專利名稱：微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，尤其涉及一種將裝置重新組裝后能夠在短時間內使微生物培育和繁殖，從而將從河川或者地下采集的水(原水)處理成飲用水等的裝置。
背景技術：
通常，將原水進行處理生成飲用水的方式有緩速過濾方式和快速過濾方式。緩速過濾方式，用過濾砂層對原水進行微生物處理，并且過濾掉夾雜物，從而進行凈化。其與使用氯氣等藥品進行處理的快速過濾方式相比，處理速度雖然緩慢，但藥品氣味微弱，在這一點上適用于飲用水(專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5)。上述緩速過濾裝置，在重新組裝使用時，必須先使微生物在過濾砂層上產生、棲息以及繁殖，然后使裝置運轉，否則原水的凈化處理會不夠充分。
專利文獻1 日本專利公開公報特開平07-308518號專利文獻2 日本專利公開公報特開2001-25611號專利文獻3 日本專利公開公報特開2003-275782號專利文獻4 日本專利公開公報特開2005-211804號專利文獻5 日本專利公開公報特開2003-24717號
然而，以往的緩速過濾裝置，微生物的產生、棲息以及繁殖依賴于自然規(guī)律，因而

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題而作，其目的在于提供一種，在新設置裝置時，能夠在短時間內使微生物培育、繁殖，從而能夠迅速凈化原水的緩速過濾裝置。本發(fā)明所涉及的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，具備設置在過濾槽內，對原水進行微生物處理的同時過濾掉夾雜物的過濾砂層；設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的原水供給部；設置在所述過濾砂層的下方，用于排出過濾后的水的排出口部，該緩速過濾裝置還包括設置在所述過濾槽內的過濾砂層上方并且覆蓋過濾砂層，作為藻類培育繁殖的載體的篩網；設置在該篩網的正下方，使所述篩網保持規(guī)定溫度的放熱器；設置在所述過濾槽內的所述篩網上方，對所述篩網照射光線以促進藻類的生長繁殖的藻類培育燈。本發(fā)明的特征之一為在過濾砂層的上方設置篩網，并且通過放熱器使篩網保持規(guī)定溫度，利用藻類培育燈從上方照射與太陽光相似的光線以促進藻類的培育，從而使藻類在篩網上產生、棲息、繁殖。由此，能夠迅速形成微生物得以產生、棲息、繁殖的環(huán)境，因而在組裝緩速過濾裝置時能夠使其迅速開始運轉，無須等待相當長的時間。根據(jù)本發(fā)明發(fā)明人的實驗結果，以往的緩速過濾裝置，重新組裝到開始運轉，需要一個月左右的時間，而本發(fā)明所涉及的緩速過濾裝置，大約10日即可運轉。藻類能夠早期產生、繁殖的重要因素是光和溫度。因此，設置藻類培育燈，照射光線，具體而言照射與太陽光特性相似的光線。由此，能夠促進藻類的培育以及繁殖，藻類以及篩網和位于下方的過濾砂層表層之間的間隙就會成為微生物的棲身之處，從而能夠有效地對原水進行微生物處理，而且漂浮在原水中的夾雜物會纏在篩網的藻類上，而分離出夾雜物的原水送往下方的過濾砂層，并在過濾砂層分離夾雜物，通過形成在過濾砂層上的微生物膜進行微生物處理。藻類培育燈，例如可以使用照射波長區(qū)域為300nm 780nm的人工太陽照明燈。藻類培育燈，可以每隔一定時間使其點亮，然而要想如此做就需要點燈控制機器，從而會導致成本的提高，因而較為理想的是使其M小時連續(xù)點亮。而且，在篩網的正下方(例如，過濾砂層的表層)設置有放熱器，以使表層保持一定溫度，例如20°C 30°C，因而能夠穩(wěn)定地培育、繁殖出微生物。放熱器，可以每隔一定時間進行通電，或者還可以使其M小時連續(xù)放熱。如上所述，使微生物有效地培育、繁殖，則在短時間內會產生大量的剩余污泥或過濾物(夾雜物、處理殘渣等)，其結果會導致篩眼的堵塞，原水的過濾速度變慢，因而必須要去除污泥。