾斜平行板分離器進行空氣吹掃；并且開啟排廢門以便將含有固體的廢棄液體從該設(shè)備流出。
在第三方面的實施例中，該方法還包括在用空氣吹掃吸附凈化器之后將液體流過吸附凈化器的步驟。
在第三方面的實施例中，該方法還包括在用空氣吹掃傾斜平行板分離器之后將液體流過傾斜平行板分離器的步驟。


圖1表示采用疊置構(gòu)造的吸附凈化器和傾斜平行板分離器的優(yōu)選實施例的設(shè)備；圖2表示采用吸附凈化器和傾斜傾斜板分離器以及下部通氣格柵、下部廢物連接部件以及接觸箱的優(yōu)選實施例的設(shè)備；圖3表示采用吸附凈化器和傾斜傾斜板分離器以及上部通氣格柵、下部廢物連接部件以及接觸箱的優(yōu)選實施例的設(shè)備；圖4表示采用吸附凈化器和傾斜傾斜板分離器以及下部通氣格柵、下部廢物連接部件但沒有接觸箱的優(yōu)選實施例的設(shè)備；圖5表示采用吸附凈化器和傾斜平行板分離器的優(yōu)選實施例的設(shè)備以及采用下部通氣格柵但沒有接觸箱或下部廢物連接部件的設(shè)備；圖6表示采用相互并置構(gòu)造的吸附凈化器和傾斜平行板分離器以及薄膜過濾器的優(yōu)選實施例的設(shè)備；圖7表示其中采用噴射器以便將空氣噴入薄膜模塊的薄膜過濾器；圖8表示采用具有整體空氣管線的噴射器以便將空氣和淤泥的混合物噴入薄膜模塊的薄膜過濾器；圖9表示采用具有整體空氣管線的噴射器以便將空氣和混合液體的混合物噴入薄膜模塊的薄膜過濾器；圖10表示連續(xù)微量過濾系統(tǒng)。
具體實施例方式
以下的說明和實例詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到本發(fā)明具有包括在其范圍內(nèi)的多個變型和改型。因此，優(yōu)選實施例的描述不應(yīng)該認(rèn)為限制本發(fā)明的范圍。
用于處理的水被過濾的液體可以包括例如原水的水、化學(xué)摻雜的水和以及進行其它預(yù)處理的水。具有通?？梢园凑諆?yōu)選實施例處理具有25NTU或低至50、75、100、125、150、175、200、225、250、275或300NTU或更高的入流濁度。可以處理多種原水類型，包括那些含有濁度、顏色、鐵、鎂、溶解有機碳、微生物、砷、磷酸鹽、硅石、放射性核素、鉛和其它重金屬、銅、硒和銻的原水，以及具有味道和/或氣味的水。雖然優(yōu)選實施例的設(shè)備通常對于水處理來說是優(yōu)選的，在某些實施例中，它也可用來處理其它含有固體的液體。
在某些實施例中，優(yōu)選的是將水進行預(yù)處理，例如化學(xué)凝結(jié)或沉積，以便實現(xiàn)某種程度的固體去除。水通過明礬、硫酸鐵、鋁酸鈉和/或陽離子聚合物處理。在其中使用金屬鹽的某些情況下，希望使用最好是少量的非離子或陰離子聚合物，以便改善吸附介質(zhì)中的固體捕捉性。在某些情況下，例如在吸附凈化器的下游使用介質(zhì)過濾器時，可采用陽離子聚合物，以便增強總體處理。在預(yù)處理過程中，在膠體顆粒的電荷中和去穩(wěn)定作用中，低分子重的陽離子聚合物也可用來增強或代替金屬鹽凝結(jié)劑。
按照優(yōu)選實施例也可去除磷。通過適當(dāng)化學(xué)預(yù)處理，例如與鋁或鐵鹽一同沉淀，可以去除例如砷、鈾或鐳的其它元素。
任選的是，例如粉末活性碳、離子交換樹脂、含水氧化錳、磁性離子交換樹脂(例如可以從ORICA Advanced Water Technologies Pty.Ltd.of Ascot Vale，Victoria，Australia得到的以MIEX商標(biāo)銷售的樹脂)的吸附材料可用來去除某種污染物。任選的是，具有大約水的比重的例如膨潤土、硅砂或石榴砂的惰性細(xì)化材料可添加到原水或凝結(jié)水中，以便改善固體的沉降性能。
原水也可通過氧化劑處理，以便形成例如氫氧化鐵或氧化錳的不溶解的金屬氧化物，從而將作為作為氧離子提供的例如砷的元素轉(zhuǎn)換成優(yōu)選的價狀態(tài)，以便通過吸附或一同沉淀來去除，從而實現(xiàn)溶解有機合成物的局部破壞，例如有助于味道和氣味的那些，或者改善系統(tǒng)中的絮結(jié)和總體顆粒去除。適當(dāng)?shù)难趸瘎┗瘜W(xué)品包括高錳酸鉀和可作為氯氣添加的氯，作為現(xiàn)場產(chǎn)生的電解產(chǎn)生氯，或者作為次氯酸鈉或鈣溶液。
也可添加多種堿性或酸性化學(xué)品以便將PH調(diào)節(jié)到優(yōu)選的設(shè)定點。
