水净化设备的制作方法

专利名称：水净化设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及水净化设备，更具体地涉及一种水净化设备，该设备 具有一种使其可以在诸如湖泊、湿地、江河、海洋等水上提供水净化系统的 结构，从而可以高效地并以有益于环境的方式进行水处理。
背景技术：
近来，因为工业发展和人类无节制的消费使废弃物总量增大，由此使环 境污染变得越来越严重。特别是，在污染物聚集的湖泊、湿地和港口的污染 程度呈几何式增长。
因此，对于湖泊、湿地或港口，需要进行从内污染水或流入污染水中清 除污染物的水处理。但是，由于存在大量污染物和众多支流，因此目前采用 的沉重的陆基装备的污水处理方法，因经济负担过大而不能达到所需的治理 水平。
换句话说，传统的污水处理系统是使用沉重的混凝土结构构成的并且通 常在地面操作，它要求较大的安装场地，造成建设成本高。而且，存在建设 周期较长、污水处理结构不易扩展、修改和拆除的弊端。
为了克服上述的问题，韩国专利No. 10—269422提出了一种污水净化技 术，其题目为"floating type sewage purification apparatus and method of purifying sewage using the apparatus"。以下，参考附图1对上述注册专利中 公开的技术予以说明。
图1是表示根据上述专利的净化设备的示意图。
如图1所示，传统净化设备包括具有一定水空间以容纳预定数量水的处 理罐1;以及帮助处理罐1漂浮在水面上的浮子5。在处理罐1内设置有多
个生物托架4;并且在处理罐1上设置有入口2和出口3。
处理罐l包括侧壁，用于围绕所述水空间至一定的深度，并且构造成其
底部不是必需的。在处理罐l的下端设置有下端敞开的外裙挡板8，用以防 止处理罐1中的污水在被充分净化前排到处理罐1外部。
而且，在处理罐l内安装有隔板6，用以延长污水和生物托架4的接触 时间，并保证污水在处理罐内停留足够的时间。
同时，在处理罐1的上端设置有遮荫装置7，遮荫装置7采用公知材料 制成的塑料片或者板。
所述生物托架4安装在处理罐1中，用于形成可使生物托架4悬挂在设 置于处理罐1上端的支撑杆12上的结构。处理罐1下端还安装有扩散器9， 以便利用生物托架4上的微生物有效地氧化和分解污染物。扩散器9与泵11 连接。
附图中，附图标记10表示一种像锚一样的装置，用以将净化设备固定 于水中的所需位置。
然而，在利用设置于处理罐1上端的生物托架来生物净化污水的传统净 化设备中，由于处理罐l的结构是下端敞开的，因此就存在着净化过程是在 由处理罐限定的水空间与湖泊、湿地或者江河中的水不能彻底分隔开的状态 下进行的问题。
而且，在传统技术中，当污水被抽到处理罐l内时，污水中含有的泥沙 等物质会沉降到处理罐下面。因此，存在不能充分进行可靠的污水净化的问 题。

发明内容
因此，本发明是在考虑到现有技术中出现的上述问题的情况下提出的， 并且本发明的一个目的是提供一种水净化设备，其设计成可将净化罐直接置
于诸如湖泊、湿地、江河和海洋等地的水中，其中该净化罐的侧壁和底部是 封闭的，从而可显著地减少净化设备的安装费用，减小安装水净化系统所需 的空间，而且使水净化系统的安装、移动和拆卸变得容易。
为了实现上述目的，本发明提供一种水净化设备，该水净化设备包括 净化罐，所述净化罐放置在湖泊、湿地、江河或者海洋等的水中，其内部形 成有具有预定容积的空间，所述净化罐的至少侧壁和底部是封闭的，用于将 待净化的污水容纳其中，从而将污水与外部的水分离；净化装置，所述净化 装置设置于净化罐的内部或外部，用以净化容纳在净化罐内的污水；以及浮 子，所述浮子用以支撑净化罐和净化装置，以防止净化罐和净化装置沉入水 中。
优选地，净化罐可使用相对较薄的片材或者板材制成。
而且，净化罐可以设计成其宽度相对于水流方向从其中部向其至少一个 末端减小，以减少水流的阻力。
另外，浮子可以环绕净化罐的上部边缘设置，以形成环状，从而将净化 罐内的水与净化罐外部的水隔离开。
