CN101058458A - 悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统 - Google Patents

悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统 Download PDF

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Abstract

悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统包括水体、净水装置、水体围护系统、工艺流程及管路系统、曝气系统和程序控制系统,本净水装置的净化元件是采用MBR膜生物反应器;净水装置至少设置一个净化元件;本净水装置设置净化元件悬挂系统,净化元件悬挂系统包括刚性框架、旋转机构和连索件;水体围护系统是用隔水墙将原水水体分成水体S1、S2、S3…,水体S2和S3…分别是闭合的环状水体;本装置将净化元件通过净化元件悬挂总成安装在水体S1中,并将MBR膜生物反应器与固液分离器和氧化沟工艺结合一起,在该环状水体中设置推流器,推流器使水体流动的同时又使净化元件摆动。土建施工量降低,投资降低,运行费降低,施工速度加快,产水质量高,可以做到全部自动化,无人值守。

Description

悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统
                           技术领域
本发明涉及一种悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统,适用于生活小区、楼堂和公寓设置的净水装置。
                           背景技术
现有净水装置的生物反应器的水体围护体一般采用混凝土或钢结构的池体,其结构较为复杂,需要耗费较大的成本和建造时间。本人在提交的专利申请《悬挂转动式生化反应器的净水装置及其基座施工系统》申请号2006101597439中提出了一种解决方案,该净水装置虽然非常紧凑,经济,吸收了氧化沟水处理低能耗运行特点,但是仅适用于在较大的野外自然的水域进行水体净化;浸入式中空纤维膜生物反应器(以下简称MBR膜生物反应器)作为处理生活污水的水体的一体化净水装置具有体积小、效率高、出水质量稳定、含细菌数低且其余指标直接达到中国国家的再生水标准的特点,但是MBR膜生物反应器的反应池的平池底部排死泥带来困难,如果长期不能排除死泥将严重影响产水质量。在北方使用有一个问题是冬季严寒,气温低于10摄氏度的系统保温问题,以及设备防冻问题;还有一个关键问题是降低耗电量,减小工程总造价和提高自动化水平的问题,都需要进一步改进和提高。
                          发明内容
本发明目的是在满足低能耗运行和低投资的前提下,提出占地面积较少和高效率安装施工的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统的技术方案。
本发明的净水装置是以如下技术方案实现的:净水装置的系统包括水体、净水装置、水体围护系统、工艺流程及管路系统、曝气系统和程序控制系统,净水装置包括净化元件、格栅总成、检修和维护系统和排泥悬挂装置;所述的工艺流程及管路系统包括原水输送管路系统、吸泥管路系统和达标水排出的管路系统。
