非曝氣的水處理設備的製作方法

2023-05-24 13:35:46 2

專利名稱：非曝氣的水處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及非曝氣的水處理設備，該設備通過微生物淨化汙水例如城 市生活汙水、工業汙水和生活汙水。
背景技術：
已經提出了各種非曝氣的水處理設備，其中微生物作為淨化汙水的手
段。例如，日本專利申請特許公開2003-71478 (專利文獻l)提出了一種具 有添加至傳統的好氧反應器部分的厭氧反應器部分的非曝氣的水處理設 備。在傳統的設備中，汙水經過具有泵的水管供給到在密封閉合狀態下構 成的厭氧反應器的底部。
運載體填充在厭氧反應器的運載體填充部分中。厭氧微生物粘附並且 固定至運載體的表面。在汙水與運載體表面上的厭氧微生物接觸的過程中， 汙水作為向上的水流流至位於上方的上層清液部分，大約除去了汙水中的 500/。的汙染物質。汙水隨後通過溢出部分和水管，並且供給布置在好氧反應 器上部的開口中的噴灑部分。
噴灑部分具有多個孔，經過厭氧處理的水通過孔沿圖中箭頭所示的方 向噴灑並且向下流至好氧反應器。運載體填充在好氧反應器的運載體填充 部分中。好氧微生物粘附並且固定至運載體表面。在其中殘留了大約50%的 汙染物質的已經過厭氧處理的水接觸粘附到運載體表面上的好氧微生物的 過程中，就除去了殘留的汙染物質。己經除去了汙染物質的水滴落並且積 聚在液面上，經過水管從反應器底部的貯存器部分經過，然後作為己處理 過的水排放至淨化水存儲部分。
日本專利申請特許公開10-328683 (專利文獻2)提出了另一種非曝氣 的水處理設備，其中具有添加至厭氧反應器部分的傳統的好氧反應器部分。 在傳統的設備中，第一噴灑部分布置在水管末端，第二噴灑部分布置在支 撐裝置上部。厭氧反應器的排出水經過水管供給第一水噴灑部分，其中在 該部分中水噴灑在第二噴灑部分上，從而使噴灑水均一化。同時作為向上的流經過運載體部分的汙水和粘附至運載體的厭氧微生物接觸，從而除去 汙水中的有機汙染物。其中部分有機汙染物通過該厭氧處理除去了的水， 流經上層清液部分、溢出部分和線路並且供給噴灑部分，經過噴灑部分噴 灑進入好氧反應器，從而在好氧反應器中向下流動。好氧反應器中的運載 體填充部分在上部填充球狀物體，並且多個運載體填充在球狀物體下方。 好氧微生物粘附並且固定至運載體表面。
在作為向下的水流經過球狀物體之間的間隙之後被噴灑的已經過厭氧 處理的水與粘附至運載體的好氧微生物接觸的過程中，殘留在經過厭氧處 理的水中的有機汙染物被除去。已經除去了汙染物質的水滴落並且積聚在 液面上，流經反應器底部的貯存器部分，並且作為淨化水經過水管進入淨 化水存儲部分。
然而，在水處理操作期間，傳統的非曝氣的水處理設備會導致下列問題。
(1)因為水的不均勻噴灑導致水未接觸運載體的面積增大，並且水處 理效率降低。
懸浮固體(ss)包含在大量汙水中。ss、或ss和厭氧微生物從厭氧反
應器流入好氧反應器的噴灑段，此時，專利文獻l的設備中噴灑部分中的孔
就會發生堵塞，而專利文獻2的設備中球狀物體之間的間隙也會發生堵塞。 當這種堵塞發生時，水噴灑就會變得不均勻從而產生未與運載體接觸的水 流，這樣，汙水就會以沒有接觸好氧微生物的未處理狀態滴落在反應器的 底部上。因此，大量汙染物質會殘留在淨化水中，並且好氧反應器的水處 理效率也會降低。
(2 )運載體填充部分中水的降落速度會提高，並且水處理效率會降低。 在運載體填充部分中，即使當從運載體上方的部分噴灑的水也會直接 降落而沒有接觸運載體並且被吸入運載體中。尤其是當量水流提高時，水 與粘附至運載體表面的好氧微生物接觸的時間會減少，由此水中的汙染物 質不能充分地除去，並且好氧反應器中的水處理效率會降低。

發明內容
為了解決上述問題形成了本發明，並且本發明的目的是提供了一種非 曝氣的水處理設備，該設備即使在好氧反應器的噴灑部分由於汙水中的懸浮固體而發生堵塞時，該設備也可以通過使好氧反應器中的噴灑水均一化 而提高水處理的效率，並且即使水流量增大時也可以通過允許與運載體保 持較長的接觸時間來而無需提高水滴落在運載體上的速度，以提高水處理 的效率。
在標準的活性汙泥處理即傳統的汙水處理過程之一中，能量通過水處
理而消耗，如(a)至(c)所示。
(a) 汙水泵(為了將汙水供給反應池的泵)20至30%
(b) 返回泵(用於將最終的澄清池中的汙泥返回至曝氣池)大約10%
(c) 鼓風機(用於將空氣供給曝氣池的曝氣裝置)50至60% 當檢驗到上述能量消耗時，採用消耗很多能量的(c)不利於將水處理消
耗的能量降低到70%的預計能級。因為通過使用(c)實際上不能實現預計的 能量消耗的降低，所以就沒有使用(c)中的鼓風機。另一方面，(a)中的汙 水泵主要用於將地面深處的汙水通過汙水管供給地面上的水處理設備。因 此，需要通過建造簡單的水處理系統即通過僅僅設置主要裝置例如汙水泵 而無需使用鼓風機來簡化而建立處理技術。因此，為了解決如上所述的問 題，發明者進行了廣泛的研究，並且由此研發了如下文所述的具有簡單構 造的水處理技術中的簡化的非曝氣的水處理設備。
本發明提供了一種非曝氣的水處理設備，其中，在汙水中的汙染物質 的水處理中，汙水在重力下從上方供給降落並且作為向下的流與具有粘附 到其上的微生物的運載體接觸，其包括儲水器部分，存儲從水供應單元 接收的汙水；運載體填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的運載體，並 且形成用於通過好氧微生物分解汙水中的汙染物質的下流式好氧固定床。
