專利名稱：一種往水中加氧的裝置的制作方法
廢水中存在的大多數(shù)污染物是由有機物質(zhì)組成的。為了凈化廢水除去有機物，采用所謂的生物過濾器或生物旋轉(zhuǎn)器是眾所周知的。在這些方法中，使用其自然特性處理有機物，使用微生物進行分解。例如，使用由波紋塑料制成的生物旋轉(zhuǎn)器，它與微生物有較大的接觸面積。旋轉(zhuǎn)器的一半浸入到需要凈化的水中，位于其中的塑料表面和微生物分別交替與含有機物養(yǎng)分的水和空氣中的氧氣接觸，氧氣也是必需的。充分生長以后，生長物質(zhì)表面變松，象雪片一樣從旋轉(zhuǎn)器上脫落掉入水中。按照這種方式將有機材料轉(zhuǎn)化為可被過濾掉的泥狀物，從而獲得較干凈的水。但是，這種生物凈化也有缺點，它相當依賴機器設(shè)備。需要的生物旋轉(zhuǎn)器表面或生物過濾器表面較大，并有淤積和過載的危險。
由于上面所述生物凈化需要較多的資源和費用，就需要一種費用較低而且較簡易的方法，本發(fā)明的目的就是提供這樣一種方法。本發(fā)明利用水力旋流器來向水中充氧。
當水流經(jīng)旋流器時，產(chǎn)生非常有力且加速的渦流，將流經(jīng)的物質(zhì)，即有可能帶污染物的水，按比重分開。拋出較重的顆粒，和少量的水一起送入一端，而凈化水送入另一端，最終送出。這樣，人們自然可以考慮不僅從水中分離比水重的顆粒，而且可以分離諸如油滴或溶劑滴等顆粒。但是要成為效果滿意水力旋流器必須制作得非常仔細，所以就比較貴，因而象公共水凈化廠使用水力旋流器就不是可立即實現(xiàn)的事。旋流器將懸浮顆粒從流體中分離的特性并不是將水力旋流器與生物凈化結(jié)合的唯一理由，雖然水力旋流器盡管價格昂貴但仍用于生物凈化上的真正原因是，在水力旋流器中產(chǎn)生負壓，可以連續(xù)吸入溶于水中的空氣。換句話說，旋流器可以往水中加氧氣。即使較小的旋流器所加氧氣的量也相當于非常大的生物旋轉(zhuǎn)器。
生物凈化時向水中添加氧氣的重要性足以使得使用的旋流器能否同時將污染物從水中除去顯得無足輕重。利用旋流器加氧氣比象在水族箱那樣用壓縮機或泵輸送空氣更有效。
因為由旋流器和水泵組成的加氧裝置可以制作得較小且容易移動，它可以放置在其它不能使用生物旋轉(zhuǎn)器和生物過濾器的場合，如河流，湖泊，大壩，甚至洗汽車水循環(huán)裝置中。這樣就可能更加有助于生物凈化，使之在更接近污染源處進行。在源頭處使耕地中短期的營養(yǎng)流失和營養(yǎng)補充相互補償，從而可以避免營養(yǎng)流失導致的魚類缺氧死亡。
例如帶電機和旋流器的泵可以安置在一個小筏上。筏可以錨系著，通過依次吸水和噴水推動它作圓周運動，從而對大面積死水有效地加氧。一個較小的泵尺寸可以用適當?shù)男髌鳌?br> 用洗車設(shè)備沖洗車輛時，產(chǎn)生的污染物的量很多，有可能干擾或甚至完全阻塞公共水車輛廠的生物凈化處理。為了防止這種情況，人們試圖用循環(huán)水洗車。但是這種方法有氣味難聞的缺陷，不僅損害操作者而且也損害顧客。而且需要反復地更換過濾器。
基于以上問題，本發(fā)明的目的在于作進一步的改進，主要是減少洗車時污染物和氣味的排放量，其次是使凈化更有效。
根據(jù)本發(fā)明，上述問題是利用旋流器向洗車設(shè)備中加氧解決的，水可以循環(huán)再利用。
如果需要，加氧旋流器可以同時進行好幾種不同的凈化。除了加氧外，旋流器可用已知的方式來分離重的無機顆粒(例如砂粒)，即使旋流器末端向上，也可以實現(xiàn)。將向上送的重物質(zhì)(伴隨少量水)收集，送入沉淀箱中。向下流的水含有溶解的和細分的空氣，這些空氣是由壓力和高速水流壓向箱中。水中因存在有過量的空氣而產(chǎn)生氣泡，當氣泡升向表面時，攜帶輕的和/或小的污染物浮向表面，就形成臟的浮沫而除去(漂去)，可象重污染物一樣地進入同一沉淀箱中。
雖然使用旋流器尚不會產(chǎn)生如通常要求的那樣污染物和凈水明顯分離，有非常少量的污染物和沉淀箱在一起，這樣洗車的循環(huán)水系統(tǒng)中，在被顆粒污染的水區(qū)域和用于沖洗的水區(qū)域之間就有一個分離凈化步驟。顆粒污染物不必連續(xù)不斷地從系統(tǒng)中除去，而只留在污染區(qū)(沉淀箱)中，而除去顆粒凈化后的凈化水最好是經(jīng)緩沖箱送入到?jīng)_洗操作中。通過限制旋流器裝置使其僅流出少量的經(jīng)凈化除去顆粒后的水，送入到?jīng)_洗水箱中，可以使凈化效果更為有效。即使輕顆粒也可以利用旋流器通過上述漂浮而送入到沉淀箱中，當需要時，可將沉淀箱中的污染物倒空。沉淀箱中的水可以從污染物已分別漂去和沉下，水從已經(jīng)凈化位置處排出。因為可生物降解的物質(zhì)收集在沉淀箱中，耗氧降解也主要在此進行。
