CN104857770A - 用于水处理系统中的竖直升降倾析器系统的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖直可调整的筛分倾析器系统，其用于替换在水澄清器和沉淀池中现有技术固定或枢转出流堰。筛分倾析器并不具有物理堰而是替代地依靠通过可控制地改变筛分箱的浸没深度来维持所希望的流率。倾析器被周期性地升高到罩内，这对筛分箱提供喷淋清洁和消毒。该系统能够移除废水流中多达85%的BOD。

Description

用于水处理系统中的竖直升降倾析器系统的方法和设备

技术领域

本发明大体而言涉及水处理领域；更特定而言涉及在水处理系统中的沉淀罐，其中允许砂砾和致密固体从流入物沉淀，并且防止漂浮固体（脂肪、油、油脂、非致密固体）进入到流出物倾析器内；以及，最特定地涉及一种竖直驱动的筛箱组件（SBX），其包括用于分离液体与固体的筛。

背景技术

在发达和发展中国家中，对从收集系统和废水处理设施排放的废水进行一级处理和消毒是改进水质的第一步。随着国家不断发展，增加了二级和三级废水处理工艺来对一级流出物提供额外处理。

一级处理经由筛分和重力沉淀移除轻的和致密固体从而移除较大固体，允许中性浮力物质进入到二级处理工艺或者接收水体。利用重力沉淀或澄清/净化的一级处理被认为移除了20-33%的有机负荷，如在生化需氧量（BOD）中测量。二级处理通过将BOD转变为生物质（biomass）（细菌）和CO₂而移除了另外的50+%的有机负荷。

二级处理在厌氧工艺中提供适当温度、体积、混合、和氧气或无氧的环境以维持用以消在一级处理之后的废水中残留的BOD和营养物所必需的细菌种群。新有机物持续地进入处理设施，因此从该工艺移除现有细菌种群的一部分来促进新细菌生长。一级处理的效果直接影响到二级处理或者若在从收集系统排放的情况下接收水体。

一级澄清器或沉淀池被认为是减少BOD的最经济手段，因为需要很少能量并且不用维持生物质。一级处理不具有生物质，因此无曝气能量（aeration energy）；没有用于监视生物质以根据细菌类型和量来确定生物质健康状况的工艺控件；无需通过移动到测流消化器（digester）来分离并移除细菌或消耗细菌；无需对消化器进行曝气；以及无需对剩余细菌（也被称作二级污泥）进行脱水和处置。一级处理的不复杂性特别适合于发展中国家并且开始有效回收它们的地表水和含水层，导致减轻的健康问题。

现有技术一级澄清器可以是圆形或者矩形罐并且体积和几何大小适于提供低于固体沉淀速度的水平流体速度。液体从入口到出流堰的水平行进时间和距离必须大于悬浮固体的沉淀时间和距离使得固体在到达高的出流堰之前沉淀到罐底部。这些沉淀的固体包含了在原污水（raw sewage）中的大部分BOD。这是重要的第一阶段，因为离开一级澄清器的固体越多（或者如果不存在一级澄清器），则进入二级处理工艺或者流出物接收水体的BOD就越高。进入二级处理工艺的BOD越高，所需的二级工艺器械和罐就越大，所需要、生成和处置的生物质就越多，必须花费的工艺能量就越多。进入接收水体的流出物流的BOD越高，水体的超营养作用就越大并且由于消毒效果差，对健康的危害就越大。

基于标准设计参数来实现33%BOD减少的示例被示出如下：

最小深度 = 10'；表明溢流率 = 1,000加仑/天(GPD)/平方英尺（设计）和1,500 GPD/SF (峰值)；堰加载高峰小时 = 20,000 GPD/线性英尺；

使用设计流量 = 1,000,000 GPD (1.55 CFS)；高峰小时 = 2,500,000GPD (3.87 CFS)；

设计 = 1,000,000 GPD/1,000 GPD/SF. = 1,000 SF；峰值 = 2,500,000/1,500=1,667 SF

典型设计设法实现长度为宽度的约3倍，因此，1,667 SF = 24'宽×70'长×10’深；前进速度 = 3.87 CFS /(10'×24') = 0.016 Ft/s(FPS)。

EPA研究提供了来自多个废水厂的沉淀数据的概要。下表是支持与BOD减少相关的设计参数的有关发现的平均值：

悬浮固体	%一级污水	有机（BOD）含量	平均沉淀速度	%＞50微米	%BOD减少
						可沉淀（＞100微米）	45	50%	0.106 FPS	64%	22.5%
超胶体（1-100微米）	35	30%		68%	0%
						胶体（0.2-1.0微米）	20	20%		0%	0%

上表中的值为从若干WWTP取得的平均值，其包括雨水、合流制排水系统和生活污水（sanitary sewage）。可沉淀固体具有从0.016至0.115 FPS的沉淀速度范围，具有0.106 FPS的平均值，如在表中所陈述。

上述设计示例得到0.016 FPS的前进速度，其小于0.106 FPS的平均沉淀速度。罐为10'深，因此固体将在94秒内沉淀。在94秒中行进的前进距离是1.5英尺，因此固体将在液体到达出流堰之前沉淀。EPA研究表明对于超胶体和胶体固体而言，很难形成一致的平均速度，因为它们在不同位点不同并且在从0.0007到0.002 FPS的范围。前进速度为0.016 FPS并且罐是70 Ft长，因此，行进时间=4.375秒，因此，沉淀深度是3'至8.75'。

