專利名稱：多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的制作方法
該發(fā)明公開了一種新型的有機(jī)廢水生化處理工藝設(shè)備———多功能高效生物轉(zhuǎn)籠?？蓮V泛地適用于各種有機(jī)污染廢水生化處理工藝中，比生物轉(zhuǎn)盤和各種改良型生物轉(zhuǎn)盤更具有優(yōu)良的水處理效果和多方面更優(yōu)越的綜合性能。
生物轉(zhuǎn)盤的工藝原理圖如附圖1所示。
它由接觸反應(yīng)槽(110)，轉(zhuǎn)盤總成(120)，拖動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(130)等所組成。
接觸反應(yīng)槽(110)的內(nèi)空為敞開式半園弧形反應(yīng)區(qū)(114)，反應(yīng)槽(110)兩端各有一個(gè)軸承座(111)，反應(yīng)槽(110)的一側(cè)有一個(gè)進(jìn)水管(112)，其另一側(cè)有一個(gè)出水管(113)。
轉(zhuǎn)盤總成(120)由轉(zhuǎn)軸(121)，轉(zhuǎn)盤支架(122)及大量的尺寸一樣，形狀一樣的園平盤片(123)所組成。園平盤片(123)固定在轉(zhuǎn)盤支架(122)之上。轉(zhuǎn)盤支架(122)固定在轉(zhuǎn)軸(121)之上。園平盤片(123)間距25～35mm，相互平行布置。其材質(zhì)用易于細(xì)菌在其上生長(zhǎng)掛膜的材料做成。一般是聚氯乙烯塑料，樹脂玻璃鋼等。
轉(zhuǎn)軸(121)垂直同心地穿過每一片園平盤片(123)。園平盤片(123)直徑直徑約0.8～3.5M。
轉(zhuǎn)軸(121)軸長(zhǎng)約1.5～7.5M轉(zhuǎn)軸(121)的兩端固定有軸承盒(124)，轉(zhuǎn)盤總成(120)通過軸承盒(124)與軸承座(111)的藕合座落在接觸反應(yīng)槽(110)之上，園平盤片(123)可以繞軸心在反應(yīng)區(qū)(114)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
轉(zhuǎn)軸(121)一端軸承盒(124)的外側(cè)20～60mm處安裝有一個(gè)從動(dòng)齒輪(125)。
拖動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(130)由減速機(jī)座(131)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)(132)，減速機(jī)(133)，鏈輪(134)，鏈條(135)，中間齒輪(136)及電纜、支架、機(jī)座等組成。
通過從動(dòng)齒輪(125)與中間齒輪(136)的嚙合，通過鏈輪(134)，鏈條(135)，減速機(jī)(133)，電動(dòng)機(jī)(132)的傳動(dòng)，轉(zhuǎn)盤總成(120)被拖動(dòng)按所須速度旋轉(zhuǎn)。
其工藝原理如下污水從進(jìn)水管口(112)流入接觸反應(yīng)槽(110)的反應(yīng)區(qū)(114)，園平盤片(123)40～55％浸沒在污水中。污水中的有機(jī)污染物經(jīng)與園平盤片(123)上的生物膜(127)進(jìn)行生化反應(yīng)后，經(jīng)出水管(113)排出清水。其間水力停留時(shí)間約1.5～3.5小時(shí)。
生物膜(127)是通過移植菌種，投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐漸增加污水負(fù)荷，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的培菌，馴化，掛膜而形成。
生物膜(127)厚約1～3mm，膜表層為好氧菌膜，內(nèi)層為厭氧菌膜，中間為兼氧菌膜。生物膜(127)上還生長(zhǎng)有原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。
生物膜(127)交替地與空氣和污水相接觸。當(dāng)生物膜(127)浸沒于污水中時(shí)，污水中的有機(jī)污染物為生物膜(127)所吸附；而當(dāng)生物膜(127)與空氣接觸時(shí)，生物膜(127)的表面形成一層薄薄的附著水層，該水層從空氣中吸收氧，并向空氣中排出微生物代謝物CO2↑和N2↑等氣體。在轉(zhuǎn)盤總成(120)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)過程中，無論生物膜在空氣中和在污水中，被其吸附的有機(jī)物不斷地被微生物所氧化分解。水質(zhì)得到凈化。
另一方面，附著水層吸附的氧是過飽和的，通過傳質(zhì)，被帶入反應(yīng)區(qū)(114)的污水中，使溶解氧增高。生物膜不斷變厚，衰老的生物膜在水流間的剪切力作用下而剝落，隨出水流入下一級(jí)生物轉(zhuǎn)盤，最終在二沉池被截留。
生物轉(zhuǎn)盤一般須多級(jí)串聯(lián)運(yùn)行。小容量同軸多級(jí)串聯(lián)，如附圖2所示；大容量多臺(tái)串聯(lián)，如附圖3所示。
生物轉(zhuǎn)盤的優(yōu)點(diǎn)如下①、微生物濃度較高。
②、污泥齡長(zhǎng)，能夠增殖世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物，如硝化菌等，因此，生物轉(zhuǎn)盤具有一定的硝化及微弱的反硝化脫氮的功能。由于勿須污泥回流，出水可投混凝劑除磷。
③、耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。
④、產(chǎn)污泥量較少。
⑤、傳質(zhì)效率高，充氧費(fèi)用低，無噪音。
⑥、生化工程設(shè)備化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作管理簡(jiǎn)便。
因?yàn)樯鲜龈鞣N優(yōu)點(diǎn)和特性，生物轉(zhuǎn)盤工藝在本世際60年代至80年代末在國內(nèi)外被普遍應(yīng)用。但由于如下一些問題不能徹底解決，和污水處理的要求(包括水質(zhì)指標(biāo)增多，投資比，占地，運(yùn)行費(fèi)用等諸方面)越來越高而不能適應(yīng)環(huán)保嚴(yán)峻的形勢(shì)而于90年代逐漸被很少采用。
