水处理装置和使用该水处理装置的水处理方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种水处理装置和使用该水处理装置的水处理方法，所述水处理装置具有用于清洁处理层的简单构造，并且制造成本低廉。该水处理装置设有水平设置的筒状主体，并且从所述主体的轴向上的一端供应待处理液体，并从主体的另一端排放已处理液体。该水处理装置进一步设有清洁流体供应部和清洁流体回收部，所述清洁流体供应部连接到所述主体的下周表面，并且用于向主体的内部供应清洁流体，所述清洁流体回收部连接到主体的上周表面，并且用于回收来自主体的内部的清洁流体。所述主体沿其轴向隔开，并且具有封装有多个粒子的多个处理层。
【专利说明】
水处理装置和使用该水处理装置的水处理方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种水处理装置和一种使用该水处理装置的水处理方法。
【背景技术】
[0002]从环境保护的观点来看，在将油田、工厂等产生的包含油和悬浮物质的油-水混合液体中的混合的油和悬浮物质的量减小到特定值或更低之后，就需要废弃这些油-水混合液体。用于从混合液体中分离并且移除油和悬浮物质的方法的实例包括重力分离、蒸馏分离和化学分离。用于以低成本分离并且移除油和悬浮物质的方法的一个实例是使用封装有粒子的处理层的方法。
[0003]使用这种处理层的水处理装置通过使用处理层中的粒子来分离油-水混合液体中的油和悬浮物质，并且排放已经移除了油和悬浮物质的水(参考日本未审定专利申请公报N0.5-154309)。当这种水处理装置处理包含例如油和具有各种尺寸的悬浮物质的乳剂的油-水混合液体时，水处理装置包括包含具有不同尺寸的粒子的多个处理层。
[0004]在现有的上述水处理装置中，油滴和悬浮物质在处理层中积聚。因此，当油滴和悬浮物质在处理层中积聚到特定程度时，就需要清洁处理层中的粒子。为进行清洁，通常情况下，同时或者分别执行通过从处理层的下部朝其上部供给诸如水这样的清洁流体的清洁，以及通过供给空气气泡来进行的空气洗涤。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]PTLl:日本未审定专利申请公报N0.5-154309
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]在包括多个处理层的现有水处理装置中，处理层在竖直方向上布置。相应地，当从下部朝向上部(或与其相反)执行清洁而不进行进一步的处理时，在清洁之后包含悬浮物质的清洁流体流入上层(或者下层)中。因此，有必要提供例如构造成分开地执行相应的处理层的清洁的管布置。相应地，随着处理层的数目增加，水处理装置变得复杂，这导致水处理装置的生产成本增加。另外，因为分别为相应的处理层进行清洁，所以清洁占用了时间。
[0010]已经鉴于上述情况作出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种水处理装置和一种使用该水处理装置的水处理方法，该水处理装置具有用于清洁处理层的简单结构，并且在能够减少处理层的清洁时间。
[0011]问题的解决方案
[0012]为了实现以上目的而作出的发明是一种水处理装置，该水处理装置包括横向设置的筒状主体，其中，从所述主体的轴向上的一端侧供应未处理液体，并且从所述主体的另一端侧排放已处理液体。该水处理装置包括清洁流体供应单元，所述清洁流体供应单元被连接到所述主体的下周表面，并且向所述主体的内部供应清洁流体;和清洁流体回收单元，所述清洁流体回收单元被连接到所述主体的上周表面，并且回收来自所述主体的内部的所述清洁流体。所述主体包括多个处理层，所述多个处理层沿着所述轴向隔开，并且所述多个处理层中封装有多个粒子。
[0013]为了实现以上目的而作出的另一项发明是一种水处理方法，该方法包括向水处理装置供应未处理液体并且排放已处理液体的步骤。
[0014]发明的有利效果
[0015]本发明的水处理装置具有用于清洁处理层的简单结构，因此能够减少处理层的清洁时间。因此，根据本发明的水处理装置和使用该装置的水处理方法，能够有效地对于除了油之外还包含各种悬浮物质的油-水混合液体进行分离处理。
【附图说明】
[0016][图1]图1是示意根据本发明的一个实施例的水处理装置的概略端面视图。
[0017][图2]图2是示意根据不同于图1中的实施例的一个实施例的水处理装置的概略端面视图。
[0018][图3]图3是示意根据不同于图1和2中的实施例的一个实施例的水处理装置的概略端面视图。
【具体实施方式】
[0019][本发明的实施例的说明]
[0020]本发明的水处理装置包括横向设置的筒状主体，其中，从所述主体的轴向上的一端侧供应未处理液体，并且从所述主体的另一端侧排放已处理液体。该水处理装置清洁流体供应单元，所述清洁流体供应单元被连接到所述主体的下周表面，并且向所述主体的内部供应清洁流体;和清洁流体回收单元，所述清洁流体回收单元被连接到所述主体的上周表面，并且回收来自所述主体的内部的所述清洁流体。所述主体包括多个处理层，所述多个处理层沿着所述轴向隔开，并且所述多个处理层中封装有多个粒子。
[0021]在该水处理装置中，未处理液体流动的方向(横向)不同于清洁流体流动的方向(竖直方向)。因此，能够防止在清洁某个处理层之后的包含悬浮物质的清洁流体在设置于下游侧或上游侧上的另一个处理层中流动。相应地，不必提供例如用于分开执行相应的处理层的清洁的复杂配管，因此能够简化用于清洁处理层的结构。因此，该水处理装置易于设计，并且能够降低水处理装置的生产成本。在该水处理装置中，不需要分开地为相应的处理层执行清洁，因此能够减少处理层的清洁时间。
[0022]优选地，所述处理层具有位于所述粒子上方的空间。当处理层以此方式具有位于粒子上方的空间时，在处理层的清洁期间，粒子易于流动，因此提高了清洁效率提高。