以往的緩速過濾裝置，為了去除污泥，需要分解裝置后刮取過濾砂層的表層，或者使用反沖洗水從過濾砂層分離出污泥，然后排出混合有污泥的原水，然而，其作業(yè)繁雜、費時。對此，如果在過濾砂層的正上方排列多個吸嘴，使其沿著表層進行移動，吸取因反沖洗水而漂浮的剩余污泥以及過濾物并將其排出到系統(tǒng)外，則，能夠迅速且自動去除剩余污泥以及過濾物。S卩，本發(fā)明所涉及的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，較為理想的是，還包括設置在所述過濾槽的底部，向所述過濾砂層加壓輸送反沖洗水，使附著在過濾砂層以及篩網的剩余污泥以及過濾物漂浮的反沖洗噴嘴；利用多個吸嘴吸取所漂浮的剩余污泥以及過濾物，并且從排出通道進行排出的污泥排出裝置；使所述吸嘴在所述篩網的正上方沿著所述篩網的表面移動的驅動裝置。通過藻類培育燈的照射，藻類能夠在短時間內培育、繁殖在篩網上，而且微生物也能夠繁殖，因而，如果對原水進行曝氣，則能夠促進溶解在原水中的鐵的氧化，并且能夠去除臭氣物質，而且，溶解在原水中的氧還能夠促進好氧性微生物的活動，因而能夠更加有效地去除有機物、鐵、錳、氨態(tài)氮。曝氣裝置，例如可以采用空氣吹入型裝置，然而為了促進氧的溶解，較為理想的是，供給吹入空氣的原水。即，本發(fā)明所涉及的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，較為理想的是，還包括，安裝在所述過濾槽，通過向所述原水供給部吹入含有空氣的原水，使原水曝氣的曝氣管。驅動裝置可以采用如下結構。當過濾槽為圓柱形時，驅動裝置，其旋轉軸在過濾槽的中央垂直延伸，其水平臂上沿著長度方向間隔地安裝有多個吸嘴，且水平臂的基部固定在所述旋轉軸，通過驅動源所述旋轉軸進行轉動。而且，當過濾槽為呈四角形箱子形狀時，驅動裝置包括水平設置在過濾槽上方的第1軌道；水平支撐在該第1軌道上且沿著該第1軌道滑動自如，而且沿著與所述第1軌道垂直的方向延伸的第2軌道；支撐在該第2軌道上且沿著該第2軌道滑動自如，而且向垂直下方延伸，在其下端安裝有吸嘴的排出管。篩網，較為理想的是，其篩眼微細。篩眼過大，會導致所繁殖藻類的網眼過大，夾雜物會通過藻類的網眼，不與藻類上的微生物接觸而直接流向過濾砂層的原水會變多。另一方面，篩眼過小，則容易發(fā)生篩眼堵塞。具體而言，篩網， 較為理想的是，其網眼在0. 053mm 0. 283mm范圍內。篩網的材料，只要能夠承載藻類即可，然而考慮到對飲用水的影響，較為理想的是，采用由不銹鋼，例如由SUS305制成的金屬網。過濾砂層，其結構可以采用公知的結構。例如，可以由平均粒徑為0. 08mm 0. 3mm 的第1微細燒砂層、設置在第1微細燒砂層的下側，平均粒徑為0. 4mm 1. 8mm的第2細砂層、設置在第2細砂層的下側，平均粒徑為2mm 20mm的第3礫石層及碎石層構成。之所以使用燒砂，是為了通過焙燒事先去除附著在山砂、河砂、海砂的有機性不純物或雜菌、其他夾雜物，從而使過濾砂層獲得規(guī)定的渾濁度，即優(yōu)于30度的清洗渾濁度。


圖1是概略地表示本發(fā)明所涉及的緩速過濾裝置的最佳實施方式之整體的結構圖。圖2(a)表示上述實施方式中的藻類培育、繁殖后的狀態(tài)，圖2(b)表示微生物得以棲息，夾雜物被捕獲的狀態(tài)，圖2(c)表示吸取剩余污泥以及過濾物的狀態(tài)。圖3是表示上述實施方式中的水平臂和吸嘴的運轉狀態(tài)的示意圖。圖4表示上述實施方式中的曝氣管的結構。圖5表示上述實施方式中的過濾砂層的結構之一的實施例。圖6表示第2實施方式。圖中10緩速過濾裝置11凈化容器(過濾槽)IlC 蓋子12排出口部13過濾砂層14原水供給部I5 篩網16藻類培育燈18放熱器19旋轉軸22驅動電動機24 7jC平臂25 吸嘴26密封箱27排出管
28泵30反沖洗噴嘴51第1軌道52第2軌道54排出管