本净水装置的净化元件是采用MBR膜生物反应器;净水装置至少设置一个净化元件;本净水装置设置净化元件悬挂系统,净化元件悬挂系统包括刚性框架1、旋转机构和连索件3;刚性框架1包括系列的主干悬挂梁、支线悬挂梁2和连接索39,一对支线悬挂梁中的两条悬挂梁2相互平行且水平设置,一系列主干悬挂梁的纵轴线相互平行且水平设置,系列的主干悬挂梁和支线悬挂梁2的纵轴线相互垂直联接,在垂直或水平相邻的主干悬挂梁之间设置水平连接索、垂直连接索和斜拉连接索;支线悬挂梁2设置在由刚性框架1的两个相邻的在同一水平截面的主干悬挂梁上;刚性框架1利用主干悬挂梁、支线悬挂梁2和连接索39构成为立方格的框架体;在每个净化元件左右两侧设置悬挂件,净化元件通过悬挂件与支线悬挂梁2连接;水体围护系统方案A包括在水域中利用隔水墙围护成圆柱形承放水体S1的池,净化元件悬挂在水体S1中的下部,水体S1包括将净化元件的生化反应器围护其中的区域,隔水墙上部伸出水面,隔水墙底部固定在基础上;在围护的水体的隔水墙设置进原水管道。
作为推荐方案,旋转机构包括支撑体和驱动系统,刚性框架1利用旋转机构的可转动的支撑体落定在大地基础上;刚性框架1在旋转机构的驱动系统下转动;所述的旋转机构的支撑体采用刚性导轨导轮转动机构,该机构包括导轮组18、刚性导轨和固定的刚性隔水墙;在围护水体S1、S2、S3...的任何一个刚性隔水墙为封闭的圆环状,在任选一个墙上利用连接件固定刚性导轨;每个刚性框架的两侧分别利用紧固件安装至少两个导轮组,导轮组包括导轮、支座和短轴,导轮穿在支座中的短轴上,导轮围绕短轴旋转,短轴两端固定在支座上,支座用紧固件固定在刚性框架上,导轮圆周至少在一侧设置凸唇,凸唇的挡边与刚性导轨的同一侧边啮合。
刚性框架可以按照摆放位置可以在前后左右两个的方向延伸构成横向平台和纵向平台,由相互垂直的横向平台和纵向平台可以构成更大的整体刚性框架。
作为净化元件选择方案,在图1、2和3中显示了两种形式的净化元件;反应器还有片帘式浸入膜组件或柱帘式浸入膜组件或管帘式浸入膜组件几种形式可供选择,这些都是已公知技术。
在图1和3中显示的MBR膜生物反应器8a是采用垂直使用膜丝束9a的中空纤维膜组件构成,市场已有销售。该反应器包括膜组件4(14个)、膜框架,曝气系统和滤液排出的汇流管路5;每个反应器的所有膜组件4的长中心线相互平行;每个膜组件包括膜丝束9a和汇流法兰13a;许多根中空纤维的膜丝组成梳状的膜丝束9a,膜丝束9a内腔通道两端与上下的汇流法兰13a连通,汇流法兰13a通过净化水汇流管路5a连通净化水汇流管路出口5,净化水汇流管路出口5与抽吸泵63(参考图17)的负压进口连通,本产品的特点是利用净化水汇流管路5a、管路5b代替型材15构成了膜框架;所有膜组件利用可拆卸连通管件11a悬挂设置在起码上下敞开的膜框架内,膜框架为筒状围护立方体;曝气系统的系列曝气喷射管10通过连索件固定设置在每个膜丝束9a的下部,所有曝气喷射管10的一端通过集气管14a与曝气汇流管路14连通,曝气汇流管路通过管道与曝气干管、鼓风机62连通;这些都是已有技术。
在图2显示的采用水平使用膜丝束9b的MBR膜生物反应器8b的优选方案见本人的专利申请《浸入式中空纤维膜组件及其中空纤维膜组件单元》中国专利申请号200610065807.9。该反应器包括膜组件4(9个)、膜框架,曝气系统和净化水汇流管路5a;每个反应器的所有膜组件4的长中心线相互平行;每个膜组件包括膜丝束9b和汇流法兰13b;许多根中空纤维的膜丝组成梳状的膜丝束,膜丝束9b内腔通道两端与上下的汇流法兰13b连通,汇流法兰13b通过连通管件11b通过净化水汇流管路5a连通净化水汇流管路出口5,净化水汇流管路出口5与抽吸泵63的负压进口连通,本反应器8b与反应器8a的其它不同是在膜框架四周外用水平线垂直的壁16和17和围成筒状围护立方体,所述的汇流法兰13b固定在筒状围护体的壁的可拆卸连通管件11b上,所有膜组件的膜丝束悬挂设置在上下敞开的膜框架内;曝气系统的系列曝气喷射管通过连索件固定设置在每个膜丝束9b的下部,所有曝气喷射管的一端通过集气管14b与曝气汇流管路14连通,曝气汇流管路通过管道与曝气干管、鼓风机62连通;这些都是已有技术。其特点是体积比较反应器8a更小,产水能力更大,更节省曝气量,因此运行费用较低,成本较低。