本發明還提供了一種非曝氣的水處理設備，其特徵在於包括上流式厭 氧反應器和下流式好氧反應器，在上流式厭氧反應器中，通過驅動泵供給 的汙水容納在下部並且流體化作為向上的流，汙水與厭氧微生物接觸而對 汙水中的汙染物質進行厭氧處理，在下流式好氧反應器中，從上流式厭氧 反應器中出來的己處理過的水容納在上部並且流體化作為向下的流，並且 已處理過的水接觸好氧微生物並且空氣，從而對已處理過的水中的汙染物 質進行好氧處理，其中，下流式好氧反應器包括儲水器部分，存儲從水 供應單元接收的汙水；運載體填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的運
6載體，並且形成用於通過好氧微生物分解汙水中的汙染物質的下流式好氧 固定床。


圖l是顯示了依照本發明的實施例的非厭氧水處理設備的剖視框圖； 圖2是示意性地顯示了圖1中的設備的基本部分的透視圖； 圖3是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的好氧 反應器中的承載部分的側視圖4是圖3中的承載部分的平面圖5是示意性地顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設 備的基本部分的透視圖6是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視
框圖7是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視
框圖8是示意性地顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設 備的基本部分的透視圖9是示意性地顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設
備的基本部分的透視圖10是示意性地顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設 備的基本部分的透視圖11是示意性地顯示了依照本發明的另 一個實施例的非曝氣水處理設 備的基本部分的透視圖12是示意性地顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設
備的基本部分的透視圖13是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視
框圖14是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視
框圖15A顯示了承載部分在交叉之前的平面圖，圖15B顯示了承載部分在 交叉之後的平面圖；圖16A是顯示了一組布置成彼此有間隔的繩形承載體的平面示意圖，圖
16B是顯示了一組布置成彼此部分重疊的承載體的平面示意圖17是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視 框圖18是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視 框圖；以及
圖19是顯示了依照本發明的另一個實施例的非曝氣水處理設備的剖視 框圖。
具體實施例方式
下文中，將描述用於實施本發明的各個實施例。
依照本發明的非曝氣的水處理設備包括儲水器部分，用於存儲從水 供給單元接收的汙水；承載體填充部分，該部分具有好氧微生物附著在其上 的承載體，並且形成有用於通過好氧微生物分解汙水中的汙染物質的下流 式好氧固定床；用於懸掛和支承承載體的支撐裝置；以及連接水導向裝置， 布置在儲水器部分和承載體填充部分之間，將儲水器部分中的存儲水的液 體部分連接至承載體的承載部分。
因為本發明的設備利用的是其中承載體被懸掛並且支承在下流式好氧 反應器的承載體填充部分中的這種結構，所以需要汙水沿著承載體表面向 下流動，其中，因為連接水導向裝置布置在儲水器部分和承載體填充部分 之間，所以從儲水器部分向下流動的汙水就通過連接水導向裝置導向至承 載體，從而可以使汙水與附著到承載體上的好氧微生物精確地發生接觸。 承載體例如為串或薄且長的繩或杆的形式，其中，這些串具有許多圍繞柱 式串植入的刷狀絨毛或環狀絨毛，繩或杆具有許多圍繞金屬線或金屬杆植 入的刷狀絨毛或環狀絨毛，並且附著在其上的好氧微生物以較高的頻率於 汙水中的有機汙染物接觸，以便快速提高處理效率。因為好氧微生物和有 機汙染物在承載體中以高頻進行彼此接觸，因此在較長的時段內仍可以保 持好氧微生物的活性而不會惡化。
優選的是，本發明的設備還具有懸掛和支承承載體的支撐裝置以及連 接水導向裝置，該裝置置於儲水器部分和承載體填充部分之間並且將儲水 器部分中存儲的水的液體部分連接至承載體的承載部分。通過設置連接水導向裝置，來自儲水器部分的水可以精確地接觸承載體以防止處理效率的 降低。
在本發明中，優選在連接水導向裝置和承載體填充部分之間存在間隙。 通過設置這種間隙，汙水接觸空氣的機會會增大從而進一步提高好氧處理
的效率。
在本發明中，優選該連接水導向裝置具有利用毛細現象或虹吸作用傳 送儲水器部分中的水的功能。在連接水導向裝置中也可以使用各種不同的 結構。這些結構可以是例如如下的結構，即其中管狀(或圓柱形)構件連 接到在儲水器部分的底部開口的孔上並且水經過該管狀構件滴落的結構