[0023]优选地，处理层的空间被不允许流体透过的壁部彼此隔开。当处理层的空间以此方式被不允许流体透过的壁部彼此隔开时，未处理液体更可靠地通过由在处理层中封装的多个粒子形成的粒子层，因此防止未处理液体在未被充分过滤的情况下通过处理层。
[0024]优选地，每个所述处理层的通向相邻处理层的流体的流路在竖直方向上以之字形的方式形成。以此方式，当每个处理层到相邻处理层的流体的流动路径在竖直方向上以之字形的方式形成时，延长了未处理液体的流动路径，并且提高了水处理效率。
[0025]优选地，处理层相对于主体的轴向倾斜。当处理层以此方式相对于主体的轴向倾斜时，延长了未处理液体的流动路径，并且提高了水处理效率。另外，因为通过为粒子层设置一定的倾斜度而降低了每个粒子层的高度，所以提高了由下至上部利用清洁流体的清洁效率。
[0026]优选地，该水处理装置进一步包括间隙层，所述间隙层被设置在所述处理层之间，并且所述间隙层中不封装粒子。以此方式，当水处理装置进一步包括设置在处理层之间且不封装粒子的间隙层时，形成了这样的路径:通过该路径，从下部供给的清洁液体不仅从处理层的下部、而且还通过间隙层从横向部分流动。因此，更充分地对粒子进行搅拌，并且提高了清洁效率。
[0027]将所述清洁流体导入所述清洁流体供应单元中的导入管被连接到所述主体的未处理液体供应侧和已处理液体排放侧中的一侧，并且对来自所述清洁流体回收单元的所述清洁流体进行回收的回收管被连接到所述主体的所述未处理液体供应侧和所述已处理液体排放侧中的另一侧。当以此方式将导入管连接到主体的未处理液体供应侧和已处理液体排放侧中的一侧、并且将回收管连接到主体的未处理液体供应侧和已处理液体排放侧中的另一侧时，清洁流体顺利地沿着一个方向在主体中流动，并且在主体中不会滞留清洁流体。因此，从相应的粒子分离的油滴、悬浮物质等不会积聚在主体中，从而提高了清洁效率。
[0028]相应地，对于包含油和悬浮物质的未处理液体，该水处理装置能够适当地用作用于获得已经与油和悬浮物质分离的已处理水的装置。
[0029]另一项发明提供一种水处理方法，该方法包括向水处理装置供应未处理液体并且排放已处理液体的步骤。
[0030]根据该水处理方法，因为使用该水处理装置处理未处理液体，所以能够降低水处理装置的生产成本。而且，因为不需要分别为相应的处理层进行清洁，所以能够减少处理层的清洁时间。因此，根据使用本发明的水处理装置的水处理方法，能够有效地分离除了油之外还包含各种悬浮物质的油-水混合液体。
[0031]本文中，术语处理层的“空间”指的是在处理层中的多个粒子上方形成的分隔板和粒子层的表面之间的区域。
[0032][本发明的实施例的细节]
[0033]将详细描述根据本发明实施例的水处理装置和水处理方法。
[0034][第一实施例]
[0035 ]图1中示意的水处理装置I包括横向设置的筒状主体100。从主体100的轴向上的一个端侧(图中的右侧)供应待处理的未处理液体X。从主体100的另一个端侧(图中的左侧)排放已处理液体Y。水处理装置I包括清洁流体供应单元10和清洁流体回收单元11，清洁流体供应单元1连接到主体100的下周表面，并且向主体100的内部供应清洁流体A，清洁流体回收单元11连接到主体的上周表面，并且回收来自主体100的内部的已经在清洁中使用的清洁流体Z。主体100包括多个处理层(第一处理层21、第二处理层22和第三处理层23)，所述多个处理层(第一处理层21、第二处理层22和第三处理层23)沿着轴向分隔，并且分别封装多个粒子21a、22a和23a。主体100进一步包括不封装粒子的间隙层(第一间隙层24和第二间隙层25)，间隙层分别设置在第一处理层21与第二处理层22之间和第二处理层22与第三处理层23之间。
[0036]主体100进一步包括第四处理层26和集管(header)部27，所述第四处理层中封装有用于吸附油的吸附剂。从供应未处理液体X的所述一个端侧开始，第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27以此顺序连续布置。这些层和集管部被分隔板31至36分隔。
[0037]水处理装置I能够适用于包含油和悬浮物质的未处理液体。悬浮物质包含例如沙子、氧化硅及碳酸钙等粒子、铁粉、微生物、木肩等。
[0038](主体)
[0039]主体100呈筒状，并且主体100的中央轴线沿着横向(水平方向)布置。供应未处理液体X的供应管41连接到主体100的横向上的一侧。排放已处理液体Y的排放管42连接到另一侧。
[0040]主体100的材料不受特别限制，并且能够使用金属、合成树脂等。
[0041]特别地，从强度、耐热性、耐化学性等角度考虑，优选采用不锈钢或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)。当要求更高强度和更高耐热性时，优选纤维-增强塑料(FRP)。例如，可以使用包含作为纤维的玻璃纤维、碳纤维等和作为树脂的环氧树脂的FRP。
[0042]主体100垂直于轴向的截面形状不受特别限制，其可以是圆形、矩形等。当主体100的截面形状是圆形时，主体100中不具有角部，因此能够防止粒子等在角部中发生堵塞。这个结构的优点还在于，易于设计主体100的强度。另一方面，当主体100的截面形状是矩形时，主体100易于生产，以降低成本。另外，在清洁期间，能够易于均匀地从每个处理层的下部供应清洁水和空气。
[0043]能够适当地根据待处理的未处理液体量来设计主体100的尺寸。主体100的直径(矩形情形中的边长)可以例如是0.5m以上5m以下。主体100在轴向上的长度可以例如是0.5m以上I Om以下。
[0044]优选地，主体100包括防止第一处理层21的粒子21a(第一粒子21a)流出的分隔板41a(供应部分隔板41a)，分隔板41a设置在连接到供应管41的区域中。即，供应部分隔板41a具有第一粒子21a不能通过但是液体能通过的结构。具体地，供应部分隔板41a具有网状(网)结构。
