專利名稱：超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，尤其涉及將從河 川或地下抽取的水(以下稱"原水")處理成々大用水等時(shí)，能夠準(zhǔn) 確地去除溶入在原水中的砷成分以及對人體有害的成分的裝置。
背景技術(shù)：
乂人原水生成々大用水的方式，一^:有慢速過濾方式和快速過濾方 式。慢速過濾方式，通過過濾砂層對原水進(jìn)行微生物處理，同時(shí)過 濾夾雜物，從而進(jìn)行凈化。本發(fā)明的發(fā)明者，開發(fā)了通過包含超微 細(xì)粒燒砂的過濾砂層進(jìn)行微生物處理，同時(shí)過濾夾雜物的超微細(xì)粒 燒妙、生物過濾裝置，并已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。該超樣i細(xì)粒燒石少生物過濾裝 置，比起使用氯等藥品進(jìn)行處理的快速過濾方式，其處理速度雖慢， 藥品臭味卻極少，這一點(diǎn)上其更適合使用于飲用水(專利文獻(xiàn)1， 專利文獻(xiàn)2)。在進(jìn)行飲用水凈化處理之前，溶入并混雜有夾雜物以及對人體 有害的物質(zhì)。通常，這種有害物質(zhì)通過物理性微孔膜進(jìn)行凈化，然 而難以去除砷成分。砷元素以各種形態(tài)存在于土壤之中，飲用水一 旦被砷元素污染會損害健康，因此要求盡可能去除砷元素。日本自 來水法所規(guī)定的關(guān)于砷濃度的水質(zhì)基準(zhǔn)值為0.01 mg/1。以往，采用 通過吸附去除砷成分的方法(專利文獻(xiàn)3 )、利用氧化劑和凝集劑使砷成分凝集共沉淀/人而進(jìn)行去除的方法(專利文獻(xiàn)4)等，而上述 超樣i細(xì)粒燒石少生物過濾裝置可以采用上述方法。專利文獻(xiàn)1日本專利公開公報(bào)特開平07—308518號專利文獻(xiàn)2日本專利爿>才艮第3406258號專利文獻(xiàn)3日本專利公才艮2007—505736號專利文獻(xiàn)4日本專利公報(bào)第3546794號然而，對于吸附法而言，每當(dāng)吸附量達(dá)到々包和狀態(tài)，就必須交 換吸附材料，而交換作業(yè)需要花費(fèi)時(shí)間，因此，如果沒有吸附去除 砷成分的預(yù)備i殳備，其間必須停止々大用水的生成。另一方面，在凝集共沉淀法，對應(yīng)于砷的量，需要大量的凝集 劑，而且使含砷淤泥沉淀需要花費(fèi)時(shí)間，并且含砷淤泥的處理作業(yè) 繁雜、費(fèi)事。因此，以往的吸附法以及凝集共沉淀法，均難以適用 于超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問題而作，其目的在于提供一種能夠簡單且準(zhǔn) 確地進(jìn)行砷成分的去除，在吸附量達(dá)到々包和狀態(tài)時(shí)，能夠迅速地交 換吸附材料的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置。本發(fā)明所涉及的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，通過過濾砂層對 原水進(jìn)行生物處理的同時(shí)過濾夾雜物，具備，設(shè)置在過濾槽內(nèi)，具 有超微細(xì)粒燒砂層，對原水進(jìn)行微生物處理的同時(shí)過濾夾雜物的過 濾砂-層；設(shè)置在上述過濾石少層的上方，用于4妾收原水并向過濾-少層 供給原水的原水供給部；設(shè)置在上述過濾砂層的下方，用于抽取過濾完畢的水的抽取口 ；可裝卸地保持在上述過濾槽內(nèi)的過濾砂層的 上方，其網(wǎng)體上承載有能夠吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在該網(wǎng)體的外周固定有支架且在上述支架的外側(cè)i殳置有通過壓 力流體能夠膨脹的管道，并且通過膨脹的管道，密封支架和過濾槽 內(nèi)表面之間。本發(fā)明的第l特征為，向過濾砂層供給原水之前，使原水通過 承載有吸附材料的網(wǎng)體，從而使包含在原水中的砷元素吸附在網(wǎng)體 上的吸附材料上。由此，能夠在過濾槽內(nèi)進(jìn)行砷元素的去除。