专利名称：公共污水处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理来自大中型污染源，特别是在沿海地区的公共污水的方法及其实施该方法的设备。
在地中海等山地形沿海地区，因地形的局限性没有建造污水处理厂的合适位置。因此，多数位于陡峻沿海山地的城镇和居民点都把污水直接排放到海中，并导致海水污染。在旅游旺季，随着大量游客的到来，这些地区的居民数量急剧上升，海水的污染程度就更加严重。在这种情况下，就要求污水处理厂能够适应这两种不同季节的需要。在上述地点建造市政污水处理厂的困难简单介绍如下。一方面，在上述山地沿海地区建造规模适当、满足需要的污水处理厂实际上几无可能。污水处理厂应该建造在地面倾斜的地点，从这一点来看，处理厂应该建造在港口城镇等居民聚居的沿海地带和旅游景点和饭店设施集中的海滩。另一个困难是必须确保污水处理厂的污水处理能力能够适应上述旅游旺季时居民数量增多的需要。
按照本发明的设计思想建造的污水处理厂可极大地避免现有技术的缺点。本发明的设备包括承载技术设备的由底面呈圆形或至少为四边形的双底浮船组成并锚定的浮体，以及内设水密舱且浮体宽度B与吃水深度T之比为8.5至12.5、浮体定倾中心半径(metacentric radius)r0为15至16的双层箱体。分底的水密舱相当于压载箱以平衡污水处理过程中的重量变化。
承载技术设备的浮体采用双层底和箱体结构可确保污水处理厂的防水性遭到破坏后不会对环境造成危害，水密舱还可在破坏后起到安全贮水舱的作用。分隔开的双层底的水密舱还可部分地起到在污水处理厂处理污水的过程中使变化中的重量关系保持平衡的压载箱的作用。
浮体的形状、其宽度和吃水深度的比例及其定倾中心半径对能否保持浮体抵抗沿任何方向的倾斜的最佳稳定性有很大影响。因为采用了这种最佳的形状，所以能获得主水线最大表面惯性矩，而主水线惯性矩可影响定倾中心高度。浮体稳定性是确保净化设备正常运转的必要条件，净化设备的工作原理是借助重力作用使被处理的污水依次流过每一处理工序。
浮体宽度B与浮体吃水深度T的最佳比例为10.3至11.3，浮体定倾中心半径r0最佳为21至22.5。只要在这些范围内，承载设备的浮体可达到最大程度的稳定性。本发明中用于净化公共污水的设备可安装在波浪高度不超过1米的海水表面上，在这样的条件下，浮体倾斜角度约为1°。
污水处理厂敞口水面面积最大的处理池最好安装在浮体中央，其他两个敞口面积稍小的处理池(为第二大和第三大敞口水面积)应对称安装在大水池的两侧，并在周边相互连接。污水处理厂水面敞口面积最大的水池最好应为圆形。如果池采用这种设计方案，则就能利用其缓冲作用降低浮体的倾斜程度。
这三个处理池最好应安装在对称的平面上，使它们的取向与主要风向相同。这样可增强浮体的稳定性。
本发明的设备可采用相互连接的浮体，如可采用销钉和螺栓实现连接。可根据季节变化和现场条件的需要确定污水处理厂的处理能力，并相应确定浮体的数量。
本发明的优点在于它能利用价格相对较低的污水处理技术，并把设备安装在稳定性很高、不容易倾斜的浮体上。这样就能保证污水处理设备的水池有足够高的稳定性。
为更好地阐述本发明的设计思想，特通过附图1-5对本发明进行说明，
详细介绍如下。
图1为公共污水处理设备的轴线投影图，包括技术设备和通过管道向其中注入污水的敞口水池。
图2为污水处理厂技术设备八角形浮体的俯视图，包括各部分设备的示意图。
图3和5分别为图2所示设备沿通过设备中心、相互垂直的两个平面的纵向剖面图。
图4为图2所示设备的水平剖面图，包括各部分设备的位置。
