專利名稱：用于飲用水凈化的懸浮過濾設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于從要處理的原水中分離顆粒狀雜質(zhì)的懸浮過濾設備，它至少有一個特別是盆狀的，尤其是在橫截面中呈向下漏斗狀地變窄的反應容器，后者在底部有一原水進水口，并在反應容器的上部有一清水流出口，與顆粒狀雜質(zhì)相分離了的清水能通過這一清水流出口從反應容器中排出，在離反應容器底部一定距離處考慮了一沉積物排出口，在反應容器底部積累起來的沉積物能通過它從反應容器中排出。
從DE-PS 1 079 554中已知一個這樣的懸浮過濾設備。
在東歐常使用“通道”式的懸浮過濾設備。在這類設備中，例如在從W.A.Kljatscko“建造和運行用于水凈化的沉積物接觸設備方面的經(jīng)驗”，WWT，第10卷(1960)，第3期，第109頁，已知的、并在后面用圖2描述的設備中，要處理的水通過一原水分配管路從下面到達漏斗狀的升流反應器的底部。通過先加進的絮凝劑，在下面的漏斗形區(qū)域的水中形成顆粒狀的雜質(zhì)的絮凝物。因為絮凝物稍微重于水，它們主要聚積在漏斗的下部。
為了避免絮凝物升流到升流反應器上部的清水區(qū)中，通過在離開底部的一定高度處從漏斗狀的升流反應器中能夠有一流動的水的一個支流流入其面積約為前述反應器面積的10％的第二個通道系統(tǒng)，來產(chǎn)生約為10-20％的水的流動速度的速度突變。由此，從原水進水口上升的原水在反應容器的上部的速度VF比升流速度VK約低10％-20％。通過這一速度突變，絮凝物和清水之間會盡可能明顯的分離，以致于在反應器的相應的高度上形成一絮凝面，并在清水區(qū)盡可能不再有絮凝物。
然后，從第二通道系統(tǒng)中將把由沉積物的絮凝物形成的多余沉積物向下排出。這一方法的凈化度根據(jù)文獻(G.Fischer，“論懸浮過濾法-它在地下水去鐵中的作用原理”，KDT德累斯頓，發(fā)表在BWT，第17卷(1967)，第4期)約為70-80％。這個系統(tǒng)廣泛用于東歐所有國家的自來水廠作為絮凝和預處理階段。也可用作軟化和硬化階段。
然而，在上述引用的Fischer的文章中(1967)中，在最后一段中指出，這個方法“由于工藝決定的易受干擾性，只可用在水的質(zhì)和量不發(fā)生短時波動的、接近恒定的運行中?！边@一工藝缺陷的原因在于由于在原水進水口沒有使各通道單元的容器互相分離的閘門，用沉積物排出管從多余沉積物池的排出，也引起在該進水池的水面下降，因為這些容器水力上是互相聯(lián)通的。
在漏斗的上部三分之一處的絮凝層，在去除沉積物時，發(fā)生流動方向和沉積物層的加速度向位于旁邊的沉積物排出口的逆轉。其結果是在絮凝物和清水之間先已形成的清楚的分界又消除了，并且在原先清凈的清水區(qū)形成絮凝物云。
雖然原來人們曾在這些設備中考慮了在原水進水口中的手動閘門，然而后來實際上從未投入運行，因為人們?yōu)樵谶@種設備中的一次沉積物排出，必須在16和22個閘門之間操作，這會引起額外麻煩，并且使自來水廠的運行受到影響。由于各個通道單元的水力上的聯(lián)通，這一操作方法的后果是在沉積物排出期間在整個系統(tǒng)中不再有清水流出，以致于在去除沉積物的時間內(nèi)，用隨后的凈化階段的水來進一步對自來水廠供水被中斷。
這種“通道”式的懸浮過濾裝置直到1989年之前一直按同一系統(tǒng)在東歐所有國家中生產(chǎn)，直到今天還在運行，并且忍受著上述文獻中提及的工藝決定的易受干擾性，一直未進行根本改造。