中空纤维膜的孔隙为0.2μ,中空纤维膜生化反应器可以看成反应器和固液分离器的组合,中空纤维膜生化反应器所处水体S1即是竖流生化区也是固液分离区;工艺流程及管路系统是刚进入水体S1的原水在生物膜填料层形成柱流体,柱流体在系统引流压力的作用下整体下沉,下沉中柱流体与下部的中空纤维膜擦洗曝气接触产生扰动,但是生物膜填料层大大减少了上下大幅度的旋流,该曝气对柱流体中的有机质的生化提供了氧气,该柱流体的下部受到生化程度总是比上部较高,水体S1下部原水与筒状围护体出来的旋流的面层水体定量的发生层状混合并被稀释,该层状混合体从筒状围护体周围进入筒状围护体下部重新进入筒状围护体中心,曝气使层状混合体的原水在筒状围护体中心产生举升力,释放气体的原水,又开始上述过程,如此反复地循环而使原水在水体S1得到最后的微滤净化过程并通过膜被抽吸泵吸出。
采用浸入式中空纤维膜生化反应器的工艺流程及管路系统是在中心管设置分配头,中心管固定在刚性框架中心的基座上,中心管下部的通孔与可以围绕中心管缠绕的水管连通,该水管连通抽吸泵63的高压端管口,该缠绕的水管连通再生水池29;抽吸泵的低压端管口分别连通浸入式中空纤维膜反应器的负压的产水接管(净化水汇流管路出口5)。
进一步优选方案,在中空纤维膜生化反应器和反应器的筒状围护体上部设置生物膜填料层,生物膜填料运行时比重在1~1.2之间,生物膜填料层通过连索件固定在筒状围护体上部的刚性框架上,在生物膜填料层和筒状围护体之间留有在曝气时产生旋流的水体回流通道。
进一步优选方案,所述的水体围护系统(B)是在水体围护系统方案A的基础上用在刚性框架1上悬挂的隔水墙将圆柱形生化反应池中的水体S1分成扇形的两部分水体S1a和S1b,悬挂的隔水墙两侧端部和底部与圆柱形生化反应池可以滑动接触从而泄漏很少,在每一部分水体中设置中空纤维膜反应器。程序控制系统使抽吸泵轮回序批式抽吸反应器产水(参考图17,轮换打开阀11和12),该系统在其中一部分反应器停止抽水仍可持续曝气一定时间可以增加生化时间提高出水质量(参考图17,轮换打开阀3和4),同时加大空气擦洗膜时间防止污染。
作为可选方案,净水装置的水体围护系统C是用隔水墙在水体S1外周至少再围护一道沟承放水体S2、S3...,水体S2、S3...是围绕水体S1分别形成的闭合的环状水体,在围护水体S2、S3...的隔水墙设置原水入口;从水体S2、S3...、隔水墙的入口和水体S1之间设置原水通道。
进一步优选方案,在水体S2、S3...中设置至少一个环状的悬挂隔水墙58,悬挂隔水墙58上部伸出水面并悬挂在刚性框架的横向平台57b和纵向平台57a上,悬挂隔水墙58底部与基础滑动接触;环状的悬挂隔水墙内58外形成两个封闭环状沟;在横向平台57b和纵向平台57a交叉的中部设置桅杆60,桅杆60和悬挂隔水墙58上部伸出水面的吊点之间固定连索件,连索件可以是拉链或钢丝绳或拉杆中任何一种。
进一步优选方案,旋转机构的驱动系统是水体S2、S3...中设置至少一个潜水推流器,潜水推流器通过连接件悬挂固定在刚性框架上。
