CN1065644A - 污水净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明的连续式净化装置，由用以混合污水与净 化药剂的混合机，接受来自该混合机的混合物，将其 分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物与净化液的 净化槽，取出净化液中的上层澄清液部分的净化液管 系，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管系所组成。本发 明的间歇式污水净化装置则除了上述结构之外，尚具 有溢流窗机构及导水管。

Description

本发明系有关将污浊的河川、湖泊、港湾海水、生活排水、工业废水、屠宰场废液、下水道水、垃圾废液、垃圾焚烧废液、家畜屎尿、农药、杀菌剂、厨房排水等的污水予以高纯度净化的装置。

已知污水处理设备为在庞大的用地及建筑物内建造混凝土水池，在该池水中设有需氧细菌繁殖的装置，对其不断地补充细菌的同时，用泵送空气于水中使其活性化，并使以数倍以上水稀释的污水与细菌接触，同时，使微生物消化污水中所含有污物而予以净化。然而，为了要完全净化，不仅需要好几个月时间和大规模的设备以及庞大的费用，而且需要极大的用地，因而，不得已在净化中途用数倍之水予以稀释后放流，从而，污染河川、湖泊，及海洋。愈用砂、活性炭、膜及其他等的装置来过滤净化，愈增加其经费，非常不经济。

以往，为了从污水中凝聚除去污泥及无机物而使水透明，使用各种凝聚剂的单体。以将硫酸铝，三氯化铁，硫酸矾土，高分子凝聚剂等，分别使用其单体作为凝集剂。在污水及污水中混合凝聚剂单体搅拌后，停止搅拌而使其凝聚沉淀时，虽然经过6-24小时，但只有小石粒及砂凝聚而堆积于容器底部，水不会成为透明。因此，在土木工程中，重复上述之处理至污水变成透明为止。但虽然耗了相当于工程之30%的费用，仍然无法除去溶解在水中的不纯物。

在工程现场，将所发生的污水，用泵送至设在附近最高山上或丘陵上的大水箱内，在其中混合凝聚剂单体并搅拌，停止搅拌而经过6-24小时后，凝聚沉淀而分离出无机物，并将浑浊的水上层澄清部分移至设在下一段之净化槽中，再度将凝聚剂单体混合于其中搅拌后停止，经过6-24小时以后，将浑浊的水上层澄清部分，移至设在下一段之丘陵上的容器中，将上述过程予以重复数次。

在将重复实行上述过程6-10次以上、最后变为透明的水放流于河川的方法中，现时在工程现场仍然使用氯化铁，硫酸矾土等的单体。（但污水及净化水的BOD，COD等一概无关系。）因此，污水虽然被净化为透明，但也被高浓度地污染。

现在，学会及产业界均认为，无论使用何种凝聚剂，绝对不可能分离除去污水中所含有污物而净化污水。因此，在污水处理或下水道水处理场中，将用缓速沉淀污水中之固形物及无机物，或用过滤器，或混合搅拌凝集剂单体（三氯化铁）后，经过相当时间使其沉淀分离。以后，在24小时-5天之内，用活性污泥使其与细菌接触，对微小的微生物送空气使其繁殖，消化污物而处理污水。虽然使用庞大的用地、设备、费用及时间，但仍无法完全净化污水，因此，常在调整其pH值后，予以过滤而以浑水之状态放流于河川。

在处理屎尿时，以活性污泥法使污水与细菌接触5-7天之后，使其通过价值日元2，000元/m²之高分子膜，但其COD只下降至90-95mg/l而已。因此，对其混合三氯化铁并搅拌，凝聚沉淀所含污物后，再使其通过活性炭层中而变成为其COD30mg/l的透明水后放流于河川。但此方法有其限度，净化设备价值高达日元2，000万/吨，处理费为日元2，500-6，000/吨。

因此，本发明的目的，在于提供一种可再循环的污水净化装置，它可有效且廉价地净化广范围内的污水为高纯度的清净水。

本发明的装置大致可分为连续式及间歇式两种。

连续式的净化装置，系对净化槽连续供给污水而连续实行净化。该连续式的净化装置系由混合污水与净化药剂的混合机，接受来自该混合机的混合物而分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物与净化液的净化槽，取出净化液中的上层澄清液部分的净化液管道系统，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统所构成。