(圖2)，或其中水直接從儲水器部分底部開口的孔中滴落的結構(圖5)， 或具有通過毛細作用力使水從儲水器部分中吸出並且滴落(圖8和9)的結 構。通過使用這些結構，水可以很精確地從儲水器部分向下流出到每個承 載體，來提高水與好氧微生物接觸反應的效率。
在本發明中，儲水器部分可以具有單個孔，並且多個承載體連接到單 個孔上並且從其上形成分支，水經過單個孔以便分配到多個裝載體的每一 個上(圖6、 7和17)。通過這樣操作，水不會未接觸承載體就通過，由此， 在水向下流動的同時，水就接觸每個承載體並且均勻地分布到每個承載體 上。
優選本發明的設備還具有水分散部分，從連接水導向裝置供給的水就 通過這部分被分散並且分布到承載體上。例如，可以在支撐裝置的上表面 上形成小突起(圓錐體或半球體等形式)從而分別於承載體對應，以便正 在下降的水可以通過這些小突起斷開(圖IO);象雨傘的肋條一樣徑向延 伸的針形突起也可以連接到承載體的上部，這樣，下降的水可以通過這些 小突起斷開成小液滴(圖ll);或者也可以將具有毛細管作用的連接管的 尖端分開形成多個開口以便使水形成小液滴並且滴落(圖12)。通過使用 這些結構，水形成小液滴從而水接觸好氧微生物的機會會增大從而提高反 應效率。通過下降小液滴的水，水就可以在整個承載體上均勻地分布從而 有利地提高處理的均一性。
優選本發明的設備還具有存儲水分配容器，該容器連接至承載體用於 暫時存儲滴下的水以便延長水的保留時間。通過使用這種結構(圖13)， 沿著運載體向下流動的水就可以在存儲水分配容器中保留一段時間，並且保留在其中的水允許沿著運載體漸漸流動，從而延長水與好氧微生物接觸 的時間，從而進一步提高反應效率。
優選地運載體填充部分還具有調節運載體之間間隔的間隔調節設備。 間隔調節設備可以是環形或者環狀的可以收縮和膨脹的繩或線，使用它可 以將多個運載體綑紮起來(圖14)。該運載體填充部分優選具有交叉部分， 運載體在交叉部分彼此交叉。該交叉部分可以通過將多個運載體與間隔調
節設備進行綑紮在一起而形成(圖15A、圖15B)。
另外，本發明的設備可以具有上流式厭氧反應器，該反應器布置在下 流式好氧反應器設置運載體填充部分之前的階段上，其中該運載體填充部 分包括具有好氧微生物粘附在其上的運載體，並且該反應器在其下部接收 使用泵抽取的汙水，通過使接收到的汙水經過粘附了厭氧微生物的運載體 來處理向上的汙水流，並且將已處理過的水從上部運送至下流式好氧反應 器°
本發明的非曝氣水處理設備中，上流式厭氧反應器通常布置在下流式 好氧反應器之前的階段上，厭氧和好氧處理均被使用以便汙水可以進行厭 氧處理然後進行好氧處理。或者，汙水也可以通過僅僅使用好氧處理進行 淨化(圖19)。在僅僅利用好氧處理的系統中，在一定程度上犧牲了處理 效率，但是懸浮固體(SS)卻是下流式好氧反應器中導致堵塞的唯一原因， 因此可以期望堵塞頻率降低，因為不存在厭氧微生物從厭氧反應器流入。
當在懸掛結構中的運載體布置在上流式厭氧反應器中時，厭氧微生物 與汙水中的有機汙染物發生高頻接觸，由此可迅速提高處理效率。此時， 厭氧微生物被迫與向上的水流一起漂浮起來，但是大部分厭氧微生物被運 載體強烈地吸附並且捕獲，由此厭氧微生物很難從上流式厭氧反應器流出 到下流式好氧反應器中。以如上所述的方式，上流式厭氧反應器的處理效 率得到了提高，上流式厭氧反應器中的厭氧微生物的產量得到提高，並且 由於厭氧微生物很難在下流式好氧反應器中流動，因此進一步提高了下流 式好氧反應器的處理效率。
參照附圖，本發明的非曝氣的水處理設備在汙水處理設備中的應用將 以執行本發明的各種形式進行描述。 (第一實施例)
10現在將通過參見圖1和圖2描述本發明的第一實施例。第一實施例中的
非曝氣的水處理設備1A包括置於前階段的厭氧反應器3和後階段的好氧反 應器IO。泵2的洩水口經由線L1連接至厭氧反應器3的底部，並且通過泵的 驅動，汙水從汙水供給源(未顯示)向上導入到厭氧反應器3中。
在厭氧反應器3的運載體填充部分4中，多個繩形運載體6懸掛在支撐裝 置5上並且由其支承。繩形運載體6布置成使他們之間的間隔幾乎相等。繩 形運載體6包括多個圍繞柱式串植入的環狀絨毛或刷狀絨毛(合成纖維，例 如尼龍)，並且粘附到運載體的表面上的厭氧微生物與汙水中的有機汙染 物發生高頻接觸，從迅速地提高處理效率。因為厭氧微生物和有機汙染 物在繩形運載體6中彼此高頻接觸，因此在較長的時間段內仍可以保持厭氧 微生物的活性處於期望的水平上而不會發生惡化。支撐裝置5設置有多個開 口，流經這些開口的水從上層清液部分7的溢出部分8溢出，並且溢出水流 過溢出線L2進入好氧反應器10中流動。
好氧反應器10的上部打開。上部中的開口設置有儲水器部分21，用於 接收從厭氧反應器3中經過厭氧處理的水並且暫時在儲水器部分21存儲這 些水。儲水器部分21形成為具有又寬又扁的底部的盆形，並且底部設置有 多個開口22。開口22布置成幾乎具有相等的間距，以便水從儲水器部分21 均一地分布到運載體填充部分4中。開口22的形狀可以是圓形、正方形和六
邊形，優選為圓形。這是因為較易於進行穿孔處理並且水可以平穩地流動。 開口22的直徑可以根據繩形運載體15的外徑適當地選取。例如，當繩形運 載體15的外徑dl為30mm時，開口22的直徑da為15mm。因此，開口22的直徑 da優選大約不大於繩形運載體15外徑dl的一半(da《dl/2)。