进一步优选方案,净水装置在水体S2、S3...中设置曝气装置,曝气装置包括曝气发生器和潜水曝气分配器,曝气发生器可以是鼓风机或曝气机(潜水曝气机),潜水曝气分配器是曝气头或曝气管中任何一种;潜水曝气分配器通过连接件悬挂固定在刚性框架上,曝气发生器可以与MBR膜生物反应器共用一个鼓风机。
可以利用潜水推流器带动刚性框架及其净化元件和悬挂的隔水墙在水域中摆动,(在水体S2、S3...中同时设置潜水推流器时,该潜水推流器转向相同);也可以利用设置机械驱动装置带动刚性框架及其净化元件和悬挂的隔水墙在水域中摆动,该机械驱动装置为公知技术,例如在大型圆柱状的污泥沉降池中刮泥机使用的机械驱动装置。
潜水推流器除作为净化元件旋转的驱动系统的作用外,潜水推流器和潜水曝气分配器使环状水体S2、S3...中起到氧化沟的重要作用,可以使用曝气潜水推流器,将曝气和推流两种功能结合在一起使用,潜水推流器、潜水曝气分配器和曝气潜水推流器是已有技术;环状水体S2、S3...中可以作为好氧生化的氧化沟,也可以作为厌氧或缺氧(兼性)生化的氧化沟,推流的作用使水体运动起来,使水体S1底部活性污泥回流到水体S3中,从而让活性污泥在水体悬浮中与有机质接触进行生化,参与和新加入的原水的生化处理。由于曝气发生器和潜水推流器经常处于摇摆状态,其对于沉淀在水体S2、S3...中所经过的沉积底部较牢固的某处活性污泥比较已有技术的氧化沟处理方式产生更强有力的搅拌作用,但是为保证活性污泥悬浮所需的整体流速可以更小,因此能耗更小;曝气气泡在水体中经过的路径加长,氧利用的效果更好;如果不开动潜水曝气分配器,该水体S2、S3...中成为厌氧沟,可利用厌氧细菌对原水的生化处理,当曝气充氧和厌氧交替运行时,可以利用好氧菌、厌氧菌和兼性菌对水体进行硝化和反硝化作用,利用反硝化时释放的氧作为好氧菌营养,达到节能的作用;还可在本净化装置完成脱氮与除磷作用,为原水体进入水体S1之前得到了有效的预处理。
进一步优选方案,在水体S1的圆柱形生化反应池底部设置成圆锥斗形状,在圆锥斗中心上部设置排泥悬挂总成,排泥悬挂总成包括潜水排泥泵系统及其连接件,潜水排泥泵通过连接件固定在刚性框架上,潜水排泥泵高压出口的泥浆通过柔性排泥管路排到污泥池或作为活性污泥与上游的原水混合。由于本净水装置可以在水域中来回摆动,在水体S1底部蓄积的污泥被悬挂在刚性框架上的隔水墙刮动,许多污泥聚集在圆锥斗中心的根部,一部分从隔水墙和基础的密封间隙泄漏出去,余下部分起到密封作用,在水体S1设置排泥悬挂总成是为了将水体S1种多余的污泥用潜水排泥泵系统排除。
进一步优选方案,在水体S2或S3或S4...的外周设置固液分离的斜板沉降池SF,在斜板沉降池SF中采用斜管沉降器;斜管沉降器包括收水槽42、净水池Sd、污泥流道52、布水管道50和斜管40,布水管道的入口连通水体S2,布水管道的出口是通过水平设置的布水管上均布的通孔,通孔设置在斜管40下部,收水槽42设置在斜管40上部,收水槽42进水堰板低于水面,收水槽42排水口与净水池Sd连通;斜板沉降池SF底部为锥形漏斗型的接泥盘;在斜板沉降池SF底部设置一个潜水排泥泵41,潜水排泥泵41通过连接件悬挂在刚性框架1的端部。斜板排出的泥浆通过污泥流道52达到斜板沉降池SF底部,潜水排泥泵41将池SF底部泥浆通过管路排至污泥浓缩池Sw或作为活性污泥与上游的原水混合。设置固液分离沉降池是为了以较低成本获得较低质量的净化水,例如不回用直接排放的达标水。使用方式是将从水体S2或S3或S4...上游制成的生化成熟(COD和BOD值达标)的原水。