[0045]连接到主体100的供应管41和排放管42的材料不受特别限制，而是可以与主体100的材料相同。优选地，供应管41和排放管42的横截面积朝着连接到主体100—侧变大。以此方式，通过采用朝着连接到主体100—侧变大的横截面面积，当未处理液体X被供应到水处理装置I时，降低了未处理液体X的流动速率，并且提高了水处理效率。
[0046](封装有多个粒子的处理层)
[0047]多个粒子21a、22a和23a分别封装在多个处理层21、22和23中，并且从主体100的内部的上游侧开始，处理层21、22和23按照第一处理层21、第二处理层22和第三处理层23的顺序布置。多个粒子21a、22a和23a分别在处理层21、22和23中形成粒子层。例如，第一处理层21主要移除未处理液体X中包含的、直径相对较大的油滴和悬浮物质粒子。第二处理层22主要移除未处理液体X中包含的、直径中等的油滴和悬浮物质粒子。第三处理层23主要移除未处理液体X中包含的微小油滴和悬浮物质。
[0048]处理层21、22和23中的每个处理层在主体100的轴向上的长度(宽度)不受特别限制，可以例如是10mm以上300mm以下。
[0049]优选地，第一粒子21a的平均直径的下限是200μπι，更优选地是250μπι，进一步优选地是300μηι。优选地，第一粒子213的平均直径的上限是50(^1]1，更优选地是45(^1]1，进一步优选地是400μπι。当第一粒子21a的平均直径小于下限时，封装在第一处理层21中的粒子的密度较高，这可能导致水处理装置I的成本和重量增加。当第一粒子21a的平均直径超过上限时，则移除粒子直径相对较大的油滴和悬浮物质粒子的能力可能不足。
[0050]第二粒子22a的平均直径小于第一粒子21a的平均直径。第二粒子22a的平均直径的下限优选地是I OOym，更优选地是120μηι，进一步优选地是140μηι。第二粒子22a的平均直径的上限优选地是300μηι，更优选地是250μηι，进一步优选地是200μηι。当第二粒子22a的平均直径小于下限时，第二处理层22中封装的粒子的密度较高，这就可能会增加水处理装置I的成本和重量。当第二粒子22a的平均直径超过上限时，则移除中等粒子直径的油滴和悬浮物质的能力可能不足。
[0051 ] 第三粒子23a的平均直径小于第二粒子22a的平均直径。第三粒子23a的平均直径的下限优选地是ΙΟμπι，更优选地是20μηι，进一步优选地是30μηι。第三粒子23a的平均直径的上限优选地是ΙΟΟμπι，更优选地是80μηι，进一步优选地是60μηι。当第三粒子23a的平均直径小于下限时，第三处理层23中封装的粒子的密度较高，这可能会增加水处理装置I的成本和重量。当第三粒子23a的平均直径超过上限时，移除微小油滴和细小悬浮物质的能力可能不足。
[0052]所述多个粒子21a、22a和23a的均匀系数的下限优选地是1.1，更优选地是1.3。粒子21a、22a和23a的均匀系数的上限优选地是1.8，更优选地是1.6。当粒子21&、22&和233的均匀系数小于下限时，粒子的差异变小，并且粒子不可被致密堆积。当粒子21a、22a和23a的均匀系数超过上限时，各个处理层21、22和23内部中分离油滴和悬浮物质的能力可能变得不均。均匀系数是通过D60/D10获得的值，其中D60代表通过质量60%的粒子的筛子的开口(粒子直径)，D10代表通过质量10%的粒子的筛子的开口(粒子直径)。
[0053]用于过滤处理的公知粒子能够被用作所述多个粒子。粒子的实例包括作为主要成分包含沙子、高分子化合物、天然材料等的粒子。
[0054]沙子的实例包括粒子直径相对较大的无烟煤、石榴石和锰砂;和粒子直径相对较小的硅藻土。可以作为两种或更多种的混合物使用这些物质。
[0055]高分子化合物的实例包括乙烯树脂、聚烯烃、聚亚安酯、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、三聚氰胺甲醛树脂和聚碳酸酯。其中，优选具有良好抗水性、良好耐油性等的乙烯树脂、聚亚安酯和环氧树脂，更优选具有良好吸附性的聚烯烃。而且，在聚烯烃中，优选具有极好好油吸附能力的聚丙烯。在高分子化合物的情形中，优选使用形状不规则的粉状粒子。通过使用形状不规则的粉状粒子，粒子能够被致密堆积，能够提高过滤效率，并且能够防止粒子的浮升。
[0056]能够使用被筛分来调整粒子尺寸的天然材料。天然材料的实例包括胡桃壳、锯肩和天然纤维诸如大麻。
[0057]作为主要成分，包含上述高分子化合物中的任意化合物的粒子优选地被用作所述多个粒子21a、22a和23a。通过以此方式，使用作为主要成分包含高分子化合物的粒子作为粒子21a、22a和23a，能够降低水处理装置I的成本和重量。另外，因为能够使得粒子21a、22a和23a的密度较低，所以能够增强处理层的清洁期间的搅拌效果。
[0058]多个处理层21、22和23分别具有位于多个粒子21&、22&和233上方的空间2113、22匕和23b(第一空间21b、第二空间22b和第三空间23b)。因为处理层21、22和23分别包括这些空间21b、22b和23b，所以在处理层的清洁期间，粒子21a、22a和23a分别在空间21b、22b和23b中飞扬，并且被搅拌。因此，能够有效地清洁处理层21、22和23。进而，在处理层21、22和23中分离的油和悬浮物质粒子中的某些被分别保留(通过漂浮而被分离)在空间21b、22b和23b中，并且在处理层的清洁期间与清洁流体Z—起被排放。
[0059]空间21b、22b和23b的平均高度的下限优选地是5cm，更优选地是20cm。平均高度的上限优选地是40cm，更优选地是30cm。当平均高度小于下限时，不能充分地获得清洁处理层
21、22和23的效果。当平均高度超过上限时，粒子21a、22a和23a的粒子层的高度可能过低，并且水处理能力可能不足。本文中，术语空间的“平均高度”指的是从粒子层的表面到下文所述清洁流体回收单元11的连接部61的距离的平均值。
