CN101514045A - 非曝气的水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非曝气的水处理设备，包括储水器部分(21)、运载体填充部分(12)、支撑装置(14)和连接水导向装置(23)，其中储水器部分(21)存储从水供应单位接收的污水，运载体填充部分(12)具有其上粘附了好氧微生物的运载体(15)并且形成下流式好氧固定床用于使用好氧微生物分解污水中的污染物质，支撑装置(14)悬挂并且支承运载体，连接水导向装置(23)置于储水器部分和运载体填充部分之间并且将在储水器部分中的存储水的液体部分连接至运载体的运载体部分。

Description

非曝气的水处理设备

技术领域

本发明涉及非曝气的水处理设备，该设备通过微生物净化污水例如城市生活污水、工业污水和生活污水。

背景技术

已经提出了各种非曝气的水处理设备，其中微生物作为净化污水的手段。例如，日本专利申请特许公开2003-71478(专利文献1)提出了一种具有添加至传统的好氧反应器部分的厌氧反应器部分的非曝气的水处理设备。在传统的设备中，污水经过具有泵的水管供给到在密封闭合状态下构成的厌氧反应器的底部。

运载体填充在厌氧反应器的运载体填充部分中。厌氧微生物粘附并且固定至运载体的表面。在污水与运载体表面上的厌氧微生物接触的过程中，污水作为向上的水流流至位于上方的上层清液部分，大约除去了污水中的50％的污染物质。污水随后通过溢出部分和水管，并且供给布置在好氧反应器上部的开口中的喷洒部分。

喷洒部分具有多个孔，经过厌氧处理的水通过孔沿图中箭头所示的方向喷洒并且向下流至好氧反应器。运载体填充在好氧反应器的运载体填充部分中。好氧微生物粘附并且固定至运载体表面。在其中残留了大约50％的污染物质的已经过厌氧处理的水接触粘附到运载体表面上的好氧微生物的过程中，就除去了残留的污染物质。已经除去了污染物质的水滴落并且积聚在液面上，经过水管从反应器底部的贮存器部分经过，然后作为已处理过的水排放至净化水存储部分。

日本专利申请特许公开10-328683(专利文献2)提出了另一种非曝气的水处理设备，其中具有添加至厌氧反应器部分的传统的好氧反应器部分。在传统的设备中，第一喷洒部分布置在水管末端，第二喷洒部分布置在支撑装置上部。厌氧反应器的排出水经过水管供给第一水喷洒部分，其中在该部分中水喷洒在第二喷洒部分上，从而使喷洒水均一化。同时作为向上的流经过运载体部分的污水和粘附至运载体的厌氧微生物接触，从而除去污水中的有机污染物。其中部分有机污染物通过该厌氧处理除去了的水，流经上层清液部分、溢出部分和线路并且供给喷洒部分，经过喷洒部分喷洒进入好氧反应器，从而在好氧反应器中向下流动。好氧反应器中的运载体填充部分在上部填充球状物体，并且多个运载体填充在球状物体下方。好氧微生物粘附并且固定至运载体表面。

在作为向下的水流经过球状物体之间的间隙之后被喷洒的已经过厌氧处理的水与粘附至运载体的好氧微生物接触的过程中，残留在经过厌氧处理的水中的有机污染物被除去。已经除去了污染物质的水滴落并且积聚在液面上，流经反应器底部的贮存器部分，并且作为净化水经过水管进入净化水存储部分。

然而，在水处理操作期间，传统的非曝气的水处理设备会导致下列问题。

(1)因为水的不均匀喷洒导致水未接触运载体的面积增大，并且水处理效率降低。

悬浮固体(SS)包含在大量污水中。SS、或SS和厌氧微生物从厌氧反应器流入好氧反应器的喷洒段，此时，专利文献1的设备中喷洒部分中的孔就会发生堵塞，而专利文献2的设备中球状物体之间的间隙也会发生堵塞。当这种堵塞发生时，水喷洒就会变得不均匀从而产生未与运载体接触的水流，这样，污水就会以没有接触好氧微生物的未处理状态滴落在反应器的底部上。因此，大量污染物质会残留在净化水中，并且好氧反应器的水处理效率也会降低。

(2)运载体填充部分中水的降落速度会提高，并且水处理效率会降低。

在运载体填充部分中，即使当从运载体上方的部分喷洒的水也会直接降落而没有接触运载体并且被吸入运载体中。尤其是当量水流提高时，水与粘附至运载体表面的好氧微生物接触的时间会减少，由此水中的污染物质不能充分地除去，并且好氧反应器中的水处理效率会降低。

发明内容

为了解决上述问题形成了本发明，并且本发明的目的是提供了一种非曝气的水处理设备，该设备即使在好氧反应器的喷洒部分由于污水中的悬浮固体而发生堵塞时，该设备也可以通过使好氧反应器中的喷洒水均一化而提高水处理的效率，并且即使水流量增大时也可以通过允许与运载体保持较长的接触时间来而无需提高水滴落在运载体上的速度，以提高水处理的效率。