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖所示具體例，就本發(fā)明進行詳細說明。圖1至圖5表示本發(fā)明所涉及的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置的最佳實施方式。圖中，緩速過濾裝置10，具備有底圓柱形凈化容器11，而該凈化容器11的上部開口被蓋子Iic封閉，而且，在凈化容器11 的底部，通過多孔板(或者篩網)11A隔離有過濾水空間11B，而在面臨過濾水空間IlB的槽壁上接通有將過濾水(飲用水)向系統(tǒng)外排出的排出管12。在凈化容器11內的隔板(或者篩網)IlA的上方設置有過濾砂層13，其對原水進行微生物處理并且過濾掉夾雜物。該過濾砂層13，例如采用圖5所示的晶粒分布。S卩，由平均粒徑為0. 08mm 0. 3mm的第1微細燒砂層13A、設置在第1微細燒砂層13A的下側，平均粒徑為0. 4mm 1. 8mm的第2細燒砂層13B、設置在第2細燒砂層13B的下側，平均粒徑為 2mm 20mm的第3礫石層及碎石層13C構成。另外，過濾砂層13的側面，可以直接接觸槽壁，或者還可以用過濾布，例如絲綢布包住過濾砂層13的側面。在過濾砂層13的上方設置有原水供給部14，該原水供給部14用于收容原水并且向過濾砂層13供給原水。在凈化容器11內的過濾砂層13的正上方設置有作為藻類培育繁殖載體的篩網 15，而該篩網15覆蓋過濾砂層13的表面。該篩網15，例如，用直徑為0. 051mm的不銹鋼絲制作成200目即網眼為0.076mm的金屬網，而且篩網15的周圍固定在環(huán)狀支架15A上，該支架15A則粘合保持在凈化容器11的內壁面上。在凈化容器11的蓋子IlC上，安裝有圓筒形照明燈安裝桿17，該照明燈安裝桿17 的底面由透明材料，例如透明玻璃形成，而且在該照明燈安裝桿17內的底面附近安裝有藻類培育繁殖燈16，該藻類培育繁殖燈16位于凈化容器11內的篩網15上方，對篩網15上的藻類照射光線以促進藻類的培育繁殖。在過濾砂層13的表層，帶有傳感器的放熱器18埋設在篩網15的正下方，從而使過濾砂層13的表層以及篩網15保持一定溫度。而且，在凈化容器11的蓋子IlC中央安裝有軸承19A，而在該軸承19A上安裝有向下方延伸的管狀旋轉軸19，在該旋轉軸19的上部固定有動滑輪20，該動滑輪20通過皮帶 21與驅動電動機22的驅動用動滑輪23連接，而該驅動電動機22則通過安裝用托架22k安裝在凈化容器11的蓋子IlC上。 而且，在旋轉軸19的下端，連通固定有管狀水平臂M，該水平臂M的前端封閉，在水平臂M上，間隔地安裝有多個與水平臂M內連通的吸嘴25。 旋轉軸19的上端封閉，該旋轉軸19的上端部插通于密封箱沈的插通孔中并且被防脫落環(huán)26A扣住，在密封箱沈和旋轉軸19之間存在密封環(huán)(未圖示)，在旋轉軸19上形成有排出口 19B從而與密封箱沈內連通，在密封箱沈上，接通有排出管(排出通道)27，在排出管27的中途連接有泵觀。另一方面，在凈化容器11的過濾水空間IlB內，配置有幾乎覆蓋凈化容器11底面的平坦的反沖洗箱四，在該反沖洗箱四上反沖洗，反沖洗噴嘴30設置在晶格結點的位置上，而且在反沖洗箱四上連接有反沖洗管31，反沖洗管31的前端延伸至反沖洗水儲存罐 32，在反沖洗管31的中途連接有泵33。而且，凈化容器11的蓋子IlC上插通安裝有曝氣管34，在該曝氣管34的前端安裝有噴嘴34B，曝氣管34之內插通有空氣管34A，而該空氣管34A的前端朝向噴嘴34B的承受部，在曝氣管；34的上游端連接有泵。來自空氣管34A的空氣與噴嘴34B的承受部碰撞，與流通在曝氣管34內的原水混合，從噴嘴34B的孔中噴出。將本實施例的緩速過濾裝置10重新組裝而進行運轉時，需對原水供給部14供給原水使其儲存，并且使藻類培育燈16開啟，對篩網15連續(xù)M小時照射與太陽光特性相似的光線。同時，對放熱器18進行通電，使過濾砂層13的表層以及篩網15保持一定溫度，例如，20°C 30°C。則，過濾砂層13的表層以及篩網15就會成為適于原水中的藻類培育繁殖的溫度，因此，藻類40將會附著于篩網15，加之光線的照射迅速得以培育以及棲息，可在短時間內得以繁殖(圖2(a))。