专利名称：处理活性污泥的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理废水，如灰水或污水的活性污泥处理设备。
在这类已知的活性污泥处理设备中，都在处理池中相间平行地垂直设置许多过滤薄膜组件，因此当待处理水通过薄膜组件时被分离成固体和液体，从而使通过膜组件的水分离成处理过的水。在这种已知的处理活性污泥的设备中，在过滤薄膜组件下方某水平面上设有扩散通气管，能避免在过滤薄膜组件的外表面上沉淀或生成滤饼或凝胶体层。该管上有多个喷气孔。扩散通气管中气流的气升作用能产生液相的垂直向上混合流体，以便清理过滤薄膜组件的薄膜表面。
有了上述结构，就可以通过增加扩散通气管的气流量将过滤薄膜组件上的该混合流体的清理效果提高到某种程度，但这样会产生下述问题。增加扩散通气管中的气流，可能相对待处理水产生过量充气，特别是对含氨的待处理水，水中的PH值会过低，就会给活性污泥的处理操作带来不利的影响。
另一个问题是当气流量超过一个特定值，例如大约是1，(m3/m3·min，其中分母m3代表气液相流体通道的横截面积)气流的气升作用由于气泡凝聚而减弱，并导致能量效率降低。还有一个问题是由于扩散通气管与过滤薄膜组件下端间的距离如此之短，以致从扩散通气管中流出的气流不太可能均匀分布，该事实不仅导致降低气流气升效应，还可能在过滤薄膜组件上产生一些死空间，该死空间接触不到气液相流体。结果，滤饼等滤层就会沉淀，并会在过滤薄膜组件上加厚，从而降低过滤薄膜组件上的流通量。
本发明能克服上述缺陷，因此本发明的主要目的是提供一个薄膜分离型活性污泥处理设备，它能消除产生于过滤薄膜组件中的任何死空间，能均匀清理过滤薄膜组件的各表面，从而有效地防止滤饼等滤层在薄膜表面沉淀或加厚，且能耗较低。
为实现上述目的，本发明提供的活性污泥处理设备包括一个可贮存待处理水的处理池;
多个间隔开的垂直安置在处理池内的过滤薄膜组件，当待处理水通过薄膜组件时将待处理水分离为固体和液体，从而得到处理过的水;
在上述过滤薄膜组件的下方某水平面上设置一装置，用来混合待处理水。
有了上述结构，每个过滤薄膜组件的整个薄膜表面都能被混合装置产生的混合液流均匀地，有效地清理。因此，即使当空气喷管等管中的气流量是按待处理水的生化耗氧量(BOD)浓度进行调节，每个过滤薄膜组件的全部薄膜表面也能得到均匀而有效的清理，而不会受气体流率及流速的影响。
图1是本发明第1实施例活性污泥处理设备的全剖视图;
图2是本发明第2实施例活性污泥处理设备主要部件的前视图;
图3是图2中处理设备的侧视图;
图4是本发明第3实施例活性污泥处理设备的全剖视图;
图5是本发明第4实施例活性污泥处理设备过滤薄膜组件结构的平面图;
图6是图5中一个过滤薄膜组件的剖视图;
图7是本发明第5实施例一个主要部件的剖视图;
图8是本发明第6实施例活性污泥处理设备一个主要部件的透视图;
图9是悬挂支承于图8设备中的过滤薄膜组件的平面图;
图10是沿图9中A-A线的剖视图;
图11是沿图9中B-B线的剖视图;
图12是图8中悬挂支承的过滤薄膜组件中悬挂支承杆的另一种形式的示意图;
图13是过滤薄膜组件设置的另一种形式，以及图14是沿图3中C-C线的剖视图。
图1示出本发明的第1实施例。在处理池1中设有多个过滤单元2。每个过滤单元2包括一个上下端开通的圆柱壳体3，多个板状过滤薄膜组件4以相等间隔垂直安置在壳体3中。该壳体3是可垂直地分成两部分，包括第1壳体部件3a和第2壳体部件3b。过滤薄膜组件4安置在第1壳体部件3a中，而较小壳体部件3c具有圆柱状外形，并被安置在第2壳体部件3b内。
每个过滤薄膜组件4是可拆卸地安装在第1壳体部件3a中，使其可以向上拉出。因此，可以将过滤薄膜组件一个一个地从上方拉出，以便逐个清洗或更换。也可以将第1壳体部件，即上壳体部件3a从第2壳体部件，即下壳体部件3b上分开，以便将第1壳体部件3a从设有许多过滤薄膜组件4的处理箱中取出，这些过滤薄膜组件4是设在第1壳体部件3上的，这样便可逐个清洗或更换过滤薄膜组件。各地滤薄膜组件4在上端由支管6a与吸管6相连接，该管6在某适当位置与抽吸泵5相连接。用来将废水供入处理池1中的废水供给管7开在处理池1上方某处。
