CN1802196A - 固定的布介质过滤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水和废水处理设备，包括固定布过滤介质支撑结构，该支撑结构还构成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。

Description

固定的布介质过滤

技术领域

本发明一般涉及水或废水处理的方法和设备。本发明特别涉及固定布介质过滤的方法和设备，该过滤方法和设备具有布介质支撑结构，该结构形成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。

背景技术

有很多布介质过滤系统可用于水或废水的处理。但是，这些系统都具有旋转框架装置，支撑着布过滤介质，并/或需要独立的用于流出液排出的流出液通道。

例如，圆盘过滤系统通常具有一带有进口和出口的储水池，以及一置于进口和出口间的旋转框架装置。布过滤介质被拉伸覆盖在圆盘状框架部分，该框架部分连接旋转支撑结构，如中心管。在过滤过程中，流入液流进储水池并通过旋转的布过滤介质，通过中空的圆盘框架部分，进入流出液中心管，通过储水池出口排出。例如参见美国专利No.4,639,315。布过滤介质可由多种方法定期清洗，如反向洗涤和/或在圆盘转动时高压喷洗。例如参见美国专利No.5,374,360、5,876,612和6,090,298。

类似地，还有另外一种称为鼓形过滤器的过滤系统。在鼓形过滤系统中，布过滤介质被拉伸覆盖在支撑框架上，不是构成圆盘状，而是构成鼓形状。这些鼓连接在中心管结构上，一起构成旋转过滤框架装置。在过滤过程中，流入液流进储水池并通过旋转的布过滤介质，悬浮固体沉积在滤布上。经过过滤的流入液流过转动的过滤框架中心管，通过储水池出口排出。例如参见美国专利No.4,090,965。与圆盘过滤一样，布过滤介质在转动时通过反向洗涤等方式进行定期清洗。

最近的布媒介过滤的改进是由一些本发明的共同发明人发明的布媒介过滤系统，该发明转让给Aqua-Aerobic系统有限公司。该改进在序列号为No.10/329,630的待批专利申请中有描述说明，该申请于2002年12月26日提交，题为“包括布介质过滤的水和废水处理方法和设备”。总得来说，该系统包括一个或多个分别密封的流出液空间。一系列布过滤介质覆盖的过滤盘连接到流出液空间并与之进行液体流通。流入液通过流入液隔道注入过滤池，通过覆盖在过滤盘上的空布过滤介质。然后，已过滤的流入液通过流出液空间排出。布过滤介质使用移动桥式装置等定期清洗，典型的方式是反向洗涤方式。

尽管上述系统在许多应用场合很有效，但在一些其他应用场合他们却有着内在缺陷。例如，转动的圆盘和鼓状布介质过滤系统处理能力受限，因为在过滤和清洗中装置需要转动，这限制了装置的长度。为了增加他们的长度和处理容量，一般认为需要增加中间支撑物、更大的泵和更多的反冲洗设备。此外，这些系统必须具有至少一个转动密封件，它也是未经处理的流入液渗透污染导致过滤失败的潜在区域。这些系统还需要电机和相关装置来把转动传给设备。

在序列号为No.10/329,630的待批专利申请中所讨论的布过滤介质在某些应用中同样有效。但是该系统在其他物体间需要独立的流出液空间(effluent plenum)和一系列连接到流出液空间的布介质过滤盘。同样地，需要大量的密封件(例如：在它连接到的流出液空间的每个过滤盘间)，同样，导致潜在的污染问题。

发明内容

本发明保留了已知水和废水处理过滤系统和设备的优点，同时提出一些这些系统所不具备的新特征、优点和益处。此外，本发明保留了用于或与这些系统相关的已知系统或设备的优点，同时提出一些新特征、优点和益处。