在标准的活性污泥处理即传统的污水处理过程之一中，能量通过水处理而消耗，如(a)至(c)所示。

(a)污水泵(为了将污水供给反应池的泵)：20至30％

(b)返回泵(用于将最终的澄清池中的污泥返回至曝气池)：大约10％

(c)鼓风机(用于将空气供给曝气池的曝气装置)：50至60％

当检验到上述能量消耗时，采用消耗很多能量的(c)不利于将水处理消耗的能量降低到70％的预计能级。因为通过使用(c)实际上不能实现预计的能量消耗的降低，所以就没有使用(c)中的鼓风机。另一方面，(a)中的污水泵主要用于将地面深处的污水通过污水管供给地面上的水处理设备。因此，需要通过建造简单的水处理***即通过仅仅设置主要装置例如污水泵而无需使用鼓风机来简化而建立处理技术。因此，为了解决如上所述的问题，发明者进行了广泛的研究，并且由此研发了如下文所述的具有简单构造的水处理技术中的简化的非曝气的水处理设备。

本发明提供了一种非曝气的水处理设备，其中，在污水中的污染物质的水处理中，污水在重力下从上方供给降落并且作为向下的流与具有粘附到其上的微生物的运载体接触，其包括：储水器部分，存储从水供应单元接收的污水；运载体填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且形成用于通过好氧微生物分解污水中的污染物质的下流式好氧固定床。

本发明还提供了一种非曝气的水处理设备，其特征在于包括上流式厌氧反应器和下流式好氧反应器，在上流式厌氧反应器中，通过驱动泵供给的污水容纳在下部并且流体化作为向上的流，污水与厌氧微生物接触而对污水中的污染物质进行厌氧处理，在下流式好氧反应器中，从上流式厌氧反应器中出来的已处理过的水容纳在上部并且流体化作为向下的流，并且已处理过的水接触好氧微生物并且空气，从而对已处理过的水中的污染物质进行好氧处理，其中，下流式好氧反应器包括：储水器部分，存储从水供应单元接收的污水；运载体填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且形成用于通过好氧微生物分解污水中的污染物质的下流式好氧固定床。

附图说明

图1是显示了依照本发明的实施例的非厌氧水处理设备的剖视框图；

图2是示意性地显示了图1中的设备的基本部分的透视图；

图3是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的好氧反应器中的承载部分的侧视图；

图4是图3中的承载部分的平面图；

图5是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图6是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；

图7是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；

图8是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图9是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图10是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图11是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图12是示意性地显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的基本部分的透视图；

图13是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；

图14是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；

图15A显示了承载部分在交叉之前的平面图，图15B显示了承载部分在交叉之后的平面图；

图16A是显示了一组布置成彼此有间隔的绳形承载体的平面示意图，图16B是显示了一组布置成彼此部分重叠的承载体的平面示意图；

图17是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；

图18是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图；以及

图19是显示了依照本发明的另一个实施例的非曝气水处理设备的剖视框图。

具体实施方式

下文中，将描述用于实施本发明的各个实施例。

依照本发明的非曝气的水处理设备包括：储水器部分，用于存储从水供给单元接收的污水；承载体填充部分，该部分具有好氧微生物附着在其上的承载体，并且形成有用于通过好氧微生物分解污水中的污染物质的下流式好氧固定床；用于悬挂和支承承载体的支撑装置；以及连接水导向装置，布置在储水器部分和承载体填充部分之间，将储水器部分中的存储水的液体部分连接至承载体的承载部分。

因为本发明的设备利用的是其中承载体被悬挂并且支承在下流式好氧反应器的承载体填充部分中的这种结构，所以需要污水沿着承载体表面向下流动，其中，因为连接水导向装置布置在储水器部分和承载体填充部分之间，所以从储水器部分向下流动的污水就通过连接水导向装置导向至承载体，从而可以使污水与附着到承载体上的好氧微生物精确地发生接触。承载体例如为串或薄且长的绳或杆的形式，其中，这些串具有许多围绕柱式串植入的刷状绒毛或环状绒毛，绳或杆具有许多围绕金属线或金属杆植入的刷状绒毛或环状绒毛，并且附着在其上的好氧微生物以较高的频率于污水中的有机污染物接触，以便快速提高处理效率。因为好氧微生物和有机污染物在承载体中以高频进行彼此接触，因此在较长的时段内仍可以保持好氧微生物的活性而不会恶化。

优选的是，本发明的设备还具有悬挂和支承承载体的支撑装置以及连接水导向装置，该装置置于储水器部分和承载体填充部分之间并且将储水器部分中存储的水的液体部分连接至承载体的承载部分。通过设置连接水导向装置，来自储水器部分的水可以精确地接触承载体以防止处理效率的降低。

在本发明中，优选在连接水导向装置和承载体填充部分之间存在间隙。通过设置这种间隙，污水接触空气的机会会增大从而进一步提高好氧处理的效率。

在本发明中，优选该连接水导向装置具有利用毛细现象或虹吸作用传送储水器部分中的水的功能。在连接水导向装置中也可以使用各种不同的结构。这些结构可以是例如如下的结构，即其中管状(或圆柱形)构件连接到在储水器部分的底部开口的孔上并且水经过该管状构件滴落的结构(图2)，或其中水直接从储水器部分底部开口的孔中滴落的结构(图5)，或具有通过毛细作用力使水从储水器部分中吸出并且滴落(图8和9)的结构。通过使用这些结构，水可以很精确地从储水器部分向下流出到每个承载体，来提高水与好氧微生物接触反应的效率。

在本发明中，储水器部分可以具有单个孔，并且多个承载体连接到单个孔上并且从其上形成分支，水经过单个孔以便分配到多个装载体的每一个上(图6、7和17)。通过这样操作，水不会未接触承载体就通过，由此，在水向下流动的同时，水就接触每个承载体并且均匀地分布到每个承载体上。