在東歐各國家中，通常的自來水廠由于上述水力上的困難，達不到它們預期的最大設計生產(chǎn)能力，而且能差不多達到其值的60-70％。許多這類設備目前只有約為50％的懸浮法中可能的生產(chǎn)能力。
在DE 74 39 432 U1中描述了一個用于沉淀懸浮物的沉淀池，它帶有一個用于水質(zhì)量自動光學監(jiān)測的取樣裝置。然而，這一已知的裝置與上述類型的懸浮過濾設備相反，是非連續(xù)地運行的，并且是基于完全不同的物理原理，即基于沉淀、濃縮和濃縮了的沉積物緊接著從沉淀池底部向下排出。與懸浮過濾設備不同，未考慮底部的原水進水口，而是相反有一從上部送進伸入沉淀池的過濾裝置的原水進水口。在這類設備中由于物理上的原因，從不出現(xiàn)通過一確定的速度突變形成清水和有沉積物的水之間的分界，因為從不出現(xiàn)在正確的方向上的，即向上的流動的水的負速度梯度，因為原水是由上而下供給，并且首先不存在溢出支流。
在DE 40 06 689 A1中描述了一個用于把握廢水質(zhì)量的裝置，它與開頭所述類型的懸浮過濾設備毫無關系，特別是這里沒有借助于流入的原水的速度突變產(chǎn)生原水和清水間的確定的分界。
與此不同，本發(fā)明的任務是，如下地改進開始時描述的那種懸浮過濾設備，即，消除上述工藝缺陷，并使自來水廠的生產(chǎn)能力能提高到預計的設計量的100％。
按本發(fā)明這一任務用又令人驚奇的簡單、又有效的形式和方法，通過在沉積物排出口和清水流出口之間布置一個將還有部分雜質(zhì)的水從反應容器中排到導向原水進水口的支流再循環(huán)回路中的裝置來解決。
通過這一措施，在反應容器中，由于用這個排出裝置排出還有部分雜質(zhì)的水，后者導向支流再循環(huán)回路，使之在容器的相應高度處產(chǎn)生一個水的向上流動速度的突變，它導致在清水和帶沉積物的水之間出現(xiàn)一個明顯的交界層(絮凝面)、通過此，沉積物從這個裝置以下區(qū)域的排出可總在同一地方進行，而在按開始引述的該類的DE-PS 1 079 554的設備中，對在哪里產(chǎn)生和是否產(chǎn)生一個確定絮凝面是或多或少地聽任其偶然性的。由此，在按DE-PS 1 079 554的裝置中變化的沉積物排出口的高度是不可避免的，而在按本發(fā)明的懸浮過濾設備中則不必要。于是，沉積物排出口也可與這個裝置一樣固定地裝在反應容器的固定地方，這時，可永遠保證，由于產(chǎn)生的絮凝面的確定高度，特別是通過確定的、總是低于交界面進行的沉積物的排出，一方面清水永不會從反應容器到達沉積物排出口，這在按DE-PS 1 079 554的裝置中，當絮凝面不受監(jiān)測地降到沉積物排出口以下的區(qū)域中時會發(fā)生(這使得沉積物排出口的高度的跟蹤成為必要的)。另一方面，在按本發(fā)明的懸浮過濾設備中，絮凝面也從不會上升到清水流出口的區(qū)域中、使絮凝物污染的水到達清水系統(tǒng)。這在已知的按DE-PS 1 079554中也是無論如何不能保證的。
此外，按本發(fā)明的支流再循環(huán)回路的另一優(yōu)點在于在反應容器相同大小的情況下，到達出口的水的固定的凈化度可由以下保證，即根據(jù)通過原水進水口到達的水的污染程度可以通過排出裝置的再循環(huán)取出不同量的還有雜質(zhì)的水進行補充處理。
通過這種方法，一方面可使反應容器水力上分離，以便不用擔心在一個容器中出現(xiàn)的某些干擾影響到其它容器的運行，另一方面可以放棄在“通道”式的懸浮過濾設備中作為沉淀物排出室的第二通道系統(tǒng)。只有通道懸浮過濾單元還是需要的。通過這一技術變化在這類設備的水平上形成僅約一半的生產(chǎn)成本。在從容器之一排出沉積物期間設備的運行仍保持穩(wěn)定。在出現(xiàn)的設備中由按本發(fā)明的改進使生產(chǎn)能力提高約30～50％。并且清水流出質(zhì)量在沉積物排出時提高約50％。
