曝气过滤装置及其污废水处理系统的制作方法

本发明涉及曝气过滤装置及包含该曝气过滤装置的污废水处理系统。

背景技术：

以往，处理污废水的方法是在曝气池内设置介质(media)而获得净化水。即，在介质的表面进行基于好气性微生物的氧化，在微生物块的内部进行基于嫌气性微生物的分解，从而加速有机物的分解而获得净水效果。此时，为了促进基于好气性微生物的氧化，需向介质表面顺畅供氧，为此人们使用了在曝气池的下部设置曝气管以供氧的方法。但是，该方法是间接的供氧方法，在曝气池内会产生死角区域，存在沉积物堆积在死角区域而产生厌氧引发恶臭的问题，并且介质的堵塞会降低净水效果。

为了弥补这一点，使用分离膜的方法逐渐增多。即，在曝气池内部浸渍分离膜的状态下，经由外部泵获得过滤水的固液分离方法。该方法可以防止污泥膨胀现象，因此能够执行稳定的污废水处理，但是存在设施费用及能源费用过高的问题，尤其膜污染现象严重。为了降低膜污染现象，通过反洗和化学药品来对膜进行清洗，但化学清洗存在产生二次污染物质且处理及运行不容易的问题。

技术实现要素：

要解决的技术问题

根据本发明的一样态，提供一种曝气过滤装置，其可在一个装置内同时进行微生物活化及过率功能，从而设置简便、运行简单，而且可大幅降低设施费用及能源费用，即使在高浓度的污废水环境中也可以显著降低过滤管的堵塞，提高微生物活性，从而提高整体的净化效果。

根据本发明的另一样态，提供一种包含上述曝气过滤装置的污废水处理系统。

技术方案

根据本发明一样态的曝气过率装置，包括：圆筒形的过滤管，其包括含有多个通孔的上层部及位于所述上层部下侧的下层部，所述上层部的上端封闭，所述下层部的下端具有污废水流入口；滤材，其包裹所述过滤管的上层部的表面；主体，其形成用于盛装通过所述过滤管及所述滤材所过滤的净化水的净化水空间，并覆盖所述过滤管的上层部，上端具有净化水排出口；第一空气供给管，其上端具有第一空气注入口，下端与位于所述过滤管的下层部的至少一部分一体相连，从而用于向所述过滤管的内部供给空气；以及第二空气供给管，其上端具有第二空气注入口，下端与所述主体相连，从而通过向所述主体供给空气来进行反洗。

所述通孔为椭圆形，多个通孔可以以左侧及右侧相互交替的螺旋形状布置。

所述通孔的横向长度对纵向长度的比率为130至300，左侧通孔之间的间隔及右侧通孔之间的间隔可以是相比于所述通孔的纵向长度的5倍至20倍。

所述多个通孔以所述过滤管的水平方向为基准可以按20度至40度角的斜线形成。

所述多个通孔的总面积可以是相比于所述污废水流入口的最下端的端面积的5倍至8倍。

所述污废水流入口可以具有以漏斗状向下扩充的结构。

所述滤材可以包含聚偏二氯乙烯、聚丙烯或它们的组合。

所述滤材的厚度可以是对比所述过滤管的直径的1/2倍至1/10倍。

所述第一空气供给管的直径可以是所述过滤管的直径的0.3倍至0.8倍。

当所述第一空气注入口及所述净化水排出口开放时，所述第二空气注入口关闭；当所述第二空气注入口开放时，所述第一空气注入口及所述净化水排出口关闭。

根据本发明另一样态的污废水处理系统，包括：罐子，其用于存储污废水；以及如前述的曝气过滤装置，其至少一部分设置在所述罐子内。

在所述曝气过滤装置中除了第一空气注入口及第二空气注入口以外的部分可以位于所述罐子的内部，污废水流入口位于从所述罐子的底板向上相当于从所述污废水流入口到净化水排出口的长度的1/5至1/3的高度上，而所述净化水排出口位于从所述罐子内的水面向下相当于从所述污废水流入口到所述净化水排出口的长度的1/2至1/1.5的高度上。

