專利名稱：自潔式過濾器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及過濾器，具體地講涉及水介質(zhì)用自潔式過濾器。
通常用顆粒過濾材料如砂子來過濾諸如溝渠污水、消耗用水、游泳池水、工業(yè)污水、農(nóng)用池水等水介質(zhì)，以便除去其中懸浮的固體物質(zhì)和生物活性物質(zhì)。這樣的過濾材料有這樣一個缺點由于原水介質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)滯留在過濾床上并曝露于氧和土生的微生物中，致使微生物在過濾床表面不斷生長而使之常常堵塞。
業(yè)已設(shè)計了許多改進(jìn)的方案來解決這一堵塞問題，其中包括采用移動床過濾器、在顆粒床表面采用耙動設(shè)備以及其他一些破碎過濾材料的物理手段。
還已使用相當(dāng)粗的過濾材料和加大滲透面積。不幸的是，這樣一些方法通常有高的維修費(fèi)用以及低的處理性能，通常還有高的工程費(fèi)用。另外，還需要不時補(bǔ)充上層顆粒過濾材料。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種避免或至少使上述缺點減至最小的水介質(zhì)用過濾器，并為公眾提供另外一種過濾器。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，提供了一種水介質(zhì)處理系統(tǒng)，它包括松散過濾材料透氣床，其中聚集有能至少使過濾材料床表層維持在開的狀態(tài)和有氧狀態(tài)的活生物。
本發(fā)明詳述在某些情況下，如當(dāng)水介質(zhì)由河流提供時，過濾器床表面可用隔斷一些光線的可透水和空氣的阻擋層覆蓋。這樣的可滲透阻擋層還優(yōu)選按這樣的方式設(shè)計，即使水介質(zhì)分散在過濾材料表面上，以致離過濾材料邊緣最遠(yuǎn)的區(qū)域有最高負(fù)荷，而不沖刷過濾材料的孔道。然而這樣的分散也可通過在可滲透阻擋層表面上滴流、滲漏、噴灑或噴霧來達(dá)到，也可通過在可滲透阻擋層頂部的槽形材料來達(dá)到。
可滲透阻擋層的作用是隔斷一些光線，從而為食草生物提供棲息條件，而又使得待過濾的水介質(zhì)能夠通過。特別優(yōu)選的可滲透阻擋層為合成的纖維編織材料，如塑料纖維填料，這樣的材料還可起水介質(zhì)分散劑的作用。
松散的過濾材料宜為不易形成穩(wěn)定聚集物的具有大的表面積和無定形結(jié)構(gòu)的低堆積密度材料。這種材料可有各種物理形態(tài)，從顆粒狀到纖維狀或其組合。其例子包括氧化硅顆粒如細(xì)砂，細(xì)研磨的或破碎的非油性塑料如細(xì)研磨的聚苯乙烯泡沫材料，粘土顆粒、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維、細(xì)拉木炭及其組合。
選擇松散過濾材料混合物的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)是在低的一層或多層中不形成對水穩(wěn)定的聚集物。這樣的聚集物具有防止大孔空間在飽和條件下癟塌的作用，因此使水介質(zhì)未經(jīng)處理就通過生物產(chǎn)生的孔道。
不穿透整個床深度的小的淺層孔空間是希望的，因為它們提高了床層的氧化和滲透率。由于生物的存在，特別是蠕蟲(如果存在的話)分泌物的存在，上層孔空間可以是相當(dāng)穩(wěn)定的。
生物選自能消耗過濾材料表面和孔內(nèi)積累的微生物殘渣和有機(jī)物的多細(xì)胞食草生物。可選用單種生物或使用兩種或多種生物的組合，這視待處理的水介質(zhì)的性質(zhì)而定。通常發(fā)現(xiàn)，為了使效率最高，需要兩種以上的生物目(ORDERS)。通常選擇有共生關(guān)系的生物。如在溝渠污水情況下，水介質(zhì)含有各種組分，通常需要選擇多重性生物。適合的食草的生物包括制堆肥蠕蟲、蚯蚓、節(jié)紅樹蠕蟲、昆蟲、毛蠓幼蟲、彈尾目、甲殼綱動物和螨類。在這些目中選擇每一種生物來適合特定的環(huán)境氣候條件和待處理的水介質(zhì)中的鹽濃度。