同时，可以在净化罐和浮子中的至少一个上贯通形成溢水孔，从而通过 该溢水孔使净化罐内的水溢出到外部。
净化罐可以包括多个净化罐，净化装置可以包括水净化器，该水净化器 包括净化水所需的风机、泵、扩散器和脱水器。
而且，净化罐可以包括顺序排列并相互连接的反应净化罐、沉降净化罐 和浓縮净化罐，从而可以分阶段进行水处理；并且用于净化水的净化装置可 放置在净化罐的内部或者外部。
这里，在净化罐包括多个净化罐的情况下，这些净化罐可以彼此顺序连接。
此外，在净化罐包括多个净化罐的情况下，这些净化罐作为选择也可以
彼此连接，以形成可使一个净化罐内容纳其他净化罐的结构。
具有上述构造的本发明水净化设备可以应用到用于对供送的污水进行 净化以提高湖泊、湿地或者江河的水质的水处理系统中，并且可以用简单的
过程安装到水上。而且，即使污水中含有大量的生物或者化学需氧物质(BOD 或者COD物质)、漂浮物质或诸如氮和磷的富营养物质，本发明水净化设备 也能够高效地以有益于环境的方式进行污水处理。
另外，在本发明中，利用阿基米德定律，将内部形成有水处理空间的净 化罐设置在水中。因此，与包括置于地面上的大型混凝土结构的污水处理设 备相比，建造费用显著地减少，制造的过程简化，设备轻便，安装放置过程 也简化。同时，因为本发明设备不是安装在地面上，因此优化了空间利用。


图1是传统技术的污水净化设备的示意图； 图2是表示本发明的水净化设备的基本构造的示意图； 图3是表示本发明的水净化设备的第一实施例的示意性侧视图； 图4是表示溢流结构的详细图，其中溢流结构是本发明水净化设备中的 重要部分；
图5是表示本发明的水净化设备的第二实施例的示意性侧视图；以及 图6是表示本发明的水净化设备的第二实施例的示意性俯视图。
具体实施例方式
下面通过附图对本发明进行详细地说明。 图2是表示本发明的水净化设备的基本构造的示意图。 参看图2，根据本发明的水净化设备包括净化罐20，所述净化罐放置 在湖泊、湿地、江河、海洋等地的水中，且其内部形成有一定容积的空间，
所述净化罐的结构为至少其侧壁和底部是封闭的，用于将待处理的污水容纳
其中；净化装置40，所述净化装置设置于净化罐20内部或外部，用以净化 装在净化罐20内的污水；以及浮子30和35，所述浮子用以支撑净化罐20 和净化装置40，以防止净化罐和净化装置沉入水中。
下面对具有上述结构的本发明水净化设备的主要部件进行详细地说明。
净化罐20使用较薄的片材或者板材制作。框架或类似物可以用于支撑 构成净化罐20的片材或者板材。
详细地，净化罐20可以通过一个过程制造，其中用木材、塑料或者金 属制作框架，然后，使用容易成形的由诸如防水织物、塑料、橡胶或者金属 等材料制成的片材或板材制造外壳结构，该外壳结构的侧壁和底部是密封 的，并且具有预定的尺寸。
并且，净化罐20可以具有各种形状，例如，圆柱形、圆锥形、椭圆锥 形、长方体形，六角形等。优选地，净化罐20具有上端敞开的结构。
单个净化罐20可以单独使用，或者另外可选择的是，多个净化罐20可 以一起使用。本发明实施例使用多个净化罐20的结构将在实施例的描述中 详细解释，实施例将在后面予以说明。
浮子30用以防止充满待净化污水的净化罐20沉入水中，这样可以保持 净化罐20内的污水与净化罐20外的水分隔开，从而防止它们彼此混合到一 起。
优选地，浮子30使用泡沫塑料、气囊、中空鼓形罐或类似物制成，并 围绕净化罐20的上边缘设置以形成环状。
为了能稳定地漂浮在水面上，浮子35可以是驳船形状，使用泡沫塑料、 气囊或类似物制成。
并且，浮子30可以具有漂浮环结构，通过将净化罐20的上端插入形成 为长管状的零件中而形成。
优选地，浮子30的安装使其位于水面上方的高度为10cm到100cm，但 本发明不局限于此。换句话说，浮子30突出于水面的高度可以小于上述范 围的最小值，或大于上述范围的最大值。
同时，根据使用条件，包括物理、生物或化学水处理方法和水处理的程 度和范围，净化装置40可采用不同结构。优选地，净化装置40包括水净化 器，例如风机、泵、扩散器和脱水器，构成一套典型的水处理设备。