在本发明的一个优选实施例中，提供了一种布介质过滤系统，用于水和废水处理，它具有一固定布过滤介质支撑结构，该支撑结构同时构成流出液空间(effluent plenum)，用于排出经过处理的流入液(influent)。布过滤介质最好是一整片的滤套(sock)，但不仅局限于此；布过滤介质附着在中空的布介质支撑结构上，以过滤通过它的流入液。还提供一移动反冲洗系统，可使布过滤介质定期得到清洗。固定支撑结构的横截面最好是菱形或六边形，但也可根据系统要求等使用其他截面形状。

在本发明的一个优选实施例中，提供一种布介质过滤设备，它具有至少一个固定布介质支撑结构，该支撑结构具有一定长度，具有一定横截面形状，具有两端。支撑结构一端封闭，另一端向着处理池排出口开口并与处理池流出口进行液体交换。支撑结构支撑着布过滤介质，它同时构成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。支撑结构的横截面可为多种形状，布过滤介质最好是一整片的滤套，但也可是由多片连接构成或该领域熟知的其他方式构成。还提供了清洗布过滤介质的移动反冲洗系统和调节过滤和清洗作业的控制系统。

本发明还提供了一种用于支撑布过滤介质的布介质过滤设备，它具有至少一个细长的布介质支撑结构，置于水或废水处理池中，在过滤过程中保持固定，而且它构成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。还提供了移动反冲洗和控制系统。

本发明同时还提供了一种在处理池中过滤流入的水或废水、并通过流出液空间(plenum)排出经过过滤的流入液的方法，它的步骤包括：把要过滤的水或废水导入处理池；通过支撑在固定布介质支撑结构上的布过滤介质过滤流入液；和通过由所述布介质支撑结构构成的流出液空间排出已过滤的流入液。该方法同时包括移动反冲洗系统和控制系统。

本发明进一步提供一种布过滤介质过滤系统，该系统用于在处理池中进行水或废水的处理，它具有固定布过滤介质支撑装置，支撑布过滤介质并构成用于从处理池中排出已过滤的流入液的排出结构。还提供了移动反冲洗装置，用于定期清洗布过滤介质。布过滤介质支撑装置可具有多种横截面形状，还可设有控制装置。

因此，本发明的一个目的是提供使用布过滤介质的水或废水处理的方法和设备，布过滤介质由固定布介质支撑结构支撑，该支撑结构同时构成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。

本发明的另一个目的是提供固定布介质过滤的方法和设备，其中布介质支撑结构构成流出液空间，用于排出已过滤的流入液，它可改型用在现有的处理池中，为新安装装置设计或设计为独立罐体装置。

本发明的另一个目的是提供布介质过滤，减少密封件的数量，和/或减少使用移动或转动密封件的需要，以隔离未经处理的流入液与已处理的流出液，防止流出液被污染。

本发明的再一个目的是提供固定布介质水或废水处理的方法和设备，消除与标准砂或其他颗粒状介质过滤系统相关的传统颗粒介质的需要。

本发明的再一个目的是减少用于传输转动以转动布过滤介质系统的设备。

本发明的再一个目的是在不增加处理池机体的情况下增加水或废水的过滤量。

本发明的再一个目的是根据应用或设计要求来改变固定布过滤介质支撑结构的横截面，增加过滤量的灵活性。

本发明的再一个目的是提供水或废水过滤方法和设备，它包含一个或多个上述或显然的方面、特点和优点，以单独方式或以组合方式，并可在下面陈述明白。

术语定义：

以下术语用在本发明的不同权利要求中，旨在获得与法律要求一致的最宽含义。

布过滤介质：任何可渗透的类似布料的材料，包括但不局限于天然或合成纤维或膜质合成物。

处理池：用于过滤过程的全部区域，包括过滤出现的区域，还可以包括引入流入液和经过处理过的流出液的最终排出的相关室、导管、通道等。

布过滤介质支撑结构：静态装置，置于处理池内，支撑着布过滤介质并构成流出液空间，通过该空间排出已过滤的流入液。该装置也可称之为“支撑结构”。

移动反冲洗系统：结构化机械装置，具有进行反向洗涤和其他作业的必要组件，它可沿布过滤介质支撑结构和相关布过滤介质的长度移动。该系统可包括但不局限于移动桥式装置和反向冲洗管头，液下滑轮活动装置等。