根据本发明包括有敞口水池的技术设备在内的公共污水处理厂设备安装在由钢制模块结构组成的浮体1上，浮船采用双层底24，该底24为多边形(可以是正方形、长方形或八角形等)或圆形结构，并采用内置水密舱的双层箱体23。底的对角线长度或直径可为32米，箱体高度可为7米。水密舱可在污水处理厂发生泄漏时确保其不对环境造成危害，并起到安全贮水舱的作用。互相隔开的双层底24的舱体还可部分地被用作在污水处理厂运行过程中平衡不断变化的重量关系的压载箱。污水处理厂的技术设备均安装在上述钢制浮体1上，其中包括在污水处理过程中贮存污水的不锈钢水池。污水通过管道(图中未示)传输到污水处理设备。
技术设备的浮体1的底24(可为圆形或多边形---但至少应为四边形)的形状对于利用相等的稳定矩(当浮体偏离平衡状态时因重心偏移而由稳定臂的大小所提供的稳定矩)使浮体获得抵抗沿任何方向的倾斜的最大稳定性是非常重要的。正是因为采用了这种双层底结构，才能保证主水线(横穿浮体的表面)表面惯性矩达到最大，而这个惯性矩对定倾中心半径r0＝Ix/D的大小有直接影响，其中Ix为主水线的表面惯性矩，D为偏移量。实验已经证明，在本发明的设备中可达到r0＝24，目前已知船只的一般r0值为0.8至1.5。
如果技术设备的浮体1的直径为d＝32米，吃水深度为T＝2.5米，则此浮体1中侧边高度H与吃水深度T之比至少应为2.2，其底的直径或对角线长度d与吃水深度t之比至少应为12.8。浮体1的宽度B与吃水深度T之比最好应在10.3至11.3的范围内。只要满足上述数值就能保证浮体1获得非常好的稳定性，而这是确保已安装好的、利用重力使被处理污水依次流过各处理工序(水池)的处理设备能正常工作的必要条件。显然，浮体1的晃动周期也必须满足不能落在海水共振频率范围之内的条件。鉴于上述原因，本发明的浮体1可安放在波浪高度不超过1米的海面上。
包括有敞口水池的技术设备在内的公共污水处理设备适用于处理沿海大中型城市所排放的污水。一般说来，解决方案系采用模块化设计和结构，根据污水处理厂污水的技术稳定性可提供两种基本规格。其中，一种解决方案(针对居民人数在5,000人到20,000人之间的城市而设计)主要处理富含需氧微生物的污水，同时还可对污水进行沉淀，第二种解决方案(针对居民人数在25,000人至100,000人之间的城市而设计)主要处理厌氧微生物并对污水进行沉淀。
根据城市排放污水量的多少，可将模块部件拼装成两模块结构或四模块结构。设备最好安装在有防护措施的入海口处，或海水深度为4米、波浪高度不超过1米、远离居民区或旅游区的防浪堤后面的海面上。整套设备采用锚链固定在海底的锚定块上。
来自居民区的污水通过一条条下水道进入安装在距本发明浮体设备锚定地尽可能近的泵站的地下贮水池内。污水通过浮在水面的管道或安装在海底的管道从这个泵站泵入污水处理设备。泵站的水泵不需要机械保护，可泵送含有各种大小的固体颗粒物的污水。
污水传输到进行初级预处理(机械和液压结合处理)的第二道工序2，在这里要除去粗大的杂质、沙子和脂肪。这些组分一部分装入容器4内(捕获和提取物质)，一部分压紧成片状(除去粗大杂质)。污水从进行初级预处理的第二道工序2沿下坡流入进行生物处理的工序，这道工序包括接触器6、脱氮槽7、氮化槽9和还原槽10，还包括槽底和表面刮清设备以及收集多余污水的潜水泵。需氧微生物处理工序一般在这些水槽内进行(使用鼓风机8)。在进行生物处理的同时，还利用多用途双水槽11对淤泥进行搅拌，对淤泥进行脱水，对淤泥进行初级处理(如果必要，采用双水池)并利用压缩空气对待处理介质进行混合。此外，还包括配备淤泥机械储罐的均匀化槽14。为保证本设备的正常运转，还安装了采用相应的混合和泵送技术、配备溶剂和配药槽的化学搅拌槽17。淤泥从均匀化槽14泵送通过皮带压力机，在此分两个阶段进行预加压并除去淤泥。分离后的淤泥通过蜗杆泵传输到浮体1主甲板的储罐4内。浮体1上安装两套柴油机组21(200kVA)，可保证污水处理厂不间断运行。机房内还安装一套应急柴油机组22(40kVA)，可在柴油机组21发生停机时确保污水处理厂继续运转。