在图2中，参考数字22、 24和26分别表示污水供水管22、泵管24和 排水管26，通过污水供水管22将待处理的污水抽取到净化罐20中，通过泵 管24将空气、絮凝剂或微生物营养物质输送到净化罐20中，通过排水管26 将经过净化装置40处理的水排出到净化罐20外。
下面将说明具有上述结构的本发明水净化设备的基本操作。
本发明水净化设备利用阿基米德定律，说明如下。
距离水面深度为h的物体表面所受到的压力为pgh，这表示一个水的密 度(p)，重力加速度(g)和水中深度(h)相乘得到的数值。如果两个水系 统使用隔离板分离，例如，在本发明中，在两个水系统被净化罐20的侧壁 分隔的情况下，当从隔离板上的一点到两个水系统接触隔离板的相应的相反 表面的水面的高度彼此不相同时，假设隔离板一个表面的高度标记为hp隔 离板另一个表面的高度标记为h2，那么此点所受到的压力为pg (h,-h2)。这 个施加在相反侧面上的压力差即为所谓"浮力"的作用力。浮力对应于向上的 作用力，等于由隔离板限定的物体所排开的外部水系统的水重量。浮力支撑 由隔离板限定的物体。
在隔离板内部和外部水面高度彼此相同的情况下，施加在隔离板相反表 面上的压力相等。这时，因为在隔离板相反侧面上没有压力差，施加在隔离 板上的拉应力等于零。如果隔离板相反侧面的水面高度差为10cm，由于水 的密度为lgf/cm3，则施加于隔离板上的压力较低，为10gf/cm3。所以，当
隔离板包围的内部水系统的水面与外部水系统的水面高度差较小时，即使隔 离板使用刚度相对较低的材料制成，也能保持其形状和功能不受影响。
虽然本发明净化罐20也可采用诸如防水布、塑料、橡胶等防水材料制 成，但像上面阐明阿基米德原理的方式一样，净化罐20在其中容纳有污水 的同时仍可以稳定地放置在水中。
艮口，本发明净化罐20装有待处理的污水和用于净化污染物的聚集微生 物，并放置在湖泊、湿地、港口或者江河的预定位置，由此成为一种优异的 污水处理结构。
同时，在本发明中可以单独或者联合使用公知的活性污泥工艺、浸没式 生物滤池工艺和絮凝沉降工艺，用于实现本发明的污水处理系统。经过上述 处理工艺处理的污水，污水中的BOD和COD物质以及诸如氮化物和磷化物 的富营养物质，被活性微生物氧化和分解，或者积聚在微生物体内，之后通 过将微生物和污泥一起清除的过程而从水中分离出来。结果，被污染的污水 被可靠地净化。
下面参考附图对利用上述原理的本发明水净化设备的优选实施方式进 行详细地说明。
首先，参考图3和图4对本发明的第一实施例说明如下。
图3是表示本发明第一实施例的水净化设备的结构的示意性侧视图。第 一实施例的构造较适宜用在例如湖泊或湿地等水流较小的地方。而且，多个 净化罐20可以顺序排列，从而可以分阶段进行水处理。
参看图3，净化罐20包括反应净化罐20A、沉降净化罐20B和浓縮净 化罐20C，它们顺序排列并相互连接。另外，在净化罐20的内部和外部安 置有像风机41、泵43、扩散器42和脱水器45等各种水净化所需要的净化 设备。
对每个装置详细地说明如下。
反应净化罐20A是一个具有预定的体积的罐，且具有密封的侧壁和底 部。反应净化罐20A可制成各种形状，例如圆柱形、圆锥形、椭圆锥形、长 方体形、六边形，等等。环状的浮子30环绕反应净化罐的上部边缘设置。
浮子30用以防止内部装有作为待处理物质的污水的反应净化罐20A沉 入水中，而且使反应净化罐20A内的污水与外部水分隔开，从而防止反应净 化罐20内外的污水混合到一起。另外，优选地，浮子30的安装使其位于水 面以上的高度在10cm到100cm范围内。
风机41设置于浮子35上，浮子35呈驳船形且使用泡沫塑料、气囊或 类似物制成，由此可以漂浮在水面上。风机41连接到放置在水中的扩散器 42。
在图3中，参考数字43表示用于送水的泵，46表示污水供水管。