吸附凈化器優(yōu)選實施例的系統(tǒng)的部件之一是吸附凈化器。吸附凈化器通常構(gòu)造成含有浮動介質(zhì)以便從預(yù)凝結(jié)水中去除濁度和顏色的箱體。預(yù)制鋼箱體通常是優(yōu)選的；但是，也可采用水泥或其它材料的箱體。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到可以采用適當(dāng)?shù)南潴w、槽或其它容納結(jié)構(gòu)。浮動介質(zhì)通常通過由鋁或不銹鋼構(gòu)成的保持屏包含在箱體內(nèi)。浮動介質(zhì)最好用于凈化器中。這種介質(zhì)的比重可小于1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1。在特別優(yōu)選的構(gòu)造中，包括一層大約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60英寸厚的浮動介質(zhì)局限在箱體內(nèi)。最好是，箱體包括從大約15或20英寸到大約40或45英寸的浮動介質(zhì)，最為優(yōu)選的是從大約24到大約36英寸的浮動介質(zhì)。但是在某些實施例中，浮動介質(zhì)可包括大于大約60、65、70、80、90或100英寸厚度的一層。適當(dāng)?shù)母咏橘|(zhì)包括具有扁平盤形聚乙烯的那些介質(zhì)，該介質(zhì)具有略微粗化的表面，或者其它可以購買到的浮動介質(zhì)。根據(jù)不同的因素，例如將要處理的液體的性質(zhì)以及設(shè)備的構(gòu)造，具有其它形狀的浮動介質(zhì)可以是優(yōu)選的，例如球形、桿形、不規(guī)則形狀或任何適當(dāng)形狀。雖然聚乙烯是優(yōu)選的，也可以采用其它材料，例如其它的聚合物、陶瓷、玻璃、金屬材料、礦物質(zhì)或合成材料。該介質(zhì)可進行表面處理，例如物理或化學(xué)粗化、涂覆或其它適當(dāng)?shù)奶幚怼?br> 在某些實施例中，最好是采用天然的浮動介質(zhì)或其比重大于1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或2或更大的介質(zhì)。在這些實施例中，平行板分離器可放置在吸附凈化器之上或者甚至放置在吸附凈化器旁邊。
在操作中，通過傾斜板沉降器的預(yù)處理的水進入吸附凈化器的底部，并且向上流過其中去除固體的介質(zhì)床。在凝結(jié)顆粒運動通過吸收介質(zhì)床并保持時出現(xiàn)接觸絮凝和凈化。此過程通過與先前截留的固體重復(fù)接觸來增強。操作過程中的液壓加載速率通常從大約1、2、3或4gpm/ft2到大約16、17、18、19、20、25、30、35、40、45或50或更大的gpm/ft2，最好是從大約5、6、7、8、9或10gpm/ft2到大約11、12、13、14或15gpm/ft2。但是，在某些實施例中，可以采用或高或低的加載速率。獨立式吸附凈化器的入流濁度的上限通常是大約75NTU，并且色限通常是大約25色度。但是，特別是在短周期的情況下，可以允許較高的濁度和色限。對于長達(dá)幾個小時或更多的周期來說，通?？梢栽试S高達(dá)100、125、150、175、200、225、250、275、300、350、400、425、475或500NTU或更高的濁度。
吸附凈化器通常用原水或某些其它液體沖刷，并且結(jié)合空氣吹掃系統(tǒng)來去除截留的固體。沖刷過程中的水流方向最好是向上的方向。但是，也可以使用向下、側(cè)向或其它方向的沖刷?？諝獯祾邤U張并擦除介質(zhì)一般去除依附的固體。雖然可以采用沖刷和/或空氣吹掃系統(tǒng)的手動控制，通常最好是采用自動控制來監(jiān)測該單元并且在沖刷過程中提供控制。根據(jù)流動速率和介質(zhì)類型，在吸附凈化器中實現(xiàn)從大約40％、45％、50％、55％、60％、65％或更少減小到大約95％或更多的懸浮固體。通常，吸附凈化器去除從大約70％或75％到大約80％、85％或90％的入流固體。
平行板分離器優(yōu)選的實施例的系統(tǒng)的部件之一是平行板分離器。平行板分離器在顯著小于傳統(tǒng)凈化器的空間內(nèi)提供用于懸浮固體的大沉降區(qū)域。系統(tǒng)每天的能力通常從5、10或15gpm到幾百萬加侖，通常從大約0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75或5加侖每分鐘/每平方英寸(gpm/ft2)或更少到高達(dá)大約6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50gpm/ft2或更大。
平行板分離器的性能通常等于或高于傳統(tǒng)凈化設(shè)備，提供明顯優(yōu)勢。平行板分離器的優(yōu)點包括利用最小地面空間、低的維護、安裝和投資成本。平行板分離器可包括薄板沉降器，沉降器結(jié)合有通常都在單個取向上對準(zhǔn)的平行平板的陣列，板之間的垂直距離從大約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5英寸或更少到大約1、2、3、4、5、6、7、8、9、10英寸或更多。其它類型的平行板包括管式沉降器，其中薄片布置在一個或多個取向上，提供可包括一個或多個方向變化的流動路徑。薄片可以是平的、波浪形或者結(jié)合多種其它表面構(gòu)造。其它凈化裝置采用片狀材料，該材料用來提供用于固體在其上沉降的附加表面面積、調(diào)節(jié)將要凈化的液體的流動路徑或以上兩種作用。