出流堰为2,500,000 GPD/20,000 GPD / Ft =最小125'，罐为24'宽，因此使用3个两侧堰，提供144'的堰长度，因此在堰处，流量为2,500,000 GPD/ 144 = 17,361 GPD/ Ft或0.027 CFS / Ft。在距所述堰的3'处，液体速度为0.0057 FPS，并且在8.75'处，液体速度是0.002 FPS。超胶体固体的某些部分将针对澄清器速度按照这种数学运算来移除，但很少胶体固体能这样移除。

将会合理地预期在这种设计示例中一级澄清器以将通往接收流或二级处理工艺的BOD减少33%。

发达国家和发展中国家以及环境将会显著地受益于在一级处理中从废水移除超过20-33%的有机物，这是因为：

·将会向大气释放更少的CO₂。

·消耗更少的能量来将有机物（BOD）转变为生物质（二级污泥）

·将更少的二级污泥泵送、储存、曝气、脱水和发送到填埋场

·需要更少的卡车将二级污泥拖运到填埋场或堆肥设施

·填埋场将会具有更长的操作寿命并且向大气释放更少甲烷

·更小的二级处理系统将是可能的，这导致为发达国家和发展中国家带来显著的资本成本节省，允许在更短的时间内完成更多的事情。

·对于二级处理系统而言，更低的操作和维护成本

·更高品质一级流出物将会加速对于接收水的改进并且减少环境健康和安全问题

·在一级污泥中更高浓度的有机物显著地增加了在厌氧消化器中的能量生成潜力。厌氧消化器捕获并且利用从高挥发性一级污泥形成的甲烷气体来产生能量，而不是由于在填埋场中较差的捕获系统而造成大部分甲烷释放到大气。

·废水处理厂变成可再生资源回收设施，形成比它们消耗的能量更多的能量，因为到二级处理工艺的有机负荷减小并且增加了厌氧消化器的有机燃料。

·厌氧消化生成更少细菌并且得到能用于堆肥的A类污泥。

通过添加凝结化学物质，一级澄清器的有机移除率可以从33%改进到大约50%。这种改进被称作化学强化的一级处理（CEPT）并且CEPT已展现了所有上文所描述的益处。未对一级澄清器罐、流入物流动挡板、污泥刮除器机构、浮渣槽或流出物槽做出物理或操作修改。凝结剂形成絮凝物或凝胶网，其比单独悬浮固体更大并且更致密。随着这种絮凝物沉淀，它聚集了某些超胶体和胶体粒子，因此减少了流入到二级处理工艺的BOD和悬浮固体。

在CEPT之后的加载絮凝物反应器（BER.）试图移除更多的BOD并且降低资本成本。BFR技术移除大约50%的BOD，与CEPT相同，但利用更小的澄清器，因为固体沉淀速率高出很多。

发展中国家将会很可能无法受益于利用CEPT或BFR产品带来的强化BOD减少的益处，因为可能无法获得这样的化学品并且缺乏熟练的操作人员

总之，常规一级澄清器、BFR和CEPT并不具有筛分出流堰来保留超胶体和胶体有机粒子。简单地将筛放置到现有出流堰上将不起作用，因为a)由于在堰处在堰设计液体流动速度的高流动速度，这种筛将在短时帧内淤塞；b)这种筛将会是固定的，因此不存在回洗；以及c)这种筛将会由于在筛上的有机物生长而淤塞，因为筛一直处于液体中。从入口到出流堰的前进速度是恒定的，因此存在赋予给固体内的惯性，保持它们朝向出流堰移动；因为罐总是满的，在罐内不进行速度控制，因此，如果10加仑的液体进入罐，在添加这10加仑的液体时，10加仑的液体必须以相同的速率从罐离开；以及，在罐中的污泥移除器械持续地移动并且干扰所沉淀的污泥，形成涡流，涡流保持中性浮力成分和胶体悬浮，以高的出流堰进入速度朝向出流堰移动。

包括出流堰的筛分倾析器公开于美国专利No.7,972,505和No.8,398,864中，这些相关公开以引用的方式并入到本文中。筛分倾析器的移动是绕支点的弧形旋转。筛分倾析器绕支点的竖直移动包括在运动方向上的水平和竖直移动二者。取决于罐的深度，枢转臂的长度需要倾析器组件占用罐中相对较大的占据面积。

在本领域中需要一种呈矩形箱或圆柱形式的筛组件，其在竖直方向上被可控制地驱动以针对于变化的废水液位来优化筛向废水的暴露并且其能从废水中被提起以用于在专用顶置设备中进行反冲和灭菌。因为筛组件的运动仅是竖直的，所需的占据面积可以相对较小。

在本领域中还需要一种用于具有高流量、有限表面积和/或浅现用罐体积的废水系统的、包括成组多个这样的筛箱组件的组件。

本发明的主要目的在于提供来自废水处理设施在较宽流入流率范围的高并且恒定的流出流率。

发明内容

简要说来，本发明提供一种呈矩形箱或圆柱形式的筛组件，其在竖直方向上被可控制地驱动以针对于废水澄清器中的变化的废水液位来优化筛向废水的暴露并且其能从废水中被提升起以用于在专用顶置设备中进行反冲和灭菌。