控制系统：结构化的机械电气装置，测量并控制处理池中的水平面、流入和流出液面、过滤系统的工作，以及移动反冲洗系统的工作等。

流出液空间(effluent plenum)：由布过滤介质支撑结构构成的流出液排出道，把已过滤的流入液从处理池中排出。流出液空间以非限定方式用在本发明下面的说明书和权利要求中，以简捷的方式把由本发明布过滤介质支撑结构构成的流出液排出道与用在典型处理池或处理罐或作为典型处理池或处理罐的一部分使用的排出室、导管、通道等作区分。

在说明书或权利要求书中有可选择性含义是可能的，此时所表示的意思是最宽含义。所有权利要求中使用的词语按英语语言和语法的正常、习惯用法使用。

附图说明

本发明(有时按单数使用，但不排除复数)上述目的、特征和优点以及其他特征和优点结合附图和说明书加以阐明；其中在不同图中同一标注数字用于相同元件，其中：

图1是位于典型的水或废水处理池中的一系列本发明的布过滤介质支撑结构的平面示意图。

图2是本发明图1的正视示意图。

图3是本发明优选布过滤介质支撑结构的正视图。

图4是本发明优选布过滤介质支撑结构的俯视图，图示装在一典型处理池上的实施例的端部细节。

图5是图3优选支撑结构的封闭端沿线5-5方向的侧视图。

图6是图3优选支撑结构的开口端沿线6-6方向的侧视图。

图7是图3优选支撑结构的封闭端的放大侧视图，以图示封闭端的进一步细节。

图8是图3优选支撑结构的开口端的放大侧视图，以图示开口端的进一步细节。

图9是布过滤介质支撑结构可选择的横截面形状截面示意图。

图10是布过滤介质支撑结构可选择的横截面形状横截面示意图。

图10-A是布过滤介质支撑结构可选择的横截面形状横截面示意图。

图10-B是本发明具有扁平横截面且置于处理池底上的布过滤介质支撑结构可选择的横截面形状横截面示意图。

图11是布过滤介质支撑结构可选择的横截面形状示意图，图中所示支撑结构邻近处理池底。

图12是本发明移动反冲洗系统主要组件的优选实施例的侧视图。

图13是本发明优选移动反冲洗系统实施例的侧视图，图示为典型反向洗涤管头与覆盖在本发明支撑结构的布过滤介质。

具体实施方式

以下说明是本发明的优选实施方式或最佳代表实施例的描述。对优选实施例的现在和将来的替换和修改已经作了考虑。任何在功能、目的、结构、使用或结果上的非实质性替换或修改被覆盖在本专利的权利要求范围内。

本发明系统和设备的典型实施例在图1和图2中图示为20。本发明可设计改型为现有过滤池机体的形式，以代替典型的粒状介质过滤系统。如本领域普通技术人员所理解，对现有处理池的修改需要遵从现有处理池来适用本发明，如竖立分隔壁等。本发明也可为新装置设计或安装在类似于常规旋转圆盘过滤的独立罐体装置中。为了阐明的目的，但不是任何限制，本发明将结合处理池21或作为处理池21的一部分进行讨论，典型处理池21由混凝土或其他合适的材料制成。典型地，处理池21包括侧壁22和基底或底部23。可设有普通流入室(或进水室)24，流入室24与处理池的流入通道(或进水通道)25作液体流通。可以设置流入(或进水)堰26用于控制将要处理的流入液(水)或废水的流动。流入液沿流入通道25流动，通过孔27或其他已知手段进入处理池21。典型的处理池21还包括或可设有一流出液(或出水)室28，流出液室28通过排出堰30或其他已知流动控制手段与流出通道29作液体流通。