在優(yōu)選實施例中，平行板分離器包括涂覆環(huán)氧樹脂的碳鋼容器(或者具有另一適當(dāng)材料的容器)、纖維增加塑料(FRP)平行板、入口、出口和淤泥噴嘴、淤泥收集斗、入流供應(yīng)裝置和分配區(qū)域、出流槽以及淤泥斗中的進出人孔。板通常以一定角度傾斜，以便提高快速沉降。通常，傾斜角度從大約15、20、25、30、35、40或45度或更小到大約75、80或85度或更大，優(yōu)選的是從大約50或55度到大約65或70度，并且最優(yōu)選的是大約60度。板都可以相同角度傾斜，或者不同的板可以不同的角度傾斜。同樣，板可以彎曲，以便在其表面的不同點處提供變化的傾斜角度。
板通常隔開從大約1/2英寸到大約6英寸的距離，優(yōu)選是大約2英寸的距離。通常液壓加載速率從0.05、0.1、0.15、0.2或0.25或更少的gpm/ft2的表面水凈化有效面積變化到大約0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9或更高的gpm/ft2的表面水凈化有效面積。在某些實施例中或高或低的加載速率可以是優(yōu)選的。有效面積限定為用來沉降的傾斜板的表面面積。
該系統(tǒng)可以構(gòu)造成使得沉降固體收集在罐底部，在板上沉降并且在重力的影響下沿著板運動。作為選擇，沉降器可設(shè)計成通過使得淤泥在板上交叉流動到罐一側(cè)定位的淤泥收集系統(tǒng)而使得淤泥朝著板的頂部收集。采用任何類型的淤泥收集器，可以收集一部分淤泥并且使其循環(huán)到靠近將凝結(jié)劑引入原水的位置，或者系統(tǒng)中的某些其它位置。這種預(yù)先形成的絮凝物的循環(huán)通常改善了可沉降的絮凝物的形成和生長。
特別是如果該系統(tǒng)采用凝結(jié)劑和/或絮凝劑，快速混合和絮凝池可與平行板分離器結(jié)合使用。可變速度絮凝器驅(qū)動器通常在絮凝池上使用?；瘜W(xué)預(yù)處理系統(tǒng)、淤泥泵送系統(tǒng)以及特殊涂層也是可以得到的。如果對于特定應(yīng)用來說希望特殊的滯留時間，可以設(shè)置分開的快速混合和絮凝箱?？焖倩旌虾托跄娠@著節(jié)省化學(xué)品的消耗量以及淤泥產(chǎn)生速度和處理成本。圖1所示系統(tǒng)使用板式沉降系統(tǒng)上游的斗形容積作為絮凝容積。如果此容積不足以充分預(yù)處理，那么可以在上游設(shè)置分開的絮凝和快速混合容積。
整體式系統(tǒng)圖1表示優(yōu)選實施例的裝置。該裝置將水凈化的兩種技術(shù)進行結(jié)合傾斜平行板(傾斜平行板分離器)分離以及吸附凈化(吸附凈化器)。兩種方法能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的處理水。但是，在水的濁度或固體含量增加時，兩者都具有不利地影響其水處理效率的缺陷。傾斜平行板分離器分離通常需要通過更多的板、減小的傾斜角度和更大的板深度來提供每流速的附加伸出板區(qū)域，以便產(chǎn)生具有低懸浮固體和/或濁度的流出物。吸附凈化器單元通常需要沖刷，并且在供應(yīng)水中的固體增加時可能減小流速。
通過將兩種方法結(jié)合成單個順序操作系統(tǒng)，可以提高的效率處理具有高固體水平的供應(yīng)水。在優(yōu)選實施例的裝置中，指向傾斜平行板分離器分離的裝置的部分減小入流固體的水平，使得低濃度到正常濃度的固體指向吸附凈化器單元。正常固體濃度通常限定為大約20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30NTU，但是在某些實施例中例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18或19NTU或35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100或更高的NTU的或高或低的濃度也可認(rèn)為是正常的。如上所述，吸附凈化器能夠在幾個小時或更短的短時間內(nèi)處理高達(dá)300NTU或更多。
在某些實施例中，淤泥循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合到系統(tǒng)中，以便將固體從沉降板區(qū)域返回到入流水流中。這里，提供附加的固體接觸，對于傾斜平行板分離器分離來說，使得固體更加容易沉降。
