CN1230449A - 使用臭氧的沙滤过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于过滤及消毒诸如废水之类的流体的装置。该装置包括一具有一内室的壳体和一与壳体内室相流通的流体输入管。一臭氧源与壳体内室相流通。另外,还提供一种过滤及消毒流体的方法。将过滤介质引入壳体以形成滤床。将需要过滤的流体引入到壳体内,以使流体流经过滤介质以成为滤出液。将臭氧引入到壳体内,以使臭氧接触并消毒过滤介质和滤出液。

Description

使用臭氧的沙滤过滤系统

本发明总的涉及用于将悬浮固体从液体蒸汽中滤除的过滤装置，尤其涉及一种使用臭氧以消毒液流和过滤介质的过滤装置及方法。

为了节省水，众多的工业设备循环并重复使用废水或者污浊的水流。然而，在重复使用这种水之前，必须去除液流中的碎屑，以使这些碎屑不致损坏设备。已经知道有各种过滤装置，在将这些废水或污水使用到诸如发电厂之类的制造与工业设备以及诸如常用饮用水系统之类的市政设施中之前，先用它们去除这些水流中的碎屑以净化这些水。这些已知的过滤装置包括常用的“袋式沙滤器”。在授予Ward的5,277,829号美国专利中就揭示了这样一种袋式沙滤器。在例如由Ward专利所描述的传统袋式沙滤器中，将向下流动的过滤介质一例如沙粒相对于向上流动的废液流逆流放置。通过将碎屑夹带在向下流动的沙粒中，从而将碎屑从废液流中去除。虽然这种袋式沙滤器通常可较好地将相对较大的碎屑物质从废液流中去除，但是仍然存在着与这些已知的袋式沙滤器相关的一些问题。

例如，当过滤介质--通常为沙床从废液流中去除相对较大的微粒碎屑时，该过滤介质对于存在着的诸如细菌之类的生物杂质或者细小的有机物质的作用较小或者几乎没有作用。因此，必须在沙滤器的下游进一步净化来自于这些传统袋式沙滤器的液流，以试图去除生物及有机物杂质。需要这种下游净化系统就会增加制造与维修保养过滤系统的成本，并增加完成废液流处理过程所需的时间。由于在废液流内存在着细菌及有机物质，因此这些传统袋式沙滤器迅速地变成了细菌及有机物的滋生安全地，从而导致了工作环境中所不希望有的一股恶臭味。同时，过滤介质内细菌的生长污染了过滤介质，并降低了过滤介质的过滤能力。因此，必须频繁地更换这些传统袋式沙滤器中的沙床。这种频繁地去除及更换沙床相当费时，且增加过滤装置的运行成本。另外，由传统袋式沙滤器去除的位于废液流内的的微粒物质的大小取决于所使用的过滤介质的类型。使用传统袋式沙滤器，诸如细小的有机物质之类的较小的碎屑可夹带在沙床中一起逃逸出来。

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于将微粒物质从诸如废水之类的流体中过滤出来的装置，该装置同时还可消毒过滤介质以及所处理的流体，以便防止在装置中滋生细菌及有机物，并防止恶臭，同时降低了与此相关的过滤工作量。本发明的另一个目的在于提供一种过滤装置，在该装置中可氧化相当较小的有机物碎屑，以便将这些较小的碎屑从废液流中去除。本发明的又一个目的在于提供一种过滤装置，在该装置中无需在过滤装置的下游附加细菌净化。本发明的再一个目的在于提供一种以较少的介质及较低的制造成本清洁并消毒流体的过滤装置。

本发明提供一种用于过滤及消毒诸如废水之类的流体的装置。该装置包括一壳体，该壳体构成一适于将过滤介质容纳在壳体的第一部分内的内室。一与壳体内室相流通的流体输入管。一与壳体内室相流通的，并且位于壳体的第一部分内的臭氧分配器。

另外，还提供一种过滤及消毒流体的方法。将过滤介质引入壳体内以形成滤床。将需要过滤的流体引入到壳体内，以使该流体流经过滤介质成为滤出液。将臭氧引入到壳体内，以使臭氧接触并消毒过滤介质与滤出液。

