CN101322889A - 超微细粒烧砂生物过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的超微细粒烧砂生物过滤装置，具备，对原水进行微生物处理的同时过滤夹杂物的过滤砂层(111)；设置在过滤砂层上方的原水供给部(112)；设置在过滤砂层下方的过滤完毕水的抽取口(113)；以及可装卸地保持在过滤槽内的过滤砂层的上方，其网体(114A)上承载有能够吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在该网体的外周固定有支架(114B)且在支架的外侧设置有通过压力流体能够膨胀的管道(114E)，并且通过膨胀的管道，密封支架和过滤槽内表面之间的网状过滤器(114)。本发明提供一种将从河川或地下抽取的原水净化成饮用水等时，能够在一连串的净化作业中准确地去除溶入在原水中的对人体有害的大部分物质以及到目前为止无法去除的砷成分的超微细粒烧砂生物过滤装置。

Description

超微细粒烧砂生物过滤装置
技术领域
本发明涉及一种超微细粒烧砂生物过滤装置，尤其涉及将从河川或地下抽取的水(以下称“原水”)处理成饮用水等时，能够准确地去除溶入在原水中的砷成分以及对人体有害的成分的装置。
背景技术
从原水生成饮用水的方式，一般有慢速过滤方式和快速过滤方式。慢速过滤方式，通过过滤砂层对原水进行微生物处理，同时过滤夹杂物，从而进行净化。本发明的发明者，开发了通过包含超微细粒烧砂的过滤砂层进行微生物处理，同时过滤夹杂物的超微细粒烧砂生物过滤装置，并已实现实用化。该超微细粒烧砂生物过滤装置，比起使用氯等药品进行处理的快速过滤方式，其处理速度虽慢，药品臭味却极少，这一点上其更适合使用于饮用水(专利文献1，专利文献2)。
在进行饮用水净化处理之前，溶入并混杂有夹杂物以及对人体有害的物质。通常，这种有害物质通过物理性微孔膜进行净化，然而难以去除砷成分。砷元素以各种形态存在于土壤之中，饮用水一旦被砷元素污染会损害健康，因此要求尽可能去除砷元素。日本自来水法所规定的关于砷浓度的水质基准值为0.01mg/l。以往，采用通过吸附去除砷成分的方法(专利文献3)、利用氧化剂和凝集剂使砷成分凝集共沉淀从而进行去除的方法(专利文献4)等，而上述超微细粒烧砂生物过滤装置可以采用上述方法。
【专利文献1】日本专利公开公报特开平07-308518号
【专利文献2】日本专利公报第3406258号
【专利文献3】日本专利公报2007-505736号
【专利文献4】日本专利公报第3546794号
然而，对于吸附法而言，每当吸附量达到饱和状态，就必须交换吸附材料，而交换作业需要花费时间，因此，如果没有吸附去除砷成分的预备设备，其间必须停止饮用水的生成。
另一方面，在凝集共沉淀法，对应于砷的量，需要大量的凝集剂，而且使含砷淤泥沉淀需要花费时间，并且含砷淤泥的处理作业繁杂、费事。因此，以往的吸附法以及凝集共沉淀法，均难以适用于超微细粒烧砂生物过滤装置。
发明内容
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种能够简单且准确地进行砷成分的去除，在吸附量达到饱和状态时，能够迅速地交换吸附材料的超微细粒烧砂生物过滤装置。
本发明所涉及的超微细粒烧砂生物过滤装置，通过过滤砂层对原水进行生物处理的同时过滤夹杂物，具备，设置在过滤槽内，具有超微细粒烧砂层，对原水进行微生物处理的同时过滤夹杂物的过滤砂层；设置在上述过滤砂层的上方，用于接收原水并向过滤砂层供给原水的原水供给部；设置在上述过滤砂层的下方，用于抽取过滤完毕的水的抽取口；可装卸地保持在上述过滤槽内的过滤砂层的上方，其网体上承载有能够吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在该网体的外周固定有支架且在上述支架的外侧设置有通过压力流体能够膨胀的管道，并且通过膨胀的管道，密封支架和过滤槽内表面之间。