优选本发明的设备还具有水分散部分，从连接水导向装置供给的水就通过这部分被分散并且分布到承载体上。例如，可以在支撑装置的上表面上形成小突起(圆锥体或半球体等形式)从而分别于承载体对应，以便正在下降的水可以通过这些小突起断开(图10)；象雨伞的肋条一样径向延伸的针形突起也可以连接到承载体的上部，这样，下降的水可以通过这些小突起断开成小液滴(图11)；或者也可以将具有毛细管作用的连接管的尖端分开形成多个开口以便使水形成小液滴并且滴落(图12)。通过使用这些结构，水形成小液滴从而水接触好氧微生物的机会会增大从而提高反应效率。通过下降小液滴的水，水就可以在整个承载体上均匀地分布从而有利地提高处理的均一性。

优选本发明的设备还具有存储水分配容器，该容器连接至承载体用于暂时存储滴下的水以便延长水的保留时间。通过使用这种结构(图13)，沿着运载体向下流动的水就可以在存储水分配容器中保留一段时间，并且保留在其中的水允许沿着运载体渐渐流动，从而延长水与好氧微生物接触的时间，从而进一步提高反应效率。

优选地运载体填充部分还具有调节运载体之间间隔的间隔调节设备。间隔调节设备可以是环形或者环状的可以收缩和膨胀的绳或线，使用它可以将多个运载体捆扎起来(图14)。该运载体填充部分优选具有交叉部分，运载体在交叉部分彼此交叉。该交叉部分可以通过将多个运载体与间隔调节设备进行捆扎在一起而形成(图15A、图15B)。

另外，本发明的设备可以具有上流式厌氧反应器，该反应器布置在下流式好氧反应器设置运载体填充部分之前的阶段上，其中该运载体填充部分包括具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且该反应器在其下部接收使用泵抽取的污水，通过使接收到的污水经过粘附了厌氧微生物的运载体来处理向上的污水流，并且将已处理过的水从上部运送至下流式好氧反应器。

本发明的非曝气水处理设备中，上流式厌氧反应器通常布置在下流式好氧反应器之前的阶段上，厌氧和好氧处理均被使用以便污水可以进行厌氧处理然后进行好氧处理。或者，污水也可以通过仅仅使用好氧处理进行净化(图19)。在仅仅利用好氧处理的***中，在一定程度上牺牲了处理效率，但是悬浮固体(SS)却是下流式好氧反应器中导致堵塞的唯一原因，因此可以期望堵塞频率降低，因为不存在厌氧微生物从厌氧反应器流入。

当在悬挂结构中的运载体布置在上流式厌氧反应器中时，厌氧微生物与污水中的有机污染物发生高频接触，由此可迅速提高处理效率。此时，厌氧微生物被迫与向上的水流一起漂浮起来，但是大部分厌氧微生物被运载体强烈地吸附并且捕获，由此厌氧微生物很难从上流式厌氧反应器流出到下流式好氧反应器中。以如上所述的方式，上流式厌氧反应器的处理效率得到了提高，上流式厌氧反应器中的厌氧微生物的产量得到提高，并且由于厌氧微生物很难在下流式好氧反应器中流动，因此进一步提高了下流式好氧反应器的处理效率。

参照附图，本发明的非曝气的水处理设备在污水处理设备中的应用将以执行本发明的各种形式进行描述。

(第一实施例)

现在将通过参见图1和图2描述本发明的第一实施例。第一实施例中的非曝气的水处理设备1A包括置于前阶段的厌氧反应器3和后阶段的好氧反应器10。泵2的泄水口经由线L1连接至厌氧反应器3的底部，并且通过泵的驱动，污水从污水供给源(未显示)向上导入到厌氧反应器3中。

在厌氧反应器3的运载体填充部分4中，多个绳形运载体6悬挂在支撑装置5上并且由其支承。绳形运载体6布置成使他们之间的间隔几乎相等。绳形运载体6包括多个围绕柱式串植入的环状绒毛或刷状绒毛(合成纤维，例如尼龙)，并且粘附到运载体的表面上的厌氧微生物与污水中的有机污染物发生高频接触，从而迅速地提高处理效率。因为厌氧微生物和有机污染物在绳形运载体6中彼此高频接触，因此在较长的时间段内仍可以保持厌氧微生物的活性处于期望的水平上而不会发生恶化。支撑装置5设置有多个开口，流经这些开口的水从上层清液部分7的溢出部分8溢出，并且溢出水流过溢出线L2进入好氧反应器10中流动。

好氧反应器10的上部打开。上部中的开口设置有储水器部分21，用于接收从厌氧反应器3中经过厌氧处理的水并且暂时在储水器部分21存储这些水。储水器部分21形成为具有又宽又扁的底部的盆形，并且底部设置有多个开口22。开口22布置成几乎具有相等的间距，以便水从储水器部分21均一地分布到运载体填充部分4中。开口22的形状可以是圆形、正方形和六边形，优选为圆形。这是因为较易于进行穿孔处理并且水可以平稳地流动。开口22的直径可以根据绳形运载体15的外径适当地选取。例如，当绳形运载体15的外径d1为30mm时，开口22的直径da为15mm。因此，开口22的直径da优选大约不大于绳形运载体15外径d1的一半(da≤d1/2)。