[0060](间隙层)
[0061]两个间隙层24和25分别是设置在第一处理层21与第二处理层22之间和第二处理层22与第三处理层23之间、并且不封装粒子的层。当不封装粒子的间隙层24和25以此方式分别布置在第一处理层21与第二处理层22之间和第二处理层22与第三处理层23之间时，形成了如下路径:通过该路径，在清洁期间从下部供给的清洁液体不仅从处理层21、22和23的下部、而且还通过间隙层24和25从横向部流动。因此，粒子21a、22a和23a被更充分地搅拌，并且能够更可靠地分离和移除已经捕获的油滴、悬浮物质等。
[0062]间隙层24和25中的每个层在主体100的轴向上的长度(宽度)不受特别限制，而是可以例如是10mm以上200mm以下。间隙层的宽度与处理层的宽度的比率(间隙层的宽度/处理层的宽度)可以例如是1/5以上I以下。
[0063](第四处理层)
[0064]第四处理层26布置在第三处理层23的下游侧上。吸附油的吸附剂被封装在第四处理层26中。该吸附剂在第四处理层26中形成层。第四处理层26主要吸附并且移除不能被第一处理层21、第二处理层22和第三处理层23移除的、更细小的油滴。
[0065]用于油的、公知的吸附剂能够被用作该吸附剂。其实例包括多孔陶瓷、非纺织物、纺织织物、纤维和活性碳。其中，优选由多根有机纤维形成的非纺织物。由多根有机纤维形成的这种非纺织物利用有机纤维吸附油，由此执行油-水分离。因此，在这个非纺织物中，形成在纤维之间的孔隙的直径无需过小，而是该孔隙可以具有大直径。相应地，防止孔隙被高粘度油所堵塞，并且能够抑制压力损失的增加。
[0066]形成非纺织物的有机纤维的主要成分不受特别限制，只要主要成分是能够吸附油的有机树脂即可。其实例包括纤维素树脂、人造纤维树脂、聚酯、聚亚安酯、聚烯烃(诸如聚乙烯和聚丙烯)、聚酰胺(诸如脂肪族聚酰胺和芳香聚酰胺)、丙烯酸树脂、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亚胺、硅树脂和氟树脂。其中，优选氟树脂或者聚烯烃。可以通过使用包含氟树脂作为主要成分的有机纤维来增强非纺织物的耐热性和耐化学性。而且，在氟树脂中，优选具有极好耐热性等的聚四氟乙烯。可以通过使用包含聚烯烃作为主要成分的有机纤维来增强非纺织物的油吸附能力。而且，在聚烯烃中，优选具有极好油吸附能力的聚丙烯。根据需要，用于形成有机纤维的材料可以包含其它聚合物、添加剂诸如润滑剂等。
[0067]有机纤维的平均直径的上限优选地是Ιμπι，更优选地是0.9μπι，进一步优选地是0.1μπι。有机纤维的平均直径的下限优选地是10nm。当有机纤维的平均直径超过上限时，有机纤维的单位体积表面积较小。相应地，为了确保特定的油吸附能力，有必要增加纤维密度。结果，非纺织物的孔隙直径和孔隙度减小，并且易于发生油堵塞。特别地，当未处理液体X包含燃料油C时，可以通过将有机纤维的平均直径设定为上限或更低而更可靠地吸附燃料油C，因为分散包含在水中的燃料油C的粒子直径趋向于变成大约0.Ιμπι到1.Ομπι。当有机纤维的平均直径小于下限时，可能难以形成非纺织物，并且非纺织物的强度可能不足。
[0068]非纺织物的孔隙度的下限优选地是80%，更优选地是85%，进一步优选地是88%。非纺织物的孔隙度的上限优选地是99%，更优选地是95%。当非纺织物的孔隙度小于下限时，可能会降低利用非纺织物处理的未处理液体量，并且非纺织物的孔隙易于被油堵塞。当非纺织物的孔隙度超过上限时，不能维持非纺织物的强度。
[0069]非纺织物的平均孔隙直径的下限优选地是Ιμπι，更优选地是2μπι，进一步优选地是5μπι。非纺织物的平均孔隙直径的上限优选地是20μπι，更优选地是8μπι。当非纺织物的平均孔隙直径小于下限时，可能会降低利用非纺织物处理的未处理液体量，并且非纺织物的孔隙易于被油堵塞。当非纺织物的平均孔隙直径超过上限时，可能会降低非纺织物的油吸附功能，并且不能维持非纺织物的强度。
[0070]可以通过利用多根纤维填充主体100来形成第四处理层26。优选地，具有Ιμπι或更小的平均直径的长纤维被用作该纤维。
[0071]第四处理层26在主体100的轴向上的长度不受特别限制，而是可以例如是1mm以上10mm以下。
[0072](分隔板)
[0073]分隔板31到36是设置在处理层之间的防止粒子21a、22a和23a和吸附剂流出的板。类似于供应部分隔板41a，分隔板31到36中的每个分隔板具有网状结构。
[0074]分隔板31到36和分隔板41a的材料不受特别限制，而是可以使用金属、合成树脂等。当使用金属时，从防止腐蚀的角度来看，优选使用不锈钢(特别为SUS 316L)。当使用合成树脂时，优选地将其与诸如增强丝这样的支撑部件组合使用，从而使得开口不被水压和粒子的重量改变。
[0075]供应部分隔板41a和设置在间隙层24与第一处理层21之间的分隔板31(第一分隔板31)中每个分隔板的网的公称开口被设计成等于或者小于多个第一粒子21a的最小直径(第一粒子21a不通过筛子的最大开口)。第一分隔板31的网的公称开口的上限优选地是200Mi，更优选地是180μηι。公称开口的下限优选地是ΙΟμπι，更优选地是80μηι。当公称开口超过上限时，第一粒子21a可以通过供应部分隔板41a和第一分隔板31。当公称开口小于下限时，未处理液体的流动速率由于压力损失而过度地降低。因此，水处理装置的处理效率可能变得不足。
[0076]设置在间隙层24与第二处理层22之间的分隔板32(第二分隔板32)和设置在第二处理层22与间隙层25之间的分隔板33(第三分隔板33)中的每个分隔板的网的公称开口被设计成等于或者小于多个第二粒子22a的最小直径(第二粒子22a不通过筛子的最大开口)。第二分隔板32和第三分隔板33中的每个分隔板的网的公称开口的上限优选地是ΙΟΟμπι，更优选地是80μηι。公称开口的下限优选地是ΙΟμπι，更优选地是40μηι。当公称开口超过上限时，第二粒子22a可能通过第二分隔板32和第三分隔板33。当公称开口小于下限时，未处理液体的流动速率由于压力损失而过度地降低。因此，水处理装置的处理效率可能变得不足。