沉積物排出口最好是在反應容器的高度的約1/4到1/2處，一般布置在容器高的1/3處，即約在從反應容器的漏斗形的下部往向上是帶恒定的橫截面的池區(qū)的過渡處。
在另一優(yōu)選的實施形式中，還有部分雜質(zhì)的水的排出裝置布置在稍高于沉積物排出口處，最好布置在反應容器的半高處，那里出現(xiàn)由于支流再循環(huán)回路引起的速度突變以及絮凝面。大致上在這個區(qū)域在已知的懸浮過濾設備中布置著向第二通道系統(tǒng)的各沉積物排出室的溢出口。
特別優(yōu)選的是按本發(fā)明的懸浮過濾設備的這樣一種實施形式，其中考慮了一個根據(jù)進水量和出水質(zhì)量來控制還有部分雜質(zhì)的水的循環(huán)支流的流量裝置。由此使得一個優(yōu)化的變流量的懸浮過濾設備成為可能。與此相反，已知的懸浮過濾設備由于技術決定的只在很受限制的范圍內(nèi)有適應波動的流量的可能性。
在本發(fā)明的實施形式中，通過一沉積物排出泵進行沉積物排出是有優(yōu)點的方式。
這一實施形式的特別好的進一步發(fā)展是使沉積物排出泵通過一定時開關來開或關。
可選擇地或補充地讓排出的沉積物量也通過一沉積物排出閘門確定，它限制要排出的沉積物的流量，并且在改進結構中也可與一定時開關相聯(lián)接。
然而，特別好的是一這一實施形式的進一步發(fā)展，其中一個測取清水與有沉積物的水之間的交界層的高度、即絮凝面的高度的裝置與沉積物排出閘門相聯(lián)接。
此外，按本發(fā)明的懸浮過濾設備與已知的“通道”式的設備相比的一個很大優(yōu)點也在于反應容器的形狀不限于目前使用的矩形，而是反應容器也可有圓形橫截面。這種圓池在自來水廠一般都有，到目前為止作為沉淀池使用。通過簡單的上述改造，它們也可作為懸浮過濾容器使用。
一個用于運行上述懸浮過濾設備的方法也屬于本發(fā)明范圍，在這個方法中通過選擇排到支流再循環(huán)回路的、還有部分雜質(zhì)的水的流量，在從容器底部流入的水的向上的流速中產(chǎn)生一速度突變。
優(yōu)選地把排入支流再循環(huán)回路的水流量調(diào)整為流進的原水的流量的10-20％，特別是15％。由此達到在10-20％范圍內(nèi)的速度突變，這在方法中產(chǎn)生一個絮凝物和清水區(qū)之間的明顯的分界。
特別優(yōu)選的是一個方法方案，在其中沉積物排出泵在一定時刻，最好是每天一次，通過一個定時表開動一預定時間長短，例如一個小時。試驗表明，這樣的每天一次的沉積物排出在正常的運行下完全夠了。
也可以從預定的沉積物排出量每次排出一定的沉積物流量，它在相應的調(diào)整下可避免絮凝物懸浮床的干擾，以此保證設備有均勻的出水質(zhì)量的無干擾的運行。
在另一有優(yōu)點的方法方案中為了測得界面高度，這樣來控制這個裝置的沉積物排出閘門，即使絮凝面自動地保持在反應容器的固定高度上。通過此，設備的運行將特別均勻，且清水的流出質(zhì)量特別高。
為了帶變水量的懸浮過濾設備的運行，如果在排向支流再循環(huán)回路的水的流量變化時，流進反應容器的原水流量能自動地與之相適應，或反則反之，是有優(yōu)點的。
通過上述按本發(fā)明的建議，特別是在新建懸浮過濾設備中，可達到很大的建造方面的簡化，并由此而使設備便宜。按本發(fā)明的設備也可作為污水業(yè)中的澄清階段、作為二次澄清池的替代使用。懸浮過濾設備的使用范圍將通過按本發(fā)明的變異極大地擴展。