這些問題如下①、投資很大。處理低濃度城市綜合污水，在原水BOD5小于等于150mg/L，要求BOD5小于等于20mg/L達(dá)標(biāo)時(shí)，萬M3/d以上規(guī)格，僅生化部分投資比約550～600元/dM3?？偣こ掏顿Y約1250元/dM3。中高濃度的城市綜合污水和其他工業(yè)污水的投資比更高。是發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力遠(yuǎn)不能接受。
②、占地很大。10萬M3/d低濃度城市綜合污水處理站總占地約50～80畝地。
③、產(chǎn)污泥量較大，僅為活性污泥法的1/2，至1/3，是接觸氧化法的2倍，是延時(shí)曝氣氧化溝工藝的5至10倍，這造成污泥處理投資和運(yùn)行費(fèi)用偏高。
④、調(diào)試培菌掛膜期太長(zhǎng)，一般須30天致60天。
⑤、單臺(tái)轉(zhuǎn)盤反硝化脫氮能力不強(qiáng)，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)盤平片或波片形體單調(diào)，厭氧菌膜占比例極少。只有在多臺(tái)串聯(lián)運(yùn)行，并將中間某級(jí)完全浸沒于水中形成厭氧，才能得到較好的反硝化脫氮的效果。
⑥、總負(fù)荷率偏低。當(dāng)對(duì)BOD5去除率為80％～85％時(shí)，其負(fù)荷率只有20～35克BOD5/dM2.折算為容積負(fù)荷率只有2～3kgBOD5/dM3。這與現(xiàn)代的生物濾池的負(fù)荷率高達(dá)9～12kgBOD5/dM3相比，差距太大。
⑦、對(duì)BOD5去除率不夠高，比如當(dāng)去除率達(dá)到85％以上時(shí)，負(fù)荷率急驟下降。
上述這些問題的根本原因是掛生物膜的比表面積太小，且形體單調(diào)；兼氧菌，厭氧菌占比例極少且被好氧菌膜復(fù)蓋；轉(zhuǎn)速不能稍快，否則轉(zhuǎn)盤周邊處生物膜發(fā)生大量非正常脫落；同一園盤平片(123)上的生物膜隨半徑的不同而厚薄不均勻。生物轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)造成這些問題不能解決。
生物轉(zhuǎn)盤的性能參數(shù)如下最大線速度(園平盤片)15～20M/min；盤面有機(jī)負(fù)荷率20～35克BOD5/M2d。
水力負(fù)荷200L～300L/M2d。
BOD5去除率80～85％。
耗電率0.7～0.9KWh/去除kgBOD5。
產(chǎn)污泥量0.45kg(絕干)/kgBOD5。
比表面積(園平盤片)80～105M2/M3。
近幾十年來出現(xiàn)了多種改良型生物轉(zhuǎn)盤，然而成功的改良只有叁種，第一種是將生物膜載體——園平盤片(123)改為波形盤片并選用優(yōu)良材質(zhì)材料，其他均不變化，從而20％至30％的提高了比表面積和轉(zhuǎn)速，相應(yīng)也增加了設(shè)備的處理能力20％至30％；第二種改良是在接觸反應(yīng)槽(110)的底部增設(shè)鼓風(fēng)曝氣多孔管，取消驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(130)，在轉(zhuǎn)盤總成(120)上設(shè)置空氣包，利用空氣曝氣的浮力驅(qū)動(dòng)生物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)旋，這種改良使該設(shè)備去除有機(jī)物能力提高15％至20％。
還有一種將上述二種改良結(jié)合的造良，可使該設(shè)備去除有機(jī)物能力提高30％至40％。
上述三種改良雖然提高了去除有機(jī)物能力，即增加了該設(shè)備的負(fù)荷率，但對(duì)去除率沒有提高或提高甚微，特別是除氮除磷的功能并未加強(qiáng)。這三種改良還增加了該設(shè)備制造成本，和(或)增加了噪音。
上述三種改良在國內(nèi)外近十年來有工程應(yīng)用實(shí)例，特別是第一種在國內(nèi)有數(shù)家廠商提供系列產(chǎn)品。然而還是因?yàn)槠涑鏊钡?、磷等指?biāo)不能達(dá)到現(xiàn)在的環(huán)保要求；還有占地、投資等方面因素，國內(nèi)應(yīng)用較少。其主要原因是這幾種改良均未改變生物轉(zhuǎn)盤的基本工作原理，生物載體形狀雖有變化，但工藝方式尚未改進(jìn)，工藝原理中未引進(jìn)兼氧厭氧生化的能力。
另外還有將生物轉(zhuǎn)盤或改良型生物轉(zhuǎn)盤與初沉池及二沉池合建的工程在國內(nèi)外出現(xiàn)，減少了工程占地，增加了投資，其他未作實(shí)質(zhì)性變化。
本發(fā)明的目的是徹底改造生物轉(zhuǎn)盤，數(shù)倍增加有效生物膜面積，改變生物載體，增加兼氧厭氧功能，從而極大地提高去除有機(jī)物能力，同時(shí)又提高去除率；極大地提高除氨氮脫氮、除磷功能；同時(shí)大量減少成本、減少占地等等。
本發(fā)明主要采用了現(xiàn)代各種網(wǎng)格球或卵型生物填料的技術(shù)和厭氧與好氧結(jié)合的工程技術(shù)，并保留和完善了生物轉(zhuǎn)盤讓水膜化傳質(zhì)的特性。本發(fā)明的目的是由下述的構(gòu)結(jié)特征和工藝原理來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明——該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的特征是它由生物轉(zhuǎn)籠總成(220)，反應(yīng)槽(210)，驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)(230)等所組成。
反應(yīng)槽(210)為半園形敞開式槽體。槽體內(nèi)有n塊半園平板隔板(211)，它們將反應(yīng)槽(210)內(nèi)空、軸向均勻地分隔為(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)，每塊半園平板隔板(211)上部中央有一半園形開口，開口上安裝有一個(gè)密封座(213)。在奇數(shù)半園平板隔板上的密封座為大密封座(213a)，在藕數(shù)半園平板隔板上的密封座為小密封座(213b)。每藕數(shù)半園平板隔板(211)的底部安裝有多孔集布水管(2121)，它們將該隔板(211)所分隔開的兩反應(yīng)室(212)在底部通連。其中，n為自然數(shù)的奇數(shù)，一般取1～11，較常用的是n＝1，3，5，7，9。