[0077]设置在间隙层25与第三处理层23之间的分隔板34(第四分隔板34)的网的公称开口被设计成等于或者小于多个第三粒子23a的最小直径(第三粒子23a不通过筛子的最大开口)。第四分隔板34的网的公称开口的上限优选地是80μπι，更优选地是50μπι。公称开口的下限优选地是ΙΟμπι，更优选地是20μπι。当公称开口超过上限时，第三粒子23a可能通过第四分隔板34。当公称开口小于下限时，未处理液体的流动速率由于压力损失而过度地降低。因此，水处理装置的处理效率可能变得不足。
[0078]设置在第三处理层23与第四处理层26之间的分隔板35(第五分隔板35)和设置在第四处理层26与集管部27之间的分隔板36(第六分隔板36)中的每个分隔板的公称开口可以具有能够防止吸附剂流出并且能够根据吸附剂的类型而被适当地设计的尺寸。还有必要使得第五分隔板35防止第三粒子23a从第三处理层23流出。相应地，第五分隔板的网的公称开口优选小于第四分隔板34的网的公称开口。
[0079]第一分隔板31、第二分隔板32、第三分隔板33、第四分隔板34和第五分隔板35与分别具有空间21b、22b和23b的第一处理层21、第二处理层22和第三处理层23相接触，并且第一分隔板31、第二分隔板32、第三分隔板33、第四分隔板34和第五分隔板35的上部上具有不允许流体透过的壁部31a、32a、33a、34a和35a(分别为第一壁部31a、第二壁部32a、第三壁部33a、第四壁部34a和第五壁部35a)。第一壁部31a使第一处理层21的第一空间21b与相邻的第一间隙层24隔开。因为第一壁部31a以此方式使第一处理层21的第一空间21b与相邻的第一间隙层24隔开，所以能够防止未处理液体X通过第一空间21b并且在第一间隙层24中流动。类似地，关于第二壁部32a、第三壁部33a、第四壁部34a和第五壁部35a，能够防止每个处理层中的未处理液体X通过处理层的上部位置中的空间并且在相邻的处理层中流动。
[0080](集管部)
[0081 ]集管部27布置在第四处理层26的下游侧上。排放已处理液体Y的排放管42连接到集管部27的下游侧。已经通过处理层的已处理液体Y被收集在集管部25中，然后被排放。
[0082](清洁流体供应单元)
[0083]清洁流体供应单元10连接到主体100的下周表面，并且向主体100的内部供应清洁流体A ο具体地，清洁流体供应单元1包括在主体100的未处理液体供应侧(图中的右侧)上导入清洁流体A的导入管10a。清洁流体供应单元10设置在第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和主体100的集管部27下方，以延伸跨过这些部件。清洁流体供应单元10利用分隔板60(流体供应部分隔板60)连接到第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27，其中分隔板60位于其间。
[0084]清洁流体供应单元10的材料不受特别限制，而是可以是与主体100相同的材料。例如，可以通过利用流体供应部分隔板60将筒状本体分隔成主体100和清洁流体供应单元10，从而使清洁流体供应单元10与主体100—体地形成，其中流体供应部分隔板60位于主体100和清洁流体供应单元10之间。
[0085]流体供应部分隔板60具有这样的结构:第一粒子21a、第二粒子22a、第三粒子23a和吸附剂无法通过，但是液体能够通过。具体地，流体供应部分隔板60具有网状结构。例如，流体供应部分隔板60的网可以具有能够防止第一粒子21a、第二粒子22a、第三粒子23a和吸附剂中的最小粒子流出的尺寸，并且能够根据粒子的类型适当地设计该尺寸。通过使得流体供应部分隔板60的网的公称开口具有能够防止最小粒子流出的尺寸，从而流体供应部分隔板60的网能够防止第一粒子21a、第二粒子22a、第三粒子23a和吸附剂落在清洁流体供应单元10上。流体供应部分隔板60的网的公称开口可以在所要连接的每个处理层中改变，只要第一粒子21a、第二粒子22a、第三粒子23a和吸附剂并不落在清洁流体供应单元10上。
[0086]流体供应部分隔板60在连接到集管部27的区域中具有壁部60a。该壁部60a防止清洁流体A通过不存在待清洁粒子等的集管部27并被回收在清洁流体回收单元11中，因此提高清洁效率。壁部60a还防止未处理液体X在未被充分过滤的情况下在集管部27中流动。
[0087]清洁流体供应单元10的导入管1a包括能够控制清洁流体A在清洁流体供应单元10中的流动的打开/关闭端口(未示出)。在处理层的清洁期间，打开/关闭端口打开，以向清洁流体供应单元10供应清洁流体A。作为对照，在水处理期间，打开/关闭端口关闭，以防止未处理液体通过清洁流体供应单元10从主体100流出。
[0088]例如，通过利用栗来压送的方式而将作为喷射水流的清洁流体A供应到清洁水供应单元10的导入管10a。这个喷射水流通过流体供应部分隔板60，形成上升流，使得多个第一粒子21a、第二粒子22a和第三粒子23a向上飞扬，并且搅拌粒子。通过该搅拌，使得粒子之间所捕获的油滴、悬浮物质等得以分离，并且使其流动到水处理装置I的上部。通过下述清洁流体回收单元11来使得向上流动的油滴和悬浮物质与清洁流体Z—起得以回收。清洁流体A的供水压力优选地是0.2MPa或更大。流体供应部分隔板60中的喷射水流的流束(flux)优选地是20m/d或更大。
[0089]每个处理层的粒子可以由空气洗涤来得以清洁，所述空气洗涤通过由从清洁水供应单元10的导入管1a供给的空气气泡来进行。具体地，在允许清洁流体A滞留之后，空气气泡被供给到主体100。通过利用空气气泡来洗涤粒子21a、22a和23a的表面并进一步振动第一粒子21a、第二粒子22a和第三粒子23a，从而移除了附着到第一粒子21a、第二粒子22a和第三粒子23a的物质。