本發(fā)明的第2特4正為，在網(wǎng)體的支架外側(cè)設(shè)置管道，并向該管 道輸送壓力流體，使管道膨脹，從而密封網(wǎng)體的支架和過濾槽內(nèi)表 面之間。由此，包含砷成分的原水通過網(wǎng)體之后供給到過濾砂層，因此 能夠更準(zhǔn)確地去除砷成分，另一方面，當(dāng)吸附量達(dá)到卞包和狀態(tài)時(shí)， 只要使管道收縮，即可從過濾槽簡單地取出網(wǎng)狀過濾器，因此能夠 迅速地交換網(wǎng)狀過濾器，能夠大幅縮短超^t細(xì)粒燒^^、生物過濾裝置 的4亭止工作時(shí)間。網(wǎng)體必須具有微細(xì)的網(wǎng)眼。因?yàn)榫W(wǎng)眼過大，砷成分將直接通過 網(wǎng)體的網(wǎng)目艮。具體而言，網(wǎng)體的網(wǎng)目艮，專交為理想的是，在0.053 mm 0.283 mm的范圍內(nèi)。網(wǎng)狀過濾器的網(wǎng)體，只要能夠承載吸附材料即可，但是，考慮 到對飲用水的影響，較為理想的是，采用不銹鋼制金屬網(wǎng)，例如 SUS304不《秀鋼制金屬網(wǎng)。網(wǎng)狀過濾器的吸附材料，只要是能夠吸附砷成分的材料即可， 例如，可以使用活性炭、活性氧化鋁、沸石、鈦酸、4告的氫氧化物等。但是，使用錳的氧化物，使其不僅能夠吸附5價(jià)砷成分，還能 夠準(zhǔn)確地吸附3 <介砷成分，即可吸附去除4孟成分或4失成分等包含在 原水中的對人體有害的物質(zhì)(參照日本專利公開公報(bào)特開2003 — 160338號)。網(wǎng)狀過濾器，可以通過膨脹的管道保持在過濾槽內(nèi)表面，但是， 如果停止供給壓力流體，將從過濾槽內(nèi)表面脫落，吸附在網(wǎng)體上的 砷成分會向過濾砂層側(cè)泄露。因此，網(wǎng)狀過濾器，較為理想的是， 通過安裝配件，可裝卸地懸掛在上述過濾槽的上端邊緣。過濾砂、層，可以4吏用以4主的過濾砂、層。例40，可以由平均粗J圣 為0.08 mm 0.3 mm的第1孩i細(xì);少層、i殳置在該第1《效細(xì)石少層的下 側(cè)，平均壽立徑為0.4 mm~1.8 mm的第2纟田;少層、i殳置在該第2細(xì)砂 層的下側(cè)，平均粒徑為2 mm~20 mm的第3石樂石層及石爭石層構(gòu)成。 之所以使用燒砂，是為了通過燒烤預(yù)先把附著在山砂、河砂、海砂 上的有機(jī)性不純物或雜菌、其它夾雜物去除掉，使過濾砂層獲得規(guī) 定的混濁度，即比30度更出色的清洗混濁度。而且，為了提高超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置的清洗效果，重要 的是，分解過濾砂層表面上生成的淤泥使其減少。因此，較為理想 的是，還具備設(shè)置在過濾砂層和網(wǎng)狀過濾器之間，在保持架上安裝 有向過濾砂層噴射清洗水的清洗噴嘴的過濾砂清洗裝置。另外，為了促進(jìn)淤泥的分解，較為理想的是，對過濾砂層的微 生物進(jìn)行曝氣4吏其活性化。因此，較為理想的是，還具備i殳置在過 濾砂層和網(wǎng)狀過濾器之間，在保持架上安裝有對過濾砂層的微生物 進(jìn)行曝氣的空氣噴嘴的曝氣裝置。此時(shí)，還可以在過濾砂清洗裝置的保持架上，安裝對上述過濾 砂層的微生物進(jìn)行曝氣的空氣噴嘴，使該過濾砂清洗裝置兼?zhèn)淦貧?裝置的功能。


圖1是表示具備本發(fā)明所涉及的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置的 最佳實(shí)施方式的過濾設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是概略地表示上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖3是表示上述實(shí)施方式的關(guān)4建部位的局部立體圖。圖4是上述實(shí)施方式中的過濾7吵層的結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示本發(fā)明所涉及的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置的第2 實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)圖。圖6是概略地表示上述實(shí)施方式中的具有曝氣功能的過濾石少清 洗裝置的立體圖。圖中II 卩徵細(xì)粒燒砂生物過濾裝置 110 過濾槽III 過濾砂層112 原水供給部113 抽取口部114 網(wǎng)狀過濾器 114A 網(wǎng)體 114B 支架 114E 橡皮管 114G 安裝配件具體實(shí)施方式