反應(yīng)槽前后兩端板(214a)及(214b)的上部中央分別有一個(gè)半園形開口，開口上安裝有一個(gè)槽端密封座(215)、前端板(214a)下部安裝有一個(gè)進(jìn)水管(216)，后端板上部安裝有一個(gè)排清水管(217)。在兩槽端密封座(215)下方分別安裝有一個(gè)軸承座(218)。在前端板(214a)上的軸承座(218)的下方安裝有中間齒輪座(219)，在中間齒輪座(219)的斜下方安裝有一個(gè)減速機(jī)座(2100)。
反應(yīng)槽(210)上的軸承座(218)，槽端密封座(215)及大小密封座(213a)，(213b)均為同軸心線。接觸反應(yīng)槽(210)第(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)的一邊安裝有一個(gè)溢流槽(2101)，溢流槽(2101)上安裝有溢流板(2102)，溢流板(2102)的溢流口為鋸齒形.鋸齒開口角為60°～120°，一般取為90°。溢流板(2102)可在溢流槽(2101)上由螺桿(2103)控制上下移動(dòng)。排清水管(217)與溢流槽(2101)通過后端板(214b)上的開口相連通。溢流板(2102)鋸齒形溢流口的高度h2高于后述的轉(zhuǎn)軸(221)的軸心線h1，低于后述的內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)的高度h3，并可適當(dāng)?shù)赜陕輻U(2103)控制上下移動(dòng)。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的轉(zhuǎn)籠總成(220)由轉(zhuǎn)軸(221)，(n+1)個(gè)網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)，套管(228)，大密封盒(223)和小密封盒(224)，軸端密封盒(225)，軸承盒(226)，等所組成。
轉(zhuǎn)軸(221)兩端安裝有軸承盒(226)，兩軸承盒(226)內(nèi)側(cè)20～80mm處安裝有軸端密封盒(225)。兩軸端密封盒(225)的內(nèi)側(cè)20～80mm處安裝有
個(gè)套管(228)，套管之間的間距約80～180mm。每套管(228)的端部安裝有環(huán)形封板(2281)。每?jī)商坠艿妮S向間距為80～180mm。在轉(zhuǎn)軸上，在這個(gè)間距中間即在兩套管(228)之間安裝有小密封盒(224)。每個(gè)套管上安裝有兩個(gè)園盤形網(wǎng)格轉(zhuǎn)籠，它們的軸向間距為80～180mm，在套管上，在這80～180mm的中間即在這兩個(gè)網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)的中間安裝有大密封盒(223)。在每個(gè)套管(228)上，在大密封盒(223)與環(huán)形封板(2281)之間開有兩環(huán)多個(gè)條形開口(2282a)和(2282b)。其長(zhǎng)度小于網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)的寬度20～40mm，其寬度一般為15～20mm。
在轉(zhuǎn)軸(221)上的一端最外側(cè)，即在軸承盒(226)的外側(cè)20～60mm處，安裝有一個(gè)從動(dòng)齒輪(237)。轉(zhuǎn)軸(221)上的從動(dòng)齒輪(237)，大密封盒(223)，小密封盒(224)，軸端密封盒(225)，套管(228)，均為同軸心線。
網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)由轉(zhuǎn)籠骨架(2221)，兩側(cè)板(2222)，1個(gè)內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)，K個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)所組成。K為大于3的自然數(shù)。
轉(zhuǎn)籠骨架(2221)安裝在套管(228)上。安裝方式可以焊接也可以鉚接。一般外側(cè)邊與環(huán)形封板(2281)平齊；其寬度將條形開口(2282a)或(2282b)的寬度包容。每個(gè)套管上安裝有兩個(gè)轉(zhuǎn)籠骨架(2221)，兩個(gè)轉(zhuǎn)籠(2221)間的距離就是兩個(gè)網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)之間的距離，約80～1800mm。
兩側(cè)板(2222)是園形塑料平板，其直徑與內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)直徑相等。由螺栓固定在轉(zhuǎn)籠骨架(2221)上。
內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)，兩側(cè)板(2222)，套管(228)所包圍的空間是一個(gè)環(huán)形的連通體，其中放置有大量的各種網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)充填系數(shù)為0.85～0.95。
K個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)繞著內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)排列成一個(gè)整園盤，由螺栓固定在轉(zhuǎn)籠骨架(2221)上。
弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)由2個(gè)平面格網(wǎng)(2226)，兩個(gè)徑向弧面(或平面)格網(wǎng)(2227)及兩塊扇形(或梯形)塑料側(cè)板(2228)固定在六面網(wǎng)格箱架(2229)上，形成封閉體。其中也放置有大量的網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)，充填系數(shù)約0.85～0.98。