根据本发明的筛箱（“SBX”）组件包括超细筛；平板和中空管件的筛框，其在筛最下方高度处合并了空气冲洗，框被密封以防止液体和固体绕过筛，因此全都必须通过筛；柔性排放软管，其可以具有回转接头或者可以用手风琴方式/摺状的方式延伸和压缩以使筛分倾析器上的力最小化；导轨，其用于限定本发明的竖直和水平移动；升降装置，其用于在液体中以受控制的降落速度和多倍升高速率来升高和降低本发明；流出流动歧管，其具有开口以允许液体从筛下方流到筛；偏转器板，其具有疏放端口；编码器，其将筛箱定位于罐中以测量压头损失（headloss）并且确保适量的筛与废水接触；保护维护罩，其用于回洗/反冲、消毒和融化所述筛；控件、传感器、促动阀、调制阀、流量计和在某些情况下，如果现有液压梯度需要，滤液泵。

可能需要本发明的多个单元来满足每种应用的需要；同样，本发明的多个单元可能用于同一罐中以根据需要提供冗余系统。

SBX组件限定物理屏障，其向离开澄清器的废水提供很低的水平速度以便保留大部分超胶体和胶体固体。物理屏障具有足够小的开口以在一级澄清器内保留大部分超胶体固体。偏转器板防止干扰偏转器板下方的沉淀固体并且增加了将要在筛处排放的液体的行进时间。

在现有技术堰结构与根据本发明的新颖竖直筛结构之间的根本不同在于堰结构仅允许相对较浅的浅流体层从罐中流体质量顶部在堰上通过以离开罐，因此形成比较高的水平流动速度，这与提供充分的时间以使固体在堰高度下方沉淀相悖。相反，竖直筛结构允许在筛的比较大的表面积和流动深度从罐向筛结构内进行的水平流动，因此仅需要很低的水平流动速度来分离相对较大体积的流体与罐流体。

可控制地可调整SBX的竖直位置以提供液体高度的变化和无前进速度的静止期，这允许悬浮液中的超胶体和胶体固体与凝结剂混合并且沉淀，因此并无朝向排放的速度。这样的控件包括调制筛分流出排放阀、流量计和基于排放速度调整与液体接触的筛表面积以维持筛加载速率（GPM/平方英尺筛）导致减轻的筛淤塞的电子控制系统。在该系统中也包括用于测量通过筛的压头损失并且控制筛分倾析器移动的压力换能器、编码器和控件。

附图说明

通过结合附图来阅读下文的描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点以及本发明的目前优选的实施例将会变得更加显然，在附图中：

图1为根据本发明的SBX组件的正视截面图，示出了通过引入的气泡来冲洗SBX筛；

图2为与图1所示类似的正视截面图，示出了SBX筛的2/3被堵塞；

图3为与图2所示类似的正视截面图，示出了SBX筛进一步浸没以允许带有新鲜筛表面的单元继续操作；

图4为与图1所示类似的正视截面图，示出了SBX在升降柱上受支承，升降柱具有带狭缝的排出端口；

图5为与图4所示类似的正视截面图，示出了排出端口带有筛；

图6至图10为在升降柱中的排出端口的替代配置的正视图。

图11为从SBX和中心升降柱上方观看的等距视图，示出了升降缆绳附件；

图12为图11所示升降缆绳附件的放大图；

图13为在根据本发明的罩的第一实施例中被安置成用于清洁和消毒的SBX的正视图；

图14为在根据本发明的罩的第二实施例中被安置成用于清洁和消毒的SBX的正视图；

图15为完整的废水处理系统的正视截面图，示出了在清洁罩内侧处于升高位置的SBX；

图16为水处理系统的正视图，示出了用于升降SBX的液压或气动动力单元；

图17为与图15所示类似的正视截面图，示出了处于降低位置、新近清洁的并且进入服务的SBX；

图18为与图17所示类似的正视截面图，示出了根据本发明已受控制地降低的SBX以在罐液位降低后维持所希望的SBX浸没液位；

图19为与图18所示类似的正视截面图，示出了仍已进一步受控制地降低SBX以在罐流入液位进一步降低后维持所希望的SBX浸没液位；

图20为与图19所示类似的正视截面图，示出了SBX已被受控制地从浸没中升高以允许对SBX中的筛进行回洗；

图21为双罐废水处理系统的正视截面图，示出了在一个罐中的SBX正被回洗，而在另一罐中的SBX继续正常使用；

图22为从上方观看的等距视图，示出了与图15所示的系统类似的SBX单罐废水处理系统；

图23为从上方观看的等距视图，示出了在单个罐废水处理系统中的多个SBX；

图24为从上方观看的等距视图，示出了在具有圆形罐和圆形SBX的单罐废水处理系统中的单个SBX；

图25为从具有多个成组圆柱形SBX单元的较大圆形废水处理罐上方观察的等距视图；

图26、图26a为现有技术废水处理系统的正视图和平面图，示出了由现有技术枢转倾析器所需的占据面积；

图27、图27a为现有技术废水处理系统的正视图和平面图，示出了由根据本发明的改造的竖直升降SBX倾析器系统所需的占据面积；

图28为示出了多个架子安装到单个排放歧管上的等距视图，单个排放歧管具有在单个罐上方可缩回的空气软管卷轴；

图29为带有正方形端部的多个筛架的平面图；

图30为带有倒圆端部以形成涡形从而改进水平流动的多个筛架的平面图；

图31为带有三角形端部以从而改进水平流型的多个筛架的平面图；

图32为通常位于喷淋罩中的喷淋集管的等距视图；

图33为喷淋杆的等距视图，其具有独特形状的孔口以将高压/低体积水的水平扇动发送到筛箱的两个内侧面；

图34是在具有多个筛架的SBX上方观看的在喷淋罩中的回洗喷淋歧管和喷淋杆的等距视图；

图35示出了SBX向上移动到喷淋罩内的等距视图。当筛顶部到达喷淋杆高度时启用回洗水并且回洗水当其在喷淋罩中缓慢上升时回洗SBX并且然后当筛的底部到达喷淋杆高度时停止；