图1是本发明过滤装置部分剖切的侧视图；

图2是在箭头Ⅱ-Ⅱ方向上的、图1所示过滤装置顶部的视图；

图3是具有二次废料过滤系统的过滤装置的第二实施例的示意图；以及

图4是在图3中的箭头Ⅳ-Ⅳ方向上的、本发明分级滤网(strainer)的部分剖切的剖视图。

在以下描述中，本发明所涉及的术语“上端”、“下端”、“右侧”、“左侧”、“后侧”、“前侧”、“顶部”、“底部”及其派生术语如附图中所示取向。然而，要明白的是，本发明可采取除了明显成问题的变化之外的各种可替代的变化及步序。还要明白的是，附图和以下说明中描述的特定装置与方法是本发明用来简单示范的实施例。因此，在此揭示的实施例所涉及的特殊尺寸及其它物理特性并不能被看作为限制。

本发明的一种过滤装置在图1和图3中总的由标号10表示。如图1所示，过滤装置10包括一细长空心的壳体12，该壳体具有一大致圆筒形的上端部分14和一圆锥形的下端部分16。壳体12最好由诸如钢或铝之类的金属制成。壳体12支撑在若干个比如四条(图中仅示出了两条)支撑腿18上，以便将壳体12保持在基本垂直或者直立的状态中。在壳体12的上端部分14的侧壁上具有一观察镜20，一介质排除管22自壳体12的下端部分16延伸。该介质排除管22具有一可拆卸式管盖24。

一过滤介质添加装置30延伸到壳体12的顶部之中，并与壳体12的内部相流通。该介质添加装置30包括一具有一可拆卸式端盖34的装料斗32。一介质供给管36自装料斗32延伸至壳体12的内部中。一介质排放构件38最好为一其底部开口的、空心的圆筒形部件。另外，该介质排放构件38为可拆卸式的。介质添加装置30由一例如焊接在上端部分14的侧壁的内表面上的隔离杆40固定就位。

一过滤管46也与隔离杆40相连并由其固定就位。该过滤管46具有一位于壳体12的内部、最好接近于壳体12顶部的第一或输入端48，以及一穿过锥形下端部分16并延伸至壳体12之外的第二或输出端50。

一分离器组件54也位于过滤装置10的内部、接近于壳体12的顶部。该分离器组件54包括一分离腔56，该分离腔具有一向上延伸的侧壁58和一锥形底部60。一分离管62自分离腔56的底部60延伸，并与位于排放构件38上方的供给管36相流通。如图1和图2所示，一废料管64自分离腔56穿过接近壳体12顶部的壳体侧壁延伸。该废料管64处于与过滤管46的输入端48大致同一水平高度，或者最好低于其高度。

一排放管70自壳体12的下端部分16延伸，并与该下端部分16相流通。一输送管72延伸在排放管70和分离腔56的内部之间，并与排放管70和分离腔56的内部相流通。如图2所示，输送管72最好与废料管64横向隔开。

一提升(1ifling)组件76与输送管72相流通。该提升组件最好包括一第一喷嘴78和一第二喷嘴80，该第一喷嘴78位于输送管72内、邻接排放管70、并基本垂直于过滤装置10的垂直轴线X延伸，该第二喷嘴80位于第一空气喷嘴78的下游、最好基本平行于过滤装置10的垂直轴线X延伸。喷嘴78和80通过喷射管84与加压流体源82相流通。在本发明的较佳实施例中，提升组件76是一种气动装置，喷嘴78和80是常用的空气喷嘴，而加压源82是加压空气源。

一分配器单元90位于壳体12的内部，最好低于介质排放构件38的高度。该分配器单元90包括一流体分配器92，该流体分配器与流体输入管94相流通。流体分配器最好包括若干个径向定向的分配口。该分配器单元90还包括一臭氧分配器，比如一臭氧分配锥体96，该臭氧分配器与臭氧管98相流通。该臭氧管98与一诸如常用臭氧发生器之类的臭氧源100相流通。

图3所示为本发明过滤装置10的第二实施例。本发明的第二实施例与上述第一实施例相类似，只是在第二实施例中还包括二次废料过滤系统104。在第二实施例中，废料管64延伸在分离腔56与滤网组件106之间，并与该分离腔及滤网组件相流通。如图3和图4所示，该滤网组件106最好包括一分级滤网108，该分级滤网具有一基本纵向延伸的、与废料管64相流通的流体分配器110。该流体分配器110包括若干个小孔111，并位于向下倾斜的分离网112的上端之上。一碎屑收集器114邻接于分离网112的下端。

一滤网排放管118延伸在分级滤网108和流体输入管94之间。循环泵120和二次过滤器122与滤网排放管118相流通。二次过滤器122最好是一种常用袋式过滤器。

在图3所示的过滤装置10的第二实施例中，二次喷嘴124位于介于第一喷嘴78和第二喷嘴80之间的输送管72内，并通过附加的喷射管84与加压流体源82相流通。如图3所示，二次喷嘴124最好成一角度地通入输送管72。