網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)是易于微生物掛膜生長(zhǎng)的，具有極大比表面積，具有極佳的傳質(zhì)通道等等綜合性能。球或卵型生物填料(2225)的直徑一般為40～150mm，內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)和六面網(wǎng)格箱(2224)的網(wǎng)格孔徑一般為15～30mm。
轉(zhuǎn)軸(221)上的軸承盒(226)，軸端密封盒(225)，大密封盒(223)，小密封盒(224)，分別座落在反應(yīng)槽(210)上的軸承座(218)，槽端密封座(215)，大小密封座(213a)，(213b)上。轉(zhuǎn)軸上的(n+1)個(gè)網(wǎng)格盤形生物轉(zhuǎn)籠(222)分別懸于(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)，隨轉(zhuǎn)軸(221)旋轉(zhuǎn)。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)(230)由勵(lì)磁變速電動(dòng)機(jī)(231)，減速機(jī)(232)，鏈輪(234)，鏈條(235)，中間齒輪(236)，從動(dòng)齒輪(237)，電控柜(233)，電線等所組成。
電動(dòng)機(jī)(231)與減速機(jī)(232)直連安裝在減速機(jī)座(2100)上，中間齒輪(236)安裝在中間齒輪座(219)上，從動(dòng)齒輪(237)安裝在轉(zhuǎn)軸(221)一個(gè)軸承盒(226)的外端部。中間齒輪(236)與減速機(jī)(232)的輸出軸通過其上的鏈輪(234)和鏈條(235)相藕連，中間齒輪(236)與從動(dòng)齒輪(237)直接嚙合藕連。
電控柜(233)，勵(lì)磁變速電動(dòng)機(jī)(231)通過電纜線相連接。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的工藝過程和工藝原理如下有機(jī)廢水經(jīng)過預(yù)沉調(diào)節(jié)池去除了粗渣及粗懸浮物后，從進(jìn)水管(216)流入反應(yīng)槽(210)的第1個(gè)反應(yīng)室(212)在第1個(gè)反應(yīng)室內(nèi)，水流從網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)的周邊向軸心流動(dòng)，先穿流過六面網(wǎng)格箱(2224)，再穿流過內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)，從套管(228)上的條形開口(2282a)流入套管(228)與轉(zhuǎn)軸(221)及環(huán)形封板(2281)形成的通道(2211)內(nèi)，并從該套管(221)上的條形開口(2282b)流出，進(jìn)入第二反應(yīng)室(212)。
在第二反應(yīng)室(212)內(nèi)，水流徑向離心流動(dòng)，先穿流過內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)，再穿流過六面網(wǎng)格箱(2224)，然后流入該反應(yīng)室(212)底部的多孔集布水管(2121)，并從該多孔集布水管(2121)流入到第三個(gè)反應(yīng)室(212)。
在第三個(gè)和以后的第奇數(shù)個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)的流動(dòng)狀況與第一個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)的流動(dòng)狀況相同；在第四個(gè)和以后的第藕數(shù)個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)的流動(dòng)狀況與第二個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)的流動(dòng)狀況相同。
在最后1個(gè)即第(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)內(nèi)，水流離心流出網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)后，匯流入溢流槽(2101)，從排清水管(217)流出該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠。
在水流連續(xù)不斷地流過該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的整個(gè)過程中，轉(zhuǎn)籠總成(220)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(230)帶動(dòng)連續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)著。
隨著轉(zhuǎn)籠總成(220)的不斷旋轉(zhuǎn)，內(nèi)園網(wǎng)格圈內(nèi)的網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)在此環(huán)形封閉空間內(nèi)不斷地滾動(dòng)，相互間不斷輕微碰撞、摩擦、不停地改變相互間的位置；不停地吞吐污水，與其擦肩而過和穿腸而過的污水進(jìn)行著傳質(zhì)運(yùn)動(dòng)。
內(nèi)園網(wǎng)格圈70～90％的容積浸沒在水中，在每個(gè)時(shí)刻，內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)內(nèi)的網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)有5～15％曝露在空氣中，其余浸沒在水中。在每一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)內(nèi)的每個(gè)網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)，約有0.05至0.15的概率曝露在空氣中。這種微氧環(huán)境為兼性厭氧菌群提供了極佳的微生物環(huán)境。