图36为在喷淋罩内侧的多个架子SBX的等距视图；

图37为示出了定位于SBX筛架内侧的喷淋杆和回洗歧管的截面图；

图38为LPSBX歧管的平面图；以及

图39为被示出处于倒置位置的图38所示LSBX歧管的等距视图。

具体实施方式

参考图1至图39，示出了根据本发明的SBX系统10，包括以下元件：

筛箱（SBX）

SBX 12（图1）的顶部14是常开的以允许偶尔经由软管或自动化喷淋系统（用于对称形状的喷淋球或者用于长矩形箱的喷淋杆）对筛进行洗涤和接近位于筛箱内的仪器。

某些应用（未图示）可能需要在筛箱操作时闭合和密封的顶部（除了通风孔之外）完全淹没。这些通风孔也用于储存经筛分的液体11以提供额外回洗体积。

筛箱12的底部16为固体板，其具有开放面积以允许经筛分的液体11离开筛箱和因此罐。固体板16和闭合的流出阀18（图15至图23）需要在筛箱12内的所有经筛分的液体经由带筛的侧壁流出以在每次倾析循环结束时改进筛回洗。

筛箱12侧部20包括筛22和筛框构件24，筛框构件24可能是竖直的（垂直于液体表面）或者倾斜的使得筛箱的顶部比底部更宽，形成平截头体形状。这允许更多的筛表面与流入液体13接触，并且液体13从所有侧部进入，因此减小了通向筛的接近速度15。

某些筛箱可能仅具有在液面下方的筛分表面，在筛上方具有固体竖直板。这个固体部分可能部分地被淹没以增加在筛箱内侧用于对筛进行回洗的经筛分液体体积。这个固体部分也将不会由于液体表面上的脂肪、油和油脂而淤塞。

细长并且与其它筛箱或筛架紧密地间隔开的筛可能具有倒圆或三角形端件以将水平流动导向至架子之间，在更接近层流的流动中引起更少湍流。

优选地，每个筛架由玻璃纤维形成以避免金属架和垫圈可能经受的腐蚀性衰变。每个筛被层合到FRP的平坦薄板上，空气冲洗集管24'跨筛的整个基部而被层合。优选地，集管24'在内侧包含低压空气，在集管24' 的顶部中具有较小开口（在图1中看不到）以提供气泡26来对筛表面进行空气冲洗。关键的是筛箱12沿着所有的边缘被密封以防止罐中的液体13以除了通过筛元件22之外的任何手段/方式进入筛箱12。可以根据需要提供垫衬，但无垫衬的布置是优选的。

在筛表面的基部处，通过管状筛框释放了空气26，如上文所描述。空气的竖直流动冲洗筛的外表面。可能由通过筛移动的液体压抵在筛的外表面上的固体被向上分布和携带。空气和固体的竖直流动也竖直地或者与筛中的开口垂直地对准细长纤维，以减小固体通过筛。

优选地，氧化剂溶液（例如，次氯酸钠或高锰酸钾水溶液）被注入到压缩空气管线内。

目前优选的超细筛是编织为织物的SS丝。在某些应用中可以使用不同材料和开口大小的筛。

带有单独同步升降装置（图23）的多个SBX模块98很可能用于较大流量装备和用作冗余单元。每个模块的特征包括先前描述的筛、筛附件、空气冲洗、罩、固体板底部并且可能或可能不包括带有通风口和下文描述的其它特征的闭合顶部。

参考图24和图25，根据本发明的SBX的第二实施例12'可能是圆柱形（圆形）或圆锥形（未图示）。为了提供增加的容量，多个SBX可以平行地成组，如图25所示。圆柱形SBX特别适用于具有圆柱形罐的设备。圆柱形SBX的结构和操作类似于多面体形SBX 12的结构和操作。

现有技术澄清器堰与筛箱倾析器的比较

优选地，本发明的筛箱系统合并了凝结和超细筛。

对于常规的一级澄清器堰而言，流体在堰处的水平速度可能如下计算：

 20,000加仑每天/英尺堰 = 0.0309立方英尺每秒/英尺堰。

如果在堰上的液体深度为3英寸，那么在堰处的水平流体速度= 0.124 FPS。

相反，根据本发明的SBX可以提供<0.009 FPS的水平流体速度。与使用凝结剂相组合，超细筛和低于常规一级澄清器大约13倍的流出速度可以产生65%至85+%的BOD移除。

作为先前提到的与有机（BOD）减少相关的益处的补充，二级废水处理工艺可以从本发明得到以下额外益处：

·改进的氧传递效率，其用于进一步减小能量消耗。

·移除了会造成中空纤维和平板膜淤塞的纤维，因此减少了空气冲洗能量，增加了膜寿命并且减小了需要就地清洁（CIP）活动的操作问题。

在无化学添加的情况下，根据本发明的SBX系统能移除大约55%的BOD。超细筛具有小于超胶体粒子的开口；空气冲洗造成比排出液体的前进速度更大的向上速度，造成纤维竖直地或者垂直于筛开口对准；在筛处减小的速度改进了沉淀；偏转器板增加了在筛分倾析器（如在图18所示）下方沉淀的载有BOD的固体的行进距离并且阻止上升气泡的竖直速度干扰并且向上朝向筛携带沉淀的BOD。