管狀或圓柱形連接水導向裝置23連接至儲水器部分21的底部以便分別 與開口22連通。連接水導向裝置23朝向設置在下方的運載體填充部分12向 下延伸，並且連接水導向裝置23的下端開口以便與支撐裝置14支承的每個 繩形運載體15對應。在連接水導向裝置23的下端和支撐裝置14之間形成預 定間隙24。間隙24優選設定在10至100mm的範圍之間。這是因為當間隙24小 於10min時，不僅在連接水導向裝置23和支撐裝置14之間易於發生堵塞，而 且水與空氣的接觸也會受到抑制。另一方面，當間隙24超過100mm時，會發 生水的強烈散射和蒸發，從而水的損失量會增大。在運載體填充部分12中，多個繩形運載體15懸掛在支撐裝置14上並且 由其支承。當水聚集在儲水器部分21中時，聚集的水從開口22流到連接水 導向裝置23，經過連接水導向裝置23，並且作為水流或液滴25從下端處的 開口供給每個繩形運載體15。
繩形運載體15包括多個圍繞柱式串15c植入的環狀絨毛或刷狀絨毛(合 成纖維，例如尼龍)15f (見圖16A和圖16B)，並且粘附到運載體的表面上 的厭氧微生物與汙水中的有機汙染物發生高頻接觸從而迅速地提高處理效 率。繩形運載體15具有從運載體填充部分12的上端(支撐裝置14的位置) 延伸至下端(正好位於底部儲水器部分17的上方)的長度。繩形運載體15 從支撐裝置14上懸掛下來並且由其支承，從而以預定間隔彼此遠離。通常， 繩形運載體15之間的距離Ll優選在繩形運載體15的外徑dl的-l倍(減去l 倍)至+4倍(加上4倍)的範圍之間。相鄰繩形運載體15其間可以如圖16A 所示隔開，或者如圖16B所示那樣彼此部分重疊。在此，相鄰繩形運載體18 的重疊狀態以負的放大比率表示。當繩形運載體15之間的距離L1小於外徑 dl的一l倍(負一倍)時，透氣性就會惡化，就不能供給好氧微生物足量的 空氣，由此降低了處理效率。另一方面，當繩形運載體15之間的距離L1大 於外徑dl的4倍時，水就不能與繩形運載體15接觸而是向下經過運載體15， 從而降低了處理效率。
好氧反應器10在底部設置了儲水器部分17。儲水器部分17是漏鬥(錐 形)的形式，並且沿著從周邊到中心的方向逐漸傾斜，中心處高度最低。 聚集在儲水器部分17中的已處理過的水經由洩水線L3排放至處理水存儲部 分18。洩水線L3與反應器10的側壁在儲水器部分17的液位16附近連通。汙 泥排出線(未顯示)與儲水器部分17的下部連通，沉澱在好氧反應器10底 層中的汙泥經由汙泥排出線排放。
接著，將參照圖3和4描述懸掛和支承繩形運載體15的支撐裝置14的一 個實例。
支撐裝置14設置有一對左右臂14a和用於繩形運載體15附著的附著部 分14b。當如圖3所示側視時，臂14a形成為L形，以便吊在好氧反應器3的上 梁(未顯示)上，當如圖4所示俯視時，形成為U形，以便確保其穩定性。 附著部分14b是在左右臂14a之間水平並且平行地布置的多個平行棒。繩形 運載體15以規則的間隔經由它們的上端分別束在平行棒上。繩形運載體15僅僅在其上端受約束，在其下端是自由的。繩形運載體幾乎以與附著部分 14b之間的間隔相等的間隔連接。因此，繩形運載體15均一地布置在整個運
載體填充部分12中，如圖2所示。
現在，將描述本實施例中非曝氣的水處理設備1A的各種功能。
(1) 厭氧反應器中的水處理功能
通過驅動泵2，汙水經由線L1供給厭氧反應器3的底部、流體化並且作 為向上的流與粘附並且固定至繩形運載體6表面的厭氧微生物發生接觸。從 而除去了汙水中的汙染物質，尤其是有機汙染物。這種化學反應主要地依 照下面的反應式(1)進行。酸性發酵細菌即一種厭氧微生物將有機汙染物 例如高分子碳水化合物分解成脂肪酸、單糖和胺基酸並且進一步分解成乙 酸。甲垸發酵細菌即一種厭氧微生物將乙酸分解成甲垸和二氧化碳。
反應式(1) -
有機汙染物(高分子碳水化合物、脂類和蛋白質)
—脂肪酸，胺基酸，單糖 …酸性發酵細菌
formula see original document page 13—乙酸 …酸性發酵細菌
formula see original document page 13
—甲垸+二氧化碳 …甲烷發酵細菌
formula see original document page 13
其中已經通過分解去除了有機汙染物的水經過繩形運載體6和支撐裝 置5的上部，隨後經過液位7、溢出部分8和線L2然後供給好氧反應器10。
厭氧微生物在高濃度汙水(B0D: 1000至10000 mg/L)中可以穩定地產 生，但是在低濃度汙水(B0D:大約200 mg/L)中卻不穩定。因此，厭氧微 生物的流出通過柵網等來制約，由此在厭氧反應器3中生成易於厭氧微生物 生長的環境。厭氧反應器3中的厭氧微生物可以保持較高的活性，由此在很 長的時間段內處理效率不易降低。
(2) 好氧反應器的噴灑功能
在好氧反應器10中，從厭氧反應器3排出的水(經過厭氧處理的水)供 給儲水器部分21，並且排出水暫時存儲在儲水器部分21。然後，存儲水從 儲水器部分21經過孔22、連接水導向裝置23和間隙24流過並且作為水流供 給到支撐裝置14的上部，其中繩形運載體15懸掛在支撐裝置14上。即，厭氧反應器3中經過從溢出線L2排出的大多數排出水供給到繩形運載體15的
最上部。
下面參見圖2更詳細地描述該功能。連接水導向裝置23是其中中空的連 接管，儲水器部分21中的水通過連接水導向裝置23向下流動，作為液滴25 經過其下端處的開口，離開連接水導向裝置23，通過間隙24自由滴落，最 後碰撞在懸掛了繩形運載體15的支撐裝置14的上表面上。液滴25接觸了空 氣因此吸收了空氣。當水與位於下方的下部繩形運載體15發生碰撞時，也 起到了噴灑的作用由此形成了均勻的噴灑水並且同時使水吸收了空氣。 (3)好氧反應器的水處理功能