间歇式净化装置，间歇地供给污水于净化槽内，将净化槽内的污水净化到某种程度之后，间歇地交换净化水与污水。该间歇式净化装置系由混合污水与净化药剂的混合机，接受该混合物，将其分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物与净化液的分离槽，设在该净化槽之侧壁上规定位置，将净化液中的上层澄清部分依顺序溢流于净化槽外的溢流窗机构，设在前述净化槽之下方周围、用以接受所溢流的上层澄清液部分的导水管，从该导水管取出上层澄清液部分的净化液管道系统，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统所构成。

为促进净化槽内混合物之搅拌起见，可在净化槽底部设超音波振荡机，搅拌叶片，喷射器，或可在混合机之前端设喷射器。喷射器具有以高压调整喷射气、液体之功能。

前述溢流窗机构为在净化槽侧壁上开方形之窗孔，对于窗孔挡接以方形之门扇而上下移动，或在净化槽侧壁上开三角形状之窗孔，对该窗孔挡接以方形门扇而横向移动亦可。溢流窗机构为单数，或复数均可。

亦可使排除气体流入于前述喷射器，以净化排除气体。

净化装置为单独的净化槽即可，但必要时，可横向串联或纵向串联连结多个净化槽。

有些污水发生源（例如火力发电所的涡轮机冷却水，空调用排水等），有高温的污水。该污水在被净化后，仍具相当高温。因此，将该高温净化水流经热交换机等即可有效利用排热。

使用本发明之装置，可实行例如下述的污水净化方法。

该污水净化方法为，至少将两种凝聚剂混入于污水中搅拌，使无机物、有机物上浮、沉淀，作为第一过程。接着，至少将三种凝聚剂混入于由上述过程中所得之水上层澄清部分中而搅拌，使残留无机物、有机物上浮、沉淀，作为第二过程。

将上述第一及第二过程中的至少一方予以依顺序重复实行多次。如此，可从污水得到中水（经处理，未完全净化的水），上水（净水），及超纯水。

在第一过程中所使用的凝集剂，系由含钙物质，（例如石灰、高度漂白粉），和聚氯化铝、三氯化铁、硫酸铝、明矾、硅酸钠、盐酸、苛性钠、洗剂、高分子凝聚剂等中的一种或两种以上所构成。

在第二过程中所使用的凝聚剂，系对含钙物质添加明矾，并以此为主成分，再与前述的聚氯化铝的一种或两种以上所构成。

图1为本发明的连续式污水净化装置之一实施例的结构说明示意图。

图2为图1中所示的其他实施例的结构说明示意图。

图3为本发明的间歇式污水净化装置之一实施例的结构说明示意图。

图4为图3中所示的其他实施例的结构说明示意图。

图5为本发明装置所使用的混合机的纵向剖面示意图。

图6为安装在图5中混合机前端的喷射器的结构说明示意图。

图7为图6中喷射器的其他各种变更例的说明图。

图8为本发明装置中所使用喷射器的纵向剖面图。

图9为再其他喷射器之纵向剖面图。

图10为图9的部分放大图。

图11为图10中由Ⅺ-Ⅺ线所视之横向剖面图。

图12为显示在图9中所示喷射器配置例的侧面图。

图13为图12（B）之平面图。

图14为本发明装置中所使用的溢流窗机构的各种实施例之说明图。

图15为本发明装置的其他实施例的结构说明图。

图16显示为本发明装置使用例的说明图。

图17为显示本发明装置应用例的说明图。

图18为图6中所示喷射器变更例的纵向剖面图。

图19为显示喷射器所使用的气体喷射喷嘴的各种变形例实施发明的最佳形态。

兹参照附图，就本发明的污水净化装置实施例说明如下。

本发明的装置，大致上可分为连续式与间歇式两种。

连续式净化装置如图1所示，对净化槽1连续供给污水而连续实行净化。该连续式净化装置系由用以混合污水与净化药剂的混合机2，接受来自该混合机2的混合物而将其分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物与净化液的净化槽1，取出净出液中上层澄清液部分的净化液管道系统3，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统4所构成。