经由所述第一空气注入口所注入的空气量可以是100l/min至250l/min。

在所述罐子内储存有1m³的污废水，经由所述第一空气注入口注入100l/min至250l/min的空气量，并在20℃下运行25天时，所述罐子内混合液悬浮固形物的浓度(mlss)可以是1200mg/l至1800mg/l，而所述罐子内溶解氧量(do)可以是2ppm至2.5ppm。

有益效果

根据本发明一样态的曝气过滤装置，不具有如吸入泵等驱动部分，因此故障少，且在一个装置内同时进行汲水、曝气及过滤过程，从而设置简便、运行简单，而且可大幅降低设施费用及能源费用，即使在高浓度的污废水环境中也可以显著降低过滤管的堵塞，提高微生物活性，从而提高整体的净化效果。

附图说明

图1是根据本发明一实施例之曝气过滤装置的剖视图。

图2是根据本发明一实施例之用于构成曝气过滤装置的过滤管的剖视图。

图3是根据本发明一实施例之用于构成曝气过滤装置的滤材的侧面图。

图4是根据本发明一实施例之用于构成曝气过滤装置的第一空气供给管与过滤管的连接部位的剖视图。

图5是根据本发明另一实施例之污废水处理系统的概略图。

具体实施方式

以下，详细说明具体实施例，以使本领域的普通技术人员便于实施。实施例可以由各种不同的形态来实现，并非局限于在此描述的实施例。

在附图中，为了清晰表达多个层及领域而放大示出了厚度。本文中，对于类似的要素赋予了相同的附图标记。当描述层、膜、领域、板等要素位于其他要素的“之上”或“上端”时，不仅包括位于其他要素的“正上方”时的情形，而且还包括在其中间具有另外要素时的情形。相反，当描述某一要素位于其他要素的“正上方”时，意指其中间无另外要素。

现有的利用了浸渍式过滤装置的污废水处理设施，利用吸入泵向过滤装置的过滤部内泵汲储存在罐子里的污废水而进行过滤，并排出过滤后的净化水，在罐子的底部设置独立于过滤装置的曝气装置来供给空气，从而延迟异物沉积在过滤部上。

根据本发明的一实施例提供一种于一个装置中能够同时进行包括汲水过程在内的过滤过程和曝气过程的曝气过滤装置。该曝气过滤装置无需驱动吸入泵，也无需另外设置曝气装置。即，即便不设置另外的吸入泵也能向过滤管内部汲送污废水而进行过滤，并排出过滤后的净化水，并且即便不设置另外的曝气装置也能直接供给空气，从而不仅可以降低异物沉积，而且还能增强微生物培养及活化。因此，设置简便、运行简单，而且能大幅降低设施费用及能源费用，并能显著提高净化效果。

具体来讲，根据一实施例的曝气过滤装置，向过滤管内直接供氧，因此供氧效率高，好气性微生物的生长变得活跃，可以在不分离微生物的情况下集中培养微生物，其结果可在短时间内达到微生物活化。进而，形成微生物群落，根据注氧和反洗作用，杂质得到过滤而仅使有机物吸附，从而繁殖微生物。并且，反洗时，一部分好气性微生物在过滤管反复实现分散过程，其结果微生物在罐子内得以均匀分布。通过该种直接的供氧，可增加溶解氧2ppm以上，溶解氧的增加与微生物的增加成比例，因此能够提高水的净化效果。并且，溶解氧的增加可以解决厌氧引发的恶臭问题。如此，即便是高浓度的污废水环境，也可以显著减少沉积在过滤部的异物，对微生物的活性也提供很大贡献，因此可以大幅提高净化效果。

以下，参照图1说明根据一实施例的曝气过滤装置。用作参考的附图仅仅是根据一实施例的曝气过滤装置的一种形态，本发明并非局限于此。

图1是根据一实施例之曝气过滤装置的剖视图。

参照图1，根据一实施例的曝气过滤装置10包括过滤管20、滤材30、主体40、第一空气供给管50及第二空气供给管60。

过滤管20呈竖直方向较长的圆筒形状，大致可以分为两个区域。即，过滤管20包括上层部23及位于其下的下层部26，过滤管20的上侧末端部分，即，上层部23的上端封闭，过滤管20的下侧末端部分，即，下层部26的下端开放而具有污废水流入口27。上层部23与下层部26的长度比率可以为1:1至1:2，例如，可以是1:1至1:1.5。此时，上层部23包括多个通孔24。该种过滤管20将通过污废水流入口27流入的污废水经由通孔24喷出而进行过滤以滤除异物。