管状或圆柱形连接水导向装置23连接至储水器部分21的底部以便分别与开口22连通。连接水导向装置23朝向设置在下方的运载体填充部分12向下延伸，并且连接水导向装置23的下端开口以便与支撑装置14支承的每个绳形运载体15对应。在连接水导向装置23的下端和支撑装置14之间形成预定间隙24。间隙24优选设定在10至100mm的范围之间。这是因为当间隙24小于10mm时，不仅在连接水导向装置23和支撑装置14之间易于发生堵塞，而且水与空气的接触也会受到抑制。另一方面，当间隙24超过100mm时，会发生水的强烈散射和蒸发，从而水的损失量会增大。

在运载体填充部分12中，多个绳形运载体15悬挂在支撑装置14上并且由其支承。当水聚集在储水器部分21中时，聚集的水从开口22流到连接水导向装置23，经过连接水导向装置23，并且作为水流或液滴25从下端处的开口供给每个绳形运载体15。

绳形运载体15包括多个围绕柱式串15c植入的环状绒毛或刷状绒毛(合成纤维，例如尼龙)15f(见图16A和图16B)，并且粘附到运载体的表面上的厌氧微生物与污水中的有机污染物发生高频接触从而迅速地提高处理效率。绳形运载体15具有从运载体填充部分12的上端(支撑装置14的位置)延伸至下端(正好位于底部储水器部分17的上方)的长度。绳形运载体15从支撑装置14上悬挂下来并且由其支承，从而以预定间隔彼此远离。通常，绳形运载体15之间的距离L1优选在绳形运载体15的外径d1的-1倍(减去1倍)至+4倍(加上4倍)的范围之间。相邻绳形运载体15其间可以如图16A所示隔开，或者如图16B所示那样彼此部分重叠。在此，相邻绳形运载体18的重叠状态以负的放大比率表示。当绳形运载体15之间的距离L1小于外径d1的-1倍(负一倍)时，透气性就会恶化，就不能供给好氧微生物足量的空气，由此降低了处理效率。另一方面，当绳形运载体15之间的距离L1大于外径d1的4倍时，水就不能与绳形运载体15接触而是向下经过运载体15，从而降低了处理效率。

好氧反应器10在底部设置了储水器部分17。储水器部分17是漏斗(锥形)的形式，并且沿着从周边到中心的方向逐渐倾斜，中心处高度最低。聚集在储水器部分17中的已处理过的水经由泄水线L3排放至处理水存储部分18。泄水线L3与反应器10的侧壁在储水器部分17的液位16附近连通。污泥排出线(未显示)与储水器部分17的下部连通，沉淀在好氧反应器10底层中的污泥经由污泥排出线排放。

接着，将参照图3和4描述悬挂和支承绳形运载体15的支撑装置14的一个实例。

支撑装置14设置有一对左右臂14a和用于绳形运载体15附着的附着部分14b。当如图3所示侧视时，臂14a形成为L形，以便吊在好氧反应器3的上梁(未显示)上，当如图4所示俯视时，形成为U形，以便确保其稳定性。附着部分14b是在左右臂14a之间水平并且平行地布置的多个平行棒。绳形运载体15以规则的间隔经由它们的上端分别束在平行棒上。绳形运载体15仅仅在其上端受约束，在其下端是自由的。绳形运载体几乎以与附着部分14b之间的间隔相等的间隔连接。因此，绳形运载体15均一地布置在整个运载体填充部分12中，如图2所示。

现在，将描述本实施例中非曝气的水处理设备1A的各种功能。

(1)厌氧反应器中的水处理功能

通过驱动泵2，污水经由线L1供给厌氧反应器3的底部、流体化并且作为向上的流与粘附并且固定至绳形运载体6表面的厌氧微生物发生接触。从而除去了污水中的污染物质，尤其是有机污染物。这种化学反应主要地依照下面的反应式(1)进行。酸性发酵细菌即一种厌氧微生物将有机污染物例如高分子碳水化合物分解成脂肪酸、单糖和氨基酸并且进一步分解成乙酸。甲烷发酵细菌即一种厌氧微生物将乙酸分解成甲烷和二氧化碳。

反应式(1)：

有机污染物(高分子碳水化合物、脂类和蛋白质)

→脂肪酸，氨基酸，单糖        …酸性发酵细菌

(R-COOH，RCHNH₂COOH，C₆H₁₂0₆)

→乙酸                        …酸性发酵细菌

(CH₃COOH)

→甲烷+二氧化碳               …甲烷发酵细菌

(CH₄)(CO₂)                    …(1)

其中已经通过分解去除了有机污染物的水经过绳形运载体6和支撑装置5的上部，随后经过液位7、溢出部分8和线L2然后供给好氧反应器10。

厌氧微生物在高浓度污水(BOD：1000至10000mg/L)中可以稳定地产生，但是在低浓度污水(BOD：大约200mg/L)中却不稳定。因此，厌氧微生物的流出通过栅网等来制约，由此在厌氧反应器3中生成易于厌氧微生物生长的环境。厌氧反应器3中的厌氧微生物可以保持较高的活性，由此在很长的时间段内处理效率不易降低。

(2)好氧反应器的喷洒功能

在好氧反应器10中，从厌氧反应器3排出的水(经过厌氧处理的水)供给储水器部分21，并且排出水暂时存储在储水器部分21。然后，存储水从储水器部分21经过孔22、连接水导向装置23和间隙24流过并且作为水流供给到支撑装置14的上部，其中绳形运载体15悬挂在支撑装置14上。即，厌氧反应器3中经过从溢出线L2排出的大多数排出水供给到绳形运载体15的最上部。