適合的生物具有一種或多種以下特性1.能攝取過濾材料上和過濾材料周圍生活的有機(jī)物和微生物；2.能攝取過濾材料和消化過濾材料上和過濾材料周圍生活的有機(jī)物和微生物；
3.能直接從空氣中吸收氧以用于其新陳代謝需要；4.能在過濾材料上表面形成動態(tài)小孔，從而顯著提高滲透表面積；5.能耐受反復(fù)地浸泡；6.能耐受過濾材料和使用的水介質(zhì)中的低含氧量；以及7.能耐受過濾材料和使用的水介質(zhì)中通常水平的鹽和NH4含量。
待過濾的水介質(zhì)可有很寬范圍的水與懸浮的/溶解的固體或鹽的比值。優(yōu)選的水介質(zhì)是有氧的，但是如果氧可接近過濾材料中的生物或者如果水介質(zhì)經(jīng)通氣空間噴霧到過濾床層上，那么也可處理無氧介質(zhì)。
水力學(xué)速率隨所選的特定介質(zhì)變化，但在一定程度上可通過選擇低堆積密度材料(如木炭或顆粒聚苯乙烯泡沫)和高堆積密度材料(如砂子)的不同比例來控制此速率。優(yōu)選的是，當(dāng)飽和區(qū)向下移經(jīng)過濾床層時，按脈沖循環(huán)進(jìn)行，使空氣以交替循環(huán)的形式向下進(jìn)入過濾床。
干燥循環(huán)后，緩慢積累的可降解有機(jī)部分更完全地破壞，所以過濾床層的輪換可提高處理效率，這常常出現(xiàn)在家用的正常操作中，但在工業(yè)規(guī)模的操作中，可能需要慎重的采用。
本發(fā)明的過濾器有這一優(yōu)點由于生物活性的存在，它的尺寸可大大小于常規(guī)過濾器，這是由于這一特殊的生物活性使?jié)B透率提高的結(jié)果。
此外，這樣的生物活性過濾器很少維修或不需維修，也不堵塞，而且它們有敞開的并易于使更多的氧滲透到更深床層的表面。這樣就在床內(nèi)形成較寬的生物活性帶，從而更加擴(kuò)大了處理能力。
此過濾器還有這樣的優(yōu)點可使用更細(xì)的過濾介質(zhì)(例如發(fā)現(xiàn)有效顆粒度為0.1毫米或更小的過濾介質(zhì)有極好的結(jié)果)，并且可比其中不含有這類生物的有效顆粒度為0.6毫米的間斷式砂過濾器更長期地具有更高的滲透率。
通過使整個床傾斜，這樣當(dāng)介質(zhì)在表面上流過和流入表面時便產(chǎn)生一水介質(zhì)施加速率的梯度，從而產(chǎn)生許多棲息場所，它們能穩(wěn)定并移動眾多生物到定居地。這就使整個過程更穩(wěn)定。
有通氣孔并基本上隔斷光線的任何形狀的容器都適用于本發(fā)明方法。
優(yōu)選實施方案的描述將有效顆粒度為約0.1毫米的細(xì)研磨的粉狀活性炭介質(zhì)放在封閉容器中的、排水口下通氣的加長的傾斜床中。介質(zhì)的深度為約100毫米。將土建布(geotextile)膜插在細(xì)過濾介質(zhì)下面，以防止活性炭沖洗到位于膜下的排水介質(zhì)中。作為指導(dǎo)原則，容器的表面積是這樣的，以致每平方米每天處理250升污水。在活性炭上下的空間被動放氣。
將填料床層表面設(shè)計成如下形狀，使接近封閉容器側(cè)壁的邊緣比遠(yuǎn)離容器邊緣的表面高。如果水介質(zhì)由河水提供，好象雨水管一樣，那么表面可通過開式的氈制聚酯襯墊或類似材料來防止浸蝕?；旧细魯喙?、雨水和其他侵入物的蓋放在容器上方。
用土壤和選自制堆肥蠕蟲、蚯蚓、節(jié)紅樹蠕蟲、昆蟲、毛蠓幼蟲、彈尾目、甲殼綱動物和螨類枯枝層生物接種培養(yǎng)基。將待處理的水介質(zhì)從上面分散在填料或類似材料的表面上，通過過濾器床開放孔道到出口，在下端作為濾液排出。