筛箱12替换在所有现有技术澄清器中使用的出流堰100（参看，例如图26）。筛箱优于常规出流堰或流槽的益处在于：

偏转器板

偏转器板60放置于空气冲洗24'下方以阻止可能由于源自空气冲洗的上升气泡形成的竖直涌流所造成的对沉淀固体的干扰。偏转器板60也增加了任何超胶体或胶体固体到筛表面的水平行进距离，超胶体或胶体固体可能被干扰并且开始朝向罐排放口/筛移动。

偏转器板的大小适于延伸超过筛箱12的边缘数英尺（一定距离）。偏转器板的实际大小和形状取决于筛箱和罐的大小和形状。如果偏转器板的边缘到壁的距离在3英尺内或者罐配置需要这样来阻止瞬态上升涌流，则最靠近罐壁的偏转器板边缘可能具有安装到偏转器板上的柔性密封条带62。密封条带62到偏转器板60的连接优选地是经由带狭缝的孔以允许条带被调整为离壁更近或更远并且然后系紧到最终位置。密封条带62应在1/16英寸内或者实际上触及罐侧壁以最小化来自下方的竖直流动。

偏转器板60优选地具有疏放端口64，当筛箱向上移动时，疏放端口64在低压下打开以允许在偏转器板上方的液体通过板。疏放端口可能是低张力瓣阀、带弹性性质的模制聚碳酸酯，或类似物。

偏转器板60可能由柔性材料制成，其向下弯曲以允许板上方的液体容易地远离边缘流动。这种类型的板将会避免对于疏放端口的需要。

优选地，朝向流入进给槽66的偏转器板60的边缘以一定角度升高以当筛箱在液体中下降时增加从偏转器板下方上升朝向流入进给槽上升的超胶体和胶体固体的行进距离并且使之远离筛箱偏转。

筛箱升降设备

筛箱升降设备28可以是气动的、液压的、绞盘和缆绳，或者其它机械设备以在垂直于液体13液面30的路径中升降SBX 12。SBX的竖直（上/下）移动允许SBX系统安装于圆形或正方形几何形状的相对较小澄清器罐中。

目前优选的升降设备28包括组合的绞盘32、缆绳34、一个或多个滑轮36和绞盘驱动器40。绞盘和缆绳提供无限的竖直运动范围，而由于液体移动所造成的侧向应力，气动、液压和机械促动器的范围（在此时）被限制为8英尺。随着气动和液压促动器不断地发展，它们在SBX系统中的合并也增加。顶置滑轮布置保持SBX组件在罐中居中。

升降运动范围通常是从罐底部（可能较低高度是1-5英尺）到罐顶部上方6英尺。

优选地，绞盘驱动器40是矢量马达，其能在0-RPM操作，而不会过热。需要矢量马达以确保SBX以与液位变化相同速率下降，这对于不干扰废水中的超胶体和胶体成分，促进朝向筛箱的水平而不是竖直涌流以及维持液体/筛接触面积以控制筛固体加载速率而言是至关重要的。

如在图20至图21中所示，在倾析循环结束时，升高SBX 12开始缓慢地减少能量峰值/需求以保留能量并且然后快速地加速以增加滤液从SBX 12内侧在相反方向通过筛排出的速度，造成筛的猛烈回洗42。这个作用由控制系统44起始并控制。

缆绳34被连接到用于较小单元的带挡板的升降柱28并且用于支承较大单元的支承框46。球窝装置48允许筛箱12根据需要向侧向移动以减小在升降装置上的应力并且经由空气冲洗和排放软管刚性所造成的微小水平运动而提供对筛箱的额外冲洗。

竖直导轨设置于罐上以在SBX的竖直路径中引导SBX 12。导轨与支承框46形成界面以对准SBX与罩。导轨可以相对于SBX放置于各个位置，取决于罐的配置。

编码器（未图示）跟踪罐中筛箱12的竖直位置。已知液体中筛箱的位置对于了解通过筛的压头损失和因此针对具体筛加载速率和流出流率使正确量的筛表面积与液体接触而言是至关重要的。SCADA的算法提供关于当前RPM的控制反馈以将马达减缓或增加到适当速度。

用于SBX的带挡板的升降柱和短截流出管

带挡板的升降柱28为带狭缝或穿孔的圆管，其在基部处带有内螺纹或外螺纹以连接到SBX短截流出管52。（多个）升降柱28（较长矩形筛架具有（3个）升降柱并且并非全都用于升降并且全都在筛架中居中并且等距地间隔开）在SBX中居中，带有开口54以促进通过筛的流动分布。在矩形或正方形平截头体SBX形状中，优选地，在朝向箱拐角的带挡板的升降柱上具有更多开放面积以便从拐角或更远的筛牵引更多液体。最靠近筛的开放面积将具有最低表面积。如果在圆柱形SBX中，筛离带挡板的升降柱相等距离，那么围绕圆形升降柱的圆周，开放面积相同。

优选地，带挡板的升降柱的开放面积在底部最低并且随着高度增加，在升降柱下部处形成压头损失以均衡行进距离和压力，并且因此均衡从最低液体接触点到最高液体接触点通过筛的流动。

在图4至图10中示出了合适开口的各种配置（呈锥形或者具有可变长度的竖直狭缝54、水平狭缝54a、孔54b和筛54c）。

带挡板的升降柱28连接到SBX短截流出管52，SBX短截流出管52直接连接到柔性排放软管68，柔性排放软管68将滤液/流出液导向至流出液排出阀18。

液位和流出流动控件

参考图15和图17至图20，对于重力排放流动应用而言，离开罐的筛分废水的流率受到调制排出阀18控制，调制排出阀18渐增地打开或闭合以维持由控件44设置和由流量计70测量的的目标流率，流量计70位于调制排出阀上游或下游。