下面参见图2更详细地描述该功能。连接水导向装置23是其中中空的连接管，储水器部分21中的水通过连接水导向装置23向下流动，作为液滴25经过其下端处的开口，离开连接水导向装置23，通过间隙24自由滴落，最后碰撞在悬挂了绳形运载体15的支撑装置14的上表面上。液滴25接触了空气因此吸收了空气。当水与位于下方的下部绳形运载体15发生碰撞时，也起到了喷洒的作用由此形成了均匀的喷洒水并且同时使水吸收了空气。

(3)好氧反应器的水处理功能

好氧微生物粘附到绳形运载体15上，通过在普通的压力下使已经吸收了空气的水与空气中的好氧微生物发生接触，残留在厌氧反应器3的排出水中的有机污染物、厌氧反应器10生成的硫化氢等就以下文的反应式(2)和(3)进行分解并除去。

有机污染物+氧→二氧化碳+水((CxHyOz)+(x+y/4-z/2)O₂→xCO₂+y/2H₂O)…(2)

硫化氢+氧→硫磺酸+氢离子

(H₂S+2O₂→SO₄+2H⁺)…(3)

该实施例的作用如下：

(1)提高连接水导向装置23和支撑装置14之间的间隙24的吸氧量。

在本实施例的设备1A中，在连接水导向装置23和支撑装置14之间形成间隙24，在间隙24中，水可以吸收空气中的氧，并且可以达到提高好氧反应器的水处理效率的作用，如反应式(2)和(3)所示。

(2)通过穿过间隙24的液滴25与支撑装置14的碰撞，提高吸收的空气量，并且使水的喷洒均一。

类似地，因此存在间隙24，因此液滴25通过间隙24自由滴落的液滴25可以与支撑装置14和连接在其上的绳形运载体15发生碰撞，从而进一步提高吸收空气的量。同时，液滴25之间互相发生碰撞，从而提高了水的喷洒效应并且使水均一喷洒，以便允许液滴沿着绳形运载体15的表面均匀地流动。

因此，进一步提高水处理效率的效应可以通过提高空气吸入量和提高绳形运载体15与水之间的接触效率这二者的协同作用来实现。

在本发明的其它实施例中，下文中所示的修改和替换式可以的。下文中描述的其它实施例与第一实施例之间共同的说明将被省略。

(第二实施例)

依照第二实施例的非曝气的水处理设备1B将参见图5进行描述。

在第一实施例的设备1A中，绳形运载体15由支撑装置14支承，同时在本实施例的设备1B中，绳形运载体15直接由储水器部分21支承而没有专用的支撑装置。即，在本实施例的设备1B中，水平销连接至绳形运载体15的上端，并且这种水平销延伸在储水器部分21的开口22上方以便悬挂和支承绳形运载体15。

在本实施例中，不同于第一实施例的是在连接水导向装置23和支撑装置14之间不存在显著的间隙，但是在绳形运载体15的绳子部分附近却存在相当大的间隙(开口22和水平销之间的间隙)。

通过本实施例实施的功能，液滴25通过相当大的间隙滴落，类似图1和2所示，并且水与位于下方的绳形运载体15表面粘附的好氧微生物接触并且依照上方的反应式(2)和(3)进行净化。

在本实施例的设备中，具有一个优点，即因为绳形运载体15直接连接至储水器部分21，因此绳形运载体15可以向上移走以便于维修。

在本实施例的设备中，存在一个优点，即因为不存在连接水导向装置，因此结构比较简单，生产成本和维修成本可以降低，并且由于缺少连接水导向装置设备的高度可以降低。

(第三实施例)

依照本发明的第三实施例的非曝气的水处理设备1C参见图6进行描述。

在与第二实施例中的设备1B类似的本实施例的设备1C中，水直接从储水器部分21供给运载体填充部分中的运载体15，而无需连接水导向装置构件。然而，在本实施例中的设备1C仅仅设置有一个开口22。即，储水器部分21的底部在中心处设置了单个开口22，并且通过将止挡15b悬挂在围绕开口22的壁上，多个绳形运载体15就可以悬挂在储水器部分21上并且由其支承。上端连接至止挡15b的多个绳形运载体15径向延伸从而在它们之间具有特定的间隔。

在本实施例的设备中，处理效率可以通过简单的结构得到提高。

在本实施例的设备中，具有一个优点，即因为绳形运载体15直接连接至储水器部分21，因此绳形运载体15可以向上移走以便于维修。

在本实施例的设备中，存在一个优点，即因为不存在连接水导向装置，因此结构比较简单，生产成本和维修成本可以降低，并且由于缺少连接水导向装置设备的高度可以降低。

(第四实施例)

依照本发明的第四实施例的非曝气的水处理设备1D参见图7进行描述。

在与第二实施例中的设备1B类似的本实施例的设备1D中，水直接从储水器部分21供给运载体填充部分中的运载体15，而无需连接水导向装置构件。在本实施例的设备1D中，然而，储水器部分21D的下部形成为漏斗的形式，并且单个开口22D在漏斗的锥形部分处开口。通过将止挡15b悬挂在围绕漏斗下部的壁上，多个绳形运载体15可以由储水器部分21D悬挂并且支承。上端连接至止挡15b的多个绳形运载体15径向延伸从而在它们之间具有特定的间隔。

在本实施例的设备中，也具有一个优点，即因为绳形运载体15直接连接至储水器部分21D，因此绳形运载体15可以向上移走以便于维修。

在本实施例的设备中，存在一个优点，即因为不存在连接水导向装置，因此结构比较简单，生产成本和维修成本可以降低，并且由于缺少连接水导向装置设备的高度可以降低。

(第五实施例)

