一种转笼式悬浮填料生物污水处理方法及其装置

摘要

本发明涉及水处理技术，更具体的是指一种转笼式悬浮填料生物污水处理方法及其装置。包括中心轴、转笼体、内外叶片、悬浮填料、轴承、轴承盖板和投料窗口盖板；中心轴通过轴承与转笼体形成转动副联接，轴承依靠轴承盖板及螺钉定位，悬浮填料通过转笼体的端面的投料窗口充填至转笼体中，外叶片与内叶片通过螺栓与转笼体的圆周壁联接。污水进水流推动转笼的外叶片，驱动转笼体转动；污水与悬浮填料、中心曝气的气流混合，在转笼内叶片作用下形成均匀气、固、液的流化态，污水与填料上的生物膜、曝气流充分接触，水中有机污染物被生物降解及空气流氧化分解，进而使污水得到净化。本发明具有处理污水效率高、节省能源、运行管理费用低的优点。

说明书

                          技术领域

本发明涉及水处理技术，更具体的是指一种转笼式悬浮填料生物污水处理方法及其装置。

                          背景技术

生物转盘是现有的污水生物处理重要装置之一，但传统的生物转盘技术在实际应用中存在一些不足，如盘片比表面积小、处理效率低等。专利号为97242354.0的中国专利公开了一种具有填充物的生物转筒(鼓)的污水处理装置，对传统的生物转盘进行了改进，采用内有充填物的生物转筒(鼓)结构，在处理效率、制造等方面有了较大地提高。但还是有一些不足，1.依靠转筒(鼓)转出水面与空气接触曝气，曝气效率较低；2.转筒(鼓)为半浸工作方式，生物膜与污水接触量受到限制，处理效率也相应受到限制；3.外周没有叶片，需要驱动装置驱动，消耗能源。

申请号为03128090.0的中国专利申请公开了一种三相生物流化床反应器处理污水的方法及设备，也是现有的污水生物处理中的一种重要方法及装置，但现有的三相流化床技术在应用中存在的不足是：仅仅依靠气流和水流的提升作用达到反应器内气固液的流化态，流化型态不易控制。

                          发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺点，提供一种中心强制曝气、生物膜与水接触面积大、能依靠水动能驱动、流化态良好且易控制的转笼式悬浮填料生物污水处理方法及其装置。

本发明的技术方案如下：

一种转笼式悬浮填料生物污水处理方法，其特征在于：污水进水流推动转笼的外叶片，驱动转笼体转动；从充填有悬浮填料的转笼周向曲面的开孔进入的污水，与悬浮填料、中心曝气的气流混合，在转笼内叶片作用下形成均匀气、固、液的流化态；污水与填料上自然生成的生物膜、曝气流充分接触，水中有机污染物被生物降解及空气流氧化分解，进而使污水得到净化。

实现上述的转笼式悬浮填料生物污水处理方法的装置，其特征在于：它包括中心轴、转笼体、内外叶片、悬浮填料、曝气入管、轴承及轴承盖板；周向曲面上开有微孔的中心轴，通过轴承与转笼体形成转动副联接，轴承依靠轴承盖板及螺钉定位，中心轴的一端封闭，一端留有空气入口，在空气入口处固定有曝气入管；转笼体的一端端面上开有悬浮填料的投料窗口，转笼体周边曲面上开有进水孔；外叶片与内叶片分别通过螺栓与转笼体的外周向壁联接，也可以联成一个整体与转笼体联接。

中心轴周向面上开有微孔是空气进入转笼体的通道，开孔率在45～60％的范围内，中心轴与轴承依靠轴上的轴肩实现轴向定位。

转笼体周边曲面开设的进水孔的形状为圆孔或椭圆孔或方孔，开孔率保持在75～90％的范围内，以保证足够的过水面积，便于污水充分进入转笼体内与悬浮填料接触。

内叶片加工成平面或曲面，其数目在6～10片范围内，其高度根据转笼体内部悬浮填料搅拌的需要进行调节，为转笼体半径的0.1～0.3倍。

外叶片加工成流线型曲面或V型面，其数目根据驱动转笼的需要确定，在6～10片范围内，其高度根据水流速度调整，为转笼体5半径的0.3～0.5倍。

悬浮填料是具有一定机械强度、适应强化搅动的生物载体，充填在转笼体内，充填率为转笼体容积的45～55％。

使用时，可以将一个或多个转笼反应器序列组装在一起进行污水处理。

本发明装置的水处理原理及过程如下：悬浮填料是一种比重稍小于水的高比表面积的生物载体，各种微生物包括土著微生物可在其上附着和繁殖，形成粘液状的生物膜。随着生物膜的厚度增加，形成内层为厌氧层和外层为好氧层结合的生物膜。同时反应器内部的以中心曝气方向形成梯度的好氧与厌氧区，造成一个硝化和反硝化同步进行的污水处理反应的微环境。当污水水流从沿周向曲面上的开孔进入转笼反应器内，与悬浮填料上的生物膜接触时，生物膜与污水、空气之间进行着有机物、O₂、CO₂、NH₃等的传递。微生物吸附污水中的有机物，并迅速降解有机物，进而达到除去水中污染物的作用。空气通过中心轴曝气，在提升反应器内悬浮填料流化的同时，直接促进有机物的氧化分解、强化处理效果。