好氧微生物粘附到繩形運載體15上，通過在普通的壓力下使已經吸收 了空氣的水與空氣中的好氧微生物發生接觸，殘留在厭氧反應器3的排出水 中的有機汙染物、厭氧反應器10生成的硫化氫等就以下文的反應式(2)和 (3)進行分解並除去。
有機汙染物+氧一二氧化碳+水((CxHy0z) + (x+y/4-z/2) 02 — xC02+y/2H20)…(2)
硫化氫+氧一硫磺酸+氫離子 (H2S+202—S04+2H+)…(3)
該實施例的作用如下
(1) 提高連接水導向裝置23和支撐裝置14之間的間隙24的吸氧量。 在本實施例的設備1A中，在連接水導向裝置23和支撐裝置14之間形成
間隙24，在間隙24中，水可以吸收空氣中的氧，並且可以達到提高好氧反 應器的水處理效率的作用，如反應式(2)和(3)所示。
(2) 通過穿過間隙24的液滴25與支撐裝置14的碰撞，提高吸收的空氣 量，並且使水的噴灑均一。
類似地，因此存在間隙24，因此液滴25通過間隙24自由滴落的液滴25 可以與支撐裝置14和連接在其上的繩形運載體15發生碰撞，從而進一步提 高吸收空氣的量。同時，液滴25之間互相發生碰撞，從而提高了水的噴灑 效應並且使水均一噴灑，以便允許液滴沿著繩形運載體15的表面均勻地流 動。
因此，進一步提高水處理效率的效應可以通過提高空氣吸入量和提高 繩形運載體15與水之間的接觸效率這二者的協同作用來實現。在本發明的其它實施例中，下文中所示的修改和替換式可以的。下文 中描述的其它實施例與第一實施例之間共同的說明將被省略。 (第二實施例)
依照第二實施例的非曝氣的水處理設備1B將參見圖5進行描述。
在第一實施例的設備1A中，繩形運載體15由支撐裝置14支承，同時在 本實施例的設備1B中，繩形運載體15直接由儲水器部分21支承而沒有專用 的支撐裝置。即，在本實施例的設備1B中，水平銷連接至繩形運載體15的 上端，並且這種水平銷延伸在儲水器部分21的開口22上方以便懸掛和支承 繩形運載體15。
在本實施例中，不同於第一實施例的是在連接水導向裝置23和支撐裝 置14之間不存在顯著的間隙，但是在繩形運載體15的繩子部分附近卻存在 相當大的間隙(開口22和水平銷之間的間隙)。
通過本實施例實施的功能，液滴25通過相當大的間隙滴落，類似圖l和 2所示，並且水與位於下方的繩形運載體15表面粘附的好氧微生物接觸並且 依照上方的反應式(2)和(3)進行淨化。
在本實施例的設備中，具有一個優點，即因為繩形運載體15直接連接 至儲水器部分21，因此繩形運載體15可以向上移走以便於維修。
在本實施例的設備中，存在一個優點，即因為不存在連接水導向裝置， 因此結構比較簡單，生產成本和維修成本可以降低，並且由於缺少連接水 導向裝置設備的高度可以降低。 (第三實施例)
依照本發明的第三實施例的非曝氣的水處理設備1C參見圖6進行描述。 在與第二實施例中的設備1B類似的本實施例的設備1C中，水直接從儲 水器部分21供給運載體填充部分中的運載體15，而無需連接水導向裝置構 件。然而，在本實施例中的設備1C僅僅設置有一個開口22。 g卩，儲水器部 分21的底部在中心處設置了單個開口22，並且通過將止擋15b懸掛在圍繞開 口22的壁上，多個繩形運載體15就可以懸掛在儲水器部分21上並且由其支 承。上端連接至止擋15b的多個繩形運載體15徑向延伸從而在它們之間具有 特定的間隔。
在本實施例的設備中，處理效率可以通過簡單的結構得到提高。在本實施例的設備中，具有一個優點，即因為繩形運載體15直接連接 至儲水器部分21，因此繩形運載體15可以向上移走以便於維修。
在本實施例的設備中，存在一個優點，即因為不存在連接水導向裝置， 因此結構比較簡單，生產成本和維修成本可以降低，並且由於缺少連接水 導向裝置設備的高度可以降低。 (第四實施例)
依照本發明的第四實施例的非曝氣的水處理設備1D參見圖7進行描述。 在與第二實施例中的設備1B類似的本實施例的設備1D中，水直接從儲 水器部分21供給運載體填充部分中的運載體15，而無需連接水導向裝置構 件。在本實施例的設備1D中，然而，儲水器部分21D的下部形成為漏鬥的形 式，並且單個開口22D在漏鬥的錐形部分處開口。通過將止擋15b懸掛在圍 繞漏鬥下部的壁上，多個繩形運載體15可以由儲水器部分21D懸掛並且支 承。上端連接至止擋15b的多個繩形運載體15徑向延伸從而在它們之間具有 特定的間隔。
在本實施例的設備中，也具有一個優點，即因為繩形運載體15直接連 接至儲水器部分21D，因此繩形運載體15可以向上移走以便於維修。
在本實施例的設備中，存在一個優點，即因為不存在連接水導向裝置， 因此結構比較簡單，生產成本和維修成本可以降低，並且由於缺少連接水 導向裝置設備的高度可以降低。 (第五實施例)
依照本發明的第五實施例的非曝氣的水處理設備1E參見圖8進行描述。
在第一實施例的設備1A中，水經過連接水導向裝置23--個直管的
形式分布給每個繩形運載體15，同時在本實施例的設備1E中，水經過具有 毛細管功能的連接水導向裝置23B供給支撐裝置14。 g口，連接水導向裝置23b 包括具有毛細管功能的小管構件，該構件一端浸漬在儲水器部分21存儲的 水中，另一端朝向位於下文的支撐裝置14懸掛，用於通過毛細管力從儲水 器部分21中往上吸水並且使液滴25滴落到支撐裝置14的開口22中。由於連 接水導向裝置23b具有這種毛細管功能，因此可以使用吸水材料例如布或棉 或中空的窄管。