依照本发明的第五实施例的非曝气的水处理设备1E参见图8进行描述。

在第一实施例的设备1A中，水经过连接水导向装置23——一个直管的形式分布给每个绳形运载体15，同时在本实施例的设备1E中，水经过具有毛细管功能的连接水导向装置23B供给支撑装置14。即，连接水导向装置23b包括具有毛细管功能的小管构件，该构件一端浸渍在储水器部分21存储的水中，另一端朝向位于下文的支撑装置14悬挂，用于通过毛细管力从储水器部分21中往上吸水并且使液滴25滴落到支撑装置14的开口22中。由于连接水导向装置23b具有这种毛细管功能，因此可以使用吸水材料例如布或棉或中空的窄管。

依照这些实施例的功能，连接水导向装置23b的一端(例如吸水材料)浸渍在水中达到储水器部分21的底部，并且水作为液滴25从布23b的另一端滴落到支撑装置14中。

依照该实施例，布用作具有毛细管功能的连接部分23b，以便提高吸水作用。因此，储水器部分21中的水可以供给悬挂在支撑装置14上的绳形运载体15，从而证实了进一步使喷洒水均一化的作用。

依照该实施例，布用作具有毛细管功能的连接部分23b，并且这种布会由于储水器部分21中的水流变化而发生摆动。通过这种摆动作用，液滴25的滴落位置会在绳形运载体15的直径限制内细微地发生改变，从而提高喷洒水的均一性。另外，与粘附到绳形运载体15表面的好氧微生物的接触效率提高从而促进了上方的反应(2)和(3)，从而提高了水处理的效率。

(第六实施例)

依照本发明的第六实施例的非曝气的水处理设备1F参见图9进行描述。

在第三实施例的设备1C中，水经过具有毛细管功能的连接水导向装置23b(例如，布)供给支撑装置14，但是在本实施例的设备1F中，水经过具有虹吸功能的连接水导向装置23b分布到每个绳形运载体15。即，具有虹吸功能的狭窄并且空心的管在本实施例中用作连接水导向装置23b。

通过该实施例的此功能，狭窄并且空心的管用作具有虹吸功能的连接水导向装置23b，由此水通过虹吸作用经过狭窄管运送并且分布到每个绳形运载体15上。

因为在本实施例中利用了虹吸功能，水就可以连续地向下流动，并且即使污水中包含大量的悬浮固体(SS)，具有这种虹吸功能的连接部分也不会由于SS而发生堵塞，由此就可以防止流动的不连续性。因此，污水可以始终通过具有虹吸功能的连接部分而稳定地向下流动。

(第七实施例)

依照本发明的第七实施例的非曝气的水处理设备1G参见图10进行描述。

在本实施例的设备1G中，类似于第三实施例中的设备1C，水在具有毛细管功能的连接水导向装置23b(例如，布)作用下经过间隙24自由滴落，并且滴落到支撑装置14上，但是本实施例的设备1G与设备1C的不同之处在于水分散部分26连接至支撑装置14的上表面。即，水分散部分26包括圆锥形突起，并且当滴落到这种凸起上时，液滴25断开成小液滴27。小液滴27与绳形运载体15很容易地发生均一接触，由此可以使可期望的处理效率进一步提高。

通过该实施例的此功能，储水器部分21中的水从连接水导向装置23b下部流出并且作为液滴25滴落而与水分散部分26b的锥体顶点发生碰撞。通过碰撞，水形成为比初始液滴25具有更小尺寸的小液滴27，然后滴落到绳形运载体15上并且以较高的接触比与粘附到绳形运载体15表面的好氧微生物发生接触。

因为圆锥形突起在本实施例中用作水分散部分26，所有可以有效地展示喷洒作用从而进一步提高处理效率。

虽然在本实施例中使用圆锥形突起用作水分散部分，但是也可以使用刀刃状或锯状的。

(第八实施例)

依照本发明的第八实施例的非曝气的水处理设备1H参见图11进行描述。

在第七实施例的设备1G中，水流经具有毛细管功能的连接水导向装置23(例如，布)，作为液滴25经过间隙24自由滴落，并且下降到连接至支撑装置14的上表面的水分散部分26上，但是在本实施例的设备1H中，水分散部分26b设置在支撑装置14下方。即，水分散部分26b包括连接在绳形运载体15的柱式串串上端附近的径向针条(雨伞的肋条的形式)。

通过该实施例的此功能，液滴25与水分散部分26b的针条发生碰撞从而将液滴25断开成小液滴27供给位于下方的绳形运载体15。

因为在本实施例中水分散部分26b直接连接至每个绳形运载体15，所以水可以均一和均匀地接触运载体表面上的微生物。

(第九实施例)

依照本发明的第九实施例的非曝气的水处理设备1J参见图12进行描述。

水分散部分26布置在本实施例的设备1J中，该部分布置成从具有毛细管功能的连接水导向装置部分23b的下部分支成两个。

通过该实施例的该功能，通过连接水导向装置23b向下流动的水渗透到每个都分支成两个的水分散部分26c中，然后作为小液滴27经过喷洒部分26c的两根管子进行喷洒。

在本实施例中水分散部分26c直接连接至连接水导向装置23b，以便即使流速或水质量的波动导致液滴25的下降位置偏离，小液滴27也可以比第七实施例(图10)或第八实施例(图11)中更精确地与绳形运载体15接触。

