水動生物轉盤多級生物處理汙水工藝的製作方法

2023-04-30 06:16:21

專利名稱：：水動生物轉盤多級生物處理汙水工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於利用生物系統處理汙水工藝方法及用於該方法的主要專用設備水動生物轉盤。當前國內外處理汙水的先進技術主要有生物法、化學法和物理法。在處理大量的工業排放汙水或城市汙水中，生物法是較多被採納的方法。生物法的原理是利用微生物對有機物的分解，通過機械充氧來補充微生物呼吸和對有機物分解所需的氧。這種生物系統處理汙水的工藝中通常採用生物轉盤專用設備，它既可補充水中的氧，又可使生物很好繁殖於盤上，增強系統淨化力。該工藝結構簡單、處理水量大，比物化法投資少。但是這種生物系統處理汙水工藝中所採用的生物轉盤通常是依靠電機帶動其轉動，即電動生物的轉盤，它的結構較複雜，並且運轉過程中電能耗較大。本發明的目的是提供一種多級生物系統處理汙水工藝及為該工藝實施而設計的水力驅動生物轉盤。採用這種水動生物轉盤而建立起的多級生物系統處理汙水工藝流程能克服目前電動生物轉盤生物系統處理汙水工藝的投資大、能耗高、不易管理及處理效果不穩定等缺點。在本發明的處理汙水工藝中以汙水驅動生物轉盤為主要設備，將處理過程分為多級，用尼龍繩索為填料，利用微生物生態學原理，充分發揮厭氧和好氧類群功能，構成厭氧處理和好氧處理區。利用厭氧分解產物(如硫化物)沉澱重金屬，利用還原作用進行脫氮除磷，使重金屬汙泥可以集中處理，好氧段使有機物充分氧化，釋放CO2供藻類利用。在該段中是以轉盤的落水、曝氣及往復轉動充氧，大氣復氧、藻類吐氧、增加水中的溶解氧、充分滿足生物和分解有機物需氧。由於該工藝中生物轉盤是利用汙水驅動，因此整個系統工藝中只需一次性提升汙水至高位貯水槽，不僅可節約大量電能、簡化轉盤的結構，而且可以提高充氧能力增進淨化動能。同時，工藝過程簡化了，便於日常運轉和管理。該汙水處理工藝過程可由圖1示出。圖1為水動生物轉盤多級生物處理工藝流程示意框圖。圖中A、沉澱池;B、貯水池;C、高位槽;D、水動生物轉盤;E、淨化池;F、濾池。其淨化工藝為工業汙水或城市汙水進入沉澱池A進行沉澱處理後流入貯水池B，用潛水泵將汙水提入高位槽C內，汙水入高位槽流下驅動水動生物轉盤D轉動，由於轉盤的落水和轉動給汙水內充氧以滿足生物和分解有機物所需氧，經生物轉盤處理後汙水進入淨化池E，淨化池E可以設多級也可在淨化池內以卵石網籠將淨化池分成多級，內充尼龍繩索作為填料，以建立穩定的生物膜淨化系統，使菌藻固著於填料上，不受流水衝洗和汙染負荷的衝擊，最後經多級生物系統處理的汙水進入濾池F進行過濾後得到處理後的淨化水。即本發明的水動生物轉盤多級生物處理汙水工藝，由生物轉盤和生物淨化系統組成，其特徵在於是採用多級生物淨化過程，每級內充尼龍繩索為填料以建立穩定的生物膜淨化系統，使菌藻固著於填料上，同時該工藝採用汙水驅動生物轉盤，即水動生物轉盤設備，由於轉盤的落水和轉動給汙水內充氧以滿足生物和分解有機物所需氧，完成汙水的生物淨化處理過程。在本發明汙水處理工藝中所採用的水動生物轉盤，由於採用高位槽內汙水作為動力，其轉盤機械轉動部分與目前採用的電動生物轉盤不同之外，其它結構基本相似。多級生物淨化處理也可在目前採用的生物淨化處理過程基礎上，增設級數或採用卵石網籠將淨化過程分成若干級，並在每級中加入尼龍繩索作為填料而形成本發明汙水處理工藝。作為本發明汙水處理工藝中主體設備水動生物轉盤它由生物轉盤和水輪機組成。生物轉盤可根據所處理汙水汙染程度設置多級轉盤串連而成，每級轉盤的片數、盤直徑大小、盤間距及制盤選材質均可參考目前使用的生物轉盤而設計。