现在将介绍过滤装置10的操作。请参阅图1，打开装料斗32的端盖34，将诸如沙粒之类的过滤介质倒入至装料斗32的顶部内。沙粒流过供给管36，并流出介质排放构件38，以便在壳体12的内部形成一种沙床B。最好添加沙粒直至排放构件38的底部低于沙床B的顶部，并且沙床B的顶部与观察镜20同高或者高于观察镜20的高度。然后，再次将端盖34固定在装料斗32的顶部。于是，过滤介质被保存在壳体的第一部分126内。

将诸如充满着碎屑的废水之类的流体例如通过一常用电动机驱动泵(图中未示)泵送至流体输入管94内，并泵送至流体分配器92内。水径向地向外流过流体分配器92的分配口，并流至沙床B内。水流过沙床B以形成滤出液F，然后开始在壳体12内上升。由于水流过沙床B时进行了过滤，因此去除了水中的碎屑及较大的微粒物质。在添加水的同时，通过臭氧管98向臭氧分配锥体96提供产生在臭氧源100中的臭氧，并将臭氧通入到壳体12的内部，在那里臭氧接触过滤介质以及滤出液。臭氧通过沙床B和废水向上渗透。臭氧消除了溶解于夹带在沙床B和水中有机物质之中的微生物、细菌、中性(neutralizes)有机物质和氧化物(oxidizes)。因此，臭氧不仅消毒了已过滤的废水，而且同时消毒了过滤介质。

湿的沙粒、水以及碎屑在壳体12的下端部分16内形成了悬浮液，该悬浮液在重力的作用下向下流动至排放管70内。来自加压流体源82内的诸如空气之类的加压流体流向位于输送管72内的喷嘴78和80，以便在过滤装置10的底部形成加压床。加压空气迫使存在于排放管70内的充满着碎屑的湿的沙粒悬浮液流过输送管72，流入至分离腔56内。其比重大于所处理的水的比重的沙粒以及碎屑在重力的作用下，穿过锥形底部60和分离管62移动至供给管36内，在那里将沙粒以及较重的碎屑放置到沙床B上。位于分离腔56内的较轻的碎屑则悬浮于积累在分离腔56内的水的上层。这些较轻的碎屑以及水流出分离腔56，流入到废料管64内。然后可以清除掉较轻的碎屑和水，或者如下文关于图3所描述的，可以使这些碎屑以及水流向二次废料过滤系统104。

于是，在过滤装置10内形成了双向流动。当湿的沙粒及所夹带的较重的碎屑在重力的作用下向下移动时，所处理的水和臭氧从分配器单元90向上流动，并升至壳体12的顶部。于是，不仅净化而且还消毒了滤出液F--即位于沙床B的顶部上方的、流过沙床B并已与臭氧接触过的水。位于沙床B上方的已净化及消毒的滤出液F的高度持续上升，直到它达到过滤管46的输入端48的高度为止。滤出液F流入输入端48，流经过滤管46，然后流出过滤装置待用。壳体12和分离组件54的成形是为了使位于壳体12内的滤出液F的上端液面高度L最好高于分离组件54的上端液面高度L’大约一英寸。

如上所述，位于分离腔56内的较轻的碎屑以及有机物和油膜一起悬浮在分离腔56内的液体顶部。在图3所示的装置10的第二实施例中，这些充满着碎屑的液体流经废料管64，流入至分级滤网108内。该液体流入流体分配器110，流出小孔111，并聚集(deposite)在分离网112的顶部。该液体流经分离网112，并流入滤网排放管118内。图中未示的一收集槽(holding tank)最好与滤网排放管118和分级滤网108相流通，这样可以在已粗滤的液体流经二次过滤器122之前，维持碎屑的沉积。分离网112最好是由其气孔尺寸在大约100-2,000微米范围内的不锈钢制成。大于分离网112的气孔尺寸的碎屑沿着分离网112的顶部向下移动，并沉积到邻接于分离网底部的碎屑收集器114内。然后，通过诸如用杓子将碎屑舀离碎屑收集器114之类的手段可以去除这些碎屑，然后废弃这些碎屑。

来自分级滤网108的液体通过滤网排放管118流到二次过滤器122内，在那里去除预定微米级的物质。然后，已过滤的液体从二次过滤器122流到液体输入管94内，在那里该液体与流入的废水混合，并重新流入过滤装置10内。因此，图3所示的过滤装置10的过滤循环基本上不排出液体。