作为可选方案,在水体S2和S3中分别对称设置排泥悬挂总成,该排泥悬挂总成通过连接件固定在纵向平台57a上,排泥悬挂总成包括潜水排泥泵36系统及其连接件,潜水排泥泵36通过连接件固定在刚性框架上,潜水排泥泵高压出口的泥浆通过柔性排泥管路排到污泥池或作为活性污泥与上游的原水混合。该排泥悬挂总成可以将水体S2和S3中多余的污泥排出。
作为可选方案,所述的检修和维护总成包括MBR膜生物反应器移动和起重总成,所述的MBR膜生物反应器移动和起重总成是在每个浸泡MBR膜生物反应器的反应池的上部刚性框架1设置行车梁,行车梁通过龙门架固定在刚性框架1上,行车梁设置匹配的移动式MBR膜生物反应器的起重机,移动和起重机是市场销售的水平移动电动行车和垂直电动起重机组合装置,垂直电动起重机通过吊索与MBR膜生物反应器的膜框架连接。该水平移动电动行车可以使净化装置沿缆索导轨往复直线移动,还可以利用该起重机起吊MBR膜生物反应器并进行上下移动,以完成安装、化学冲洗和维修任务。移动和起重机本身是已有技术。
本设备可以考虑分别下述公知的系统及其操作(参考图17):
对于设置双沟(形成水体S2、S3)的氧化沟的净水装置,其运行的整个过程分为四个阶段。
阶段A:原污水与活性污泥接触(可以是沉降池回流污泥)从潜水推流器负压区均流入水体S2的沟中(打开阀6)。水体S2在前一阶段已进行了充分曝气和消化作用,细菌已吸收了大量的磷。在阶段A,水体S2中的曝气量减少至低位,维持缺氧阶段;水体S2中的浓度上升,并在缺氧条件下进行反硝化过程,而水体S3中的曝气量处于高位,进行充分充氧和硝化过程,细菌吸收污水中的磷,水体S3原水中磷的浓度下降,水体S3出水调节堰降低,处理后的水由水体S3的沟流入生化反应池水体S1(打开阀14)或固液分离沉降池水体SF中(打开阀16)。
阶段B:原污水与活性污泥接触(可以是沉降池回流污泥),配水后还是进入的水体S2的沟,不过此时水体S2、沟S3的曝气量均处于高位运行以完成充氧、曝气、硝化过程,刚进的原水中的磷与在阶段A水体S2中释放的磷一起进入好氧条件的水体S3中,停留一定时间后,水体S3中混合液的磷含量降低。该阶段的停留时间取决于水体S3水中的剩余氧量,硝化过程完成后水由水体S3的沟流入生化反应池S1(打开阀14)或固液分离沉降池水体SF中(打开阀16)。
阶段C:阶段C与阶段A相似,水体S2和水体S3的工艺条件互换,功能正好相反。此时反硝化作用在水体S3进行,而硝化作用则在水体S2进行。
阶段D:阶段C与阶段B相似,阶段B和阶段D是短暂运行充氧,使吸收磷的微生物(硝化菌)有更多的工作时间,但是水体S2的沟和水体S3的沟进出水情况相反。
从上述运行过程来看,水体S2的沟和水体S3的沟交替出水,当沟中曝气量处于低位时进行反硝化作用和磷的释放,曝气量处于高位运行时进行消化作用和磷的吸收。通过适当的调节处理过程的不同阶段,则出水中磷、硝酸盐和氨氮的浓度是很低的。典型的生物脱氮除磷持续时间为4~8小时。
生化反应池S1净水装置的生化反应器可以采用公知技术(参考图17)的抽滤方式。净水装置的生化反应器可以采用公知技术的反冲方式:利用气体或液体从滤清液排出管道进入法兰的滤清液室从膜丝内部对滤膜进行反冲;
本设备的使用可以由PLC程序控制器的自动程序控制系统完成。
净化元件在水域中运行的一种操作方法是:
程序1:两侧潜水推流器在水体S2、S3...的沟中同方向旋转运行,净化元件沿缆索61从原始位置直线运动到位置i,利用制动机构使净化元件停留在水体中位置i;
程序2:两侧潜水推流器在水体S2、S3...的沟中与程序1同方向旋转运行,水体产生水平旋流;可根据设定可满足生化要求的最低水流速改变潜水推流器的叶轮转速;