在每個(gè)時(shí)刻，六面網(wǎng)格箱(2224)的總?cè)莘e約有38％至45％曝露于空氣中，在每一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，六面網(wǎng)格箱(2224)內(nèi)的每個(gè)網(wǎng)格球或卵形填料(2225)均有38～45％的時(shí)間曝露于空氣中，其余的時(shí)間浸沒于水中。在隨轉(zhuǎn)籠總成(220)旋轉(zhuǎn)的整個(gè)過程中，所有六面網(wǎng)格箱(2224)內(nèi)的所有網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)在各自的六面網(wǎng)格封閉空間內(nèi)，一邊繞轉(zhuǎn)軸(221)作園周運(yùn)動(dòng)，一邊不斷自身滾動(dòng)，相互碰撞、摩擦、不停地改變相互間的位置。當(dāng)它們浸沒在水中時(shí)，就不停地吞吐污水，不停地與其擦肩而過和穿腸而過的污水進(jìn)行著傳質(zhì)運(yùn)動(dòng)。六面網(wǎng)格箱(2224)內(nèi)的這種富氧狀況為好氧菌群提供了極佳的微生物環(huán)境。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠分為兩種工藝區(qū)域1種為好氧區(qū)，即O區(qū)(O英語OXiC的縮寫)，另1種為兼性厭氧區(qū)，即A區(qū)(AAnacrobic，或Anoxic的縮寫)。六面網(wǎng)格箱(2224)的內(nèi)空為O區(qū)，內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)的內(nèi)空是A區(qū)。一般A區(qū)容積與O區(qū)容積比為1∶2.5～3.5。
無論是A區(qū)或O區(qū)，當(dāng)其中的網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)浸沒于污水中時(shí)，污水中的有機(jī)物被填料上的生物膜吸附；微生物的代謝產(chǎn)物(H2O，各種有機(jī)酸、醇等有機(jī)小分子，氨氮、NO3-等無機(jī)分子)也被排泄于水中。當(dāng)網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)曝露于空氣中時(shí)，生物膜上的附著水層將空氣中的氧吸附并溶解；將微生物代謝產(chǎn)生的CO2↑和N2↑等氣體排入空氣中，另一方面，附著水層的溶氧較高，當(dāng)其又轉(zhuǎn)到水下時(shí)，就將溶氧傳遞到水中。
在轉(zhuǎn)籠總成(220)不斷旋轉(zhuǎn)的過程中，生物填料(2225)無論在何位置上，其上的生物膜持續(xù)不斷地對(duì)所吸附的有機(jī)物進(jìn)行著生化降解反應(yīng)。然而在不同的工藝區(qū)域，其生化方式和功能是不一樣的。
在O區(qū)，生物填料(2225)內(nèi)的生物膜上生長(zhǎng)繁殖著大量的好氧菌群，包括炭化菌群，氨化菌群，硝化菌群等。它們對(duì)有機(jī)物同時(shí)進(jìn)行著多個(gè)方面的生化反應(yīng)過程，主要有下列3種1、有機(jī)炭氫化合物的炭化反應(yīng)過程。好氧炭化菌群利用好氧呼吸將小分子有機(jī)物，(比如醇類、有機(jī)酸類、簡(jiǎn)單的糖等)氧化分解為水和二氧化碳，并將產(chǎn)生的分解能量供自身生命活動(dòng)之用。其反應(yīng)式如下(以葡萄糖被徹底氧化為例)2、有機(jī)氮化合物的氨化反應(yīng)過程。好氧氨化菌群利用好氧呼吸將含氮的有機(jī)大分子氧化分解為有機(jī)小分子，并釋放出氨氮(NH4+)。其反應(yīng)式如下(以氨基酸脫氨為例)3、氨氮的硝化反應(yīng)過程，好氧自養(yǎng)型硝化菌群利用好氧呼吸將原水中的和(2)式反應(yīng)釋放的氨氮(NH4+)氧化成硝酸氮(NO3-)，反應(yīng)式如下在A區(qū)，生物填料內(nèi)的生物膜上生長(zhǎng)繁殖著大量的兼性厭氧菌群，包括酸化水解兼性厭氧菌群和兼性厭氧反硝化菌群。它們對(duì)其吸附的有機(jī)物和硝酸氮(NO3-)同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)方面的生化反應(yīng)過程1、大分子有機(jī)物被酸化水解菌群降解為酸類，醇類等有機(jī)小分子，并排入水中為本A區(qū)反硝化供炭源和為下一O區(qū)供炭化底物。其反應(yīng)式如下(以葡萄糖在丙酸菌厭氧作用下生成丙酸和醋酸為例)
2、反硝化菌群將O區(qū)排下來的NO3+還原為N2↑同時(shí)將有機(jī)炭化合物氧化降解，其反應(yīng)式如下由(5)式可見A區(qū)的反應(yīng)使PH有所提高，由(3)式可見O區(qū)的反應(yīng)使PH有所降低，這會(huì)使該區(qū)內(nèi)的微生物的生長(zhǎng)和反應(yīng)速率受到反饋抑制作用。為了使各工藝段PH值變化互補(bǔ)，使PH值穩(wěn)定在微生物最佳范圍。該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠設(shè)計(jì)為多個(gè)A區(qū)和O區(qū)交替串聯(lián)運(yùn)行，即多段式(N段式)OAO(或A/O)工藝串聯(lián)運(yùn)行。N為自然數(shù)，
，n為自然數(shù)中的奇數(shù)；n＝1，3，5，7，9，11……N＝1，2，3，4，5，6，……n為接觸反應(yīng)槽(210)內(nèi)的半園平板隔板(211)的數(shù)量。n的數(shù)量由污水中BOD5及NH4+的濃度確定，濃度越高，n越大。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠內(nèi)的工藝流程圖如附圖9所示