[0090]利用喷射水流的清洁和通过空气洗涤的清洁可以同时进行，但优选的是交替进行。通过交替进行利用喷射水流的清洁和通过空气洗涤的清洁，从而提高了清洁效果。
[0091]清洁流体的流量可以例如是在水处理期间供应的未处理液体量的两倍。处理层的清洁时间可以例如是30秒以上10分钟以下。清洁间隔可以例如是I小时以上12小时以下。
[0092](清洁流体回收单元)
[0093]清洁流体回收单元11连接到主体100的上周表面，并且回收来自主体100的内部的清洁流体Z。具体地，清洁流体回收单元11包括在主体100的未处理液体排放侧(图中的左侦D上回收清洁流体Z的回收管11a。清洁流体回收单元11设置在主体100的第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27上方，以延伸跨过上述处理层和间隙层。清洁流体回收单元11连接到第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27，且连接部61位于其之间。
[0094]清洁流体回收单元11的材料不受特别限制，而是可以是与清洁流体供应单元10的材料相同。例如，类似于清洁流体供应单元10，清洁流体回收单元11能够与主体100—体地形成。
[0095]回收管Ila优选地包括控制阀(未示出)，所述控制阀能够控制清洁流体回收单元11中的压力。能够通过利用控制阀来调节清洁流体回收单元11中的压力，从而控制分布到相应层的清洁流体和空气气泡量，进而提高清洁效率。
[0096]清洁流体回收单元11的回收管Ila包括打开/关闭端口(未示出)，所述打开/关闭端口能够控制来自清洁流体回收单元11的清洁流体Z的回收。在处理层的清洁期间，打开/关闭端口打开，以从清洁流体回收单元11回收清洁流体Z。作为对照，在水处理期间，打开/关闭端口关闭，以防止未处理液体X通过清洁流体回收单元11从主体100流出。
[0097]清洁流体回收单元11通过连接部61连接到主体100。连接部61具有这样的结构:第一粒子21a、第二粒子22a、第三粒子23a和吸附剂无法通过，但是液体能够通过。具体地，连接部61具有网状结构。具有这种网状结构的连接部61能够防止处理层中的粒子从连接部61流出。连接部61的网的公称开口可以具有这样的尺寸:能够防止这些粒子之中的最小粒子流出，并能够根据粒子的类型来适当地设计。
[0098]在连接到第一间隙层24、第二间隙层25和集管部27的区域中，连接部61具有壁部61a。该壁部61a防止清洁流体A通过不存在待清洁粒子等的第一间隙层24、第二间隙层25和集管部27，并被回收在清洁流体回收单元11中，因此提高清洁效率。壁部61a还防止未处理液体X绕过处理层并且在集管部27中流动。
[0099](优点)
[0100]根据水处理装置I，因为未处理液体X流动的方向(横向方向)不同于清洁流体A流动的方向(竖直方向)，所以能够防止在清洁某个处理层的之后的、含有悬浮物质的清洁流体Z在设置于下游侧或者上游侧上的另一个处理层中流动Z。相应地，不必提供例如用于分开执行相应处理层的清洁的复杂管布置，因此能够简化用于清洁处理层的结构。因此，易于设计水处理装置，并且能够降低水处理装置的生产成本。在水处理装置I中，不需要针对相应的处理层分开地进行清洁，因此能够减少处理层的清洁时间。
[0101 ]清洁流体供应单元10的导入管1a连接到主体100的未处理液体供应侧，并且清洁流体回收单元11的回收管Ila连接到主体100的已处理液体排放侧。相应地，清洁流体顺利地从主体100中的上游侧流动到下游侧，并且不会发生清洁流体滞留在主体100中的情况。因此，与相应的粒子分离的油滴、悬浮物质等不会积聚在主体100中，从而提高了清洁效率。因为导入管1a设置在上游侧上，所以较强的喷射水流易于施加到具有大粒子尺寸的第一粒子21a。因此，能够进一步提高清洁效果。
[0102]〈水处理方法〉
[0103]水处理方法包括向水处理装置供应未处理液体并且排放已处理液体的步骤。
[0104]用于供应未处理液体的方法不受特别限制。能够使用的其一个实例是利用栗或者液压头在压力下将未处理液体发送到水处理装置的方法。
[0105]在该水处理方法中所供应的未处理液体量的下限优选地是100m3/m2.天，更优选地是200m3/m2.天，进一步优选地是300m3/m2.天。当未处理液体的油浓度、悬浮物质浓度和粘度较高，即使处理速度小于所述下限，仍然获得了高的水品质，并且能够以足够低的成本来进行处理。然而，当未处理液体的浓度较低，并且从成本考虑而期望高速处理时，如果所供应的未处理液体量小于下限，则该水处理方法可能不适合于在大量产生未处理液体的环境中使用。所供应的未处理液体量的上限不受特别限制，而是可以例如是1000m3/m2.天。
[0106]由该水处理方法排放的已处理液体的悬浮物质浓度的上限优选地是lOppm，更优选地是5ppm，进一步优选地是3ppm，并且特别优选地Ippm或更低。通过将已处理液体的悬浮物质浓度设定为上限或更低，从而由该水处理方法处理的已处理液体能够在不对环境造成负担的情况下得到处置，并且能够被用作工业水。术语“悬浮物质浓度”意味着悬浮固体
(SS)的浓度，并且指的是根据JIS-KO102 (2008)中的“14.1悬浮固体”测量的值。
[0107]通过该水处理方法排放的已处理液体的油浓度的上限优选地是lOOppm，更优选地50ppm，进一步优选地lOppm，并且特别优选地Ippm或更低。通过将已处理液体的油浓度设定为上限或更低，从而能够减小进行水处理方法之后的油-水分离处理的负荷，并且在某些条件下，即便不执行另一个油-水分离处理，仍然能够在不对环境造成负担的情况下处置已经经过通过该水处理方法的油-水分离的已处理液体。
[0108](优点)