(第十实施例)

依照本发明的第十实施例的非曝气的水处理设备1K参见图13进行描述。

在本实施例的设备1K中，具有开口22和连接水导向装置23的储水器部分21布置在好氧反应器10的上部，并且由支撑装置15悬挂并且支承的绳形运载体15布置在水导向装置下方，并且每个绳形运载体15在高度方向上设置有三个水存储分配容器30。

通过该实施例的这种功能，储水器部分21中的水流经开口22随后流经连接水导向装置23并且供给支撑装置14。水向下流动通过连接至支撑装置14的绳形运载体15的中央部分或者沿着侧壁，向下流动到安装在绳形运载体15中安装的水存储分配容器30，并且在水存储分配容器30中存储一段时间。当水存储分配容器30填满水时，水从水存储分配容器30溢出并且向下流动通过位于下方的绳形运载体15。

因为水的流动时间可以通过本实施例的运载体中的水存储分配容器30得到延长，所以水与好氧微生物的接触时间可以延长从而提高水处理的效率。

因为水存储在运载体中的水存储分配容器30中一段时间，因此产生了如下的效应，即通过该效应，液滴与水存储分配容器30中的水的表面发生碰撞，从而产生新的喷洒作用从而实现喷洒水的均一性的改进。

(第十一实施例)

依照本发明的第十一实施例的非曝气的水处理设备1L参见图14、图15A、图15B、图16A和图16B进行描述。

本实施例的设备1L设置有间隔调节设备31，该设备调节由运载体填充部分12的支撑装置14悬挂并且支承的绳形运载体15之间的间隔，并且还设置有交叉部分，绳形运载体15在该部分处彼此交叉。即，如图15B所示状态下的环形间隔调节设备31直径减小了，从而允许多个绳形运载体15束缚在其长度的中心附近，这样就形成了如图15B所示的绳形运载体15的运载体交叉部分。

运载体交叉部分的作用和效应将参见图16A和图16B进行详细描述。

当包括绳形运载体15、柱式串15c和环形膨胀部分15f的组合作为模型进行检验时，在不使用间隔调节设备31时，相邻的绳形运载体15彼此分开。此时，如图16A所示，一个膨胀部分15f的最外圆周和另一个膨胀部分15f的最外圆周之间的距离对应于运载体之间的间隙L1。由于间隙L1增大，透气性就得到提高从而允许空气与好氧微生物发生足够的接触，由此促进了好氧处理反应。然而，当间隙L1太大时，由此经过的水量(没有接触好氧微生物的水量)增大，由此降低了水处理的效率。根据发明者的经验法则，为了防止水由此经过，间隙L1的上限值为运载体的直径d1的4倍(即L1≤4×d1)。

因此，通过使用间隔调节单元31，相邻的绳形运载体15形成为彼此接近并且彼此进一步接触从而形成运载体交叉部分。在这种运载体交联部分中，相邻的运载体膨胀部分15f彼此重叠如图16B所示，由此使水很难由此通过从而提高了水与好氧微生物的接触程度。因此，处理效率显著地提高。然而，当相邻的运载体过于重叠时，透气性就会发生恶化，由此不能向好氧微生物供给足量空气，并且反而会降低处理效率。因此，在运载体交叉部分中，运载体重叠长度L1(负间隙)限制为膨胀部分15f的凸起长度d3(＝(d1-d2)/2)，从而确保一定程度的透气性，由此防止处理效率的降低。

通过该实施例的这种功能，从连接部分23滴落的液滴经过支撑装置14供给绳形运载体15。通过与如上所述相同的方式，水经过绳形运载体15的中央部分或者沿着侧壁滴落，并且通过接触粘附到绳形运载体15上的好氧微生物来进行水处理。当水滴落到运载体交叉部分时，水保持在运载体交叉部分中从而降低了滴落速度。在水的降落速度减小之后，水随后滴落到位于下方的绳形运载体上。

通过该实施例的效应，绳形运载体可以使用材料例如缆或线束缚而不必为运载体设置例如第十实施例(图13)所示的水存储分配容器30这种结构，由此，可以设置价格便宜并且易于维护的储水器部分。

(第十二实施例)

依照本发明的第十二实施例的非曝气的水处理设备1M参见图17进行描述。

在本实施例的设备1M中，多个绳形运载体15在其上端束在一起，并且从支撑装置14上悬挂并且由其支承，同时单个连接水导向装置23连接至储水器部分21。多个绳形运载体15仅仅在其上端束在一起并且分别向下悬挂。

在这种悬挂结构的绳形运载体15中，束住运载体的上端对应于运载体交叉部分，当水滴落或从位于上方的单个连接水导向装置23流动到运载体交叉部分时，水均匀地分布在每个运载体15上。因此，提高了处理的均一性，因此，提高了处理效率。

(第十三实施例)

依照本发明的第十三实施例的非曝气的水处理设备1N参见图18进行描述。

就运载体的类型而言，绳形运载体6和15分别用于厌氧反应器3和好氧反应器10，但是运载体并没有局限于此。具有各种形状的运载体，例如汽缸、球体和四面体也可以使用。运载体的尺寸也不受限制。三个绳形运载体6和15分别布置在厌氧反应器3和好氧反应器10中，但是运载体的数目可以根据预计的设备规模设定为适当的数目。布置的绳形运载体6的长度相对于厌氧反应器3的有效高度为90％，或者相对于好氧反应器10的有效高度为80％，但是这种比例也不受限制。