在上述N×(OAO)或預(yù)曝后N(A/O)工藝流程中，除上述五種主要的生化反應(yīng)之外，還同時(shí)進(jìn)行著剩余污泥的被消化的生化過程。即某一區(qū)的正常脫落下來的生物膜流入下一區(qū)和后幾區(qū)被反復(fù)好氧加厭氧消化分解。因此該設(shè)備產(chǎn)污泥量極少。也易于被后續(xù)工藝固液分離和壓濾脫水。
另外污水中的有機(jī)磷被生物膜吸附，作為微生物細(xì)菌的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)，隨著生物膜脫落而被反復(fù)消化的過程中，在A區(qū)以正磷酸鹽的形式釋放出來，而在O區(qū)又被好氧菌超大量的攝取，最后固定在最末段的O區(qū)生物膜上，以污泥的形式排出該設(shè)備外。因此該設(shè)備有較強(qiáng)的除磷能力。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠所采用的網(wǎng)格球或卵形生物填料(2225)，其掛膜表面積很大，內(nèi)外傳質(zhì)性能極佳。這種填料的內(nèi)空一般都放置有極性纖維絲、活性炭纖維絲、磁性塑料薄片，橡膠海棉條等，其掛膜面也是任意波形扭曲。一般有效掛膜比表面積約350～550M2/M3。國內(nèi)很多公司生產(chǎn)。這種填料不僅可以生長(zhǎng)各種細(xì)菌，還能生長(zhǎng)各種原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，比如，纖毛蟲、鐘蟲、輪蟲等，它們以吞食衰亡的菌體為生。這也是該設(shè)備產(chǎn)污泥極少的一個(gè)原因。需要說明的是隨著國內(nèi)外高效生物填料技術(shù)的發(fā)展，特別是酶技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的性能也必將隨之而提高。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，各區(qū)內(nèi)的溶解氧參數(shù)由調(diào)速電動(dòng)機(jī)(231)進(jìn)行人為控制，也可以由溢流槽(2101)上的溢流板(2102)上下移動(dòng)而得到人為控制。
這種驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)型式也可以簡(jiǎn)化為減速機(jī)與從動(dòng)齒輪直連無須中間齒輪過渡等各種方式。也可以將鏈輪改為皮帶輪。調(diào)速也可以改為皮帶輪有級(jí)調(diào)速等等，該設(shè)備均能正常運(yùn)行。
這種控制也可以設(shè)計(jì)溶解氧儀和變頻器及可編程序控制器組成閉合回路進(jìn)行自動(dòng)控制。
綜上所述，該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠同時(shí)具有極強(qiáng)的去除BOD5(炭化)的能力，除氨氮、脫氮的能力(硝化和反硝化)；除磷的能力和消化污泥的能力；由于比表面大、PH穩(wěn)定等、其去除效率極高，有機(jī)負(fù)荷率極大；又由于反硝化同時(shí)氧化BOD5，使耗氧量減少，該設(shè)備很節(jié)能。
該設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)極簡(jiǎn)單、操作方便、培菌馴化期短，投資低、占地少、壽命長(zhǎng)等多種優(yōu)點(diǎn)。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠與生物轉(zhuǎn)盤和改良型生物轉(zhuǎn)盤在結(jié)構(gòu)原理、工藝方式、工藝功能、等諸方面的實(shí)質(zhì)性比較見表一。
表一
二者的性能參數(shù)的比較如表二
<p>從表一、表二可見該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠與改良型生物轉(zhuǎn)盤的實(shí)質(zhì)性區(qū)別極為明顯。且綜合技術(shù)參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于生物轉(zhuǎn)盤和改良型生物轉(zhuǎn)盤。
因此該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠具有明顯新穎性、科學(xué)性和更大的實(shí)用性。
設(shè)計(jì)例如下某酒樓賓館綜合污水量300M3/d。
原水CODcr小于等于600mg/L；BOD5小于等于300mg/L；NH4+小于等于40mg/L；要求處理后水質(zhì)CODcr小于等于60mg/L；BOD5小于等于20mg/L；NH4+小于等于10mg/L；計(jì)算每天要去除BOD5為(0.3-0.02)kg/M3×300M3/d＝84kgBOD5采用NP網(wǎng)格球或卵形填料，負(fù)荷率取8kgBOD5/dM3，須轉(zhuǎn)籠容積12.4M3，須填料10.5M3，平均充填系數(shù)為0.85。
反應(yīng)槽長(zhǎng)4.4M，寬2.6M。轉(zhuǎn)籠直徑2.2M。
共有6個(gè)轉(zhuǎn)籠，每個(gè)轉(zhuǎn)籠寬550mm。
內(nèi)園網(wǎng)格圈直徑1100mm。
裝機(jī)容量1.1KW。轉(zhuǎn)速10～14轉(zhuǎn)/min。
進(jìn)出水管100mm。
如果采用生物轉(zhuǎn)盤，須該體積大小的設(shè)備3臺(tái)，投資也大2.5倍占地也大3倍，且NH4+出水不達(dá)標(biāo)。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠采用社會(huì)上容易購得的網(wǎng)格球或卵形生物填料，電機(jī)電器、減速機(jī)等均采用國標(biāo)產(chǎn)品，其他結(jié)構(gòu)件一般采用普鋼，也可采用玻璃鋼，也可采用塑料板、鋼筋混凝土等材料，所有網(wǎng)格面用不銹鋼做成，均易于制作。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠幾乎適應(yīng)于一切生物工程類工業(yè)有機(jī)廢水的生化處理，包括食品飲品加工業(yè)廢水、釀造廢水、發(fā)酵廢水、生活污水、養(yǎng)殖場(chǎng)廢水、制糖、淀粉加工廢水、屠宰廠廢水、餐飲酒樓酒店廢水、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、工礦生活小區(qū)和城市綜合污水等；也適應(yīng)絕大多數(shù)化工工程類工業(yè)有機(jī)廢水的生化處理，包括造紙中段廢水、制麻紡麻廠、印染、皮革、焦化、石化、化纖、日化、化肥、毛紡廠、漿泊廠及部分醫(yī)藥、部分農(nóng)藥廢水的生化處理。