具有多个通孔24的过滤管20其上层部23的表面由滤材30所包裹。

主体40在形成空的空间的同时覆盖过滤管20的上层部23，除了位于上端的净化水排出口41以外，呈封闭的结构。空的空间表示净化水空间42，该净化水空间42用于盛装位于过滤管20内部的污废水经由过滤管20及滤材30过滤而出的净化水。盛装于净化水空间42的净化水通过净化水排出口41得以排出。

第一空气供给管50是用于将空气供给至过滤管20内部的构件。第一空气供给管50如同过滤管20呈沿竖直方向较长的圆筒形状，在上端具有用于注入空气的第一空气注入口51，而下端与位于过滤管20之下层部26的至少一部分连接为一体。所注入的空气是压缩空气，可使用具有所定气量的气泵来经由第一空气注入口51注入空气。

随着空气通过第一空气供给管50供应到过滤管20内部，过滤管20内部的液体会含有气泡而比重减少，从而过滤管20内部的污废水会以与过滤管20外部的污废水之间的比重差相当的量上升。以往，通过吸入泵的驱动来使得过滤管外部的污废水流入到过滤管的内部并进行排出；相反，在一实施例中，由于第一空气供给管50与过滤管20一体相连，因此可将位于过滤管20的内部及外部的污废水直接汲送到过滤管的内部并过滤而排出到过滤管外部。于一实施例中，在过滤管20通过第一空气供给管50进行向上汲送污废水的汲水过程，因此无需驱动额外的吸入泵，从而故障少且能减轻运行负担。

并且，以往为了充分曝气，需要单独设置将空气以气泡形态分散至污废水中的曝气装置；而在一实施例中，可通过第一空气供给管50向过滤管20内的污废水中分散气泡形态的空气，因此无需设置额外的曝气装置。

尤其，在一实施例中，由于通过第一空气供给管50向过滤管20内部直接注入空气，因此与以往通过曝气装置向罐子内的污废水以气泡形态分散空气时不同，不仅可以在过滤管20内部实现微生物培养，而且在空气以气泡形态分散时，因过滤管20内部的压力变得更高，所以微生物的培养能力也会更加提高。由此，在过滤管20内部，微生物对有机物的分解相当活跃，因此在过滤管20对污废水中的悬浮固形物进行分解及滤除的过滤效果得到更加提升。

如此，在一实施例中，通过一个曝气过滤装置便可同时进行汲水过程、曝气过程及过滤过程，因此不仅设置及运行简单，而且微生物的活性得以提高，从而即使在高浓度的污废水环境中也可以显著降低过滤管的堵塞。

第二空气供给管60是为了反洗过滤管20而用于向主体40供给空气的构件。第二空气供给管60如同过滤管20呈沿竖直方向较长的圆筒形状，其上端设有用于注入空气的第二空气注入口61，下端与位于主体40的至少一部分相连。具体来讲，第二空气供给管60的下端可以与主体40上部的一部分相连。所注入的空气是压缩空气，可使用具有所定气量的气泵来经由第二空气注入口61注入空气。

参照图2说明过滤管20的具体结构。用作参考的附图仅仅是根据一实施例的过滤管的一种结构，本发明并非局限于此。

图2是根据本发明一实施例之用于构成曝气过滤装置的过滤管的剖视图。

参照图2，过滤管20可以被区分为上层部23及下层部26的区域。

过滤管20的上层部23可以包括以斜线形状穿孔而形成的多个通孔24。各个通孔24为椭圆形，其横向长度可以是400mm至450mm，纵向长度a可以是1.5mm至3mm，但并非局限于此。并且，所述通孔24其横向长度对比纵向长度a的比率可以是130至300，例如可以是150至270，亦或是170至250。多个通孔24以左侧和右侧交替的螺旋形状布置，左侧通孔之间的间隔d1及右侧通孔之间的间隔d2分别可以是15mm至30mm，但并非局限于此。并且，所述左侧通孔之间的间隔d1及所述右侧通孔之间的间隔d2，对比于所述通孔的纵向长度a可以是5倍至20倍，例如可以是7倍至15倍。以过滤管20的水平方向为基准，多个通孔24以20度至40度角的斜线形成，例如，可以以25度至35度角的斜线形成，但并非局限于此。当过滤管20上形成的通孔24为圆形时，由于上层部23内部与下层部26内部的空气流入量不同，因此气泡形态的空气难以均匀喷射到过滤管20的内部，而当通孔24为如上所述的椭圆形时，气泡形态的空气可以均匀分散到过滤管20的内部，随之能够减少过滤管20发生堵塞。