通過權(quán)利要求及對

圖1所示的發(fā)明原理和圖2所示的最佳實施例的描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征就顯而易見。
如圖1所示，本發(fā)明的水力旋流器放置在水中，包括旋流器1，其小端2向上高出水面，帶有入口4的大端3向下，沒入水中。入口4切向設(shè)置，在旋流器的底部設(shè)置有中央出口7。水從電機驅(qū)動的泵5中流入旋流器入口4中。電機可以是電動的或由內(nèi)燃機、風機或其它驅(qū)動方式構(gòu)成。
使用時，圖示裝置運轉(zhuǎn)，水從泵5中吸入，再送入旋流器1中，由于水的流入速度和方向，水在旋流器中呈螺旋狀向上盤升，由于半徑減小，每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)增多?？赡艽嬖诘闹仡w粒被拋出，沿旋流器壁向上。由于旋流器中水轉(zhuǎn)速高，自旋流器的頂端形成一條向下的中心腔9，空氣11就從該路徑吸入，與水混合。除了少量水有點兒象淋浴一樣和重顆粒一起從旋流器頂端壓出外，大量水(80％)向下從旋流器中部下端出口壓出。從下出口壓出的水也帶有在旋流器中經(jīng)渦流和水混合在一起的空氣。混合或彌散得非常好，可以充分充氧。水中均勻地被氧氣飽和。多余的空氣形成氣泡，當氣泡升向水表面時，攜帶小而輕的污染物升至水面(漂浮)。
圖2所示的凈化裝置是為車輛沖洗而設(shè)計和制作的。該裝置是長方體，寬或長為120cm，深度為65cm，高度為210cm。多一半的空間由600升的貯水箱101占據(jù)，該箱盛裝用于沖刷車輛用的水。通向車輛沖洗處的水出口112設(shè)置在貯水箱下端，與泵108相連。
在該貯水箱的下端還設(shè)有通向泵107的出口113，泵107可將水輸送到設(shè)置在貯水箱101內(nèi)的旋流器104中。旋流器104倒置，其尖端向上，旋流器較寬端向下，如圖1所示。分別選擇旋流器壁的斜度、旋流器的高度和水進入旋流器的注入速度，使得旋流器中大部分水流入下端，空氣自旋流器的頂端吸入。
這樣旋流器將空氣吸進貯水箱的水中，使水充分充氧。水中氧飽和不僅為需氧微生物分解提供可能性，防止厭氧微生物分解過程產(chǎn)生的壞氣味，而且氣泡在水中可能存在的污染物處形成，將貯水箱中的污染物向上拉至設(shè)置有浮選出口105的上端。不僅水從該出口流出，而且充氧所形成的浮沫和它所攜帶的污染物也從該出口流出。該出口通向放在別處的污泥箱或沉淀及油分離組合箱。在加油站處，這樣的箱通常是現(xiàn)成的，用于從污水中分離油、沙和泥。
用泵109將貯水箱101中的水泵入一組凈化旋流器102中。該組設(shè)置成細頭向下，并且成組串聯(lián)。其中前兩個細頭向下，污染物和少量水從細端流出，而大量水凈化后從旋流器沿中部向上流出。但第三個旋流器上部寬端無中部出口，而凈化水是從其細端上部一點兒旋流器加寬處流出。這樣，較輕顆粒從水中分離，水從該旋流器送入設(shè)置在純化或凈化箱101中的氧飽和旋流器中。旋流器組102從水中過濾出的污染物，有較重的也有較輕的，收集到傾斜通道106中，傳送至出口111，又回到沉淀箱中。
在貯水箱中119處還設(shè)有新鮮水入口，一旦系統(tǒng)中水位整體下落，可以用來充水。在貯水箱101底部附近還設(shè)有一個電導傳感器，用來測量水中鹽的含量。冬季經(jīng)常灑鹽，汽車就會粘上較多的鹽，在洗車時鹽進入洗車水中。這種鹽從環(huán)境角度來看沒有危害，但是沖洗時不希望有太高濃度，當測得鹽百分含量過高時，通過出口114將水排到公共廢水系統(tǒng)中。可以從入口119充入新鮮水取代排出的水。值得一提的是，此處排出的水在設(shè)備中經(jīng)最大程度純化，因而從純化角度來看，對公共廢水系統(tǒng)的影響最小。
用標號116來代表凈化設(shè)備中電控制裝置，118是水位傳感器，用來監(jiān)控貯水箱101中的水位。最上端水位120相應于最大充水量，水可以從出口105溢出到沉淀箱中箱中水位并不需要持續(xù)地這么高，但是定期需要達到這一水位，以便將由泡沫攜帶的污染物(浮選)與新鮮充氧水一起送入沉淀箱中進行需氧菌分解。