傾斜平行板分離器和吸附凈化器的疊置構(gòu)造表示在圖1中。在附圖中，提供大約1、1.5或2分鐘到2.5、3、3.5分鐘或更長時間的凝結(jié)/絮凝時間的接觸箱位于去往含有傾斜平行板分離器和吸附凈化器的腔室的入口之前。根據(jù)現(xiàn)場特定的情況，接觸箱可擴張或取消。圖2-5表示優(yōu)選實施例的設(shè)備的不同構(gòu)造，包括具有下部通氣格柵、下部廢物連接部件以及接觸箱的構(gòu)造(圖2)、包括下部通氣格柵、下部廢物連接部件以及接觸箱的構(gòu)造(圖3)、包括下部通氣格柵和下部廢物連接部件但沒有接觸箱的構(gòu)造(圖4)以及包括下部通氣格柵、但沒有接觸箱或下部廢物連接部件的構(gòu)造(圖5)。
根據(jù)特定的應(yīng)用以及其它系統(tǒng)要求，也可以采用其它構(gòu)造。例如，傾斜板分離器和吸附凈化器的并置構(gòu)造是特別優(yōu)選的。這種包括傾斜板分離器、級間泵、吸附凈化器、水收集總管以及薄膜過濾器的并置構(gòu)造表示在圖6中。在圖6所示的系統(tǒng)中，水流過傾斜板沉降器、流過吸附凈化器并流過薄膜過濾器。
在成組處理單元中，過濾器部分也可在吸附凈化器之后。過濾器可包括介質(zhì)過濾器，該介質(zhì)過濾器包括砂床、無煙煤、顆?；钚蕴肌㈡V生砂、任何涂覆氫氧化錳的所述介質(zhì)、這些特定介質(zhì)的任何結(jié)合或者任何其它適當(dāng)顆粒和其它過濾介質(zhì)。過濾器可主要用作吸附或離子交換接觸器，其中介質(zhì)可包括顆?；钚蕴肌㈩w粒氫氧化鐵、活性鋁、離子交換樹脂或任何其它適當(dāng)?shù)奈浇橘|(zhì)。
過濾器還可包括薄膜過濾器。薄膜過濾器可包括浸沒薄膜，其中薄膜元件在過濾期間浸入箱體中，并且過濾流體通過箱體液體和薄膜濾出側(cè)之間的壓差來驅(qū)動。這種壓差可只由于重力產(chǎn)生，或者可以通過過濾泵提供的抽吸、通過箱體上提供的正壓或者這些因素的結(jié)合來增強。薄膜過濾器還可包括壓力薄膜系統(tǒng)，其中薄膜模塊封閉在殼體中，每個殼體含有一個或多個薄膜模塊。壓力薄膜過濾器通常通過供應(yīng)泵提供的壓力操作，但是驅(qū)動力也可通過重力、通過泵抽吸或通過這些方法的任何結(jié)合來提供。
任何適當(dāng)?shù)谋∧み^濾器系統(tǒng)可以和優(yōu)選實施例的平行板分離器和吸附凈化器系統(tǒng)一起使用，但是特別優(yōu)選的系統(tǒng)包括連續(xù)微量過濾系統(tǒng)(CMF-S)或薄膜生物反應(yīng)器(MBR)過濾系統(tǒng)。
這種薄膜過濾系統(tǒng)設(shè)計成通過使用進入基質(zhì)內(nèi)的微型多孔中空纖維從液體基質(zhì)的儲槽中抽取濾出物。纖維可定向在任何適當(dāng)取向上；但是，對于制造、操作和維護的便利性和效率來說，垂直取向特別是優(yōu)選的。圖7、8和9描述用于代表性過濾系統(tǒng)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。附圖表示包括四個子模塊的苜蓿葉式過濾單元。通常，通常大多數(shù)形成線性“支架”的多個這種過濾單元浸入基質(zhì)儲槽。所述的過濾單元包括濾出物子總管(未示出)和空氣/液體基質(zhì)子總管，該子總管分別接收四個子模塊的上端和下端。
每個子總管包括四個圓形安裝件或接收區(qū)域，每個接收區(qū)域接收子模塊之一的端部。每個子模塊結(jié)構(gòu)上通過頂部筒形罐(未示出)和底部筒形罐限定。在優(yōu)選實施例中，籠子(未示出)連接頂部罐和底部罐并固定纖維。作為選擇，一個或多個環(huán)、帶或其它結(jié)構(gòu)也可用來固定纖維，或者纖維不固定。除了籠子構(gòu)造之外，可以采用桿連接頂部罐和底部罐，或者可以采用其它配置。罐在MBR模塊中固定中空纖維的端部并且可以由樹脂、聚合物或其它適當(dāng)材料形成?；\子或其它支承構(gòu)件(如果采用的話)的端部最好固定在罐的外表面上。每個罐和籠子的相關(guān)端部一起接收在每個子總管的圓形安裝件之一內(nèi)。子模塊的子總管和罐在圓形夾、0形圈密封件或類似物的幫助下連接在一起。
每個子模塊最好包括垂直布置在其頂部罐和底部罐之間的纖維。纖維最好具有略微長于罐之間距離的長度，使得纖維可橫向運動。根據(jù)應(yīng)用，纖維的長度可進行調(diào)整，以便提供不同程度的松弛。在希望纖維減小運動時，籠子可用來閉合地圍繞子模塊的纖維，使得在操作中外部纖維接觸籠子，并且纖維的橫向運動通過籠子限制。纖維下端的內(nèi)腔通常通過底部罐密封，而纖維的上端不密封，使得濾出物在施加貫穿膜壓力時從薄膜的內(nèi)腔去除。