过滤管20的下层部26在其下端可以包括污废水流入口27。污废水流入口27以漏斗形状呈向下扩充的结构，该结构可以容易吸上储存在罐子内的污废水。当过滤进程停止时，剩余污泥可以通过污废水流入口27自然排出。

所述多个通孔24的总面积可以是污废水流入口27最下端之端面积的5倍至8倍，例如可以是6倍至7.5倍，亦或是6.5倍至7.5倍。污废水流入口27具有以漏斗状向下扩充的结构，因此污废水流入口27的最下端是具有最长直径之处。当通孔24的总面积具有上述的比率范围时，可有效调节流体经由污废水流入口27流入的量对比经由通孔24喷出的量之间的比率。

过滤管20的直径可以是20mm至80mm，例如可以是30mm至70mm，亦或是40mm至60mm，但并非局限于此。当过滤管的直径处于上述范围内时，通过第一空气供给管50可向过滤管内顺畅供应空气。

过滤管20的长度可以是800mm至950mm，例如可以是850mm至900mm，但并非局限于此。

参照图3说明滤材30的具体结构。用作参考的附图仅仅是根据一实施例的滤材的一种结构，本发明并非局限于此。

图3是根据本发明一实施例之用于构成曝气过滤装置的滤材的侧面图。

参照图3，滤材30包裹形成有多个通孔的过滤管20之上层部23的表面。被吸上至过滤管内部的污废水通过通孔24之后流经滤材30，从而有机物得到滤除，此时流经滤材30而被附着的有机物成为微生物的食物，由此形成微生物群，进而还能进行基于微生物的有机物分解。

滤材30可以由具有吸附性的物质构成，具体而言，可以由包含聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride)、聚丙烯(polypropylene)或它们组合的物质构成，可以以细丝线形状(filamentthreadform)来使用。例如，滤材30可以是由聚偏二氯乙烯构成的细丝线。

滤材30的厚度可以是对比过滤管20直径的1/2倍至1/10倍，例如可以是1/2倍至1/8倍，亦或是1/3倍至1/6倍。当滤材的厚度为上述比率范围内时，能够得到高的过滤效率。

参照图4说明与过滤管20一体连接的第一空气供给管50的具体结构。用作参考的附图仅仅是根据一实施例的第一空气供给管的一种结构，本发明并非局限于此。

图4是根据一实施例之用于构成曝气过滤装置的第一空气供给管与过滤管的连接部位的剖视图。

参照图4，第一空气供给管50的下端与过滤管20的下层部26的一部分一体相连而形成连接部位b。连接部位b的管前端部可以以所定的角度朝向上方形成，以使在连接部位b所分散的气泡沿着过滤管20的内壁上升，例如以水平方向为基准可以以30度至60度，亦或40度至50度的角度形成。根据该种结构，液体被混合到上升的气体中而形成浮力，而该浮力使得污废水流经位于过滤管20的上层部23的通孔24和滤材30。

第一空气供给管50的直径可以是10mm至40mm，例如可以是15mm至35mm，亦或是20mm至30mm，但并非局限于此。并且，第一空气供给管50的直径可以是过滤管20直径的0.3倍至0.8倍，例如可以是0.4倍至0.7倍，亦或是0.4倍至0.6倍。当第一空气供给管50与过滤管20的直径比率为上述范围内时，不仅可以向过滤管内顺畅供应空气，而且在过滤管内可同时顺利进行汲水、曝气及过滤过程，因此可以达到高的净化效率。

第一空气供给管50的长度可以是1500mm至3000mm，例如可以是2000mm至2500mm，但并非局限于此。

污废水处理过程大致可以分为过滤过程和反洗过程，过滤过程包括通过过滤管20、滤材30、主体40及第一空气供给管50所进行的汲水、曝气和过滤的过程，反洗过程则是通过第二空气供给管60进行反冲洗的过程。