[0109]根据该水处理方法，因为使用水处理装置I处理未处理液体X，所以能够降低水处理装置的生产成本。而且，因为不需要分开地为相应的处理层执行清洁，所以能够减少处理层的清洁时间。因此，根据该水处理方法，能够有效地分离除了油之外还包含各种悬浮物质的油-水混合液体。
[0110][第二实施例]
[0111]图2所示的水处理装置2主要包括横向设置的筒状主体200、清洁流体供应单元10和清洁流体回收单元11。主体200包括第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27，第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27以此顺序从供应未处理液体X的一个端侧连续布置。这些层和集管部被分隔板51到56分隔。在图2中，与在图1中的那些相同的部分被赋予相同的附图标记，并且省略其说明。
[0112](分隔板)
[0113]在水处理装置2中，如图2中所示，多个处理层21、22和23到相邻的间隙层24和25的流体流动路径以之字形的方式竖直地设置。具体地，第一分隔板51在分隔板的上侧上具有壁部51a，并且第二分隔板52在分隔板的下侧上具有壁部52a。类似地，第三分隔板53在上侧上具有壁部53a，第四分隔板54在下侧上具有壁部54a，第五分隔板55在上侧上具有壁部55a，并且第六分隔板56在下侧上具有壁部56a。因此，壁部以之字形布置。在除了壁部之外的部分中，分隔板51到56每一个具有网状结构。供应管41连接到主体200的侧面的上侧。利用这种结构，能够延长水处理装置2的流动路径。
[0114]壁部51a到56a的长度与分隔板51到56的长度的比率的下限优选地是0.5，并且更优选地是0.6。壁部的长度与分隔板的长度的比率的上限优选地是0.9，并且更优选地是
0.8。当壁部的长度与分隔板的长度的比率小于下限时，由于压力损失，未处理液体的流动速度被过度降低。因此，水处理装置的处理效率可能变得不足。当壁部的长度与分隔板的长度的比率超过上限时，不能充分地获得延长未处理液体X的流动路径的效果。
[0115](优点)
[0116]根据该水处理装置2，因为多个处理层到相邻处理层的流体流动路径在竖直方向上以之字形的方式形成，所以未处理液体X以曲折的方式在竖直方向上流动。因此，延长了流动路径，提高了水处理效率。
[0117]在以上实施例中，壁部51a到56a从第一分隔板51到第六分隔板56按照上部和下部的顺序交替地形成。可替代地，壁部51a到56a可以从第一分隔板51到第六分隔板56以相反的顺序、即按照下部和上部的顺序交替地形成。在此情形中，同样获得了相同的优点。
[0118][第三实施例]
[0119]图3所示的水处理装置3主要包括横向设置的筒状主体300、清洁流体供应单元10和清洁流体回收单元11。主体300包括第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27，第一处理层21、第一间隙层24、第二处理层22、第二间隙层25、第三处理层23、第四处理层26和集管部27以此顺序从供应未处理液体X的一个端侧连续布置。这些层和集管部被分隔板31到36分隔。在图3中，与在图1中的那些相同的部分被赋予相同的附图标记，并且省略其说明。
[0120](处理层)
[0121]在水处理装置3中，如图3中所示，每个处理层相对于主体300的轴向倾斜，使得处理层的上侧指向未处理液体供应侧。利用这种结构，能够延长水处理装置3的流动路径。
[0122]每个处理层的倾斜角度的下限优选地是10°，更优选地是15°。每个处理层的倾斜角度的上限优选地是30°，更优选地是25°。当每个处理层的倾斜角度小于下限时，无法充分地获得延长流动路径的效果。主体300的长度可能变得过大。当每个处理层的倾斜角度超过上限时，清洁流体可能易于流入相邻的处理层中。
[0123](优点)
[0124]根据水处理装置3，因为多个处理层相对于主体300的轴向倾斜，所以延长了未处理液体的流动路径，并且提高了水处理效率。另外，因为为粒子层设置了一定的倾斜度，因此降低了每个粒子层的高度，所以提高了从下部朝向上部利用清洁流体的清洁效率。
[0125]在水处理装置3中，每个处理层倾斜，使得处理层的上侧指向未处理液体供应侧。可替代地，每个处理层可以倾斜使得处理层的上侧指向未处理液体排放侧。在此情形中，同样获得了相同的优点。
[0126][其它实施例]
[0127]应该理解，在所有方面，本文所公开的实施例仅是示意性的而非限制性的。本发明的范围不限于实施例的结构，而是由以下描述的权利要求限定。本发明的范围旨在包括权利要求的等同形式和在权利要求的范围内的所有修改。
[0128]以上实施例的水处理装置中的每个包括在主体的未处理液体供应侧上导入清洁流体的清洁流体供应单元的导入管和在主体的已处理液体排放侧上回收清洁流体的清洁流体回收单元的回收管。可替代地，水处理装置可以包括在主体的已处理液体排放侧上的导入管和在主体的未处理液体供应侧上的回收管。当以此方式将导入管设在主体的已处理液体排放侧上并且将回收管设在主体的未处理液体供应侧上时，清洁流体在主体中从下游侧流动到上游侧。因此，利用水流在与未处理液体流动的方向相反的方向上执行清洁，因此提尚了清洁效果提尚。
[0129]以上实施例的水处理装置中的每个包括封装多个粒子的三个处理层。可替代地，该水处理装置中的每个可包括两个处理层或者四个或更多处理层。
[0130]在以上实施例的水处理装置中，在多个处理层中封装的粒子的平均直径从上游侧上的层沿着下游方向降低。可替代地，下游侧上的处理层的粒子的平均直径可以基本与上游侧上的处理层的粒子的平均直径相同或更大。
[0131]以上实施例的水处理装置中的每个在第三处理层的下游侧上包括第四处理层。然而，当例如未处理液体的油含量较低时，可以省略第四处理层。可替代地，可以不设集管部，并且例如当设置第四处理层时，第五分隔板可以与排放管形成接触。