本發(fā)明的其它優(yōu)點可從敘述和附圖中得出。前述的和尚要進一步列出的特征可按本發(fā)明各自地或多個任意組合地使用。圖示的和敘述的實施實例不應理解為限制性的舉例，而是對敘述本發(fā)明有范例性質(zhì)的。
本發(fā)明示于附圖中，并將借助于實施例進一步說明。附圖中


圖1 表示通過本發(fā)明的懸浮過濾設備的示意垂直截面。
圖2 表示通過現(xiàn)有技術中的“通道”式的懸浮過濾設備的示意垂直截面。
在圖1中表示的按本發(fā)明的懸浮過濾設備包括一個反應容器10，它一般有一矩形橫截面，但也可為圓形橫截面。為了分離顆粒狀雜質(zhì)，要處理的原水通過一原水進水口11以一主速度分量向上注入呈漏斗狀地變窄的反應容器10的底部。通過加入絮凝劑形成原水的顆粒狀雜質(zhì)的絮凝物，后者聚集在容器下部的絮凝區(qū)12中。
距反應容器10的底相當大的距離處，最好是在反應容器高度的一半處，高于從漏斗狀過渡到等橫截面位置，考慮了一個用于把還有部分雜質(zhì)的水從反應容器10中排出的裝置15。排出的水導向支流再循環(huán)回路16，后者把這一支流又導向原水進水口11。
通過往支流再循環(huán)回路16排出的約10～20％的注入的原水，在相應的容器高處，在絮凝區(qū)12中的向上注入的水的速度VF和在容容10上部流入清水區(qū)13的水的速度VK之間，產(chǎn)生一也約為10-20％的速度突變，由此產(chǎn)生一絮凝面19，它在反應容器10下部的污染的水和在清水區(qū)13中的凈水之間確定一比較明顯的分界面。處理出的清水可通過清水流出口14流出或排出。
根據(jù)需要，在絮凝面19之下的絮凝出的沉積物通過布置在距反應器底部一定距離處的沉積物排出口17，優(yōu)選是用一沉積物排出泵18從絮凝區(qū)12中排出。沉積物排出口17最好是在反應容器高的1/4到1/2處，特別是在容器高的約1/3處，但一定要布置在裝置15之下和在絮凝面19之下。
在附圖中未表示出的實施形式中，也可有使用特別是電動的、氣動的或液壓的、優(yōu)選為遙控的閘門來控制給進的原水流量和/或排出的沉積物流量和/或排出的還有部分雜質(zhì)的水流量和/或排出的清水流量。
最好有在附圖中也未表示出的定時開關表。以此可使相應的閘門在一定的預定好的時刻啟動。一個用以測得絮凝面19高出反應容器10的底部的高度的裝置在附圖中也未示出，該裝置可與沉積物排出泵18和/或一個相應的沉積物排出閘門的控制相聯(lián)系，以使層面高度自動保持恒定。
為了說明按本發(fā)明的懸浮過濾設備與按現(xiàn)有技術的“通道”式的懸浮過濾設備之間的差別，在圖2中示意地表示了后者。
已知的設備有多個反應容器20，它們通過原水進水口21用要處理的水裝滿。通過一部分原水從側邊流到布置在反應容器20旁邊的沉積物排出室28將產(chǎn)生一個速度突變，并由此而產(chǎn)生一個絮凝面29，它將絮凝區(qū)22與反應容器上部的清水區(qū)23分開。通過清水流出口24及一個清水排出口25，可把處理過的水從這個已知的懸浮過濾設備中排出。在沉積物排出室28的底部各考慮了沉積物排出口27，通過它們濃縮了的沉積物26可從沉積物排出室28中除去。
權利要求
1.用于從要處理的原水中分離顆粒狀雜質(zhì)的懸浮過濾設備，它至少有一個特別是貯水池的，尤其是在橫截面中呈向下漏斗狀變窄的反應容器(10)，后者在底部有一原水進水口(11)，并在反應容器(10)的上部有一清水流出口(14)，與顆粒狀雜質(zhì)相分離了的清水能通過這一清水流出口(14)從反應容器(10)中排出，在離反應容器(10)底部一定距離處考慮了一個沉積物排出口(17)，在反應容器(10)底部積累起來的沉積物能通過它從反應容器(10)中排出，其特征為在沉積物排出口(17)和清水流出口(14)之間布置了一個用于將還有部分雜質(zhì)的水從反應容器(10)中排到導向原水進水口(11)的支流再循環(huán)回路的裝置(15)。