整套浮体设施可为监督并确保污水处理厂全自动化运转的工作人员提供居住条件。服务船只每周来一次，运走收集的淤泥、粗大的杂质和提取出来的沙子和脂肪，并对这些处理过程所产生的原料加以进一步利用。被清除的淤泥经过沉淀后可直接用作农业肥料，或制做积肥，或用作再次耕种。粗大的杂质和脂肪最好倾倒到垃圾场或送往公共废弃物焚烧场焚烧。沙子最好也倾倒到垃圾场，或制做积肥。
污水处理厂技术设备各水池之间根据技术设备浮体1的总体构造所应确定的间隔最好应能保证敞口水池对整个浮体的稳定性的影响为最小。污水处理厂敞口面积最大的水池(还原池10)位于浮体1的中心，污水处理厂另外两个敞口面积第二大和第三大的水池(脱氮槽7和氮化槽9)围绕圆周对称排列在最大水池的两侧。这些水池相互连接，可起到减小浮体1的倾斜程度的缓冲作用。
上述三个技术处理水池(脱氮槽7、氮化槽9和还原槽10)有一个与主要风向相同的对称连接面。这样就能进一步保证浮体抵抗倾斜的稳定性。
采用本发明构造的公共污水处理厂完全依靠自身提供电力，也可在需要时从陆地输电。浮体上还配备管理和控制工作点、配套的小型实验室(如生化耗氧量的半自动化设定5、化学耗氧量、浑浊度的测量等)、车间和备件仓库、工作人员的生活设施等。
根据处理后污水的质量，可以预见到，旅游景点、饭店和餐馆所排放的悬浮物和提取物的浓度会增大。
因为本发明的设备可采用相互连接的浮体，所以，可根据不同季节里污染源的规模(这一点在旅游区非常重要)及特定居民点的建设和开发状况对污水处理设备的处理能力进行调整。
因为浮体采用分舱结构和总体模块化构造(如模块的接口3)，所以本发明的设备可以压力组件总成的形式运输到安装地点。本发明的工业用途本发明的设备适合对沿海地带大中型居民区的公共污水进行处理。
权利要求
1.一种公共污水处理设备，包括通过管道向其中输送污水的带敞口水池的技术设备，其特征在于，它包括至少一个锚定的、由至少一个采用圆形或至少四边形双层底(24)的浮船组成的浮体设备(1)，内设水密舱的双层箱体(23)，浮体(1)的宽度B与吃水深度T之比为8.5至12.5，浮体(1)的定倾中心半径r0为15至26，且分隔开的双层底(24)的水密舱可作为在处理污水的过程中使不断变化的重量比保持平衡的压载箱。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于设备浮体(1)的宽度B与吃水深度T之比在10.3至11.3的范围内。
3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于设备浮体(1)的定倾中心半径为21至22.5。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于污水处理设备敞口面积最大的技术处理池位于设备浮体(1)的中心，污水处理设备的另外两个第二大和第三大的处理池绕其圆周对称排列并互相连接。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于污水处理设备敞口面积最大的处理池为圆形。
6.如权利要求4或5所述的设备，其特征在于所有三个处理池采用取向与主要风向相同的对称连接面。
7.如权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于它包括至少两个互相连接的浮体。
全文摘要
一种公共污水处理设备,包括通过管道向其中输送污水的带敞口水池的设备。包括至少一套锚定的、由至少一个采用圆形或至少四边形双层底(24)的浮船组成的浮体设备(1),内设水密舱的双层箱体(23),浮体(1)的宽度B与吃水深度T之比为8.5至12.5,定倾中心半径r
文档编号C02F7/00GK1255459SQ9812507
公开日2000年6月7日 申请日期1998年11月30日 优先权日1998年11月30日
发明者兹德涅克·达维德科, 伊日·卡拉西, 伊日·塞卡 申请人:斯科达Js有限公司