沉降净化罐20B是通过与反应净化罐20A方法相同的工艺制造的，其 中外壳使用框架和片材制成。浮子30环绕外壳侧壁的上部边缘设置。相邻 的浮子30之间连接有薄板，所述薄板上形成有按规则间距排列的倒三角形 孔，从而经过处理后的水将通过倒三角形孔向外部溢出。
更详细地，图4是上述溢流结构的详细图。参看附图，穿过沉降净化罐 20B的外壳和浮子30之间的每块薄板中的任何一个形成有多个溢水孔37， 所述溢水孔为倒三角形形状，从而净化罐20中的水能够溢流到外面。这里， 优选地，溢水孔形成为其每个下端都处于高出水面预定距离的位置上。
而且，沉降净化罐20B制成圆锥形或者金字塔形，并且与泵相连的硬管 连结到沉降净化罐20B的尖的下端，从而可以利用泵通过硬管输送浓縮淤 泥。另外，沉降净化罐20B中设置有圆柱形的上下两端开口的隔离体25， 该隔离体25的上部边缘与单独的浮子30连接。这样，经过处理后的含有活 性污泥的水从反应净化罐20A通过含污泥水管48被抽到隔离体25中。
浓縮净化罐20C制成和沉降净化罐20B —样的形状，并且优选地较小，
尺寸是沉降净化罐20B的1/2到1/4。与沉降净化罐20B的方式相同，浓縮 净化罐20C中也可以设置有圆柱形的上下两端开口的隔离体25。
同时，优选地，脱水器45设置在与浓縮净化罐20C相邻的位置。脱水 器45可以使用公知的活性污泥真空脱水器。此外，优选地，脱水器45设置 在浮子35上，浮子35是驳船形，并且使用泡沫塑料、气囊等制成，从而可 以漂浮于水面上。
本发明水净化设备的第一实施例按照如下流程运行。
要净化的污水通过泵43经过污水供水管46抽到反应净化罐20A中，并 在反应净化罐20A中通过与活性污泥和由扩散器42供应的氧气反应而被净 化。之后经过含污泥水管48输送到沉降净化罐20B内的隔离体25中。
输送来的经过处理的含有污泥的水在沉降净化罐20B中通过沉降过程 进行处理，之后上层水溢出到沉降净化罐20B外部，进入湖泊、湿地、江河 或者海洋中，并且一部分含在水中的污泥通过淤泥回送管49返回到反应净 化罐20A中，而剩余污泥则通过剩余污泥输送管50输送到浓縮净化罐20C 内的隔离体25中。此时，根据需要可以将絮凝剂投放到剩余污泥输送管50 中。通常，保持每个沉降净化罐20B和浓縮净化罐20C内的水位高于外部 水位5 — 10cm，以便于溢流过程能够顺畅进行。另外，还要控制输送处理后 的含有污泥的水的水泵的流速，以使反应净化罐20A内的水位尽可能接近外 部水的水位。
在浓縮净化罐20C中浓縮的污泥利用泵43通过浓縮污泥管52输送到脱 水器45中，然后通过脱水器45进行脱水。随后，收集作为预定单元的饼状 废污泥，并通过排出单元54排出。
下面，参考图5和图6，对本发明第二实施例进行说明。 图5和图6分别是表示根据本发明第二实施例的水净化设备结构的示意 性侧视图和俯视图。第二实施例的结构适宜用在诸如江河或者海洋等水流较快的地方。而且，第二实施例的构造为净化罐20B和20C都放置于净化罐 20A内。
如图6所示，在此实施例中，反应净化罐20A为具有较大的六边形横截 面的流线型结构。换句话说，反应净化罐20A是六边形，其宽度设计成随水 流方向从中部向前端和后端减小，从而在其放置在河水中的时候可以减少水 流的阻力。这里，反应净化罐20A的形状不局限于六边形结构，也可以具有 流线形结构和圆滑的侧壁。
特别是，在此实施例中，所有的装备，包括沉降净化罐20B、浓縮净化 罐20C、风机41、泵43、扩散器42和脱水器(未图示)，都安装在反应净 化罐20A内。g卩，虽然示意性地表示在附图中，但可以理解的是，按照与上 述第一实施例相同的方式，第二实施例具有净化水所需的所有净化装置，但 与第一实施例不同的是，在第二实施例中，净化装置都安装在反应净化罐 20A内。
而且，在第二实施例中，具有沟槽结构的溢流水通道39可以连接到每 一个罐，包括沉降净化罐20B，从而当处理后的水经各净化罐上的溢流孔溢 出时，通过溢流水通道39可将溢出的水排出到反应净化罐20A外部。
这里，优选地，溢流水通道39采用常用管道或者软管结构制成。
同时，考虑到反应净化罐20A的安装位置在水流较快处，因此优选地， 将用于固定反应净化罐20A的固定单元60装在其一个末端上。