水輪機是驅動物生轉盤的動力，它可參考通常的水輪機進行設計，圖2、3是本發明汙水處理工藝中所採用的水動生物轉盤的一個實例。圖2水動生物轉盤正視圖，圖3為其側視圖，圖中1、轉盤;2、轉盤支架;3、轉盤傳動輪;4、轉盤傳動帶;5、水輪傳動帶;6、水輪支架;7、水鬥;8、水鬥臂;9、水輪主動輪;10、水輪被動輪;11、碟片;12、碟片固定螺杆;13、轉盤軸;14、水輪轉軸。在圖2、3所示的水動生物轉盤結構是一個水輪機帶動兩級生物轉盤的實例。生物轉盤的兩具轉盤分別靠轉盤軸13固定在轉盤支架2上，轉盤軸13上靠水輪機一端固定有一轉盤被動輪3，與水輪機相連的轉盤軸上固定有水輪被動輪9，這個被動輪和一轉盤被動輪合為一個被動輪9，兩個被動輪3、9之間靠轉盤傳動帶4連結，使其同步轉動。在轉盤軸13上固定若干片碟片11，為保持碟片11之間間距用碟片固定螺杆12將其固定。水輪機由水輪支架6、水輪轉軸14、水鬥7、水鬥臂8及水輪主動輪9組成，水鬥7注入水後由於水的重力作用，使水輪轉動，固定在水輪軸14上的水輪主動輪9隨著水鬥臂8的轉動而轉動，通過水輪傳動帶5將動力傳遞到水輪被動輪10上帶動生物轉盤轉動。為使水動生物轉盤高效運轉1、水輪機的水輪半徑(水鬥外端到水輪轉軸距離)，應比轉盤半徑大;2、水鬥及水鬥臂重量要均衡;3、轉盤重量要均衡以保持轉速均勻，傳動省力;4、為減少動力損失應當儘可能減少轉動部分的摩擦阻力，所有轉軸都用軸承固定。對於多級生物轉盤可增加水輪機的數目或者增加水鬥容量和水鬥臂長度以增加轉動短力，例如製備8級生物轉盤可設計相同的四個水輪機，每個水輪機帶動兩組轉盤運轉。下面通過實例對本發明給予進一步說明。實例1，四級水動生物轉盤按圖2、3所示結構，(相當於兩套)製成一四級水動生物轉盤設備，每兩級轉盤用一個水輪機帶動。生物轉盤每級安裝43個轉碟片，碟片厚用0.5～1.0mm的樹酯玻璃鋼片製成，直徑為22.0cm，盤間距為1.0cm左右，碟片總面積為11.34m2左右，部分轉盤(1/2～1/3)放入轉盤水槽中，水輪機水鬥臂長22.0cm，每一水輪帶12個水鬥;水輪主動輪直輪8.0cm，水輪被動輪和轉盤被動輪直徑為10.0cm。實例2，水動生物轉盤多級生物汙水處理裝置採用實例1製備的四級水動生物轉盤，按圖1所示汙水處理工藝製備一工廠用汙水處理裝置。其裝置圖如圖4所示。圖中，20、汙水池及水泵;21、高位槽;22、引水道;23、水輪機;24、四級生物轉盤及轉盤水池;25、淨化池A;26、尼龍繩網索;27、淨化池B;28、過濾池;29、淨化水排出口。該汙水淨化裝置中，採用四級生物轉盤和兩級淨化池進行生物系統汙水處理。工業汙水放到汙水池20後由水泵將汙水提升到高位槽21內，汙水沿引水道22流出，注入水輪機23的水鬥內使其轉動，水輪機23帶動生物轉盤24轉動;汙水從水鬥倒出後通過水道進入轉盤水池24中依次流過a，b，c，d四級生物轉盤，然後進入淨化池A25，再流過淨化池B27，在淨化池26、27中放入尼龍繩索作為填料以利菌藻固著，最後汙水經過過濾池28進行過濾，得到淨化水由29流出。利用這套裝置進行汙水處理，實驗條件為氣溫19.5～25.6℃，水溫16.5～22.5℃，進水PH6.7～7.1，溶解氧為0.1～1.6mg/l，結果如表1。表1水動生物轉盤多級生物汙水處理裝置處理汙水性能(運轉1個月平均值)由表1，水力面積負荷從0.091T/m2·d增至0.3T/m2·d(約增加3倍多)，其COD去除率沒有明顯下降。而進水COD負荷及有效COD負荷卻增加了2.7和2.5倍。說明該裝置處理水量大，水力負荷高，處理效果穩定。