本发明包括一布过滤介质支撑结构40，支撑结构40支撑布过滤介质43，在过滤和清洗过程中保持固定，如随后所述。布过滤介质支撑结构40具有一封闭端41和开口端42。最好但不是必须，布过滤介质43由一整片的滤套(sock)构成，滤套的开口端在支撑结构40的开口端42结束并密封。支撑结构40的封闭端41通过如安装托架44或其他适当手段固定在处理池21的端壁22或底部23上。支撑结构40的开口端42使用管道、联结装置、法兰、夹子等，如随后描述和在图1和图2中图示的45那样，附着在处理池21的相对壁22上。开口端42与流出液出口32作液体流通，流出液出口32接下来又与流出液室28作液体流通。

支撑结构40支持着布过滤介质43，如后面所述，以便形成一个中空的内部或流出液空间(plenum)46(在图1图2中未作图示)，它允许流入液通过布过滤介质43，进入支撑结构40的流出液空间46，通过开口端42排出，通过流出液出口32进入流出液室28。以这种方式，布过滤介质支撑结构40既支撑了布过滤介质又构成了流出液空间46。在工作过程中，支撑结构40保持固定，而且在此实施例中在支撑结构40的开口端42仅需要两个非移动密封件，以防止未经处理的流入液渗透进入流出液中，如随后所述。

参考图3-8，本发明布过滤介质支撑结构40的优选实施例以更详细的方式得到展示。优选支撑结构40具有菱形或其他与图5图6形状一致的横截面。支撑结构40可由纵长的上结构件50和纵长的下结构件51构成，上结构件50和纵长的下结构件51可由一件或多件不锈钢、铝、塑料或其他合适的材料构成。也可设有纵长的侧结构件52、53。可设有一系列侧支撑结构件54，沿支撑结构40的长度间隔设置。然后把布支撑网55附着在结构件50、51、52和53的侧面。支撑网55支撑着布过滤介质43，并且沿支撑结构件50、51、52、53和54构成中空的内部或流出液空间46，流入液经过流出液空间46，过滤并排出。本领域的技术人员应该明白：如本专利公开、讨论或要求的那样，依照本发明，支撑结构40可以多种配置方式构造和组装。作为替换例，因为充分的支撑结构件集成在支撑结构40的侧面，所以可以不需要独立的上结构件50和下结构件51。对于本领域的技术人员来说，其他制造支撑结构40的方法或手段也是显而易见的。

结合图4、5和7所示为支撑结构40的封闭端41的实施例。与支撑结构40的横截面形状一致的封闭端盘56附着在纵长的结构件50、51、52和53上，且对液流密封。安装托架44可附着在封闭端盘56上或构成封闭端盘56的一部分，尽管还可很容易地应用其他安装手段。封闭端盘56可在外侧包括通道57，这样在布过滤介质43安装好后，可在通道57上设置并固定柄或带(图中未示)，以帮助把布过滤介质43拉紧、密封和固定到支撑结构40。类似地，上结构件50和下结构件51可具有冲外的通道58(上通道58在图4中有示)，可在通道58上固定柄或带(图中未示)，以帮助把布过滤介质43拉紧和固定到支撑结构40。

结合图3、4、6和8，可详细看到支撑结构40的开口端42的实施例。与支撑结构40的横截面形状一致的侧板60附着在纵长的结构件50、51、52和53上。侧板60可包含侧通道61，在布过滤介质43安装好后，可在通道61上设置并固定柄或带(图中未示)，以帮助把布过滤介质43拉紧、密封和固定到支撑结构40。附着在侧板60或作为侧板60的一部分，开口63可采取圆管64的形状或其他熟知的形状或手段。