如欲將濾液排放到排水渠中，通過用一卷鋼棉或類似的鐵制品代替合成填料，可從過濾液中除去其中的磷酸鹽。在這種情況下，鋼棉或類似的鐵制品表面上生銹，為沉淀可溶的磷酸鹽提供了適宜的方法。必需不時補(bǔ)充鋼棉或類似的鐵制品，以保持磷吸附在過濾器上時過濾器的效率。
用這一不需反沖洗的緊湊而簡單的設(shè)備可成功地處理經(jīng)過濾的原污水或經(jīng)處理的次污水(如由典型的家庭產(chǎn)生的)，達(dá)到第三階段標(biāo)準(zhǔn)。
雖然給出了上述作為本發(fā)明的說明性例子的內(nèi)容，但是在不違背這里所示的本發(fā)明的范圍的條件下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出許多改進(jìn)和變通方案。
權(quán)利要求
1.一種水介質(zhì)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括松散過濾材料通氣床，其中分散有至少使床層的表面層維持在開啟狀態(tài)和有氧狀態(tài)的眾多活生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中活生物選自制堆肥蠕蟲、蚯蚓、節(jié)紅樹蠕蟲、昆蟲、毛蠓幼蟲、彈尾目、甲殼綱動物和螨類及其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散的過濾材料具有不易形成穩(wěn)定的聚集物的低的堆積密度、大的表面積和無定形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散的過濾材料選自氧化硅顆粒、細(xì)研磨和破碎的非油性塑料、粘土顆柱、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維、細(xì)破碎的木炭及其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散的過濾材料床具有成型的表面輪廓，以便水介質(zhì)從表面孔溝流出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散的過濾材料床層具有一向水介質(zhì)進(jìn)入?yún)^(qū)方向傾斜的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散過濾材料床被可透空氣和水但隔斷一定百分?jǐn)?shù)入射光的覆蓋層覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中所說覆蓋層為合成纖維編織材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的水介質(zhì)處理系統(tǒng)，其中松散的過濾材料床是砂子，活生物包括蚯蚓、滿類和毛蠓幼蟲，水介質(zhì)為廢水。
10.一種基本上如優(yōu)選實施方案中所述的水介質(zhì)處理系統(tǒng)。
全文摘要
一種如溝渠污水等水介質(zhì)用自潔式過濾器,它包括松散的過濾材料如氧化硅顆粒、細(xì)研磨和破碎的非油性塑料、粘土顆粒、研磨的沸石、硅藻土、粉狀活性炭、短碳纖維和細(xì)破碎的木炭的通氣床,眾多活生物如蠕蟲、昆蟲、毛蠓幼蟲、彈尾目、甲殼綱動物和螨類分散在其中,這些生物至少能使床的表面層處于開放狀態(tài)和有氧狀態(tài)。優(yōu)選的是,床用可透空氣和水但隔斷大部分入射光的覆蓋物覆蓋。
文檔編號C02F3/32GK1181027SQ96193125
公開日1998年5月6日 申請日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者D·O·卡邁龍 申請人:陶瑪斯有限公司