實例3，工廠汙水處理水動生物轉盤多級生物汙水處理裝置。用於日處理工業汙水200T/d～400T/d的本發明汙水處理裝置中水動生物轉盤可採用下列設計參數轉盤直徑為1.5m，設置400片(共8級)總面積為1413m3，水輪機(共4組)直徑為2.5m，每輪設12個水鬥，其它可參考實例2。採用該汙水處理裝置與相同規格電動生物轉盤汙水處理裝置的經濟技術比較由表2給出。表2水動轉盤與電動轉盤的經濟技術比較實例4，城市汙水處理水動生物轉盤多級生物汙水處理工程，利用本發明汙水處理工藝及水動生物轉盤，可以建成處理城市汙水的多級生物系統工程，以日處理50萬噸汙水工程為例，按圖1所示處理工藝過程，建設沉澱池，貯水池、淨水池和多級生物轉盤裝置。這些工程可考慮利用天然排汙渠道(或河流)，以卵石網籠築堤將渠道分為多級，尼龍繩索為填料改造而成，其工程設計參數可參考表3，工程運轉參數可參考表4。表3運用本發明建多級汙水處理工程設計參數流量(萬噸/小時)2.082.082.08水力面積負荷(T/m·d)0.1420.1620.291轉盤總面積(m)3521126.73086419.71718213.0碟片直徑M1.51.51.5碟片總數996780873721486401級數(50片/級)19936174749728水輪機臺數996887374864水輪機直徑(M)3.03.03.0傳動直徑輪(M)0.750.750.75主動輪∶從動輪1∶11∶11∶1水槽容積m466504088922763表4運用本發明所建多級汙水處理工程運轉參數水原汙水(mg/l)出水(mg/l)去除率(%)項質目平均值(範圍)平均值(變動範圍)平均值(變動範圍)COD455.7(215-692)146.9(70-275)66.7(30.7-87.8)BOD193.6(105.9-309.2)58.1(19.2-102.0)68.5(36.2-86.5)SS201.6(68-361)51.0(3.5-93)73.0(38.2-98.4)油26.1(14.4-61.6)3.9(1.2-13.2)83.3(64.4-98.1)DO00～6.5PH6.5～7.8溫度氣溫－9－32℃水溫12℃以上停留時間轉盤區間0.99-1.57h全系統6.18-11.47h由以上實例，本發明的水動轉盤多級生物汙水處理工藝用於工廠汙水或城市汙水處理具有節省投資、節約能耗、淨化程度深，處理效果穩定和在運行過程管理和維修簡單等特點，是易於在工業中實施的較佳汙水處理工藝。權利要求1.一種水動生物轉盤多級生物汙水處理工藝，由生物轉盤和生物淨化系統組成，其特徵在於是採用多級生物淨化過程，每級內充尼龍繩索為填料建立穩定的生物膜淨化系統，同時該工藝採用汙水驅動生物轉盤，即採用水動生物轉盤設備，汙水從高位槽流出作為動力使生物轉盤轉動。2.一種用於按照權利要求1所述汙水處理工藝的專用設備水動生物轉盤，包括生物轉盤，其特徵在於該設備中還包括有驅動生物轉盤轉動的水輪機兩部分組成。全文摘要水動生物轉盤多級生物汙水處理工藝是利用多級生物系統進行工業汙水或城市汙水處理的新工藝，該工藝主要特點是採用水動生物轉盤設備，以汙水為動力驅動生物轉盤，使其設備結構簡單，降低了能耗。在該工藝中建立多級生物處理過程，可以卵石網籠，尼龍繩索作為淨化系統填料，利於菌藻固著於填料上，不受衝洗和汙染荷的衝擊，提高淨化程度和處理效果的穩定性。文檔編號C02F3/10GK1057040SQ9010513公開日1991年12月18日申請日期1990年6月2日優先權日1990年6月2日發明者劉期松,張春桂,姜晴楠,許華夏申請人:中國科學院瀋陽應用生態研究所