程序3:两侧潜水推流器在水体S2、S3...的沟中与程序1相反的方向旋转运行,净化元件沿缆索从位置i直线运动到位置ii,利用制动机构使净化元件停留在水体中位置ii;
程序4:两侧潜水推流器在水体S2、S3...的沟中与程序2同方向相同旋转运行,水体产生水平旋流;可根据设定可满足生化要求的最低水流速改变潜水推流器的叶轮转速;
重复操作程序1~4,周而复始。净化元件围绕定点往复移动。对于采用设置水体S3和S4的水体围护体系统,可以利用在其中一个水体中的潜水推流器使净化元件顺时针旋转作为净化元件向前的驱动力,在另一个水体中的潜水推流器使净化元件逆时针旋转作为净化元件向后的驱动力。
本发明具有的优点和积极效果是:
1)可以采用周期循环和连续循环综合活性污泥法。根据电脑程序设定微生物处于厌氧-好氧-缺氧周期性变化之中,厌氧-好氧-缺氧各段时间可以调整;MBR/接触生化反应器可以单独运行,再生水产量和达标排放水比例可根据需要调整。
2)工艺流程非常简单,占地少,特别是土建投资低,总造价低于其他传统技术的20%以上;
3)能很好缓冲进水水质和水量的波动;
4)在进行生物脱磷除氮操作时,整个工艺的运行得到良好的控制;出水水质优于普通活性污泥法,中水水质可以一步达到国家标准(GB/T18920-2002)《城市污水再生利用城市杂用水标准》的水质;
5)运行系统简单,无需大量污泥回流。
6)由于中空纤维膜的微滤孔非常小,如果污水处理的前端净化处理效率低,排水中的COD和BOD不能达标,膜将很快被堵赛,从而表现为系统排水压力上升,流量减少,这些参数可以通过仪表数字直观的显示出来。如果排水中的COD和BOD大大低于达标排水的要求,膜的堵赛将变得非常缓慢,而本系统可以很容易地做到排水中的COD和BOD大大低于达标排水的要求,正是这种特点使本系统非常便于智能数字控制,对操作者十分友好,不需要操作者高深的分析与判断能力。采用PLC程序控制器进行智能数字控制,人机对话的触摸屏控制,可对曝气时间,抽吸时间等可根据原水工况,出水水质要求以及运行费用的控制设定全部全自动控制,可无人值守,并可根据污水量变化自动调整单位时间处理量;膜化学反冲洗系统半自动控制,劳动强度地,维护人员少,特别是在本系统首次启动,对菌种驯化与培养可以按照操作手册,采取数字智能控制运行。
7)动力设备减少,抽吸泵可以将中水直接输送到扬程范围以内的地区,例如景观水池,节省能源与设备投资,运行费比较公知技术降低30%以上。
8)可以间歇序批式运行,污水存储量大,耐有机物负荷和水量冲击大,在低有机负荷、低污水水量的枯水期和外界气温低的时期,运行费很低,无任何运行障碍。
9)膜过滤比较砂滤具有过滤精度极高且不受人为控制;反冲再生不需净水,因此产水效率较高;本系统膜过滤的鼓风的同时作为生化所需曝气使用,又由于膜组件在反应池中来回摇摆,延长了氧气在原水中的生化时间,节能效果显著。
10)本系统采用了氧化沟、MBR生化反应器、接触生化反应器、斜板沉降、砂滤等几种工艺设备组合,并可设置生物除臭系统等,它们反映了当前社会污水处理技术最新的成果,各种工艺的相关的土建结构基本设置在一个构造平面,操作者可以直观的看到各种工艺流程演示,可以利用本系统进行好氧、厌氧和兼性流程试验;各种流程的交替启动友好和迅速;特别是有效的防止污泥膨胀等失误。
有关柔性隔水墙的技术方案见本人提交的专利申请《生化、过滤和隔水柔管墙》,中国专利申请号200610065805.X。
                        附图说明
图1是膜丝束垂直使用的中空纤维膜生物反应器及反应器悬挂系统示意图,图2的A-A剖视图。