在過濾過程中，液體基質(zhì)在頂部罐和底部罐之間引入中空纖維的區(qū)域。泵(未示出)可用來將抽吸施加在濾出物總管，在纖維壁上形成壓差，造成濾出物從基質(zhì)進入纖維內(nèi)腔。濾出物流過纖維內(nèi)腔進入濾出物子總管，通過濾出物回收管并進入濾出物總管以便收集在儲槽外部。對于希望基質(zhì)充氣的應(yīng)用來說，底部罐可包括從其下表面延伸到其上表面的多個孔、細(xì)槽和通道，使得空氣/液體基質(zhì)的子總管中的氣泡和液體基質(zhì)的混合物可流過底部罐以便在纖維下端之間排出。作為選擇，空氣可通過與底部罐分開的管、穿孔板或類似物注入圍繞薄膜的區(qū)域。
在一個實施例中，該系統(tǒng)包括靠近過濾單元的底部的空氣總管，如圖10所示?？諝饪偣芸砂▌偤迷诳諝庾涌偣苤系乃娇諝鈱?dǎo)管。水平空氣導(dǎo)管可采用與空氣子總管的中央上表面的底部連接以及將空氣供應(yīng)到空氣子總管的底部連接。每個空氣子總管將空氣引導(dǎo)到過濾單元的四個底部罐的下表面，空氣接著流過底部管內(nèi)的孔或通道。一個或多個垂直空氣點滴器可在過濾單元之間使用，以便將空氣從罐之上輸送到水平空氣總管。
濾出物子總管可連接到垂直定向的濾出物回收管，該回收管繼而連接到從支架的所有過濾單元(例如所示的苜蓿葉時單元)接收濾出物的接收濾出物總管(未示出)上。濾出物回收管與子模塊的頂部罐的上表面流體連通，使得濾出物可從回收管中去除。另外，該系統(tǒng)包括將空氣注入空氣/液體基質(zhì)子總管之下的開放裙部的空氣管線?？諝夤芫€可經(jīng)由空氣/液體基質(zhì)子總管的頂部注入空氣并且進入開放裙部，或者作為選擇，空氣管線可與提供液體基質(zhì)以便噴射混合的管線結(jié)合在一起。雖然這種實施例特別是優(yōu)選的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到也可以采用其它的配置。
希望的是在每個分離階段之間將附加的化學(xué)品供應(yīng)到系統(tǒng)。這可以在每個分離階段形成不同的化學(xué)環(huán)境，由此改善或優(yōu)化每個階段的性能。另外，可以優(yōu)化每個階段的不同污染物的去除條件。例如，如果去除系統(tǒng)中的鐵、鎂和鋁，原水可進行充氣以便形成氫氧化鐵絮凝物。凈化器內(nèi)的PH可調(diào)節(jié)到大約PH6.5以便減小鋁的可溶性，由此經(jīng)由板沉降器和吸附凈化階段最大程度地去除鋁。可添加氧化劑化學(xué)品以便氧化氧化錳，并且過濾器系統(tǒng)內(nèi)的PH可調(diào)節(jié)到大約PH8.0。聚合物可以添加到吸附凈化器的流出物中，以便最大程度地截獲過濾器部分中的錳，最好采用涂覆氧化錳的介質(zhì)。如果存在不同的污染物，其它PH可以是優(yōu)選的。
也可添加化學(xué)品，以便改善每個階段的分離性能，或者優(yōu)化該系統(tǒng)的總體性能。例如，來自于吸附凈化器或其它類型凈化器的未反應(yīng)的聚合物夾帶物在介質(zhì)過濾器系統(tǒng)中公知地產(chǎn)生快速壓頭損失發(fā)展以及薄膜過濾器系統(tǒng)的快速失效?；瘜W(xué)品可添加到吸附凈化器流出物中以便與這些聚合物夾帶物反應(yīng)或破壞其某些或所有部分。化學(xué)品可以是具有與聚合物相反的電荷的充電類型、氧化劑、細(xì)化固體或膠體或其它適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)品。
回流在某些優(yōu)選實施例中，回流進行引導(dǎo)以便清潔過濾介質(zhì)。通常最好是對于回流的持續(xù)時間來說同時結(jié)合空氣和水。結(jié)合空氣和水進行清洗提供強力的沖刷作用，從而清潔介質(zhì)，在其過程中所有過濾器介質(zhì)通過空氣/提升泵送作用而升高到床表面。高程度的攪動回流水增強介質(zhì)顆粒的強力碰撞，使得依附的固體從床的底部到頂部進行有效地脫開和分離，由此使其去除。空氣和水的結(jié)合清潔作用在分流化速度下是有效的，減小所需回流水的容積以及所產(chǎn)生的回流廢物的溶解。特別設(shè)計的廢物槽擋板任選地用來消除介質(zhì)損失。優(yōu)選實施例的回流方法的超級清潔性能減小了過濾器介質(zhì)的化學(xué)和生物污染，消除了昂貴的化學(xué)清潔或介質(zhì)更換的必要性。
回流方法的優(yōu)點可包括增加沖刷能量、超級清潔性能、過濾器更加長時間運行、顯著降低回流水的使用率、降低操作成本、選擇介質(zhì)的靈活性(例如使用較大介質(zhì)的能力)、消除附加化學(xué)品清潔系統(tǒng)的必要性以及減小泵送和配管成本。