带有驱动电机8的混合装置9安装在较小的位于过滤薄膜组件4下方的壳体3c中。在处理池1中安装排气管10，该管从处理池1的顶部一直通到处理池底部，而在处理池1外的某处在排气管10的近尾端处装有鼓风机11。
根据上述结构，废水，如灰水或污水从废水供给管7进入处理池1中，与处理池1中的活性污泥相混合后进行处理。待处理水与通过排气管10顶端许多孔由鼓风机11排出的空气接触，并由活性污泥吸收。
待处理水由过滤薄膜组件4和吸管6被抽吸泵5抽吸，当它通过过滤薄膜组件4时被分离成固体和液体，通过过滤薄膜组件4的这部分水被分离成处理过的水。
由混合装置9生成的混合流体能在薄膜组件4之间的间隔中沿薄膜表面向上流动。这种混合液流能有效地清洗每个过滤薄膜组件4的整个表面。
甚至根据待处理水的生化耗氧量(BOD)浓度调节排气管10的排气量级时，每个过滤薄膜组合件4的全部薄膜表面都能由混合装置9的混合作用予以均匀地和有效地清洗，而不会受到气流率和喷气速度的影响。
从排气管10排出的气泡受混合装置9的混合作用分离成细小气泡。这会提高将气泡中的氧气溶进待处理水中的效率，因此能改善生化处理效果。另外，细小气泡能产生进一步的湍流效应，抑制振动的发展。这样，在处理池1中的水处理最终能令人满意地完成，又能长期保持过滤薄膜组件4的耐用性。
图2和图3表示本发明的第2实施例。如图示，有多个过滤单元2安置在处理池1中。一个排气管10导入第2壳体3b并在其中开口。
根据这种结构，尽管排气管开口所在水平面与第1壳体部件3a下端之间的距离比较小，但从排气管10开口端排出的气流仍然能赶上由第2壳体部件3b中的混合装置9所产生的混合流体，使得空气能均匀地呈细小泡沫(直径约为3-4mm)广泛分布。致使细小泡沫在各过滤薄膜组件4之间沿着薄膜表面向上移动。结果，产生向上流动的气液两相混合流体，因此每个过滤薄膜组件4的整个薄膜表面都得到有效的清洗。
在这个实施例中，尽管每个过滤单元2包括设置在壳体3中的多个过滤薄膜组件4，且过滤单元2又安置在处理池1中，但也可以直接将过滤薄膜组件安装在处理池1中而不使用壳体3。在这种情况下最外侧过滤薄膜组件4的滤板可以用作壳体。应该注意到，尽管在该实施例中排气管10在第2壳体部件3b中开口，但也可以将排气管10与较小壳体部分3c的内部连通。
图4表示第3实施例，和图3中的实施例相似，多个过滤单元2，或壳体3都安装在处理池1中，每个壳体3中都安装有多个过滤薄膜组件4。如果不设置较小壳体部件3c，可使第2壳体部件3b延伸至处理池1的底部，可以在该第2壳体部件3b中安装驱动电机8和混合装置9。12表示待处理水进入壳体3的进口处。
在处理池1中，如图2的实施例所示在壳体3中装有排气管10，另外，还在壳体3外装有另一个排气管13。14表示一个鼓风机。因此，当壳体3中的排气管供气达不到生物处理所需的氧气时，可由上述另一个排气管10供入达到待处理水生化耗氧量(BOD)浓度所需的那部分空气。
图5和图6表示本发明的第4实施例，特别是在每个过滤单元2中，壳体3与过滤薄膜组件4的特殊的连接形式。这些附图中，构成过滤薄膜组件4的零件21包括两侧由过滤薄膜23复盖的过滤板22。过滤板22的内部有待处理水流通道24，该通道开设在过滤板22两端。
为使多个过滤薄膜组件4一体地安装到位，在每个矩形壳体3的框架25的内表面上加工有导向槽26，用以容纳过滤薄膜组件4，其间隔为予定的间隔α，方向为过滤薄膜组件4平行安置的方向，因而每个过滤薄膜组件4都装在相应的导向槽26中。予定间隔α的长度须大于6mm，而小于10mm。
根据上述结构，如上述实施例的情况，待处理水在排气管喷气升力作用下向上流动形成向上流体，同时受到混合装置的混合作用，这样，能使水流进每个过滤薄膜组件4之间的间隙α中。在抽吸管6的负压下，每个过滤薄膜组件4通过其过滤薄膜23吸入待处理的水。