[0132]在水处理装置中，分别形成在第一处理层、第二处理层和第三处理层的上部的第一空间、第二空间和第三空间不是必须的构件，而是根据需要可以省略。然而，为了有效地执行处理层的清洁，优选地设这些空间。
[0133]在水处理装置中，设置在第一处理层与第二处理层之间和第二处理层与第三处理层之间的间隙层不是必须的构件，而是可以省略。然而，为了有效地执行处理层的清洁，优选地设置这些间隙层。可替代地，间隙层可以设置在第一处理层的上游侧上或者设置在第三处理层与第四处理层之间。通过以此方式布置间隙层，能够进一步增加邻近于间隙层的处理层的清洁效果。
[0134]在所述实施例的水处理装置中，单个清洁流体供应单元连接到主体的处理层的下部，从而跨过处理层延伸。可替代地，可以将多个清洁流体供应单元连接到对应的处理层。
[0135]第三实施例的流体流动路径可以像第二实施例那样在竖直方向上以之字形的方式形成。以此方式，当流体流动路径在竖直方向上以之字形的方式形成时，能够进一步延长流动路径。
[0136]在以上实施例中，已经对如下结构进行了说明，该该结构中清洁流体回收单元的连接部在连接到第一间隙层和第二间隙层的区域中具有壁部。可替代地，清洁流体供应单元的流体供应部分隔板可以进一步在连接到第一间隙层和第二间隙层的区域中具有壁部。可替代地，清洁流体回收单元的连接部可以在连接到第一间隙层和第二间隙层的区域中具有网状结构，并且清洁流体供应单元的流体供应部分隔板可以在连接到第一间隙层和第二间隙层的区域中具有壁部。当清洁流体供应单元的流体供应部分隔板以此方式在连接到第一间隙层和第二间隙层的区域中具有壁部时，清洁流体A易于从相应的处理层的下部流动。因此，特别地增加了粒子层的下部的清洁效果。
[0137]工业实用性
[0138]如上所述，根据本发明的水处理装置，用于清洁处理层的结构简单，因此能够减少处理层的清洁时间。相应地，本发明的水处理装置和使用该装置的水处理方法能够有效地执行除了油之外还包含各种悬浮物质的油-水混合液体的分离处理。因此，本发明的水处理装置和使用该装置的水处理方法能够适用于诸如工厂和油田此类生产设施中。
[0139]附图标记列表
[0140]1、2、3水处理装置
[0141]10清洁流体供应单元
[0142]1a导入管
[0143]11清洁流体回收单元
[0144]Ila回收管
[0145]21第一处理层
[0146]21a 第一粒子
[0147]21b 第一空间
[0148]22第二处理层
[0149]22a 第二粒子
[0150]22b 第二空间
[0151]23第三处理层
[0152]23a第三粒子
[0153]23b第三空间
[0154]24第一间隙层
[0155]25第二间隙层
[0156]26第四处理层
[0157]27集管部
[0158]31第一分隔板
[0159]31a 第一壁部
[0160]32第二分隔板
[0161]32a 第二壁部
[0162]33第三分隔板
[0163]33a第三壁部[ΟΙ64]34第四分隔板
[0165]34a第四壁部
[0166]35第五分隔板
[0167]35a第五壁部
[0168]36第六分隔板
[0169]41供应管
[0170]41a分隔板
[0171]42排放管
[0172]51、52、53、54、55、56 分隔板
[0173]51a、52a、53a、54a、55a、56a 壁部
[0174]60分隔板
[0175]60a 壁部
[0176]61连接部
[0177]61a 壁部
[0178]100、200、300 主体
[0179]X未处理液体
[0180]Y已处理液体
[0181]A、Z清洁流体
【主权项】
1.一种水处理装置，所述水处理装置包括横向设置的筒状主体，其中，从所述主体的轴向上的一端侧供应未处理液体，并且从所述主体的另一端侧排放已处理液体，所述水处理装置包括: 清洁流体供应单元，所述清洁流体供应单元被连接到所述主体的下周表面，并且向所述主体的内部供应清洁流体;和 清洁流体回收单元，所述清洁流体回收单元被连接到所述主体的上周表面，并且回收来自所述主体的内部的所述清洁流体， 其中，所述主体包括多个处理层，所述多个处理层沿着所述轴向隔开，并且所述多个处理层中封装有多个粒子。2.根据权利要求1所述的水处理装置，其中，所述处理层具有位于所述粒子上方的空间。3.根据权利要求2所述的水处理装置，其中，所述处理层的所述空间由不允许流体透过的壁部彼此隔开。4.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其中，每个所述处理层的通向相邻处理层的流体的流路在竖直方向上以之字形的方式形成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的水处理装置，其中，所述处理层相对于所述主体的所述轴向倾斜。6.根据权利要求1至5中任一项所述的水处理装置，进一步包括间隙层，所述间隙层被设置在所述处理层之间，并且所述间隙层中不封装粒子。7.根据权利要求1至6中任一项所述的水处理装置，其中，将所述清洁流体导入所述清洁流体供应单元中的导入管被连接到所述主体的未处理液体供应侧和已处理液体排放侧中的一侧，并且对来自所述清洁流体回收单元的所述清洁流体进行回收的回收管被连接到所述主体的所述未处理液体供应侧和所述已处理液体排放侧中的另一侧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的水处理装置，其中，所述未处理液体含有油和悬浮物质，并且所述油和所述悬浮物质与所述未处理液体相分离。9.一种水处理方法，包括以下步骤: 向根据权利要求1至8中任一项所述的水处理装置供应未处理液体，并且排放已处理液体。
【文档编号】B01D24/00GK105873860SQ201580003554
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年2月23日
【发明人】柏原秀树
【申请人】住友电气工业株式会社