16依照這些實施例的功能，連接水導向裝置23b的一端(例如吸水材料)
浸漬在水中達到儲水器部分21的底部，並且水作為液滴25從布23b的另一端 滴落到支撐裝置14中。
依照該實施例，布用作具有毛細管功能的連接部分23b，以便提高吸水 作用。因此，儲水器部分21中的水可以供給懸掛在支撐裝置14上的繩形運 載體15，從而證實了進一步使噴灑水均一化的作用。
依照該實施例，布用作具有毛細管功能的連接部分23b，並且這種布會 由於儲水器部分21中的水流變化而發生擺動。通過這種擺動作用，液滴25 的滴落位置會在繩形運載體15的直徑限制內細微地發生改變，從而提高噴 灑水的均一性。另外，與粘附到繩形運載體15表面的好氧微生物的接觸效 率提高從而促進了上方的反應(2)和(3)，從而提高了水處理的效率。 (第六實施例)
依照本發明的第六實施例的非曝氣的水處理設備1F參見圖9進行描述。 在第三實施例的設備1C中，水經過具有毛細管功能的連接水導向裝置 23b(例如，布)供給支撐裝置14，但是在本實施例的設備1F中，水經過具 有虹吸功能的連接水導向裝置23b分布到每個繩形運載體15。即，具有虹吸 功能的狹窄並且空心的管在本實施例中用作連接水導向裝置23b。
通過該實施例的此功能，狹窄並且空心的管用作具有虹吸功能的連接 水導向裝置23b，由此水通過虹吸作用經過狹窄管運送並且分布到每個繩形 運載體15上。
因為在本實施例中利用了虹吸功能，水就可以連續地向下流動，並且 即使汙水中包含大量的懸浮固體(SS)，具有這種虹吸功能的連接部分也不 會由於SS而發生堵塞，由此就可以防止流動的不連續性。因此，汙水可以 始終通過具有虹吸功能的連接部分而穩定地向下流動。 (第七實施例)
依照本發明的第七實施例的非曝氣的水處理設備1G參見圖10進行描述。
在本實施例的設備1G中，類似於第三實施例中的設備1C，水在具有毛 細管功能的連接水導向裝置23b (例如，布)作用下經過間隙24自由滴落， 並且滴落到支撐裝置14上，但是本實施例的設備1G與設備1C的不同之處在 於水分散部分26連接至支撐裝置14的上表面。即，水分散部分26包括圓錐形突起，並且當滴落到這種凸起上時，液滴25斷開成小液滴27。小液滴27 與繩形運載體15很容易地發生均一接觸，由此可以使可期望的處理效率進
通過該實施例的此功能，儲水器部分21中的水從連接水導向裝置23b下 部流出並且作為液滴25滴落而與水分散部分26b的錐體頂點發生碰撞。通過 碰撞，水形成為比初始液滴25具有更小尺寸的小液滴27，然後滴落到繩形 運載體15上並且以較高的接觸比與粘附到繩形運載體15表面的好氧微生物 發生接觸。
因為圓錐形突起在本實施例中用作水分散部分26，所有可以有效地展 示噴灑作用從而進一步提高處理效率。
雖然在本實施例中使用圓錐形突起用作水分散部分，但是也可以使用 刀刃狀或鋸狀的。
(第八實施例)
依照本發明的第八實施例的非曝氣的水處理設備1H參見圖11進行描述。
在第七實施例的設備1G中，水流經具有毛細管功能的連接水導向裝置 23 (例如，布)，作為液滴25經過間隙24自由滴落，並且下降到連接至支 撐裝置14的上表面的水分散部分26上，但是在本實施例的設備1H中，水分 散部分26b設置在支撐裝置14下方。即，水分散部分26b包括連接在繩形運 載體15的柱式串串上端附近的徑向針條(雨傘的肋條的形式)。
通過該實施例的此功能，液滴25與水分散部分26b的針條發生碰撞從而 將液滴25斷開成小液滴27供給位於下方的繩形運載體15。
因為在本實施例中水分散部分26b直接連接至每個繩形運載體15，所以 水可以均一和均勻地接觸運載體表面上的微生物。 (第九實施例)
依照本發明的第九實施例的非曝氣的水處理設備1J參見圖12進行描述。
水分散部分26布置在本實施例的設備1J中，該部分布置成從具有毛細 管功能的連接水導向裝置部分23b的下部分支成兩個。
18通過該實施例的該功能，通過連接水導向裝置23b向下流動的水滲透到 每個都分支成兩個的水分散部分26c中，然後作為小液滴27經過噴灑部分 26c的兩根管子進行噴灑。
在本實施例中水分散部分26c直接連接至連接水導向裝置23b，以便即 使流速或水質量的波動導致液滴25的下降位置偏離，小液滴27也可以比第 七實施例(圖IO)或第八實施例(圖ll)中更精確地與繩形運載體15接觸。 (第十實施例)
依照本發明的第十實施例的非曝氣的水處理設備1K參見圖13進行描述。
在本實施例的設備1K中，具有開口22和連接水導向裝置23的儲水器部 分21布置在好氧反應器10的上部，並且由支撐裝置15懸掛並且支承的繩形 運載體15布置在水導向裝置下方，並且每個繩形運載體15在高度方向上設 置有三個水存儲分配容器30。
通過該實施例的這種功能，儲水器部分21中的水流經開口22隨後流經 連接水導向裝置23並且供給支撐裝置14。水向下流動通過連接至支撐裝置 14的繩形運載體15的中央部分或者沿著側壁，向下流動到安裝在繩形運載 體15中安裝的水存儲分配容器30，並且在水存儲分配容器30中存儲一段時 間。當水存儲分配容器30填滿水時，水從水存儲分配容器30溢出並且向下 流動通過位於下方的繩形運載體15。
因為水的流動時間可以通過本實施例的運載體中的水存儲分配容器30 得到延長，所以水與好氧微生物的接觸時間可以延長從而提高水處理的效 率。
因為水存儲在運載體中的水存儲分配容器30中一段時間，因此產生了 如下的效應，即通過該效應，液滴與水存儲分配容器30中的水的表面發生 碰撞，從而產生新的噴灑作用從而實現噴灑水的均一性的改進。 (第十一實施例)