过滤薄膜23可以防止待处理水中存在的粒状物质通过，结果，该类物质以滤饼形式沉淀在过滤薄膜23的表面，而处理过的水或流经过滤薄膜23的水在通过待处理水流通道24和支管6a后被抽进抽吸管6中。沉淀在过滤薄膜23表面上的滤饼会被待处理水的向上混合流体从薄膜表面分开。
在这种情况下，如果在平行间隔安置的每个过滤薄膜组件4中，相邻过滤膜23的间距α小于6mm，由间隙α限定的流道变得很小，则由于薄膜件表面滤饼以及脱落的饼块，很容易产生滤堵塞现象，由此而导致流道堵塞。如果部隙α小于10mm，由于向上流体流速与气泡结合产生的作用于滤饼上的剪切力效应会减弱。
因此，确定间隙α的宽度大于6mm小于10mm，就能消除由间隙α限定的内薄膜流道中被滤饼堵塞的可能性，使滤饼层能受到通过相邻薄膜表面间流道的向上流体流速与气泡的有效作用，从而会减小清理薄膜表面所需的能量。
如上所述，将多个过滤薄膜组件固定于框架25上的相应导向槽26中。因此，过滤薄膜组件4被一体地固定在框架25上。而且为达到维修过滤薄膜组件4的目的，可以仅将某个须修组件从框架25中抽出，其它组件4保持原状。
根据上述结构，每个薄膜组件4的全部表面都会被混合装置的混合流体有效均匀地清洗。因此，即使当从排气管等排出空气的量级相对于待处理水的生化耗氧量(BOD)进行调整时，过滤薄膜组件的全部薄膜表面也会被均匀完全地清洗，并与气流的流率和速度无关。
图7是本发明第5实施例主要部分的剖视图。在处理池1中设有多个过滤单元2，每个过滤单元2包括一个顶端与底端开通的柱形壳体3，并将多个板状过滤薄膜组件4以相等间距垂直安装在壳体3中。壳体3由垂直向可拆的两部分结构组成，即第1壳体部件3a和第2壳体部件3b。排水管41安装在第1壳体部分3a的顶端或上壳体件上。字母H表示第1壳体部件3a的长度。第2壳体部件3b的长度Z要比前述第1第2实施例相应壳体件长一些。排气管10在第2壳体件3b下端开口的扩口的基座处开口，该扩口开口用来减少液流阻力。
根据上述结构，其中第2壳体件3b的长度相对足够长，从排气和10顶端开口排出的气流将形成直径为3-4mm的细小气泡，均匀地分布在第2壳体件3b的各个横截面上，而无须使用第1、2实施例中的混合装置。为保证空气的均匀分布，长度Z最好至少达到500mm。
但第2壳体部件3b的长度Z不一定越长越好。在图7的污水等活性污泥的处理结构中，所需气流量在第2壳体部件3b的每单位截面上约为0.5-1.0(m3/m3·min)，-该值与一般活性污泥处理情况相比是非常大的，全应注意到相连的后果，即如果第2壳体部件3b的长度Z定的过大，会导致气泡凝结，并会减弱气泡的气升效应。特别是，在采用第1和第2实施例的结构的情况下，即使第2壳体部件3b的长度Z相对很小，气泡可以均匀地分布，并且由于混合装置的结构气泡会变得更小，尽管图7的结构中没有混合装置，如果长度Z过长，在第2壳体部件3b中，气泡的凝聚会在气泡上移过程中产生。如果气泡的直径大于10mm，气泡便不再能通过两相邻过滤薄膜组件4之间的间隙，因此气泡的气升效应也会减弱。这也会引起飘浮，由于滤饼层沉淀这种飘浮会导致通量减小。因此，第2壳体部件3b的长度Z最好至多不大于2m。
前述第1、2、3实施例中处理每单位被处理水量(通过薄膜的水量)的设备能耗为1.2KWh/m3，但对图7中的第5实施例，能量需求减至0.45KWh/m3，适当的设计条件为H＝1m，Z＝1m，第1和第2壳体的内径为0.3m。
图8-12表示本发明的第6实施例。在图8中，过滤薄膜组件4分别以同于图5，6中的方式固定在框架25上的导向槽26中。在与每个过滤薄膜组件4顶端相对的位置上有两个钩34，用来提起过滤薄膜组件4。
过滤薄膜组件4被浸没在处理池1中如图9-11所示。操作员工作间36设置在处理池1上，一个支撑棒37设置在该工作间36上方，该棒沿中心线在工作间内壁上端相对两端之间延伸。该支撑吊棒37上装有按适当间隔固定的钩子38，使导向槽26中的过滤薄膜组件4可以用钩子挂住。