混合机2如图1及图5中所示，在本体21的一端固定有马达22，在马达的输出轴221安装有螺旋轴23。螺旋轴23的前端被支持于本体21可回转自如。在螺旋轴前端附近安装有流量计24。

本体21之中央部固定有被隔开为多个部分的漏斗25，隔开室212通过各阀251而连通于本体21内。对各隔开室252分别供给有所需要的净化药剂。

在本体21下部，通过泵51连结有污水导入管5。在污水导入管5上，通过阀32连结有净化液管道系统3之连结管31。净化液管道系统3之输出管33通过阀34而被安装在净化槽1之上方。

排泄管道系统4，系由吸引除去漂浮物的上方管41，及除去沉淀物的下方管42所构成。下方管42上装有阀421，422。

在混合机2出口处，有引流管26延伸至净化槽1内下方，以引导污水与药剂之混合物于净化槽1内。当马达22开动时，螺旋轴23即回转，混合污水与药剂，推向引流管26。

为促进净化槽1内混合物之搅拌，在净化槽底部除了设有搅拌叶片6之外，如在图2中所示，可设有超音波振荡机7，喷射器8，或在混合机2前端可设喷射器9（如图6所示）。喷射器8，9具有以高压高速喷射气、液体之功能。对此容后详述。

净化槽1可使用大径管。

间歇式净化装置如图3中所示，对净化槽1内间歇地供给污水，将净化槽1内之污水净化至某种程度之后，间歇地变换净化水与污水。该间歇式净化装置系由混合污水与净化药剂的混合机2，接受该混合物而将其分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物与净化液的净化槽1，设在净化槽侧壁之规定位置而将净化液中的上层澄清部分，依顺序溢流于净化槽1外部的溢流窗机构11，设在净化槽1之下方周围以接受所溢流的上层澄清液部分的导水管12，从导水管12取出该上层澄清液部分的净化液管道系统3，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统4所构成。

为促进净化槽内1混合物之搅拌，在净化槽底部，除了搅拌叶片6之外，如在图4中所示，可设超音波振荡机7，喷射器8，或可在混合机2前端设喷射器9（如图6所示）。喷射器8，9具有以高压高速喷射气、液体之功能。对此容后详述。

如在图14中所示，溢流窗机构11系于净化槽1侧壁13上开方形之窗孔131，对该窗孔131挡接方形之门扇132，用缸筒133使其上下移动，或在净化槽1侧壁13开三角形状之窗孔134，对该窗孔134挡接方形之门扇132，用缸筒133使其横向移动亦可。后者之场合，亦可形成门扇132为三角形而使窗孔134为方形。

门扇132之开闭为，用测出器14测出净化槽内混合的净化程度（例如透明度），根据其测出信号使缸筒133动作即可。测出器14可利用惯用的光学式，电式，磁性式，机械式。

溢流窗机构11为单数，或复数均可。

其次，参照图6及图7，就混合机2前端所设喷射器9之构成及作用说明如下。

安装在混合机2出口之引流管26前端部附近，设混合喷嘴27，又在引流管26外周留有间隔地设有套管28。在混合喷嘴27上穿设多个通至净化槽1内的孔271，使净化液可从该孔271流入。

喷嘴27前端附近，设有许多小孔272，又，其前端开口向外部。外套管28下方前端连结于喷嘴27并封闭其前端。在套管28上端安装有鼓风机281，吸引外部气体（空气）或排除气体等气体。

被吸引的气体通过套管28，从喷嘴27的小孔271进入喷嘴内，与污水和药剂的混合物，及从孔271所吸引的净化液混合，变成由微细气泡及微粒子形成的气液混合液而被喷射于净化槽1内。

在喷射嘴前端的小孔272如在图7中所示，设在喷嘴7的整个外园内（A）或在喷嘴27的前端内设流线形的细长多孔喷射体73（B），或同样在喷嘴27之前端内设翼形十字喷射体274（C）亦可。