第一实施例中的设备1A(图1)利用厌氧反应器3，其中上流式厌氧固定床设置有绳形运载体6，而在本实施例的设备1N中也可以使用如下的反应器，即，其中粘附了厌氧微生物的形式为几毫米小块的颗粒32用来代替绳形运载体。

通过该实施例的这种功能，污水中的污染物质通过颗粒32上的厌氧微生物进行处理，然后已处理过的水通过厌氧反应器10中的储水器部分21和连接部分22进行喷洒并且供给到厌氧反应器10中的绳形运载体15。

通过该实施例的作用，颗粒32可以由好氧反应器10中的储水器部分21捕获并且重新回到厌氧反应器3中，即使颗粒32在污水中的SS(悬浮固体)吸附之后变得显著减小时，由此允许了水处理的稳定操作，而不会降低厌氧反应器3中的厌氧微生物的浓度。通过使用颗粒32，就会产生如下作用，即，降低了绳形运载体6的初始成本。当污水1中的有机物质的浓度较高，例如在食品工业排水中当BOD(生物化学需氧量)不低于1000mg/L时，颗粒32可以用在安全高效的水处理中，因此在这种排水的情况下，高负荷操作就变得可行从而可以节省空间。

(第十四实施例)

依照本发明的第十四实施例的非曝气的水处理设备1P参见图19进行描述。

在本实施例的非曝气的水处理设备1P中，污水泵2经过线L1连接至好氧反应器10上部的储水器部分21。由支撑装置14悬挂并且支承的绳形运载体15位于好氧反应器10中的储水器部分21下方。好氧微生物粘附在绳形运载体15的表面上。

通过该实施例的这种功能，污水通过驱动泵2直接供给处理污水的好氧反应器10。

通过该实施例的作用，当使用图1中的运载体时，就可以稳定地处理具有低浓度有机物质的污水1，例如甚至BOD为100至200mg/L的城市生活污水，并且当有机物质的浓度进一步降低时(例如不高于100mg/L)，在处理中好氧反应器10可以单独使用从而在水处理***中在整体上允许节省空间以及操作成本。这样也会产生一种效应，即，通过该效应，即使在污水中大量产生SS时，SS也可以通过储水器部分21捕获和除去。

依照本发明的非曝气的水处理设备，下流式好氧反应器中的喷洒水可以均一地产生从而提高水处理的效率，即使下流式好氧反应器中的水喷洒部分由悬浮固体等等发生堵塞时。依照本发明的非曝气的水处理设备，水与运载体接触的时间可以保持较长从而提高水处理的效率而不会提高水降落至悬挂和支承运载体的速度，即使水流量增大时。

本领域的技术人员很容易就会想到附加的优点和改进。因此，本发明在其广义方面并不限于在此显示和描述的特定细节和典型实施例。因此，可以不脱离通过所附权利要求书及其等效物界定的总的发明构思的精神或范围而做出多种改进。

Claims (11)

1.一种非曝气的水处理设备，其中，在污水中的污染物质的水处理中，污水在重力下从上方供给降落并且作为向下的流与具有粘附到其上的微生物的运载体接触，其特征在于，包括：

储水器部分，存储从水供应单元接收的污水；

运载体填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且形成用于利用好氧微生物分解污水中的污染物质的下流式好氧固定床；和

支撑装置，悬挂和支承运载体。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括连接水导向装置，该装置布置在储水器部分和运载体填充部分之间，并且将在储水器部分中的存储水的液体部分连接至运载体的运载体部分。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，储水器部分具有单个开口，并且多个运载体连接至单个开口并且从其上形成分支，并且水流经单个开口从而分布到多个运载体的每个上。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括在连接水导向装置和运载体填充部分之间的间隙。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，连接水导向装置具有如下功能，即通过利用毛细管现象或虹吸作用从储水器部分将水转移至运载体填充部分。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括水分散部分，该部分布置在支撑装置中，将从连接水导向装置中供给的水进行分散并且分布到运载体中。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括水存储分布式容器，该容器连接至运载体并且暂时存储流动水以便延长水的保持时间。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，运载体填充部分还具有调节运载体之间的间隙的间隔调节设备。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，运载体填充部分还具有交叉部分，运载体在交叉部分彼此交叉。

10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括上流式厌氧反应器，该反应器布置在设置有运载体填充部分的下流式好氧反应器之前的阶段上，其中该运载体填充部分包括具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且该上流式厌氧反应器在其下部接收使用泵抽取的污水，通过使接收到的污水经过粘附了厌氧微生物的运载体来处理向上的污水流，并且将已处理过的水从上部运送至下流式好氧反应器。

11.一种非曝气的水处理设备，其特征在于，包括上流式厌氧反应器和下流式好氧反应器，在上流式厌氧反应器中，通过驱动泵供给的污水容纳在下部并且流体化作为向上的流，污水与厌氧微生物接触而对污水中的污染物质进行厌氧处理，在下流式好氧反应器中，从上流式厌氧反应器中出来的已处理过的水容纳在上部并且流体化作为向下的流，并且已处理过的水接触好氧微生物并且空气，从而对已处理过的水中的污染物质进行好氧处理，

其中，下流式好氧反应器包括：

储水器部分，存储从水供应单元接收的污水；

运载体填充部分，具有好氧微生物粘附在其上的运载体，并且形成用于通过好氧微生物分解污水中的污染物质的下流式好氧固定床；以及

支撑装置，悬挂和支承运载体。

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