下面，根據(jù)附圖所示的具體例，詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1 圖4 表示本發(fā)明所涉及的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置的最佳實(shí)施方式。 圖中，設(shè)置有多個(gè)過濾設(shè)備IO,例如3臺超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝 置ll，并且通過從輸送地下水(原水)W的原有管道12分支出來 的原水供給管道13，向3臺超孩i細(xì)粒燒砂、生物過濾裝置11的上部 供給原水W。超;f鼓細(xì)粒燒妙、生物過濾裝置11上連接有用于抽取過濾完畢水 (飲用水)的抽取管14,該抽取管14連接在臨時(shí)儲水槽15，臨時(shí) 儲水槽中安裝有供水泵16，供水泵16上連接有供水管17,該供水 管17連4婁在主水槽18，主水槽18內(nèi)的々大用水通過加壓泵19以及 送水管20輸送到規(guī)定的位置。超孩i細(xì)粒燒妙'生物過濾裝置11，具備過濾槽110，該過濾槽110 例如呈高2000 mm以及內(nèi)徑800 mm的有底圓^主形，其上端開口凈皮 蓋子(未圖示)所封閉。過濾槽110內(nèi)，在其下半部i殳置有過濾石少層111，在該過濾砂-層lll的上方，，沒置有將原水裝入且^f諸藏一革殳時(shí)間，并向過濾石少層111進(jìn)行供給的原水供給部112,在過濾^少層111的下側(cè)設(shè)置有逆洗 裝置115，同時(shí)在過濾槽110的槽壁上形成有用于抽取過濾完畢后 的水的抽取口 113，該抽取口 113上連接有抽取管14。過濾槽110的原水供^^部112內(nèi)，安裝有網(wǎng)狀過濾器114。至 于網(wǎng)狀過濾器114，如圖3所示，其網(wǎng)體114A,使用例如直徑為0.051 mm的不4秀鋼絲，制作成200目，即網(wǎng)眼為0.076 mm的金屬網(wǎng)，并 且在金屬絲上，通過溶敷等承載有吸附材料，如二氧化錳粉體。該網(wǎng)體114A，通過托架114D搭載于短圓柱形支架114B的中 間托面114H上，并從上方重疊緊固托架114C，利用螺桿/螺母進(jìn) 行緊固。在支架114B的中間托面114H的下側(cè)，安裝有逆洗用管 114F，該逆洗用管114F連4妄在外部的處理完畢逆洗用水的供給源 (未圖示)，逆洗用處理水(Water)供給到逆洗用管114F,從而對 網(wǎng)體114A進(jìn)4亍逆洗。在支架114B的外周面，上下留有間隔地形成有安裝凸緣114J， 該安裝凸緣114J之間嵌入有彈性管，例如橡皮管114E,而且來自 外部的空氣供給源(未圖示)的空氣(Air)供^^'j該;隊(duì)皮管114E, 使橡皮管114E膨脹，從而密封支架114B和過濾槽110內(nèi)表面之間。而且，支架114B上固定有安裝配件114G的下端部，該安裝配 件114G可裝卸地安裝在過濾槽110的上端邊緣，從而以懸掛的狀 態(tài)支4掌網(wǎng)體114A以及支架114B。如圖4所示，過濾石少層111，由平均粒徑為0.08 mm~0.3 mm的 第1微細(xì)燒砂層111A、設(shè)置在第1微細(xì)燒砂層111A的下側(cè)，平均 粒徑為0.4 mm 1.8 mm的第2細(xì)燒砂層111B、設(shè)置在第2細(xì)燒砂 層111B的下側(cè)，平均4立徑為2 mm 20 mm的第3礫石層及碎石層111C構(gòu)成。該第1孩丈細(xì);^石少層111A、第2細(xì)燒:砂、層111B、第3礫、 石層及碎石層111C,根據(jù)需要，被過濾布，例如絲綢布所包住。當(dāng)原水裝入到原水供給部112內(nèi)，該原水才艮據(jù)其自身的重量供 纟會到下方的過濾石少層111，并通過附著在過濾砂'層111表面的孩i生 物進(jìn)行處理，同時(shí)通過過濾石少層111時(shí)過濾夾雜物，最終從抽耳又口 113流出過濾完畢后的水。