由于臭氧的消毒作用，可在过滤装置10内建立存在少量或不存在有机物或细菌的环境。这样大大减少了已有的过滤装置中的臭味，同时延长了沙床的使用寿命。由于该沙床无需如已有技术中的装置那样需要频繁地更换，因此本发明提供了一种更经济的用于过滤废液的系统。然而，当沙床最终需要更换时，停运该系统，打开介质排除管22，将已失效的沙床从过程装置10中去除。如上所述，当去除了旧的沙床之后，关闭介质排除管22，并通过过滤介质添加装置30添加新的过滤介质。

本技术领域中的那些熟练人员都很容易理解，在不脱离上述内容所揭示的思想的情况下，本发明可进行修改。这些修改被认为包含在下面的权利要求范围中，除非这些权利要求用它们的言辞明显地指明为其它情况。另外，在这里所详细描述的特定实施例仅为图示说明之用，并不限制本发明的范围，本发明的范围系由所附权利要求及其任何和所有等效物的全范围所决定。

Claims (20)

1．一种用于过滤及消毒流体的装置，包括：

一壳体，所述壳体构成一适于将过滤介质容纳在所述壳体的第一部分内的内室；

一与所述壳体内室相流通的流体输入管；以及

一与所述壳体内室相流通的，并且位于所述壳体的第一部分内的臭氧分配器。

2．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括一与所述壳体内室相流通的过滤介质添加装置。

3．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括一过滤管，所述过滤管具有一输入端和一输出端，所述输入端位于所述壳体内室中，所述输出端位于所述壳体的外侧。

4．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括一位于所述壳体内室中的、所述壳体的第一部分内的流体分配器，所述流体输入管与所述流体分配器相流通。

5．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，还包括一与所述臭氧分配器相流通的臭氧源。

6．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述壳体的第一部分与一具有一输入端和一输出端的输送管相流通。

7．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括一位于所述壳体内室中的分离组件，所述分离组件包括一具有一分离排放管的分离腔。

8．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，包括一位于所述壳体的第一部分的内室中的分配器单元，所述分配器单元包括一与所述流体输入管相流通的流体分配器，以及所述与一臭氧源相流通的臭氧分配器。

9．如权利要求2所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤介质添加装置包括一具有一与其相流通的排放构件的介质供给管。

10．如权利要求6所述的过滤装置，其特征在于，包括至少一与所述输送管相流通的喷嘴，所述至少一喷嘴适于与一加压流体源相流通。

11．如权利要求7所述的过滤装置，其特征在于，包括一自所述分离腔延伸的、并与所述分离腔相流通的废料管。

12．如权利要求11所述的过滤装置，其特征在于，包括一与所述废料管相流通的滤网组件。

13．如权利要求12所述的过滤装置，其特征在于，所述滤网组件包括一分离网，所述废料管的成形是为了将来自分离腔的液体引入到所述分离网上，以便将大于所述分离网的气孔尺寸的碎屑从液体中滤出。

14．如权利要求12所述的过滤装置，其特征在于，包括一延伸在所述滤网组件与所述废料流体输入管之间的滤网排放管。

15．如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，还包括位于所述壳体的第一部分内的过滤介质，所述臭氧分配器与至少一部分的所述过滤介质相流通。

16．如权利要求15所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤介质是沙粒。

17．如权利要求15所述的过滤装置，其特征在于，所述臭氧分配器掩埋在所述过滤介质中。

18．一种过滤及消毒流体的方法，包括：

将过滤介质倒入一壳体内，以形成一滤床；

将需要过滤的流体引入到所述壳体内，以使所述流体流经所述过滤介质成为滤出液；以及

将臭氧引入到所述壳体内，以使所述臭氧与所述过滤介质及所述滤出液接触。

19．如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述壳体具有一底部，所述方法还包括下列步骤，即将来自所述壳体的一部分的过滤介质、流体以及碎屑通过一输送管引入至一分离组件，在此，其比重大于流体的过滤介质以及碎屑被重新引导所述壳体内。

20．一种用于过滤及消毒流体的装置，包括：

用于将过滤介质倒入一壳体内以形成一滤床的装置；

用于将需要过滤的流体引入到所述壳体内，以使所述流体流经所述过滤介质成为滤出液的装置；以及

用于将臭氧引入到所述壳体内，以使所述臭氧与所述过滤介质及所述滤出液接触的装置。

Images