2.按照權利要求1的懸浮過濾設備，其特征為沉積物排出口(17)布置在反應容器(10)高的約1/4到1/2處，最好是在容器高的1/3處。
3.按照權利要求1或2的懸浮過濾設備，其特征為用于排出還有部分雜質(zhì)的水的裝置(15)布置在稍高于沉積物排出口(17)處，最好約在反應容器(10)高一半處。
4.按照前述權利要求之一的懸浮過濾設備，其特征為設有一個用于還有部分雜質(zhì)的水的支流再循環(huán)回路的流量控制的裝置。
5.按照前述權利要求之一的懸浮過濾設備，其特征為沉積物排出口(17)處接著一個沉積物排出泵(18)。
6.按照權利要求5的懸浮過濾設備，其特征為沉積物排出泵(18)可通過一個定時表開通或關閉。
7.按照前述權利要求之一的懸浮過濾設備，其特征為設有一個沉積物排出閘門，它能限制要排出的沉積物的流量。
8.按照權利要求7的懸浮過濾設備，其特征為，一個用于測取在清水和有沉積物的水之間的界層(絮凝面19)的裝置與沉積物排出閘門相聯(lián)接。
9.按照前述權利要求之一的懸浮過濾設備，其特征為反應容器(10)具有圓形橫截面。
10.按照前述權利要求之一的懸浮過濾設備的運行方法，其特征為通過選擇排向支流再循環(huán)回路的、還有部分雜質(zhì)的水的流量，使在由容器底部流入的水的向上的流動速度中產(chǎn)生一速度突變。
11.按照權利要求10的方法，其特征為導向支流再循環(huán)回路的流量約調(diào)整為流入的原水流量的10-20％，最好是15％。
12.按照權利要求10或11與權利要求6相聯(lián)系的方法，其特征為沉積物排出泵(18)在一定時刻，最好每天一次，通過定時表開動一定時間，例如1小時。
13.按照權利要求10或11與權利要求7相聯(lián)系的方法，其特征為排出固定流量的沉積物。
14.按照權利要求10或11與權利要求8相聯(lián)系的方法，其特征為沉積物排出閘門由測量絮凝面(19)高的裝置來這樣控制，使界面層高度保持恒定。
15.按照權利要求10至14之一的方法，其特征為當排向支流再循環(huán)回路的水的流量變化時，送進反應器(10)的原水的流量將自動與之相適應，或反則反之。
全文摘要
一用于從要處理的原水中分離顆粒狀雜質(zhì)的帶有一個反應容器(10)的懸浮過濾設置,反應容器(10)在底部有一原水進水口(11),并在反應容器(10)的上部有一清水流出口(14),與顆粒狀雜質(zhì)相分離了的清水通過它能從反應容器(10)中排出,其特征為:在離反應容器(10)的底部一定距離處考慮了一個沉積物排出口(17),通過它積累在反應容器(10)底部的沉積物能從反應容器(10)中排出,而且在沉積物排出口(17)和清水流出口(14)之間布置了一個用于將還有部分雜質(zhì)的水從反應容器(10)排向?qū)蛟M水口(11)的支流再循環(huán)的裝置(15)。由此可消除已知的設備的由結構決定的工藝缺陷,并把用這種設置裝備起來的自來水廠的生產(chǎn)能力提高到預計的設計產(chǎn)量的100%。
文檔編號B01D21/08GK1268900SQ98808611
公開日2000年10月4日 申請日期1998年8月25日 優(yōu)先權日1997年8月30日
發(fā)明者迪特爾·埃普勒 申請人:迪特爾·埃普勒水處理公司