在優(yōu)選的回流過程中，排放步驟之后隨后是空氣吹掃步驟。在空氣吹掃步驟之后，進行其中空氣吹掃與低速水相結(jié)合的步驟?？諝獯祾呓又K止，并且提供低速水長達(dá)一定時間，隨后速度增加到高速水速度。排放步驟的優(yōu)選持續(xù)時間是從0.25、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5或更短到大約4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10分鐘或更長，最好是大約4分鐘。只進行空氣吹掃的優(yōu)選持續(xù)時間從大約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.25、1.5、1.75、2、2.25、2.5、2.75分鐘或更短到大約3.25、2.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75、5、5.5、6、6.5、7、8、9或10分鐘，最好是大約3分鐘?？諝獯祾吆偷退偎襟E的優(yōu)選持續(xù)時間是大約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.25、1.5或1.75或更短到大約2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.5、5、5.5、6、7、8、9或10或更長，最好是大約2分鐘或更短。水速最好從大約0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6或6.5或更短到大約7.5、8、8.5、9、9.5、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20分鐘或更短升高到高速水速度，最好是從大約7分鐘到高速水速度?？偦亓鲿r間最好從5或10分鐘或更短到大約25、30、35、40、45、50、55或60分鐘或更長，最好大約11、12、13、14、15、16或17分鐘到大約19、20、21、22、23或24分鐘，并且最優(yōu)選是大約18分鐘。
在另一優(yōu)選回流方法，提供空氣吹掃和低速水，從大約0.25、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4.5、5、5.5、6、6.5、7或7.5分鐘或更短到大約8.5、9、9.5、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20分鐘或更長，最好是大約8分鐘。接著，空氣吹掃終止并且水速從大約0.25、0.5、0.75、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4或4.5或更短到大約5.5、6或6.5、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10、12、13、14、15、16、17、18、19或20分鐘或更長升高到高速水速度，最好是從大約5分鐘升高到高速水速度。此方法的總回流時間最好是從大約7分鐘到20分鐘，最優(yōu)選的是大約13分鐘。
雖然通常優(yōu)選的是對于回流循環(huán)的至少一部分來說同時采用空氣吹掃和水，也可以采用其它回流方法，其中根據(jù)特定過濾介質(zhì)和所采用的系統(tǒng)構(gòu)造采用同時或分開進行的、以不同速度并長達(dá)不同持續(xù)時間的空氣吹掃和/或水步驟的不同結(jié)合。
清理凈化器凈化器系統(tǒng)的清理最好按照以下任何兩種方法來進行。
方法1方法1利用空氣吹掃步驟和液體沖刷步驟來清潔凈化系統(tǒng)，隨后去除被排出的固體。在經(jīng)由凈化器的壓頭損失達(dá)到預(yù)先設(shè)定點時，或者已經(jīng)超過了持續(xù)時間，凈化器離線，以便去除累積的固體。入流流動停止并且開始空氣吹掃。空氣吹掃可以間斷或連續(xù)進行。如果間斷進行，通常最好是空氣吹掃所進行的周期是從大約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2分鐘到大約2.2 5、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、11、12、13、14或15分鐘接通空氣，隨后從大約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2分鐘到大約2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、11、12、13、14或15分鐘斷開空氣(或者空氣在較低流速，例如90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％，或者小于較高或空氣接通的流速)。提供充氣，其中空氣是具有均勻尺寸的氣泡形式，或者可以采用具有不同氣泡尺寸的結(jié)合，例如粗大氣泡和/或細(xì)小氣泡?？梢圆捎靡?guī)則或不規(guī)則循環(huán)(其中空氣接通或空氣斷開的時間變化)，例如可以是正弦、三角或其它類型的循環(huán)，其中空氣速度不以不連續(xù)的形式變化，而是在優(yōu)選速度或變化速度下以逐漸方式變化。根據(jù)需要，不同的循環(huán)參數(shù)可以結(jié)合和變化。