由于转笼转动，内叶片搅拌悬浮填料，以及中心曝气的气流提升和冲击悬浮填料的结果，加快了悬浮填料上生物膜的老膜的脱落，在反应器内部形成良好的均匀混合流化状态，使反应器内生物活性始终处于旺盛状态，从而达到高效处理污水的效果。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明具有处理污水效率高、节省能源、运行管理费用低的优点，具体分述如下：

(1)用于水处理的转笼式生物处理装置内部充填悬浮填料，悬浮填料是高比表面积、高孔隙率的三维结构体，使自然挂膜时间缩短7天以上。

(2)处理装置内部充填的悬浮填料在挂膜后表面积较大，污水与生物膜的接触面积大，水中有机物降解速率快。

(3)叶片根据水动力学原理设计，为流线型，该形状保证了转笼能够在水流作用下定向转动，达到利用水流动能驱动的效果，可以不消耗其它能源；运行时不需要专门的管理，运行费用低。

(4)转笼体内周边的叶片在转动时搅拌悬浮填料和水流、气流，使装置内部的流态更均匀，保持悬浮填料各部分的微生物始终处于旺盛的高效处理污水状态。

(5)处理装置中的悬浮填料上微生物膜可利用该水域的土著微生物，不需要培育和引入外来优势微生物，不会破坏该水域的生态平衡和导致生态风险。

(6)反应器中产生的剩余污泥直接通过转笼体周边的开孔排出反应器，不会造成填料堵塞，不用反冲洗。

                          附图说明

图1为转笼式悬浮填料生物污水处理装置的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为中心轴的结构示意图。

图4为转笼体的结构示意图。

图5为流线型外叶片的结构示意图。

图6为平面型内叶片的结构示意图。

图7为转笼式悬浮填料生物污水处理装置的工作原理图。

图8为V型外叶片的结构示意图。

                       具体实施方式

通过如下实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、图2所示，转笼式悬浮填料生物污水处理装置由悬浮填料1、内叶片2、曝气入管3、中心轴4、转笼体5、外叶片6、轴承7、轴承盖板8、投料窗口盖板9组成。中心轴4如图3所示，其周边曲面上有轴向定位轴承的轴肩10，并开有微孔11，开孔率为47％；中心轴4的一端封闭，一端留有空气入口12，在空气入口12处固定有曝气入管3；中心轴4通过轴承7与转笼体5构成转动副联接，轴承7依靠轴承盖板8及螺钉定位。转笼体5如图4所示，其周边曲面上开有进水孔13，本实施例为方形孔，开孔率为85％，一端侧面有投料窗口14，采用投料窗口盖板9封闭，两端的中心有轴承孔15。外叶片6形状如图5所示的流线型，高度为转笼体半径的0.4倍；内叶片2形状如图6所示的平面型，高度为转笼体半径的0.2倍；内叶片2和外叶片6的底面开有安装孔16，并分别通过安装孔16和螺栓与转笼体联接；内叶片2与外叶片6的数目均为6片。悬浮填料1从转笼体5的投料窗口14充填至转笼体5中，其充填率为转笼体容积的50％，悬浮填料1选用轻质陶粒。

如图7所示，从充填有悬浮填料1的转笼周向曲面上的进水孔13进入转笼体5中的污水进水水流17，与悬浮填料1、中心曝气的气流混合，在转笼内叶片2作用下形成均匀气、固、液的流化态，污水与悬浮填料1上自然生成的生物膜、曝气流充分接触，水中有机污染物被生物降解及空气流氧化分解，进而使出水水流18得到净化。在转笼体5内部，随着转笼体5的转动及强制曝气，在中心轴4曝气的气流提升、进水水流17的流动、内叶片2的搅动综合作用下，其中的气固液均匀混合，形成良好的流化微生物处理环境，具有高效处理污水的功能。污水进水流17推动外叶片6，驱动转笼体5转动，节省电能。

实施例2

本实施例中，中心轴4的周边曲面上微孔的开孔率为52％；转笼体5的周边曲面上开有进水孔13为圆形或椭圆形孔，开孔率为78％。悬浮填料1选用塑胶悬浮填料，其充填率为转笼体容积的46％。外叶片6如图8所示的V型平面，高度为转笼体5半径的0.35倍。内叶片2为曲面型，高度为转笼体5半径的0.3倍，内外叶片联成一体通过螺栓联接与转笼体联接，外叶片、内叶片的数目均为8片。其余实施方式与实施例1相同。