筛分废水管72的排放端的高度以及将SBX、SBX短截流出管、排放软管、流量计和调制阀连接到排放端的管的直径和长度是固定的。管路和排放位置和高度是基础设施上的部件并且不发生变化。

在筛箱12内的液体高度变化和在罐中从高液位74到低液位76的筛箱高度变化影响了筛分流出管路中的液压压力。在入口液体高度与排放液体高度之间的高度差越大，压差和因此流量就越大。差越小，压力和因此流量越小。

筛箱12在罐（图17）中的高液位74处开始倾析循环。筛箱12以与罐中的液位相同的速率降低。当罐液位到达低液位设置点时，筛箱然后被向上提升起。捕获的筛分液体通过筛箱上的筛向外排出。上升速率越快，穿过筛移动的经筛分液体的排出速度越高。高速形成更猛烈的回洗，导致对筛更彻底的清洁。

该系统采用分别安置于筛箱和罐内的一对压力换能器78、80（图15）。控制系统44使用来自流量计70、压力换能器78、80和罐编码器的输入来将筛箱自动定位于液体中以提供与液体接触的限定筛表面积。当罐的微分体积超过标准可允许的偏差时，这些控件自动调整筛/液体接触面积为任何所希望的值，如在异常流动条件下，其启动报警器，之后在目标流动和倾析循环中进行调整。

离开罐的筛分废水的流率也可以受到泵（未图示）而不是调制阀18控制。当存在不足的现用体积（在高液位与低液位之间的体积-倾析深度）时或者排放高度与筛箱中的液位不足以通过重力以所需流率流动时可以使用泵。变频驱动（VFD）提供增量排放流动控制。

排放软管

如上文所描述的那样，柔性排放软管68在罐底部附近连接到管52用于重力排放（更正常条件）并且如果泵送所述滤液则在罐中更高处。通向SBX 12的软管连接通向较小单个SBX单元的内部流动分配、升降柱28和SBX短截管52，或者如果使用多个SBX来提供更多筛表面积则通向滤液歧管82。软管68可以具有回转连接件以当筛箱在罐中上下移动时允许软管扭转或者软管可以是手风琴型软管/管道以在筛箱上升到罐上方到罩时增加长度或者在筛箱倾析到罐中的低液位时收缩。目前优选地使用手风琴型软管，因为其对沉淀的污泥提供更少干扰。

筛箱罩

可能包含加热器86、筛喷淋系统88和/或紫外线消毒设备90的封闭罩84放置于罐上方，在每个筛箱12上。升降缆绳34穿过罩中心的开口。罩84安装到罐上方的滑轮支承件或其它结构上。罩具有敞开的底部和铰接的或柔性的侧部以允许接近筛箱、加热器、筛喷淋系统、紫外线消毒、控制仪器等。如果使用紫外光，那么设置柔性保护密封件（未图示）和侧壁（未图示）和用于在降低SBX之前停用紫外线的联锁控件以避免意外暴露。

此外，在操作中，罩84阻挡太阳光照射筛，防止可能使筛淤塞的藻类生长。

针对筛箱功能的具体仪器和控件

如上文所描述那样，在罐中的压力换能器（PT）80提供对于罐中液体深度的控件。在筛箱中的PT 78提供在箱中的液体深度。编码器提供在罐中筛箱的位置。

这三个输入提供执行以下功能所需的基本信息：

1. 筛表面积调整

用于筛的每个增量高度的筛表面积被录入到控制系统内，因为筛大小可能不同。操作者设置a)以GPM/SF为单位的筛加载速率，b)所希望的目标流量（TF）或排放流量。然后这两个变量决定筛在液体中的深度以提供正确的筛表面积。控件调整筛深度和因此在液体中的表面积以匹配操作者录入的筛加载速率和流出流量。

2. 在倾析循环开始时筛箱的降低

当筛的下高度到达液位时开始空气冲洗。这样做是为了防止液体流入到未经空气冲洗的筛箱内，以减少淤塞。可以在倾析开始时就启用空气冲洗，但这消耗能量，而对过程无益。

3.在倾析循环结束时升降并冲刷筛箱

筛箱的升降在上文中部分地展开描述。

当到达低液位时，是将筛箱从液体中提出的时间，在滤液排放管路上的流出阀闭合以在升降筛箱时防止筛箱中的经筛分的废水/滤液经由排放软管排出。经筛分的废水逆流并且通过筛离开，因此将筛外表面上的固体从筛表面冲刷掉。

在流出阀仍闭合的情况下，筛箱被降低到罐中液体内的设定距离以增加筛箱中经过滤的液体体积。由于缓慢降落并且无排放，进入筛箱以填充经过滤废水额外体积的液体的进入速度较低。这样做是为了防止充满固体的下部液体使筛於塞。通过重新填充筛箱，增加了回洗流出物的体积。

在筛箱内侧具有所希望的过滤废水体积，筛在开始时缓慢地升高持续较短时段并且然后快速地加速以增加回洗流动速度。在筛箱到达特定高度时，筛箱的竖直运动减缓并且随着其到达罩而继续减缓并且然后在设定高度或接触开关或其它位置检测装置处停止。

4.筛喷淋系统、加热器、紫外线消毒的启用

控件允许操作者基于倾析循环的计数根据需要来设置筛喷淋和紫外线消毒循环的频率。当筛被适当定位并且启用了在罩中的接触开关时将启用该系统。在罩中回洗的持续时间根据筛表面积量和该位点的可用流量和压力来设置。