在空氣吹掃過程中提供給凈化器的空氣流速可根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化，但是通常采用從大約0.01或更小到大約30、40、50、60、70、80、90、100或更大的標(biāo)準(zhǔn)立方英尺每分鐘/每平方英尺(scfm/ft2)，最好從大約0.05、0.1、0.5、1、2、3、4或5scfm/ft2到大約6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20scfm/ft2。雖然空氣通常是優(yōu)選用于空氣吹掃過程，可以使用任何適當(dāng)?shù)臍怏w或氣體的混合物。通常，空氣吹掃在壓頭損失從大約2英尺到大約4英尺之后或者在裝置操作的時間從大約4、5、6、7、8或9小時到大約10、11、12、13或14小時之后開始。但是，在某些實施例中，優(yōu)選的是可以在壓頭損失高于4英尺或低于2英尺時或者在較長或較短的時間周期之后開始空氣吹掃。將要處理的水中固體量可影響所需的空氣吹掃頻率。通常，固體越多，對于最佳過濾頻率優(yōu)選的空氣吹掃頻率越大。
用于傾斜平行板分離器的支承系統(tǒng)通常結(jié)合有空氣擴散格柵?？諝饣蛄硪贿m當(dāng)氣體穿過傾斜平行板分離器并流過吸附凈化器介質(zhì)?？諝馐沟脙A斜平行板分離器上積累的固體脫開，并且膨脹吸附凈化器介質(zhì)，從而去除截留的固體。吸附凈化器介質(zhì)可膨脹到傾斜平行板分離器部分內(nèi)，以便為板提供附加的吹掃。
在原水或其它適當(dāng)液體沖刷通過該單元之前，只有空氣的攪動持續(xù)一定時間周期(通常從大約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、45、50或55秒到大約5.5、6、6.5、7、8.5、9、9.5或10或更長分鐘，最好從大約1分鐘到大約1.25、1.5、1.75、2、2.25、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75或5分鐘)。排廢門接著開啟使得固體經(jīng)由廢物槽和管道沖刷到廢物內(nèi)?？諝獯祾吆退疀_刷通常持續(xù)長達(dá)從小于大約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、45、50或55秒到大約11、12、13、14、15、20、30、35、40、45、50、55或60或更長分鐘，最好從大約1分鐘到大約1.25、1.5、1.75、2、2.25、3、3.25、3.5、4、4.25、4.5、4.75、5、5.5、6、6.5、7、8.5、9、9.5或10分鐘。接著停止空氣，并且只有水的沖刷從大約小于5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、45、50或55秒到大約5.5、6、6.5、7、8.5、9、9.5、10、11、12、13、14、15、20、25或30或更長分鐘，最好從大約1分鐘到大約1.25、1.5、1.75、2、2.25、3、3.25、3.5、4、4.25、4.5、4.75或5分鐘。在循環(huán)結(jié)束時，排廢門閉合，并且處理后的流體發(fā)送到流出物。除了所述的空氣吹掃和水沖刷方法之外，還可以采用化學(xué)清潔。
方法2方法2采用空氣吹掃來清潔凈化器系統(tǒng)，隨后去除被排出的固體。在通過凈化器的壓頭損失達(dá)到預(yù)先設(shè)定點或者已經(jīng)超過持續(xù)時間時，凈化器離線，以便去除累積的固體。入流流動停止并且開始空氣吹掃。空氣吹掃可以間斷或連續(xù)進行，如針對方法1所述那樣。支承系統(tǒng)可如同方法1所述那樣構(gòu)造。
只有空氣的攪動持續(xù)一定時間周期(通常從大約5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、45、50或55秒到大約5.5、6、6.5、7、8.5、9、9.5或10或更長分鐘，最好從大約1分鐘到大約1.25、1.5、1.75、2、2.25、3、3.25、3.5、3.75、4、4.25、4.5、4.75或5分鐘)，隨后凈化器底部的廢物管道開啟，并且凈化器內(nèi)的固體從箱體底部沖刷到廢物中。接著在介質(zhì)流失到廢物之前，停止空氣吹掃。一旦完成排放，重新填充箱體。
在某些優(yōu)選實施例中，消毒模塊可在過濾器的下游結(jié)合到系統(tǒng)中，并且這可結(jié)合紫外線輻射或例如氯的化學(xué)品消毒。紫外線和化學(xué)品消毒都可用于某些情況。結(jié)合消毒模塊特別有利于市政應(yīng)用水處理應(yīng)用，這是由于可以使得系統(tǒng)非常高效率地去除病原體。