在上述喷射器9的结构中，如在图18中所示，将引流管26配置在外侧，而外套管配置于内亦可。又，将喷嘴27之各种变形例示于图19。

改变鼓风机281的回转数，即可控制气液混合流的压力及速度。

兹参照图8至图13，就净化槽1下部所设之喷射器8说明如下。

在图8所示的喷射器8a为，将气体输送管82插入液体输送管81前端附近而构成。气体输送管82的前端被封闭，其附近设有许多小孔821。

此外，液体包含污水、净化液、药剂等，又，气体包含空气、排除气体等。

气体与液体在喷射器8a内被混合，喷射前述的气液混合流体。

在图9，10，11中所示的喷射器8b为，在混合管83之入口831处，对向隔离而设置液体输送管81，在混合管83之入口831下游侧，插入气体输送管82前端而构成。在入口831，除了吸引来自管81的液体之外，亦吸引周围之净化液。

在该喷射器8b中，两倍于自液体输送管82所喷射的液体量之流量的净化槽1内的净化液，被吸进于混合管831内;当该液被强压所猛吹时，从管82之小孔821吸出气体，变成为无数的超微粒气泡，从喷射器8b喷射于净化槽1内。此时，气泡流使净化槽1内的净化水回转同时发生溶解，所含物质被吸收于净化水中，排除气体被净化。

如在图10，图11中所示，气体输送管82的前端呈流线形以免对流体之流动产生阻力。

喷射器8如图12所示，可设置为纵向（A），或横向（B）的任一方向。

又，如图13所示，亦可使气液混合流先碰撞净化槽1的侧壁13之后，沿着侧壁13而流动（A），或一开始就使其沿着侧壁13流动（B）。

图15所示为净化污水与排除气体中之一方或双方用装置的实施例。

将漏斗25内作适当分隔，在其中放进由各种药剂组成的凝聚剂单体或混合物。接通控制盘10之开关，使泵启动，通过连结管3将净化槽1内净化水压入于混合机2。

由于连动于马达22的回转而回转的螺旋23，净化水边作回转边被往前送时，由设在混合机2内之流量计24计算通过混合机2内之水量。根据控制盘10之指示，将按1吨净化液所需各种定量凝聚净化剂，藉供给管251而投于混合机2内。

净化液与适当数量的凝聚剂被螺旋23所混合时，凝聚剂与净化液之混合液即被加压，在引流管26内向下移动，并由设在净化槽1的喷射器8，以强压被喷射于净化槽1内。

另一方面，排除气体从管82被高速吸引，在喷射器8即与净化液混合，变成无数的超微粒粉末气泡体而被从喷射器8喷射，在净化槽1内回转而与净化液接触混合。含在气泡内的CO_1-3，SO_1-3，NO_1-5即被吸收分解于净化液中。CO_1-3溶解于同体积的液体中而分解，SO_1-3溶解而变成稀硫酸，NO_1-5溶解而变成稀硝酸。

这些酸随即在各种净化剂的混合液中和而被净化分解。同时，气体在净化液中上升时碰撞设在净化槽1中的适当数量的冲孔金属17及其他障碍物而作回转并分解以重复实行净化，最后变成无害气体而从排气管18被放出于空气中。

中和了各种酸之后的排泄物即沉淀堆积在净化槽1之底部时，可打开阀421，422，将其取出除去。

在同时净化排除气体，或只净化污水的场合，污水即从管5通过阀55而被注入混合机2内，接受前述的净化处理，其上层澄清部分的水即从管33被送至下一过程的净化装置，在净化过程中所发生的漂浮物被上方的吸引管41所吸引除去，又，沉淀物从净化槽1的底部被除去。

净化装置可以是单独的净化槽，但如图16所示，视其必要，可将多个净化槽1，作横向串联（A），或纵向串联（B）予以连结。

如图7所示，有些污水发生源200（例如火力发电厂涡轮机冷却水，空调用排水等）会发生高温污水。该污水在被净化槽1净化之后，仍具有相当高温。因此，将该高温净化水流经热交换机300等，以利用设备400可有效利用其排热。在图17中，利用设备400为，例如，温水游泳池（A），或海水淡化装置（B）等。