再有，下面解释清洗过滤薄膜组件4的方法。当沉没在处理池1中的过滤薄膜组件与由正在处理的水分离成的活性污泥和待处理水接触，经过一段给定时间后，(3至4个月)尽管混合装置9产生向上流体效应，在每个过滤薄膜组件4的薄膜表面还是形成活性污泥的滤饼层。因此，为去掉这些滤饼层，首先将待处理水从处理池1中放走一些，直到可以看见过滤薄膜组件4，池中待处理水在通常操作中均高于过滤薄膜组件4上端20-50cm。放水后，可见的过滤薄膜组件4的钩子34被绳40挂住，并被延导向槽26提起。一直提至过滤薄膜组件4底端仍约有10-20mm与导向槽26啮合，这果提起动作停止，而绳40被支撑吊棒37上的钩子38钩住。
在这种结构中，过滤薄膜组件4的顶端悬挂支撑在支撑吊棒37上，而下降支持在导向槽26中;因此过滤薄膜组件4以不可摆动的固定方式悬挂支撑。在这种支持条件下，可以较轻松地对过滤薄膜进行机械或手动清洗。同时清洗中也不会打湿或造成破坏。再有，由于清洗时较少移动过滤薄膜组件，因此就有不易损坏膜片的优点。
为进行清洗操作，喷出洗清水(未示出)的喷嘴可以安装在支撑吊棒37上或在棒37附近设置，以利用高压清洗水冲洗掉活性污泥滤饼层，这是清洗的第一步。
尽管可以通过同时提起全部过滤薄膜组件4进行清洗，前述以6-10mm间隔固定在导向槽2中的过滤薄膜组件4由支撑吊棒37支持，每次也可以提起3-4片组件，这样支持和过滤薄膜组件4相互间隔可从50-100mm;大大有利于机械清洗。
图11中表示的支撑吊棒37固定于操作员工作间的内壁上，但另一种可拆卸类型如图12所示，除清洗以外，它不会妨碍处理池1的正常操作。
图13和14表示过滤薄膜组件的其它实例。在该实施例中，过滤薄膜组件4呈水平管状外形，其垂直和水平间隔α可以为6-10mm。3d表示一个空心板。在壳体部件3a和这种空心板3d之间形成空间42，而抽吸管6与该空间42连通。
权利要求
1.活性污泥处理设备包括一个用来贮存待处理水的处理池；多个间隔开的垂直安装在处理池内的过滤薄膜组，在待处理水通过组件时将其分离成固体和液体，再分离成处理过的水，并且在上述过滤薄膜组件下方一水平位置上设置能产生向上流动流体的装置。
2.根据权利要求1所述的活性污泥处理设备，它还包括向处理池中排放空气的装置。
3.根据权利要求2所述的活性污泥处理设备，它还包括一个垂直延伸的圆柱状壳体，设置在过滤薄膜组件下方，其长度大于500mm，小于2000mm，上述空气排放装置通过壳体下端壁并且该处开口。
4.根据权利要求1所术的活性污泥处理设备，其中上述多个过滤薄膜组件和能产生上升流体的装置安装在壳体中形成过滤单元;并且在上述处理池中设置多个过滤单元。
5.根据权利要求3或4所述的活性污泥处理设备，还包括另一个排气装置，用来从壳体外向处理池中排气。
6.根据权利要求1所述的活性污泥处理装置，它还包括一个用来安装过滤薄膜组件的框架件，和多个在上述框架上制成的导向槽，用来将过滤薄膜组件安装在框架上，并且按予定间隔平行安装。
7.根据权利要求6所述的活性污泥处理设备，其中予定间隔要大于6mm小于10mm。
8.根据权利要求1所述的活性污泥处理设备，其中过滤薄膜组件呈管状外形。
9.根据权利要求8所述的活性污泥处理设备，其中多个过滤薄膜组件以予定间隔设备，上述间隔须大于6mm，小于10mm。
10.根据权利要求6所述的清洗活性污泥处理设备中过滤薄膜组件的清洗方法，它包括沿导向槽提升过滤薄膜组件;当将该过滤薄膜组件提至其下端与所述导向槽啮合时便停止提升操作，然后以悬挂的方式支承住该过滤薄膜组件;通过冲洗对已提起并被悬挂支承住的过滤薄膜组件予以清洗。
全文摘要
一种用于处理废水，如灰水和污水的活性污泥处理装置。许多过滤薄膜组件以预定间隔平行地垂直置于处理池中。用过滤薄膜组件将贮存于处理池中的待处理废水分离成固体和液体，并将通过过滤薄膜组件的水作为处理过的水抽出。在过滤薄膜组件之下设有一台搅拌装置。
文档编号B01D65/02GK1065054SQ92101488
公开日1992年10月7日 申请日期1992年3月7日 优先权日1988年8月24日
发明者石田宏司, 山田丰, 和泉清司, 师正史 申请人:久保田铁工株式会社