在適當水位時，例如水位在充氧旋流器103和104下端位置處或稍低于該位置處，開始從沉淀箱中加水。如果水位繼續(xù)下降，或者如果整個系統(tǒng)中水位下降，就必須從入口119處加入新鮮水。
在110處設(shè)置有射流裝置，它可用來往從貯水箱引出的水中吸入空氣，經(jīng)射流器重新泵入水中，目的是當需要時增加貯水箱101中上升氣泡數(shù)量，用來提高浮選效果。同樣的目的，用射流器加入過空氣的水也可以送入一個旋流器中。
本發(fā)明的水力旋流器103和104可以有直徑為18mm或更小的入水口。長度(高度)為70-80cm，側(cè)面傾角為4.5度，圓錐面的頂角為9度。旋流器中壓力1Kg/cm2(100KPa)或更大。在這些條件下，水流經(jīng)下端出口的出口壓力足以將水推出，并在貯水箱中下推一段距離，確保水循環(huán)。壓力的增大使水向下流處下出口的速度增大，持續(xù)地將空氣從上端吸入，給水充氧。
旋流器103和104不必按照圖示方式連接，而可以通過經(jīng)過貯水箱上部邊緣的連接管連接，目的在于控制和使用時易于將旋流器取出。也可以考慮在貯水箱外安裝這兩個旋流器，但是下端連入貯水箱中，上端伸出到收集盤等物之外，水從該收集盤中流入貯水箱101中或直接流入出口105和沉淀箱中，因為這些旋流器本身主要目的就是向水中充氧和凈化水，所以上端的水比浸沒下端的水較為不干凈。
通過以上的實施例顯而易見，本發(fā)明的充氧旋流器不僅可以防止需氧分解產(chǎn)生的壞氣味，而且能在沉淀箱和貯水箱中代以需氧分解。從上述實施例中還可看出，就是在非常狹小的設(shè)備中，本發(fā)明也能進行有效的需要生物分解或凈化。
當然，充氧旋流器并不滿足于僅僅用在小型設(shè)備中，它可以用來對大型凈化池的廢水充氧。此時，可以考慮在池面設(shè)置多個充氧旋流器。而且旋流器改善了池中流動，進入旋流器中的水可以是要凈化的輸入水。旋流器最好設(shè)置浮標，它們在同樣深度和同樣狀況下工作而與水位無關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種對水充氧的裝置，其特征在于，它包括一個水力旋流器，該水力旋流器被驅(qū)動時在旋流器中產(chǎn)生負壓，從而通過其狹窄開口可以吸入空氣，與水混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，旋流器長度、錐角和出口與輸入到旋流器中水量及水速相對應，使得旋流器中產(chǎn)生負壓，從旋流器窄端吸入空氣，與旋流器中水混合。
3.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，旋流器設(shè)置為較寬端向下，其較窄端向上。
4.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，旋流器包括寬端的切向入口和寬端底的軸向出口。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，在旋流器窄端前面和/或周圍設(shè)置有拍水板或打水板。
6.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，該裝置安裝在如車輛沖洗的沖洗水等水循環(huán)設(shè)備中。
7.一種對內(nèi)水充氧的裝置，其特征在于，使用一個或多個旋流器，它們在被驅(qū)動時可從窄端吸入空氣，與水混合。
8.一種水循環(huán)設(shè)備，其特征在于，它包括一個水力旋流器，其形狀和操作可使得從窄端吸入與水混合或彌散在水中的空氣。
全文摘要
一種水力旋流器包括旋流器(1),旋流器窄端(2)向上,而帶入口(4)的寬端(3)向下,入口(4)切向設(shè)置,在旋流器底部設(shè)置有中央出口(7)。水從電機驅(qū)動的泵(5)流入旋流器入口(4)中。旋流器中的下部出口接軟管,輸送大量水,并且通過上部出口將空氣吸入到旋流器中,與空氣混合并彌散其中,這樣就可以做到充分充氧。
文檔編號B04C5/081GK1202145SQ9619829
公開日1998年12月16日 申請日期1996年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月13日
發(fā)明者本特·佩特森, 斯滕·庫爾貝里 申請人:里貝亞工程公司