依照本發明的第十一實施例的非曝氣的水處理設備1L參見圖14、圖 15A、圖15B、圖16A和圖16B進行描述。
本實施例的設備1L設置有間隔調節設備31，該設備調節由運載體填充 部分12的支撐裝置14懸掛並且支承的繩形運載體15之間的間隔，並且還設 置有交叉部分，繩形運載體15在該部分處彼此交叉。即，如圖15B所示狀態下的環形間隔調節設備31直徑減小了，從而允許多個繩形運載體15束縛在 其長度的中心附近，這樣就形成了如圖15B所示的繩形運載體15的運載體交 叉部分。
運載體交叉部分的作用和效應將參見圖16A和圖16B進行詳細描述。 當包括繩形運載體15、柱式串15c和環形膨脹部分15f的組合作為模型 進行檢驗時，在不使用間隔調節設備31時，相鄰的繩形運載體15彼此分開。 此時，如圖16A所示， 一個膨脹部分15f的最外圓周和另一個膨脹部分15f的 最外圓周之間的距離對應於運載體之間的間隙L1。由於間隙L1增大，透氣 性就得到提高從而允許空氣與好氧微生物發生足夠的接觸，由此促進了好 氧處理反應。然而，當間隙L1太大時，由此經過的水量(沒有接觸好氧微 生物的水量)增大，由此降低了水處理的效率。根據發明者的經驗法則， 為了防止水由此經過，間隙Ll的上限值為運載體的直徑dl的4倍(即L1《4 Xdl)。
因此，通過使用間隔調節單元31，相鄰的繩形運載體15形成為彼此接 近並且彼此進一步接觸從而形成運載體交叉部分。在這種運載體交聯部分 中，相鄰的運載體膨脹部分15f彼此重疊如圖16B所示，由此使水很難由此 通過從而提高了水與好氧微生物的接觸程度。因此，處理效率顯著地提高。 然而，當相鄰的運載體過於重疊時，透氣性就會發生惡化，由此不能向好 氧微生物供給足量空氣，並且反而會降低處理效率。因此，在運載體交叉 部分中，運載體重疊長度L1 (負間隙)限制為膨脹部分15f的凸起長度d3 (二(dl-d2)/2)，從而確保一定程度的透氣性，由此防止處理效率的降低。
通過該實施例的這種功能，從連接部分23滴落的液滴經過支撐裝置14 供給繩形運載體15。通過與如上所述相同的方式，水經過繩形運載體15的 中央部分或者沿著側壁滴落，並且通過接觸粘附到繩形運載體15上的好氧 微生物來進行水處理。當水滴落到運載體交叉部分時，水保持在運載體交 叉部分中從而降低了滴落速度。在水的降落速度減小之後，水隨後滴落到 位於下方的繩形運載體上。
通過該實施例的效應，繩形運載體可以使用材料例如纜或線束縛而不 必為運載體設置例如第十實施例(圖13)所示的水存儲分配容器30這種結 構，由此，可以設置價格便宜並且易於維護的儲水器部分。 (第十二實施例)依照本發明的第十二實施例的非曝氣的水處理設備1M參見圖17進行描述。
在本實施例的設備1M中，多個繩形運載體15在其上端束在一起，並且 從支撐裝置14上懸掛並且由其支承，同時單個連接水導向裝置23連接至儲 水器部分21。多個繩形運載體15僅僅在其上端束在一起並且分別向下懸掛。
在這種懸掛結構的繩形運載體15中，束住運載體的上端對應於運載體 交叉部分，當水滴落或從位於上方的單個連接水導向裝置23流動到運載體 交叉部分時，水均勻地分布在每個運載體15上。因此，提高了處理的均一 性，因此，提高了處理效率。 (第十三實施例)
依照本發明的第十三實施例的非曝氣的水處理設備1N參見圖18進行描述。
就運載體的類型而言，繩形運載體6和15分別用於厭氧反應器3和好氧 反應器IO，但是運載體並沒有局限於此。具有各種形狀的運載體，例如汽 缸、球體和四面體也可以使用。運載體的尺寸也不受限制。三個繩形運載 體6和15分別布置在厭氧反應器3和好氧反應器10中，但是運載體的數目可 以根據預計的設備規模設定為適當的數目。布置的繩形運載體6的長度相對 於厭氧反應器3的有效高度為90%，或者相對於好氧反應器10的有效高度為 80%,但是這種比例也不受限制。
第一實施例中的設備1A (圖l)利用厭氧反應器3，其中上流式厭氧固 定床設置有繩形運載體6，而在本實施例的設備1N中也可以使用如下的反應 器，即，其中粘附了厭氧微生物的形式為幾毫米小塊的顆粒32用來代替繩 形運載體。
通過該實施例的這種功能，汙水中的汙染物質通過顆粒32上的厭氧微 生物進行處理，然後已處理過的水通過厭氧反應器10中的儲水器部分21和 連接部分22進行噴灑並且供給到厭氧反應器10中的繩形運載體15。
通過該實施例的作用，顆粒32可以由好氧反應器10中的儲水器部分21 捕獲並且重新回到厭氧反應器3中，即使顆粒32在汙水中的SS (懸浮固體) 吸附之後變得顯著減小時，由此允許了水處理的穩定操作，而不會降低厭 氧反應器3中的厭氧微生物的濃度。通過使用顆粒32，就會產生如下作用， 即，降低了繩形運載體6的初始成本。當汙水l中的有機物質的濃度較高，例如在食品工業排水中當BOD (生物化學需氧量)不低於1000mg/L時，顆粒 32可以用在安全高效的水處理中，因此在這種排水的情況下，高負荷操作 就變得可行從而可以節省空間。 (第十四實施例)
依照本發明的第十四實施例的非曝氣的水處理設備1P參見圖19進行描述。
在本實施例的非曝氣的水處理設備1P中，汙水泵2經過線L1連接至好氧 反應器10上部的儲水器部分21。由支撐裝置14懸掛並且支承的繩形運載體 15位於好氧反應器10中的儲水器部分21下方。好氧微生物粘附在繩形運載 體15的表面上。
通過該實施例的這種功能，汙水通過驅動泵2直接供給處理汙水的好氧 反應器IO。