此時(shí)，在網(wǎng)狀過濾器114中，包含在原水中的錳成分或鐵成分 等對人體有害的物質(zhì)吸附于網(wǎng)體114A上的二氧化錳，砷成分吸附 于上述二氧4匕4孟以及4孟成分上，/人而準(zhǔn)確;也去除包含在原水中的有 害物質(zhì)以及石申成分。本申請的發(fā)明者們通過實(shí)-瞼發(fā)現(xiàn)，處理完畢的飲用水中的砷濃 度能夠達(dá)到日本自來水法所規(guī)定的關(guān)于砷濃度的水質(zhì)基準(zhǔn)值0.01 mg/1未滿，而且砷成分以及對人體有害的物質(zhì)吸附于網(wǎng)體114A上， 呈霜^犬。當(dāng)網(wǎng)狀過濾器114的吸附量增加，導(dǎo)致吸附能力下降時(shí)，供給 適量的逆洗用處理水(Water )，對網(wǎng)體114A進(jìn)行逆洗，則被吸附 的成分離開網(wǎng)體114A并分散，然后分散吸附于網(wǎng)體114A的整體上，因此能夠恢復(fù)吸附能力。、、—當(dāng)網(wǎng)狀過濾器114的吸附量達(dá)到々包和狀態(tài)時(shí)，只要4f止空氣 (Air)的供給，使橡皮管114E收縮，接著+〉開安裝配件114G并 向上提升，即可從過濾槽110提升網(wǎng)狀過濾器114,因此，只要在 過濾槽110內(nèi)安裝新的網(wǎng)狀過濾器114,向橡皮管114E供給空氣 (Air)，使橡皮管114E膨脹，即可密封網(wǎng)狀過濾器114的支架114B 和過濾槽110之間，因此，砷成分或有害成分不會經(jīng)過網(wǎng)狀過濾器 114的支架114B和過濾槽110之間供給到過濾石少層111。圖5以及圖6表示第2實(shí)施方式。本實(shí)施例與第1實(shí)施方式的 不同點(diǎn)在于，在過濾槽110內(nèi)的過濾砂層111和網(wǎng)狀過濾器114之 間，設(shè)置有具有曝氣功能的過濾砂清洗裝置120。具有曝氣功能的過濾砂清洗裝置120，具備圓形保持架121， 該保持架121搭載于固定在過濾槽110的內(nèi)壁表面上的支撐器具 119上。該保持架121上，縱4黃排列有多個(gè)清洗噴嘴122和多個(gè)空 氣噴嘴123且朝下安裝，上述清洗噴嘴122以及空氣噴嘴123分別 通過給水軟管以及通氣軟管所連接。上述給水軟管以及通氣軟管連接在分流器124,該分流器124 上連接有給水軟管125以及空氣軟管126。本實(shí)施例中，在網(wǎng)狀過濾器114的下側(cè)設(shè)置有具有曝氣功能的 過濾石少清洗裝置120，通過附著在過濾石少層111表面的孩i生物對原 7K進(jìn)4亍處理，同時(shí)在通過過濾石少層111時(shí)進(jìn)4亍夾雜物的過濾，乂人而 進(jìn)行上述生物過濾處理。而且，當(dāng)淤泥牢牢地粘在過濾砂層111表 面時(shí)，,人給水軟管125供給清洗水，同時(shí)從通氣專欠管126供給空氣。 則，過濾石少層111表面的淤泥飛揚(yáng)，同時(shí)從空氣噴嘴噴射空氣對過 濾石少層111表面的樣i生物進(jìn)行曝氣，從而使樣t生物活性化，因此， 能夠促進(jìn)淤泥的分解而減少淤泥，從而能夠長時(shí)間維持超孩t細(xì)粒燒 砂生物過濾裝置的出色的處理能力。而且，在進(jìn)4亍生物過濾處理時(shí)，還可以間隔適當(dāng)時(shí)間對過濾石少 層111的纟效生物進(jìn)行曝氣，以使樣i生物活性化。采用本發(fā)明，將乂人河川或地下4由耳又的原水凈化成々大用水等時(shí)， 能夠在一連串的凈化作業(yè)中準(zhǔn)確地去除、溶入在原水中的對人體有 害的大部分物質(zhì)以及到目前為止無法去除的石申成分，因此其實(shí)用1"介 值較高。
權(quán)利要求