本发明的第1特征为，向过滤砂层供给原水之前，使原水通过承载有吸附材料的网体，从而使包含在原水中的砷元素吸附在网体上的吸附材料上。由此，能够在过滤槽内进行砷元素的去除。
本发明的第2特征为，在网体的支架外侧设置管道，并向该管道输送压力流体，使管道膨胀，从而密封网体的支架和过滤槽内表面之间。
由此，包含砷成分的原水通过网体之后供给到过滤砂层，因此能够更准确地去除砷成分，另一方面，当吸附量达到饱和状态时，只要使管道收缩，即可从过滤槽简单地取出网状过滤器，因此能够迅速地交换网状过滤器，能够大幅缩短超微细粒烧砂生物过滤装置的停止工作时间。
网体必须具有微细的网眼。因为网眼过大，砷成分将直接通过网体的网眼。具体而言，网体的网眼，较为理想的是，在0.053mm～0.283mm的范围内。
网状过滤器的网体，只要能够承载吸附材料即可，但是，考虑到对饮用水的影响，较为理想的是，采用不锈钢制金属网，例如SUS304不锈钢制金属网。
网状过滤器的吸附材料，只要是能够吸附砷成分的材料即可，例如，可以使用活性炭、活性氧化铝、沸石、钛酸、锆的氢氧化物等。但是，使用锰的氧化物，使其不仅能够吸附5价砷成分，还能够准确地吸附3价砷成分，即可吸附去除锰成分或铁成分等包含在原水中的对人体有害的物质(参照日本专利公开公报特开2003-160338号)。
网状过滤器，可以通过膨胀的管道保持在过滤槽内表面，但是，如果停止供给压力流体，将从过滤槽内表面脱落，吸附在网体上的砷成分会向过滤砂层侧泄露。因此，网状过滤器，较为理想的是，通过安装配件，可装卸地悬挂在上述过滤槽的上端边缘。
过滤砂层，可以使用以往的过滤砂层。例如，可以由平均粒径为0.08mm～0.3mm的第1微细砂层、设置在该第1微细砂层的下侧，平均粒径为0.4mm～1.8mm的第2细砂层、设置在该第2细砂层的下侧，平均粒径为2mm～20mm的第3砾石层及碎石层构成。之所以使用烧砂，是为了通过烧烤预先把附着在山砂、河砂、海砂上的有机性不纯物或杂菌、其它夹杂物去除掉，使过滤砂层获得规定的混浊度，即比30度更出色的清洗混浊度。
而且，为了提高超微细粒烧砂生物过滤装置的清洗效果，重要的是，分解过滤砂层表面上生成的淤泥使其减少。因此，较为理想的是，还具备设置在过滤砂层和网状过滤器之间，在保持架上安装有向过滤砂层喷射清洗水的清洗喷嘴的过滤砂清洗装置。
另外，为了促进淤泥的分解，较为理想的是，对过滤砂层的微生物进行曝气使其活性化。因此，较为理想的是，还具备设置在过滤砂层和网状过滤器之间，在保持架上安装有对过滤砂层的微生物进行曝气的空气喷嘴的曝气装置。
此时，还可以在过滤砂清洗装置的保持架上，安装对上述过滤砂层的微生物进行曝气的空气喷嘴，使该过滤砂清洗装置兼备曝气装置的功能。
附图说明
图1是表示具备本发明所涉及的超微细粒烧砂生物过滤装置的最佳实施方式的过滤设备的整体结构图。
图2是概略地表示上述实施方式的结构的剖面图。
图3是表示上述实施方式的关键部位的局部立体图。
图4是上述实施方式中的过滤砂层的结构图。
图5是表示本发明所涉及的超微细粒烧砂生物过滤装置的第2实施方式的整体结构图。
图6是概略地表示上述实施方式中的具有曝气功能的过滤砂清洗装置的立体图。
图中：
11微细粒烧砂生物过滤装置
110过滤槽
111过滤砂层
112原水供给部
113抽取口部
114网状过滤器
114A网体
114B支架
114E橡皮管
114G安装配件
具体实施方式
下面，根据附图所示的具体例，详细说明本发明。图1～图4表示本发明所涉及的超微细粒烧砂生物过滤装置的最佳实施方式。图中，设置有多个过滤设备10，例如3台超微细粒烧砂生物过滤装置11，并且通过从输送地下水(原水)W的原有管道12分支出来的原水供给管道13，向3台超微细粒烧砂生物过滤装置11的上部供给原水W。
超微细粒烧砂生物过滤装置11上连接有用于抽取过滤完毕水(饮用水)的抽取管14，该抽取管14连接在临时储水槽15，临时储水槽中安装有供水泵16，供水泵16上连接有供水管17，该供水管17连接在主水槽18，主水槽18内的饮用水通过加压泵19以及送水管20输送到规定的位置。