該多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的結(jié)構(gòu)也可以適當(dāng)調(diào)整，比如將進(jìn)水管安裝在后端板，出水管安裝在前端板(溢流槽也相應(yīng)改變位置)，再比如將減速機(jī)座，中間齒輪座改變位置等等，均不影響該設(shè)備運(yùn)行性能；再比如該設(shè)備中的各種定位尺寸，在本文敘述的范圍，適當(dāng)放大和縮小，只會(huì)造成微不足道的浪費(fèi)和加工不便利，均不影響該設(shè)備運(yùn)行性能。
該設(shè)備中的隔板數(shù)n根據(jù)污水濃度由試驗(yàn)確定，一旦確定后，適當(dāng)加1和減1均不影響運(yùn)行性能，只是造成少量的材料工時(shí)浪費(fèi)和節(jié)約。但是如果將該多功能生物轉(zhuǎn)籠盲目簡(jiǎn)化，比如將生物轉(zhuǎn)盤設(shè)備只作簡(jiǎn)單改造，將轉(zhuǎn)籠總成(220)代替轉(zhuǎn)盤總成(120)，接觸反應(yīng)槽(110)不變化，進(jìn)出水方式也不變化。這種調(diào)整就會(huì)造成污水局部短路，水處理效果下降，負(fù)荷率也大幅度下降，并且失去脫氮除磷的功能，能耗也增加，出水水質(zhì)不會(huì)比生物轉(zhuǎn)盤好。


如下附圖1為生物轉(zhuǎn)盤的立體圖，側(cè)面剖視圖和1個(gè)生物園平盤片(123)的斷面圖。
附圖2為同軸多級(jí)生物轉(zhuǎn)盤的俯視圖和剖視圖。
附圖3為多臺(tái)生物轉(zhuǎn)盤串聯(lián)的工藝平面圖和工藝立面圖。
附圖4為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠立面剖視圖。
附圖5為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠立面剖視圖中的局部剖視圖，和局部放大圖。
附圖6為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠俯視圖。
附圖7為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠前端板側(cè)視圖。
附圖8為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠電控原理圖。
附圖9為該發(fā)明——多功能高效生物轉(zhuǎn)籠的工藝流程圖。
摘要附圖與附圖4完全相同。
權(quán)利要求
1.一種多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是它由生物轉(zhuǎn)籠總成(220)、反應(yīng)槽(210)、驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)(230)等所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是反應(yīng)槽(210)為半園形敞開式槽體，槽體內(nèi)有n塊半園平板隔板(211)，它們將槽內(nèi)空軸向均勻分隔為(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)，每塊半園平板隔板(211)上部中央有一半園形開口，開口上安裝有一個(gè)密封座(213)，在奇數(shù)半園平板隔板(211)上的密封座為大密封座(213a)，在藕數(shù)半園平板隔板(211)上的密封座為小密封座(213b)，每藕數(shù)(2、4、6......)隔板(211)底部安裝有多孔集布水管(2121)，它們將該半園平板隔板(211)分開的兩反應(yīng)室(212)在底部通連，n為自然數(shù)的奇數(shù)，一般為1、3、5、7、9。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是反應(yīng)槽(210)前后兩端板(214a)、(214b)的上部中央分別有一個(gè)半園形開口，開口上安裝有一個(gè)槽端密封座(215)，前端板(214a)下部安裝有一個(gè)進(jìn)水管(216)，后端板(214b)上部安裝有一個(gè)排清水管(217)，在兩槽端密封座(215)下分別安裝有軸承座(218)，在有進(jìn)水管一端的軸承座(218)下安裝有中間齒輪座(219)，在中間齒輪座(219)的斜下方安裝有一個(gè)減速機(jī)座(2100)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是第(n+1)個(gè)反應(yīng)室(212)的一邊有一個(gè)溢流槽(2101)，溢流槽(2101)與排清水管(217)相連，溢流槽(2101)的溢流口高度高于轉(zhuǎn)軸(221)軸心線，低于內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)的總高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是生物轉(zhuǎn)籠總成(220)由轉(zhuǎn)軸(221)、n+1)個(gè)網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)、套管(228)、大、小密封盒(223)、(224)、軸端密封盒(225)、軸承盒(226)等所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1.5所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是轉(zhuǎn)軸兩軸端密封盒(225)的內(nèi)側(cè)20～80mm，安裝有