1.一種超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，具備，過濾砂層，設(shè)置在過濾槽內(nèi)，具有超微細(xì)粒燒砂層，對原水進(jìn)行微生物處理的同時(shí)過濾夾雜物；原水供給部，設(shè)置在所述過濾砂層的上方，用于接收原水并向過濾砂層供給原水；抽取口，設(shè)置在所述過濾砂層的下方，用于抽取過濾完畢的水；網(wǎng)狀過濾器，可裝卸地保持在所述過濾槽內(nèi)的過濾砂層的上方，其網(wǎng)體上承載有能夠吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在該網(wǎng)體的外周固定有支架；該超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，通過過濾砂層對原水進(jìn)行生物處理的同時(shí)過濾夾雜物，其特征在于在所述網(wǎng)狀過濾器的支架的外側(cè)設(shè)置有通過壓力流體能夠膨脹的管道，并且通過所述膨脹的管道，密封所述支架和所述過濾槽內(nèi)表面之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于所述網(wǎng)體具有孩i細(xì)的網(wǎng)眼。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于制作所述網(wǎng)體，4吏用網(wǎng)眼在0,053 mm 0.283 mm范圍內(nèi)的不4秀鋼制金屬網(wǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于所述網(wǎng)體上的吸附材料為錳的氧化物，能夠吸附^申成分 以及乂于人體有害的物質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于所述網(wǎng)狀過濾器，通過安裝配件，可裝卸地懸掛在所述 過濾槽的上端邊緣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂-生物過濾裝置，其特征在 于所述過濾石少層，由平均粒徑為0.08 mm 0.3 mm的第1獨(dú)L 細(xì)燒砂、層、設(shè)置在該第1孩￡細(xì)燒砂層的下側(cè)，平均粒徑為0.4 mm 1.8 mm的第2細(xì),克砂、層、i殳置在該第2細(xì)設(shè)^少層的下側(cè)， 平均粒徑為2 mm 20 mm的第3礫石層及碎石層構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于還具備，過濾砂清洗裝置，設(shè)置在所述過濾砂層和所述 網(wǎng)狀過濾器之間，而且在保持架上安裝有向所述過濾砂層噴射 清洗水的清洗噴嘴。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，其特征在 于還具備，爆氣裝置，設(shè)置在所述過濾石少層和所述網(wǎng)狀過 濾器之間，而且在保持架上安裝有對所述過濾^>-層的#:生物進(jìn) 行曝氣的空氣噴嘴。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超微細(xì)粒燒石少生物過濾裝置，其特征在 于在所述過濾砂清洗裝置的保持架上，還安裝有對所述過 濾砂層的微生物進(jìn)行曝氣的所述曝氣裝置的空氣噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置，具備，對原水進(jìn)行微生物處理的同時(shí)過濾夾雜物的過濾砂層(111)；設(shè)置在過濾砂層上方的原水供給部(112)；設(shè)置在過濾砂層下方的過濾完畢水的抽取口(113)；以及可裝卸地保持在過濾槽內(nèi)的過濾砂層的上方，其網(wǎng)體(114A)上承載有能夠吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在該網(wǎng)體的外周固定有支架(114B)且在支架的外側(cè)設(shè)置有通過壓力流體能夠膨脹的管道(114E)，并且通過膨脹的管道，密封支架和過濾槽內(nèi)表面之間的網(wǎng)狀過濾器(114)。本發(fā)明提供一種將從河川或地下抽取的原水凈化成飲用水等時(shí)，能夠在一連串的凈化作業(yè)中準(zhǔn)確地去除溶入在原水中的對人體有害的大部分物質(zhì)以及到目前為止無法去除的砷成分的超微細(xì)粒燒砂生物過濾裝置。
文檔編號C02F1/00GK101322889SQ200810000258
公開日2008年12月17日 申請日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者宮崎豐文 申請人:宮崎豐文