工业实用性
如上所述，本发明提供了一种水净化设备，可以应用在水处理系统中净 化供应的污水，以改善湖泊、湿地或者江河中的水质污染状态，并且能够通 过简单的安装过程设置在水上。而且，即使对于含有大量的生物或者化学需 氧物质(BOD或者COD物质)、漂浮物质或者诸如氮和磷的富营养物质的 污水，本发明的水净化设备也能够以有益于环境的方式高效地进行污水处
理。
另外，在根据本发明的水净化设备中，利用阿基米德定律，将内部形成 有水处理空间的净化罐设置在水中。因此，与包括设置在陆地上的大型混凝 土结构的污水处理设备相比，可显著减少建造费用，简化制造过程，使得设 备轻便，并且安放过程也得以简化。同时，因为本发明设备不是安装在地面 上，因此优化了空间利用。
权利要求
1.一种水净化设备，该水净化设备包括净化罐，所述净化罐设置在湖泊、湿地、江河或者海洋等水中，且内部形成有具有预定容积的空间，所述净化罐的至少侧壁和底部是封闭的，以将待处理的污水容纳其中，从而将污水与外部的水分离；净化装置，所述净化装置设置于净化罐的内部或外部，用以净化装在净化罐内的污水；以及浮子，所述浮子用于支撑净化罐和净化装置，以防止净化罐和净化装置沉入水中。
2. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐使用较薄的 片材或者板材制造。
3. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐的宽度相对 于水流方向从中部向至少一个末端减小，以减少水流的阻力。
4. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述浮子环绕净化罐的 上部边缘设置以形成环状，从而将净化罐内的水与净化罐外部的水分隔开。
5. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，在所述净化罐和浮子中 的至少一个上贯通形成有溢水孔，从而所述净化罐内的水能够通过该溢水孔 溢出到外部。
6. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐包括多个净 化罐，并且所述净化装置包括水净化器，所述水净化器包括净化水所需的风机、泵、 扩散器和脱水器。
7. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐包括顺序排 列并相互连接的反应净化罐、沉降净化罐和浓縮净化罐，从而能够分阶段进 行水处理，并且用以净化水的所述净化装置设置于所述净化罐的内部或者外部。
8. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐包括多个净 化罐，并且所述多个净化罐相互顺序连接。
9. 根据权利要求1所述的水净化设备，其中，所述净化罐包括多个净 化罐，所述多个净化罐相互连接，以形成使一个净化罐将其它净化罐容纳于 其内部的结构。
全文摘要
本发明涉及一种水净化设备。本发明的水净化设备包括净化罐(20)，所述净化罐设置在湖泊、湿地、江河或者海洋等水中，且至少侧壁和底部是封闭的，用以容纳污水。所述水净化设备还包括设置于净化罐(20)内部或外部用以净化污水的净化装置(40)；以及用以支撑净化罐(20)和净化装置(40)以防止它们沉入水中的浮子(30，35)。所以，本发明的水净化设备可以通过简单的安装过程容易地设置在水上，并可以用于水处理系统。而且，本发明能够更高效地和以更加有益于环境的方式处理污水。特别是，与陆地安装方式相比，本发明能大幅地减少安装费用和空间，且可以容易地安装、移动和拆除所述系统。
文档编号C02F3/06GK101374770SQ200780003502
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月12日 优先权日2006年2月3日
发明者梁时钏 申请人:梁时钏