藻類40得以繁殖，微生物41就能夠以藻類為棲息之地棲息并且迅速繁殖，因而位于下方的過濾砂層13的表層上，微生物也會定居、繁殖(圖2(b))。微生物41得以繁殖，就開始緩速過濾裝置10的運轉。即，對原水供給部14內供給原水，以使原水能夠以大約5 15m/hr的流速通過過濾砂層13，并且從排出管12排出過濾水。而且，從曝氣管34的噴嘴34B供給含有空氣的原水，使氧氣溶解在原水中。當原水流向過濾砂層13時，包含在原水中的比較大的夾雜物，例如垃圾、蟲子或蟲卵等會纏在篩網15的藻類40上，從而被去除。同時，棲息在藻類40上的微生物對原水中的有機性雜質進行分解處理，此時，如上所述對原水進行曝氣，則能夠促進溶解在原水中的鐵的氧化， 并且能夠去除臭氣物質，而且，溶解在原水中的氧還能夠促進好氧性微生物的活動，因而能夠更加有效地去除有機物、鐵、錳、氨態(tài)氮。凈化一定程度的原水送往過濾砂層13，被過濾砂層13過濾，并且被過濾砂層13 中的微生物處理掉，從而能夠去除比較大的夾雜物或有機性污泥，而且還能夠去除隱孢子蟲(Cryptosporidium)、環(huán)孢子蟲(Cyclospora)、藍氏賈第鞭毛蟲(Giardia lamblia)等原蟲，而過濾水則從凈化容器11底部以及排出管12排出到系統(tǒng)外。本實施例的緩速過濾裝置10，由于具備有藻類40能夠繁殖的環(huán)境，因而在篩網15 或過濾砂層13的表層會堆積大量的枯萎藻類、剩余污泥、過濾出的夾雜物(過濾物)等，會導致篩眼的堵塞，原水的凈化速度變慢。此時，使泵33運轉，將反沖洗水從反沖洗噴嘴30加壓輸送給過濾砂層13。則，反沖洗水就會通過過濾砂層13從過濾砂層13的表面溢出，使附著在過濾砂層13表層以及篩網15上的剩余污泥或過濾物漂浮，因此，如果使驅動電動機22運轉，使水平臂M以旋轉軸 19為中心進行轉動，并且如圖2 (c)以及圖3所示，使泵觀運轉，從吸嘴25吸取所漂浮的剩余污泥或過濾物，使其通過水平臂對、旋轉軸19、密封箱沈以及排出管27排到系統(tǒng)外，就能夠清洗篩網15以及過濾砂層13的表層從而可以進行再利用。
對上述篩網15以及過濾砂層13的清洗再利用，除了可以在操作人員用肉眼確認堵塞之后進行之外，還可以定期(自動)進行。如上所述，在過濾砂層13進行微生物處理和過濾夾雜物之前，具有藻類和微生物的過濾功能，因此，能夠更加長期有效地對原水進行凈化，并且不會產生消耗品，幾乎無須維護，其結果能夠獲得更為價廉的緩速過濾裝置。圖6表示第2實施方式。在本實施例中，凈化容器(過濾槽)11’呈四角形箱子形狀，在凈化容器11’的兩側固定有支柱50，在支柱50的上端之間橫跨有第1軌道51，在第 1軌道，沿著該第1軌道51的長度方向滑動自如地支撐有第2軌道52。第2軌道52，沿著與第1軌道51垂直的方向延伸，在第2軌道52上，沿著第2軌道52滑動自如地支撐有排出管M的基部53，而排出管M則向垂直下方延伸，在排出管M 的下端連接有吸嘴25，在基部53上連接有排出軟管55，并且通過未圖示的泵進行吸引。而且，在第2軌道52的基部52A以及排出管M的基部53內安裝有包括驅動電動機的驅動裝置，使第2軌道52沿著第1軌道51滑動，使排出管M沿著第2軌道52滑動， 從而能夠吸除因反沖洗水而從過濾砂層13的表層以及篩網15漂浮的剩余污泥或過濾物。另外，除了凈化容器11’為四角形箱子形狀，并且通過第1、第2軌道51、52以及排出管M排出剩余污泥等這些點不同于第一實施方式之外，過濾砂層、篩網、藻類培育燈、反沖洗箱以及反沖洗噴嘴，雖未圖示，其與第一實施方式相同。采用本發(fā)明，能夠提供將裝置重新進行組裝時，可在短時間內使其運轉，而且能夠長期有效地凈化原水，無須維護，價格低廉的緩速過濾裝置，其實用價值極高。
權利要求