通過該實施例的作用，當使用圖l中的運載體時，就可以穩定地處理具 有低濃度有機物質的汙水l，例如甚至B0D為100至200 mg/L的城市生活汙水， 並且當有機物質的濃度進一步降低時(例如不高於IOO mg/L)，在處理中 好氧反應器10可以單獨使用從而在水處理系統中在整體上允許節省空間以 及操作成本。這樣也會產生一種效應，即，通過該效應，即使在汙水中大 量產生SS時，SS也可以通過儲水器部分21捕獲和除去。
依照本發明的非曝氣的水處理設備，下流式好氧反應器中的噴灑水可 以均一地產生從而提高水處理的效率，即使下流式好氧反應器中的水噴灑 部分由懸浮固體等等發生堵塞時。依照本發明的非曝氣的水處理設備，水 與運載體接觸的時間可以保持較長從而提高水處理的效率而不會提高水降 落至懸掛和支承運載體的速度，即使水流量增大時。
本領域的技術人員很容易就會想到附加的優點和改進。因此，本發明 在其廣義方面並不限於在此顯示和描述的特定細節和典型實施例。因此， 可以不脫離通過所附權利要求書及其等效物界定的總的發明構思的精神或 範圍而做出多種改進。
權利要求
1.一種非曝氣的水處理設備，其中，在汙水中的汙染物質的水處理中，汙水在重力下從上方供給降落並且作為向下的流與具有粘附到其上的微生物的運載體接觸，其特徵在於，包括儲水器部分，存儲從水供應單元接收的汙水；運載體填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的運載體，並且形成用於利用好氧微生物分解汙水中的汙染物質的下流式好氧固定床；和支撐裝置，懸掛和支承運載體。
2. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括連接水導向裝置，該 裝置布置在儲水器部分和運載體填充部分之間，並且將在儲水器部分中的 存儲水的液體部分連接至運載體的運載體部分。
3. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，儲水器部分具有單個開口， 並且多個運載體連接至單個開口並且從其上形成分支，並且水流經單個開 口從而分布到多個運載體的每個上。
4. 如權利要求2所述的設備，其特徵在於，還包括在連接水導向裝置和運載體填充部分之間的間隙。
5. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，連接水導向裝置具有如下功 能，即通過利用毛細管現象或虹吸作用從儲水器部分將水轉移至運載體填 充部分。
6. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括水分散部分，該部分 布置在支撐裝置中，將從連接水導向裝置中供給的水進行分散並且分布到 運載體中。
7. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括水存儲分布式容器， 該容器連接至運載體並且暫時存儲流動水以便延長水的保持時間。
8. 如權利要求l所述的設備，其特徵在於，運載體填充部分還具有調節 運載體之間的間隙的間隔調節設備。
9. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，運載體填充部分還具有交叉 部分，運載體在交叉部分彼此交叉。
10. 如權利要求1所述的設備，其特徵在於，還包括上流式厭氧反應器， 該反應器布置在設置有運載體填充部分的下流式好氧反應器之前的階段上，其中該運載體填充部分包括具有好氧微生物粘附在其上的運載體，並 且該上流式厭氧反應器在其下部接收使用泵抽取的汙水，通過使接收到的 汙水經過粘附了厭氧微生物的運載體來處理向上的汙水流，並且將已處理 過的水從上部運送至下流式好氧反應器。
11.一種非曝氣的水處理設備，其特徵在於，包括上流式厭氧反應器和 下流式好氧反應器，在上流式厭氧反應器中，通過驅動泵供給的汙水容納 在下部並且流體化作為向上的流，汙水與厭氧微生物接觸而對汙水中的汙 染物質進行厭氧處理，在下流式好氧反應器中，從上流式厭氧反應器中出 來的已處理過的水容納在上部並且流體化作為向下的流，並且已處理過的 水接觸好氧微生物並且空氣，從而對已處理過的水中的汙染物質進行好氧 處理，其中，下流式好氧反應器包括 儲水器部分，存儲從水供應單元接收的汙水；運載體填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的運載體，並且形成用於通過好氧微生物分解汙水中的汙染物質的下流式好氧固定床；以及 支撐裝置，懸掛和支承運載體。
全文摘要
本發明公開了一種非曝氣的水處理設備，包括儲水器部分(21)、運載體填充部分(12)、支撐裝置(14)和連接水導向裝置(23)，其中儲水器部分(21)存儲從水供應單位接收的汙水，運載體填充部分(12)具有其上粘附了好氧微生物的運載體(15)並且形成下流式好氧固定床用於使用好氧微生物分解汙水中的汙染物質，支撐裝置(14)懸掛並且支承運載體，連接水導向裝置(23)置於儲水器部分和運載體填充部分之間並且將在儲水器部分中的存儲水的液體部分連接至運載體的運載體部分。
文檔編號C02F3/02GK101514045SQ200910006449
公開日2009年8月26日 申請日期2009年2月18日 優先權日2008年2月19日
發明者堤正彥, 小原卓巳, 山本勝也, 田村博, 篠原和太郎, 納田和彥, 足利伸行 申請人:株式會社東芝