管64末梢可包含一槽65。为了辅助将开口端42连接到流出液出口32，可设置排出管45，排出管45与处理池21的流出液出口32作液体流通。典型地，管45与开口端42的圆管64大小一样。在一优选实施例中，圆管64通过环状联接器66连接到管45，环状联接器66接合槽65，把末梢64与管45连在一起，形成水密封保护。其他方法可包含法兰、螺纹和/或套管，如本领域技术人员所理解的方法。

在本发明20的优选实施例的工作过程中，未经过处理的流入液流进普通流入室24，且通过流入堰26引入流入通道25。通过流入通道25上的孔27或其他已知的结构，流入液分流进入处理池21。一旦进入处理池21，流入液流过附着在/或由固定布过滤介质支撑结构支撑的布过滤介质43并得到过滤。已过滤的流入液通过由支撑结构40构成的流出液空间46，通过开口端42和圆管64，进入管45，通过排出口32，进入流出液室28，最终排出。

当本发明改型为标准宽的处理池时，最好有一系列的布过滤介质支撑结构，这是确定的。例如，在标准九英尺宽的处理池中，可以使用四个支撑结构40；在十二点五英尺的处理池中，可以使用六个支撑结构40；在十六英尺的处理池中，可以使用八个支撑结构40。但是，本领域的技术人员将可理解，支撑结构40的数量和间距由流量、处理容量和其他设计考虑因素决定。

对布过滤介质43的定期清洗可利用如图12、13所示的移动反冲洗系统67完成。移动反冲洗系统67的优选实施例与典型的移动桥式装置一样，它包括支撑电机69、泵70和转轮71的桥架68，转轮71使系统67可沿隔道46的轴，在布过滤介质43上移动。还设有支撑臂72，支撑臂72也由桥架68支撑。支撑臂72携带用于清洗布过滤介质43的反冲洗管头73。尽管此处没有作详细论述，本领域的技术人员可以理解，本发明还提供了软管、电线和其他必要的电气、机械和结构组件，以保证通过反冲洗管头73的反冲洗操作。

在一个优选实施例中，反冲洗管头73弹性作用在支撑结构40上，如图13所示。反向管头的数目、间距和配置根据布过滤介质支撑结构40的横截面形状确定。当需要反冲洗时，桥架68沿处理池21上部和沿支撑结构40的轴骑在上面。反冲洗系统67还可在支撑结构40的中部或在支撑结构40下方移动，这要视具体实施例而定。当装置67沿处理池长度和固定布过滤介质支撑结构40的长度移动时，反冲洗管头73的吸入操作清洗了过滤介质43。本领域的技术人员将可以理解，典型地，设有一控制系统用于控制反冲洗、过滤和其他作业。

其他指定的或非指定的实施例也可用来实践本发明。例如，不同横截面形状的支撑结构40可很容易地应用到本发明，包括但不局限于：六边形、圆形和正方形，如图9、10和10-A所示。此外，如图11所示，支撑结构40可置于或固定在处理池底部23上，潜在地，使用底部23构成流出液空间46的一部分，而且可为多种横截面形状。类似地，如图10-B所示，支撑结构40可为扁平形状，与处理池21的侧壁22和底部23一起构成流出液空间46。此外，可供选择的移动反冲洗系统也可进行考虑。如，反冲洗管头73(以及它们用于执行反冲洗作业的相关组件)可沉在处理池21中，沿支撑结构40通过缆线、滑轮等(图中未示)来推拉。而且，尽管最好是一整片的滤套，布过滤介质43也可使用分离的部分或片。

上述描述不限于使用在权利要求中定义该发明的词语。此外，已经考虑了将来在结构、功能或结构上的非实质性修改，所有这些非实质性改动覆盖在权利要求范围内。因此，当本发明的优选实施例说明和描述后，应该理解在不偏离本发明主旨的前提下可以作改动和修改。此外，尽管“主张的发明”或“本发明”有时使用的是单数形式，可以理解多个发明被主张和描述。