1.一種微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，具備過濾砂層，設置在過濾槽內，對原水進行微生物處理的同時過濾掉夾雜物；原水供給部，設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；排出口部，設置在所述過濾砂層的下方，用于排出過濾后的水，其特征在于，包括篩網(15)，設置在所述過濾槽(11)內的過濾砂層(1 上方并且覆蓋過濾砂層(13)， 作為藻類培育繁殖的載體；放熱器(18)，設置在該篩網(15)的正下方，使所述篩網(15)保持規(guī)定溫度； 藻類培育燈(16)，設置在所述過濾槽(11)內的篩網(1 上方，對所述篩網(1 照射光線以促進藻類的生長繁殖。
2.根據(jù)權利要求1所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于，還包括 曝氣管(34)，安裝在所述過濾槽(11)，通過向所述原水供給部吹入含有空氣的原水，使原水曝氣。
3.根據(jù)權利要求1所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于，還包括 反沖洗噴嘴(30)，設置在所述過濾槽(11)的底部，向所述過濾砂層(1 加壓輸送反沖洗水，使附著在過濾砂層(1 以及篩網(1 的剩余污泥以及過濾物漂??；污泥排出裝置，利用多個吸嘴05)吸取所漂浮的剩余污泥以及過濾物，并且從排出通道(19,24,26,27)排出；驅動裝置，使所述吸嘴05)在所述篩網(15)的正上方沿著所述篩網(15)的表面移動。
4.根據(jù)權利要求2所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于 所述過濾槽(11)，呈圓柱形，所述驅動裝置，其旋轉軸(19)在所述過濾槽(11)的中央垂直延伸，其水平臂04)上沿著長度方向間隔地安裝有所述多個吸嘴(25)，且水平臂04)的基部固定在所述旋轉軸 (19)，通過驅動源0 使所述旋轉軸(19)轉動。
5.根據(jù)權利要求2所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于 所述過濾槽(11’ )呈四角形箱子形狀，所述驅動裝置包括水平設置在所述過濾槽(11’ )上方的第1軌道(51)；水平支撐在該第1軌道(51)上且沿著該第1軌道(51)滑動自如，而且沿著與所述第1軌道(51)垂直的方向延伸的第2軌道(5 ；支撐在該第2軌道(5 上且沿著該第2軌道(5 滑動自如， 而且向垂直下方延伸，在其下端安裝有吸嘴05)的排出管(54)。
6.根據(jù)權利要求1所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于 所述篩網(15)，由網眼在0. 053mm 0. 283mm范圍內的不銹鋼金屬網制作而成。
7.根據(jù)權利要求1所述的微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其特征在于 所述過濾砂層(1 的表層，由平均粒徑為0. 08mm 0. 3mm范圍內的微細燒砂構成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物處理能力優(yōu)越的緩速過濾裝置，其具備過濾砂層、原水供給部以及排出口部，并且包括設置在過濾槽(11)內的過濾砂層(13)上方并且覆蓋過濾砂層(13)，作為藻類培育繁殖的載體的篩網(15)；設置在該篩網(15)的正下方，使篩網(15)保持規(guī)定溫度的放熱器(18)；設置在過濾槽(11)內的篩網(15)上方，對篩網(15)照射光線以促進藻類的生長繁殖的藻類培育燈(16)。采用本發(fā)明，能夠提供一種緩速過濾裝置，將裝置重新組裝后，能夠在短時間內將從河川或者地下采集的原水處理成飲用水等。
文檔編號B01D24/02GK102317219SQ20098012058
公開日2012年1月11日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者宮崎豐文 申請人:宮崎豐文