如果筛压头损失到达使用者限定的设置点，筛喷淋系统将在下一循环自动启用。

加热器是温控的并且当筛箱并不处于罩中时停用以保存能量。

低轮廓筛箱

现参考图28至图37，低轮廓筛箱(LPSBX)112可适用于高流量、具有用于放置筛箱的有限表面积的应用，和/或现有一级澄清器的浅现用体积（在高水位与低水位之间的竖直距离）。低轮廓使SBX从偏转器板底部到筛表面积顶部所占用的高度最小。

多个筛箱112或架子平行地成组以在受控制的筛加载速率提供必需的筛表面积。

该应用需要筛架更靠在一起放置，在架子之间具有有限的空间（图29至图31）。这个有限的空间可能导致高水平速度，这种高水平速度将会导致通向并且穿过筛表面积的不均匀流动，而这种不均匀流动将导致筛的高速区於塞。为了形成更低的流动速度和更均匀的流动分布，每个架子的筛分表面被淹没，具有带通风口的密封顶部或者敞开的顶部和固体竖直板以封闭并且密封在筛分表面上方的区域。LPSBX滤液歧管82连接到柔性排放软管68。这样做是为了增加通向细长架子的中心的流动路径和截面积，这种路径和截面积增加使通往筛的速度降低，并且降低了在架子上方的封闭体积用于增加经筛分液体的体积以对筛进行回洗。设有安装到LPSBX滤液歧管82上的多个筛架112、在下方的偏转器板114和模块式升降框116。

架子112的宽度由在架子与滤液歧管之间的敞开面积决定。将架子连接到歧管的敞开的截面积越大，架子就能越窄。

参考图36至图39，LPSBX滤液歧管82包括止于出口85中的中心疏放通道83，出口85则经由配件52（图1）连接到柔性疏放软管68（图13），如刚刚描述的那样。中心疏放通道83由多个进料通道87横断，进料通道87疏放到中心疏放通道83内。继而，多个筛架子112横断所述进料通道87并且经由配合端口89疏放到进料通道87内，配合端口89密封于架子112与通道87之间。

参考图29至图31，架子112的窄竖直端可以是倒圆的12a或三角形的12b以减小湍流并且促进朝向架子中心的层流水平流动，从而减小了从顶部到底部的竖直流动。

现参考图32至图37，LPSBX 112以类似于上文所描述的清洁单个SBX 12的方式被清洁和消毒。

喷淋集管组件300包括经由管路304并联地连接到一个或多个水入口306的多个喷淋元件302（等于SBX数量）。组件300安装于可打开罩308中，可打开罩308继而安装到框构造310上以用于附连到包含LPSBX 112的澄清器罐（未图示）上。组件300和LPSBX被对准使得在升高LPSBX时，喷淋元件进入LPSBX或SBX单元，向外喷淋所述内侧筛表面使外筛表面上的固体移位。升降循环可以根据需要重复以用于对筛进行适当清洁。清洁流出液疏放到偏转器板114内并且通过其中的开口到下方的澄清器罐中。

安装到现有技术系统中

现参考图26至图27a，根据本发明的SBX系统可以安装于常规设计的现有澄清器200中或者新颖的澄清器设计中。优选安装是新颖的澄清器设计，其包括单个一级沉淀罐202，沉淀罐202执行砂砾移除、流量均衡、一级澄清和精细筛分，如在上文所并入的美国专利中所公开那样。

在常规澄清器的改造中SBX 12的位置取决于澄清器罐的大小和形状、内部污泥和浮渣机构的配置、在不同流动条件下在澄清器内的COD的映射、固体的沉淀特征、峰值/平均/最小流量、和液压分布。在某些情况下，可能需要修改现有污泥提取机构、浮渣槽和出流堰。

在新型澄清器中，SBX放置于罐中心在污泥漏斗上，距流入进给槽相等距离。这样做是因为大部分固体由于进给相等流量、从罐的相对侧朝向中心相等距离、以相等速度而已在罐中心在污泥漏斗中沉淀。SBX偏转器板防止干扰板下方的固体。将存在由本发明向下移动对轻的固体造成的某些微小干扰。这些受干扰的固体然后必须竖直地并且围绕偏转器板水平地行进。这种在低排出速度的额外行进距离和时间将减小到达筛的固体量。

所述SBX具有适用于不同流量范围、正倾析的液体类型、和新型或旧型澄清器的若干不同配置。

将SBX安装到现有澄清器中需要修改常规澄清器的操作以提供类似于新型澄清器的有益流型。流入流动被导向至澄清器，澄清器具有低液位。具有高液位的澄清器处于静止或倾析过程。这通过使用本发明的控制系统使澄清器流入闸门或阀从打开到闭合交替来实现。促动器可以固结到现有闸门或阀上以允许自动化操作。也可以使用专用于具体罐的个别泵。

在填充循环期间并无倾析或排放，因为赋予给流动液体内的能量保持BOD处于悬浮状态。优选地，在填充了罐之后，无排放的静止时段允许流体惯性和能量耗散，改进了超胶体和胶体固体的沉淀。这种静止时段可能辅助实现约85%的固体移除水平。这种操作模式的一个例外是在高流动事件期间高度地稀释了污水，具有较低固体和BOD浓度，相较于两个罐的情况而言可操作以处置过量体积的液体。目前，这种事件将沉淀的固体从澄清器和曝气罐洗出到接收水体内或者到二级处理工艺内。SBX的物理屏障包含了在澄清器罐内的固体。这也可以是在每个澄清器罐内的冗余SBX系统，能使冗余SBX系统操作以辅助筛分过量流动。这经由SBX控制系统而自动地进行，SBX控制系统检测并且量化过量流动和偏差为正常或经验流型。