本发明不同的特征在下面的权利要求中阐明。

Claims (36)

1.一种在处理池中处理水或废水的布介质过滤系统，其具有流入液通道和流出液通道，其包括：

一固定布过滤介质支撑结构，构成流出液空间，安置在池中；

一布过滤介质，附着在所述支撑结构上并由所述支撑结构支撑；

一移动反冲洗系统，包含一反冲洗装置，用于定期清洗所述布过滤介质。

2.如权利要求1所述的发明，其特征为：支撑结构具有菱形横截面。

3.如权利要求1所述的发明，其特征为：在池中设有多个支撑结构。

4.如权利要求3所述的发明，其特征为：移动反冲洗系统包括多个反向洗涤装置。

5.如权利要求1所述的发明，其特征为：支撑结构具有六边形横截面。

6.如权利要求1所述的发明，其特征为：支撑结构具有圆形横截面。

7.如权利要求1所述的发明，其特征为：布过滤介质是一整片的滤套，覆盖在所述支撑结构上。

8.如权利要求1所述的发明，其特征为：支撑结构具有三角形横截面。

9.如权利要求1所述的发明，其特征为：支撑结构具有扁平状横截面，隔道由支撑结构、池壁和池底构成。

10.权利要求1所述的发明，其特征为：布过滤介质由多片组成，覆盖在所述支撑结构上。

11.一布介质过滤设备，用于在处理池中处理流入的水或废水，其包含：

至少一个固定布介质支撑结构，置于处理池内，具有一定长度，具有一定横截面形状，至少一开口端与排出口进行液体流通，其中所属支撑结构支撑着布过滤介质，同时作为流出液空间用于排出已过滤的流入液。

12.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有菱形横截面。

13.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有六边形横截面。

14.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有圆形横截面。

15.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有三角形横截面。

16.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有正方形横截面。

17.如权利要求11所述的发明，其特征为：支撑结构具有扁平状横截面。

18.如权利要求11所述的发明，其特征为：布过滤介质是一整片式滤套。

19.如权利要求11所述的发明，其特征为：布过滤介质是多片的。

20.如权利要求11所述的发明，其包含一移动反冲洗系统。

21.如权利要求20所述的发明，其特征为：装有一套调节过滤和清洗作业的控制系统。

22.一布介质过滤设备，用于支撑布过滤介质，其包括：

至少一细长布支撑结构，置于处理池中，在使用中保持固定，并形成流出液空间，用于排出已过滤的流入液。

23.如权利要求22所述的发明，其特征为：设有一移动反冲洗系统，用于定期清洗支撑在所述支撑结构上的布过滤介质。

24.如权利要求23所述的发明，其特征为：装有一套用于调节定期清洗的控制系统。

25.一种在处理池中过滤流入的水或废水并把已过滤的流入液排出的方法，包括以下步骤：把要过滤的水或废水引入处理池；通过支撑在固定布介质支撑结构上的布过滤介质过滤流入液；通过由所述固定布介质支撑结构构成的流出液空间排出已过滤的流入液；和定期清洗所述布过滤介质。

26.如权利要求25所述的发明，其包括一控制系统。

27.在处理池中处理水或废水的布过滤介质过滤系统，包括：固定布过滤介质支撑装置，支撑布过滤介质并构成用于排出已过滤的流入液的排出装置；和移动反冲洗装置，用于定期清洗布过滤介质。

28.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有菱形横截面。

29.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有六边形横截面。

30.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有圆形横截面。

31.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有三角形横截面。

32.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有扁平状形横截面。

33.如权利要求27所述的发明，其特征为：布过滤介质是一整片式滤套。

34.如权利要求27所述的发明，其特征为：布过滤介质是多片的。

35.如权利要求27所述的发明，其特征为：设有用于控制移动反冲洗装置的控制装置。

36.如权利要求27所述的发明，其特征为：支撑装置具有正方形横截面。

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