在长时间进行如前所述的过滤过程后，过滤管20和滤材30可能会产生堵塞，此时可以通过供给空气来进行反洗。在此，通过第二空气供给管60向主体40的内部供给空气来进行反洗。在向主体40内部供给空气时，滤材30之被压缩的丝线晃动而产生游动性，随着游动性逐渐加速，能够抖掉附着在滤材30上的污染物，同时还可以洗涤过滤管20。

第二空气供给管60的直径可以是15mm至50mm，例如可以是20mm至40mm，但并非局限于此。并且，第二空气供给管60的长度可以是1000mm至3000mm，例如可以是1500mm至2000mm，但并非局限于此。

在过滤过程结束后，可以进行上述的反洗过程，即在关闭连接于第一空气供给管50的自动阀(未图示)和连接于净化水排出口41的自动阀(未图示)，且打开连接于第二空气供给管60的自动阀(未图示)的状态下，可以进行反洗过程。上述的反洗过程结束后，连接于第二空气供给管60的自动阀被关闭，连接于第一空气供给管50和净化水排出口41的自动阀各自得以开放，由此可以重复进行过滤过程。换言之，根据一实施例的曝气过滤装置10，当第一空气注入口51及净化水排出口41开放时，第二空气注入口61关闭，而当第二空气注入口61开放时，第一空气注入口51及净化水排出口41关闭。例如，可以以过滤过程运行50分钟，反洗过程运行10分钟的方式，反复运行。

以下，参照图5说明根据另一实施例的污废水处理系统。用作参考的附图仅仅是根据一实施例的污废水处理系统的一种结构，本发明并非局限于此。

图5是根据另一实施例之污废水处理系统的概略图。

参照图5，根据另一实施例的污废水处理系统可以包括用于存储污废水的罐子70以及其至少一部分被设置于罐子70内的如前述的曝气过滤装置10。

具体而言，在曝气过滤装置10中用于注入空气的第一空气注入口51和第二空气注入口61暴露在罐子70的外部，而过滤管20、包围过滤管20的主体40、连接于过滤管20的第一空气供给管50以及连接于主体40的第二空气供给管60则设置在被污废水灌满的罐子70内部。

为了防止污废水流入口27被罐子70内部底板的沉积物所堵塞，曝气过滤装置10的污废水流入口27可以布置在从罐子70内的底板向上间隔所定高度的位置上。并且，为了使从净化水排出口41流出的净化水在罐子70内部均匀循环，曝气过滤装置10的净化水排出口41可以布置在从罐子70内的水面向下间隔所定高度的位置上。具体来讲，污废水流入口27可以位于从罐子70的底板向上相当于从污废水流入口27到净化水排出口41的长度l的1/5至1/3，例如1/5至1/4的高度l1上，而净化水排出口41可以位于从罐子70内的水面向下相当于从污废水流入口27到净化水排出口41的长度l的1/2至1/1.5，例如1/2至1/1.7的高度l2上。

在上述的污废水处理系统中，通过第一空气注入口51注入的空气量可以是100l/min至250l/min，例如可以是130l/min至200l/min，亦或是130l/min至170l/min。在注入上述范围的空气量时，可以以用于过滤的充份量汲送过滤管20内部的污废水，并且形成充分的气泡，从而微生物的活性增强，对有机物的分解能力得到提高，进而可以获得更加干净的净化水。

对于储存有1m³污废水的罐子70内设置了根据一实施例之曝气过滤装置的污废水处理系统而言，当通过第一空气注入口51注入100l/min至250l/min的空气量并在20℃下运行25天时，罐子70内混合液悬浮固形物的浓度(mlss)可以是1200mg/l至1800mg/l，例如可以是1450mg/l至1550mg/l，而罐子70内的溶解氧量(do)可以是2ppm至2.5ppm，例如可以是2.1ppm至2.5ppm，亦或是2.2ppm至2.5ppm。在运行根据一实施例的曝气过滤装置时，可以获得如上范围内的mlss值和do值，因此即便在高浓度的污废水环境中也容易管理运行，恶臭问题得到完善，可以维持微生物的高活性。

对于污废水处理系统而言，将根据一实施例的曝气过滤装置10作为一套装置，根据罐子70的容量或污废水流入量的增加，可以在罐子70内并联设置多套曝气过滤装置10。