與優(yōu)選實施例相關(guān)的系統(tǒng)和方法在2004年3月24日提交的共同未決的美國臨時申請NO.60/556141中披露過。這里提到的所有參考文件整體結(jié)合于此作為參考，并且作為此說明書的一部分。如果結(jié)合于此作為參考的出版物和專利或?qū)＠暾埮c此說明書所含內(nèi)容相抵觸，所打算的是將此說明書取代和/或優(yōu)先于任何這樣的抵觸材料。
這里使用的術(shù)語“包括”與“包含”、“含有”或“其特征在于”同義，并且是包容性的、或開放式的，而且不排除另外的未提到的元件或方法步驟。
在說明書和權(quán)利要求中用來表示成分、反應(yīng)條件的所有數(shù)值應(yīng)該理解為在所有情況下都可通過術(shù)語“大約”來修飾。因此，除非明確指出，說明書和所附權(quán)利要求中提出的數(shù)值參數(shù)是近似數(shù)，可以根據(jù)本發(fā)明希望得到的性能而變化。至少，并且不試圖限制與權(quán)利要求的范圍等同的原則應(yīng)用，應(yīng)該根據(jù)有效數(shù)的數(shù)值以及普通四舍五入的方法來考慮每個數(shù)值參數(shù)。
以上描述披露本發(fā)明的多種方法和材料。本發(fā)明可以對該方法和材料進行改型，以及對制造方法和設(shè)備進行變型。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在理解這里披露的本發(fā)明的內(nèi)容或?qū)嵺`的過程中將明白這種改型。因此，不打算將本發(fā)明局限于這里披露的特定實施例，而是可以覆蓋落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的真實范圍和精神內(nèi)的所有變型和改型。
權(quán)利要求
1.一種用于過濾含有固體的液體的設(shè)備，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器；以及吸附凈化器，其中傾斜板分離器和吸附凈化器是疊置構(gòu)造，其中吸附凈化器位于傾斜平行板分離器之上，并且其中該設(shè)備構(gòu)造成使得含有固體的液體首先進入傾斜平行板分離器，接著從中去除固體一部分的液體進入吸附凈化器。
2.一種用于過濾含有固體的液體的設(shè)備，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器；以及吸附凈化器，其中傾斜板分離器和吸附凈化器是并置構(gòu)造，其中該設(shè)備構(gòu)造成使得含有固體的液體首先進入傾斜平行板分離器，接著從中去除固體一部分的液體進入吸附凈化器。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括接觸箱，其中接觸箱在進入含有傾斜平行板分離器的腔室的入口的上游。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括在吸附凈化器的下游的過濾器。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括位于傾斜平行板分離器下游的過濾器。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，還包括多孔中空纖維薄膜過濾器。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，傾斜平行板分離器還包括空氣擴散格柵。
8.一種用于清潔過濾含有固體的液體的設(shè)備的方法，該設(shè)備包括傾斜平行板分離器和吸附凈化器，其中傾斜平行板分離器和吸附凈化器是并置構(gòu)造，該方法包括如下步驟將含有固體的液體引入傾斜平行板分離器，由此去除固體的一部分，形成分離的液體；將分離的液體引入吸附凈化器；停止含有固體的液體流入傾斜平行板分離器；對吸附凈化器進行空氣吹掃；對傾斜平行板分離器進行空氣吹掃；以及開啟排廢門，使得含有固體的廢物液體從設(shè)備中流出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟在對吸附凈化器進行空氣吹掃之后，將液體沖刷通過吸附凈化器。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括如下步驟在對傾斜平行板分離器進行空氣吹掃之后，將液體沖刷通過傾斜平行板分離器。
全文摘要
提供一種水處理方法和實施該方法的設(shè)備。該設(shè)備結(jié)合具有順序操作的傾斜平行板沉降器的高速凈化器，隨后進行具有浮動介質(zhì)的吸附凈化。
文檔編號B01D24/46GK1980716SQ200580016848
公開日2007年6月13日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者D·L·圣杰曼, J·E·祖貝克 申請人:西門子水處理技術(shù)公司