本发明不仅可用以净化污水及排除气体，而且可用于净化游泳池、浴场、温泉、温泉等的各种娱乐设施内的水，或用于净化工厂、剧院、竞赛场、集会场、展示会场等的空气。

本发明的这些利用可能性再可具体列举如下。

（1）可将地上及太空中的污水，或将大量的用废的水，廉价地予以净化而再利用，或净化排气等以防止环境污染，为此目的而开发的对人畜无害的净化水及空气的方法及装置。

（2）生活排水、混杂废水、工业废水、工厂排水、核动力、火力、锅炉、空调机等的冷却水排水的净化。

（3）各种废液、垃圾废液、焚烧场废液、染料、洗剂和厨房、屠宰场、食用肉、食品加工等的废液的净化处理。

（4）绿藻、赤潮、藻类、海水、泥水等的净化。

（5）家畜、粪尿、细菌、太阳菌、霍乱菌、沙门氏菌的杀菌。

（6）磷、氮、二氧化碳、氰、药品、重金属、农药和杀菌剂的制造。

（7）河川、湖泊、池塘、海、泥的净化。

（8）上水、中水、下水的净化。

（9）工地现场高浑浊度水的净化（水坝、隧道、河川、土地填筑、地道、建筑物、桥梁、疏浚、海洋开发、隧道工程及大深度地下工程）。

（10）防止环境污染、确保缺水及灾害时的紧急饮用水。

（11）IC及电子零件的洗净水，净化后尚未变成超纯水之前、仅需实施最终膜净化的、超净化的制造及再利用。

（12）将核动力、火力、锅炉、燃烧器、热力机的冷却水、加热水、热水及大量吸上的海水，冷却水予以净化脱盐而变为上水，中水，工业用水。

（13）在砂漠建造大湖，并开挖与其连接的运河，将海水予以净化脱盐、淡水化后送至该湖以绿化砂漠。

Claims (11)

1、一种对净化槽连续供给污水而连续实行净化的污水净化装置，该装置由混合污水与净化药剂的混合机，接受来自该混合机的混合物，并将其分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物的净化槽，取出净化液中上层澄清液部分的净化液管道系统，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统所构成。

2、如权利要求1所述的装置，其特征为，在净化槽底部安装有超音波振荡机，搅拌叶片，及用以混合气体与液体而以高压高速喷射的喷射器中的至少一种。

3、如权利要求1或2所述的装置，其特征为，将混合气体与液体而喷射的射喷器，安装于前述混合机之前端部附近，且设置于前述净化槽内下方。

4、如权利要求2或3所述的装置，其特征为，供给于前述喷射器的气体是排除气体。

5、一种污水净化装置，该装置由混合污水与净化药剂的混合机，接受来自该混合机之混合物，将其分离为无机质、有机质的漂浮物、沉淀物的净化槽，设在该净化槽侧壁上规定位置，使净化液中的上层澄清液部分依顺序溢流至净化槽外的溢流窗机构，设在前述净化槽之下方周围以接受所溢流的上层澄清液部分用的导水管，从该导水管取出上层澄清液部分的净化液管道系统，及取出漂浮物、沉淀物的排泄管道系统所构成;该净化装置对净化槽内间歇地供给污水，将净化槽内之污水净化至某种程度之后，间歇地更换净化水与污水。

6、如权利要求5所述的装置，其特征为，在净化槽底部，安装有超音波振荡机，搅拌叶片，及混合气体与液体而以高压高速喷射的喷射器中的至少一种。

7、如权利要求5或6所述的装置，其特征为，将混合气体与液体而喷射的喷射器安装在前述混合机的前端部附近，并设置于前述净化槽内下方。

8、如权利要求6或7所述的装置，其特征为，供给前述喷射器的气体为排除气体。

9、如权利要求5所述的装置，其特征为，前述溢流窗机构的结构为，在净化槽侧壁上开方形窗孔，对该窗孔挡接以方形门窗，使其可上下移动。

10、如权利要求5所述的装置，其特征为，前述溢流窗机构的结构为在净化槽侧壁上开三角形窗孔，对该窗孔挡接以方形的门窗，使其可横向移动。

11、如权利要求1或5所述的装置，其特征为，将净化高温污水后的高温净化水供给于热交换机等的利用设备。

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