個(gè)套管(228)，套管(228)兩端安裝有環(huán)形封板(2281)，每個(gè)套管(228)的軸向間距為80～180mm，在轉(zhuǎn)軸(221)上，在這個(gè)間距中間安裝有小密封盒(224)，套管(228)上開有兩環(huán)多個(gè)條形開口(2282)，每個(gè)套管(228)上安裝有兩個(gè)園盤形網(wǎng)格轉(zhuǎn)籠(222)，它們的軸向間距為80～180mm，在套管(228)上，在這80～180mm的中間安裝有大密封盒(223)，轉(zhuǎn)軸(221)的兩軸端密封盒(225)外側(cè)約20～80mm處分別安裝有軸承盒(226)，在其中一個(gè)軸承盒(226)的外端安裝有從動(dòng)齒輪(237)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5、6所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是轉(zhuǎn)軸(221)上的大小密封盒(223)、(224)、軸端密封盒(225)、軸承盒(226)等為同軸心線，分別座落在反應(yīng)槽(210)上的大小密封座(213a)、(213b)，槽端密封座(215)，軸承座(218)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是園盤形網(wǎng)格轉(zhuǎn)籠(222)由轉(zhuǎn)籠骨架(2221)、兩側(cè)板(2222)、內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)、K個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)所組成，K為大于3的自然數(shù)，轉(zhuǎn)籠骨架(2221)安裝在套管(228)上，內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)、兩側(cè)板(2222)，K個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)安裝在轉(zhuǎn)籠骨架(2221)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、8所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是每個(gè)網(wǎng)格園盤形轉(zhuǎn)籠(222)的兩側(cè)板(2222)是園形平板，用螺栓固定在轉(zhuǎn)籠骨架(2221)上，其直徑與內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)直徑相等。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、5、8所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)及兩側(cè)板(2222)和套管(228)所包圍的空間是一個(gè)環(huán)形的連通體，其中放置有大量的各種網(wǎng)格球形生物填料，其充填系數(shù)為0.8～0.95。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、5、8所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是每個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)由箱架(2229)和2個(gè)平面格網(wǎng)(2226)，兩個(gè)徑向弧面(或平面)格網(wǎng)(2227)及兩塊扇形(或梯形)塑料板(2228)所組成，該箱內(nèi)放置有網(wǎng)格球形填料(2225)，充填系數(shù)0.85～0.95；這K個(gè)弧形或梯形六面網(wǎng)格箱(2224)繞著內(nèi)園網(wǎng)格圈(2223)排列成一個(gè)整園盤，由螺栓固定在轉(zhuǎn)籠骨架(2221)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高效生物轉(zhuǎn)籠，其特征是其驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)由勵(lì)磁變速電動(dòng)機(jī)(231)、減速機(jī)(232)、鏈輪(234)、鏈條(235)中間齒輪(236)、從動(dòng)齒輪(237)、電控柜(233)、電線等所組成，勵(lì)磁變速電動(dòng)機(jī)(231)與減速機(jī)(232)直連安裝在減速機(jī)座(2100)上，中間齒輪(236)安裝在中間齒輪座(219)上，從動(dòng)齒輪(237)安裝在生物轉(zhuǎn)籠總成(220)的轉(zhuǎn)軸(221)上。中間齒輪(236)與減速機(jī)(232)輸出軸通過其上的鏈輪(234)和鏈條(235)藕連，中間齒輪(236)與從動(dòng)齒輪(237)直接嚙合藕連。
全文摘要
本發(fā)明多功能高效生物轉(zhuǎn)籠,它由生物轉(zhuǎn)籠總成,反應(yīng)槽,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成;網(wǎng)格轉(zhuǎn)籠體內(nèi)放置有各種網(wǎng)格球形生物填料;微生物膜生長(zhǎng)在填料內(nèi),具有極大的比表面積。該生物轉(zhuǎn)籠特定的兼氧、厭氧、好氧工藝區(qū)域,高效地完成酸化水解,氧化、硝化及反硝化等生化過程。該設(shè)備具有生化功能齊全,效率高,體積小、占地少、投資省,操作簡(jiǎn)便,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,壽命長(zhǎng),高效除磷脫氮,可廣泛地適用于各種可生化處理的有機(jī)污染廢水處理。
文檔編號(hào)C02F3/08GK1272464SQ9910465
公開日2000年11月8日 申請(qǐng)日期1999年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月4日
發(fā)明者鄔建平, 陳炎生, 楊思純, 王順清, 汪小剛, 余小平, 魯文平 申請(qǐng)人:武漢長(zhǎng)航給排水環(huán)境節(jié)能設(shè)備成套工程公司