超微细粒烧砂生物过滤装置11，具备过滤槽110，该过滤槽110例如呈高2000mm以及内径800mm的有底圆柱形，其上端开口被盖子(未图示)所封闭。
过滤槽110内，在其下半部设置有过滤砂层111，在该过滤砂层111的上方，设置有将原水装入且储藏一段时间，并向过滤砂层111进行供给的原水供给部112，在过滤砂层111的下侧设置有逆洗装置115，同时在过滤槽110的槽壁上形成有用于抽取过滤完毕后的水的抽取口113，该抽取口113上连接有抽取管14。
过滤槽110的原水供给部112内，安装有网状过滤器114。至于网状过滤器114，如图3所示，其网体114A，使用例如直径为0.051mm的不锈钢丝，制作成200目，即网眼为0.076mm的金属网，并且在金属丝上，通过溶敷等承载有吸附材料，如二氧化锰粉体。
该网体114A，通过托架114D搭载于短圆柱形支架114B的中间托面114H上，并从上方重叠紧固托架114C，利用螺杆/螺母进行紧固。在支架114B的中间托面114H的下侧，安装有逆洗用管114F，该逆洗用管114F连接在外部的处理完毕逆洗用水的供给源(未图示)，逆洗用处理水(Water)供给到逆洗用管114F，从而对网体114A进行逆洗。
在支架114B的外周面，上下留有间隔地形成有安装凸缘114J，该安装凸缘114J之间嵌入有弹性管，例如橡皮管114E，而且来自外部的空气供给源(未图示)的空气(Air)供给到该橡皮管114E，使橡皮管114E膨胀，从而密封支架114B和过滤槽110内表面之间。
而且，支架114B上固定有安装配件114G的下端部，该安装配件114G可装卸地安装在过滤槽110的上端边缘，从而以悬挂的状态支撑网体114A以及支架114B。
如图4所示，过滤砂层111，由平均粒径为0.08mm～0.3mm的第1微细烧砂层111A、设置在第1微细烧砂层111A的下侧，平均粒径为0.4mm～1.8mm的第2细烧砂层111B、设置在第2细烧砂层111B的下侧，平均粒径为2mm～20mm的第3砾石层及碎石层111C构成。该第1微细烧砂层111A、第2细烧砂层111B、第3砾石层及碎石层111C，根据需要，被过滤布，例如丝绸布所包住。
当原水装入到原水供给部112内，该原水根据其自身的重量供给到下方的过滤砂层111，并通过附着在过滤砂层111表面的微生物进行处理，同时通过过滤砂层111时过滤夹杂物，最终从抽取口113流出过滤完毕后的水。
此时，在网状过滤器114中，包含在原水中的锰成分或铁成分等对人体有害的物质吸附于网体114A上的二氧化锰，砷成分吸附于上述二氧化锰以及锰成分上，从而准确地去除包含在原水中的有害物质以及砷成分。
本申请的发明者们通过实验发现，处理完毕的饮用水中的砷浓度能够达到日本自来水法所规定的关于砷浓度的水质基准值0.01mg/l未满，而且砷成分以及对人体有害的物质吸附于网体114A上，呈霜状。
当网状过滤器114的吸附量增加，导致吸附能力下降时，供给适量的逆洗用处理水(Water)，对网体114A进行逆洗，则被吸附的成分离开网体114A并分散，然后分散吸附于网体114A的整体上，因此能够恢复吸附能力。
当网状过滤器114的吸附量达到饱和状态时，只要停止空气(Air)的供给，使橡皮管114E收缩，接着松开安装配件114G并向上提升，即可从过滤槽110提升网状过滤器114，因此，只要在过滤槽110内安装新的网状过滤器114，向橡皮管114E供给空气(Air)，使橡皮管114E膨胀，即可密封网状过滤器114的支架114B和过滤槽110之间，因此，砷成分或有害成分不会经过网状过滤器114的支架114B和过滤槽110之间供给到过滤砂层111。
图5以及图6表示第2实施方式。本实施例与第1实施方式的不同点在于，在过滤槽110内的过滤砂层111和网状过滤器114之间，设置有具有曝气功能的过滤砂清洗装置120。
具有曝气功能的过滤砂清洗装置120，具备圆形保持架121，该保持架121搭载于固定在过滤槽110的内壁表面上的支撑器具119上。该保持架121上，纵横排列有多个清洗喷嘴122和多个空气喷嘴123且朝下安装，上述清洗喷嘴122以及空气喷嘴123分别通过给水软管以及通气软管所连接。