所述SBX竖直地移动，在基部排出口处并无支点，因此无水平移动。这使得本发明的水平占据面积更小，因此，其能装配到窄深罐内。

图26a至图26a示出了现有技术枢转堰100占用了可能为澄清器罐完全一半的占据面积。图27至图27a示出了根据本发明的SBX 12可能占用几乎不大于SBX直径的占据面积。在澄清器改造中，枢转堰100在管枢转接头102处被简单地移除并且由可收拢的SBX软管68的连接件替换。

从前文的描述，将显而易见的是，提供了用于废水澄清器的改进的倾析器系统。根据本发明，对本文所描述的倾析器系统做出的变化和修改将毫无疑问地被本领域技术人员想到。因此，前文的描述应被认为是说明性的而不具有限制意义。

Claims (19)

1.一种用于分离在罐中的水性混合物中的液体与固体的倾析器系统，包括：

能至少部分地淹没于所述罐中的所述流入物中的结构，其具有在其外表面的至少一部分上延伸的筛以用于执行所述分离并且具有敞开的内部，所述筛结构限定所述罐内的区域，所述筛结构包括水出口，所述水出口用于从所述筛结构内移除经筛分的水并且构造成使得水不能在不通过所述筛的情况下就从所述筛结构的外侧传递到所述筛结构的内侧；

升降机构，其附连到所述结构用于相对于所述罐来升降所述结构；以及

控制机构，其支配所述升降机构以用于相对于所述罐来调节所述结构的竖直位置。

2.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，其还包括：升降柱，其穿过所述筛结构的底部和顶部延伸并且附连到所述筛结构的底部和顶部，所述柱为中空的并且具有向所述敞开的内部暴露的开口。

3.根据权利要求2所述的倾析器系统，其特征在于，所述升降柱为管，且还包括将所述升降柱连接到所述流出物出口控制阀的柔性软管。

4.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，所述控制机构包括：在所述结构内的第一压力传感器；在所述罐内的第二压力传感器；在所述罐内的编码器；流出物出口控制阀；流量计；以及可编程的控制器。

5.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，所述筛结构总体上构造为多面体形式，具有由筛构成的至少两个侧部。

6.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，所述筛结构总体上构造为圆柱，在其外表面上具有筛。

7.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，所述筛结构的形状选自包含下列的组：矩形、圆柱形和平截头体。

8.根据权利要求1所述的竖直升降倾析器系统，其特征在于，其还包括：布置成平行流动的多个所述筛结构。

9.根据权利要求2所述的倾析器系统，其特征还在于，所述结构还包括安置于所述框下方并且安装到所述升降柱上的偏转器板。

10.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，其还包括：安置于所述罐上以接纳并且处理所述结构的罩设备。

11.根据权利要求1所述的倾析器系统，其特征在于，其还包括：歧管，其用于经由在所述结构的基部与所述歧管之间的密封开口来收集经筛分的液体。

12.根据权利要求11所述的倾析器系统，其特征在于，所述歧管包括多个间隔开的通道，在所述通道之间具有开放面积以允许未筛分的液体在所述通道之间向上流动到所述筛结构。

13.根据权利要求10所述的倾析器系统，其特征在于，其还包括：安置于所述罩中以用于对所述结构进行清洁和消毒的设备。

14.一种用于分离在罐中的液体与固体的方法，包括以下步骤：

提供倾析器系统，其包括能至少部分地淹没于所述罐中的所述液体中的结构，其具有在其外表面的至少一部分上延伸的筛以用于执行所述分离并且具有敞开的内部，所述筛结构限定在所述罐内的区域，所述筛结构包括液体出口，所述液体出口用于从所述筛结构内移除经筛分的液体并且构造成使得水不能在不通过所述筛的情况下就从所述筛结构的外侧传递到所述筛结构的内侧；升降机构，其附连到所述结构用于相对于所述罐来升降所述结构；以及，控制机构，其支配所述升降机构以相对于所述罐来调节所述结构的竖直位置，其中所述控制机构包括：在所述结构内的第一压力传感器；在所述罐内的第二压力传感器；在所述罐内的编码器；流出物出口控制阀；流量计；以及可编程的控制器;

确定流出物从所述罐通过所述流出物出口控制阀的设置点流量；

计算所述结构在所述罐中所述液体中的浸没深度；

将所述结构浸没到所述计算的深度；

监视来自所述第一压力传感器和第二压力传感器、所述编码器和所述流量计的输出数据来确定通过所述流出物出口控制阀的瞬时流量；

根据需要相对于所述罐中的液位来调整所述结构的竖直位置以维持所述计算的浸没深度；以及

根据需要调整所述浸没深度和所述流出物出口控制阀的打开以提供通过所述流量计的所希望的流出物流率。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：从所述罐中的所述液体升高所述结构以允许在所述结构内的滤液回洗所述筛。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：

将所述结构升高到所述罩内；

喷淋清洁所述罩内的所述结构；以及

对所述罩内的所述结构进行消毒。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：将所述结构降低回到所述液体中的所述浸没深度。

18.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：在所述浸没步骤之前，将凝结剂添加到所述罐中的所述液体。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：提供静止时段，其中，在通过打开所述流出物出口控制阀而开始通过所述筛结构的流动之前，允许在所述罐中的所述液体和固体静置，不加搅拌持续一段时间。