上述给水软管以及通气软管连接在分流器124，该分流器124上连接有给水软管125以及空气软管126。
本实施例中，在网状过滤器114的下侧设置有具有曝气功能的过滤砂清洗装置120，通过附着在过滤砂层111表面的微生物对原水进行处理，同时在通过过滤砂层111时进行夹杂物的过滤，从而进行上述生物过滤处理。而且，当淤泥牢牢地粘在过滤砂层111表面时，从给水软管125供给清洗水，同时从通气软管126供给空气。则，过滤砂层111表面的淤泥飞扬，同时从空气喷嘴喷射空气对过滤砂层111表面的微生物进行曝气，从而使微生物活性化，因此，能够促进淤泥的分解而减少淤泥，从而能够长时间维持超微细粒烧砂生物过滤装置的出色的处理能力。
而且，在进行生物过滤处理时，还可以间隔适当时间对过滤砂层111的微生物进行曝气，以使微生物活性化。
采用本发明，将从河川或地下抽取的原水净化成饮用水等时，能够在一连串的净化作业中准确地去除溶入在原水中的对人体有害的大部分物质以及到目前为止无法去除的砷成分，因此其实用价值较高。

Claims (9)

1.一种超微细粒烧砂生物过滤装置，具备，过滤砂层，设置在过滤槽内，具有超微细粒烧砂层，对原水进行微生物处理的同时过滤夹杂物；原水供给部，设置在所述过滤砂层的上方，用于接收原水并向过滤砂层供给原水；抽取口，设置在所述过滤砂层的下方，用于抽取过滤完毕的水；网状过滤器，可装卸地保持在所述过滤槽内的过滤砂层的上方，其网体上承载有能够吸附包含在原水中的砷成分的吸附材料，在该网体的外周固定有支架；该超微细粒烧砂生物过滤装置，通过过滤砂层对原水进行生物处理的同时过滤夹杂物，其特征在于：
在所述网状过滤器的支架的外侧设置有通过压力流体能够膨胀的管道，并且通过所述膨胀的管道，密封所述支架和所述过滤槽内表面之间。
2.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
所述网体具有微细的网眼。
3.根据权利要求2所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
制作所述网体，使用网眼在0.053mm～0.283mm范围内的不锈钢制金属网。
4.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
所述网体上的吸附材料为锰的氧化物，能够吸附砷成分以及对人体有害的物质。
5.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
所述网状过滤器，通过安装配件，可装卸地悬挂在所述过滤槽的上端边缘。
6.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
所述过滤砂层，由平均粒径为0.08mm～0.3mm的第1微细烧砂层、设置在该第1微细烧砂层的下侧，平均粒径为0.4mm～1.8mm的第2细烧砂层、设置在该第2细烧砂层的下侧，平均粒径为2mm～20mm的第3砾石层及碎石层构成。
7.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
还具备，过滤砂清洗装置，设置在所述过滤砂层和所述网状过滤器之间，而且在保持架上安装有向所述过滤砂层喷射清洗水的清洗喷嘴。
8.根据权利要求1所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
还具备，曝气装置，设置在所述过滤砂层和所述网状过滤器之间，而且在保持架上安装有对所述过滤砂层的微生物进行曝气的空气喷嘴。
9.根据权利要求7所述的超微细粒烧砂生物过滤装置，其特征在于：
在所述过滤砂清洗装置的保持架上，还安装有对所述过滤砂层的微生物进行曝气的所述曝气装置的空气喷嘴。
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