图2是膜丝束水平使用的中空纤维膜生物反应器及反应器悬挂系统示意图。
图3是图1的右视图。
图4是图5的R向视图。
图5是图18的Z放大示意图,显示了导轮式滚动机构的剖面图。
图6是悬挂摇摆式生化反应器的净水装置的俯视图。
图7是本发明的图6的净化元件悬挂系统的轴测图。
图8是悬挂摇摆式生化反应器的净水装置又一个实施例的俯视图。
图9是本发明的图8的净化元件悬挂系统的轴测图。
图10是悬挂摇摆式生化反应器的净水装置又一个实施例的俯视图。
图11本发明的图10的净化元件悬挂系统的轴测图。
图12图6的B-B剖视图。
图13是图6的C-C剖视图。
图14是图10的D-D剖视图。
图15是悬挂摇摆式生化反应器的净水装置又一个实施例的俯视图。
图16图15的E-E剖视图。
图17是净水装置的系统工艺流程图。
其中:1-刚性框架,1a、1b、1c、1d-主干悬挂梁,2-支线悬挂梁,3-悬挂件,4-膜组件,5-净化水汇流管路出口,5a-净化水汇流管路,5b-净化水连通管路,6-生物膜填料层,7-限位件,8、8a、8b-浸入式中空纤维膜反应器,9a、9b-膜丝束,10-曝气喷射管,11a、11b-可拆卸连通管件,12-原水流向,13a、13b-膜丝束汇流法兰,14-曝气管路入口,14a、14b-曝气主干管路,15-型材,16、17-壁板,18-导轮组,19-刚性导轨,20-隔水墙,21-压板,22-导轮,23-紧固件,24-短轴,25-地脚螺栓,26-支座,27-凸唇,28-潜水推流器,29-再生水池,30-潜水曝气分配器,31-潜入地下设备操作间,32-再生水泵排出管道,33-调节池,34-格栅总成,35-进原水口,36-污泥泵,37-隔水墙,37a-隔水墙侧边,38-隔水墙,39-连接索,39a-水平连接索,39b-垂直连接索,39c-斜拉连接索,39c1-钢丝连接索,39c2-链连接索,39c3-刚性斜拉连接索,40-斜管,41-潜水排泥泵,42-收水槽,43-达标水溢流出管道,44-龙门架,45-起重平移导轨梁(兼绗架),46-隔水墙,47-潜水排泥泵,48-水平移动电动行车,49-起重缆索,50-布水管道,51-支撑梁、52-污泥流道,53-垂直电动起重机,54-绗架梁,55-彩钢板房,56-池锥底,57a-纵向平台,57b-横向平台,58-悬挂隔水墙,59-钢丝绳,60-桅杆,61-原水泵,62-鼓风机,63-抽吸泵,64-流量计,65-消毒器,S1、S1a、S1b、S2、S3、S4-水体,SF-斜板沉降池,Sd-净水池,Sw-污泥浓缩池。
                        具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的描述。
在图2、4、5、6和7中显示本发明整体成套后的实施例1;本净水装置设置净化元件、净化元件悬挂系统、水体围护系统、工艺流程及管路系统和曝气系统;本净水装置的净化元件是采用浸入式中空纤维膜生物反应器;净水装置设置六个净化元件,净化元件悬挂系统包括刚性框架1、旋转机构和连索件3;刚性框架1包括主干悬挂梁1a、1b、1c、1d、...、支线悬挂梁2和连接索39,一对支线悬挂梁中的两条悬挂梁2相互平行且水平设置,一系列主干悬挂梁1a、1b、1c、1d、...的纵轴线相互平行且水平设置,系列的主干悬挂梁1a、1b、1c、1d、...和支线悬挂梁2的纵轴线相互垂直联接,在垂直或水平相邻的主干悬挂梁1a、1b、1c、1d、...之间设置水平连接索39a或垂直连接索39b或斜拉连接索39c,其中水平连接索39a和垂直连接索39b为刚性杆,斜拉连接索39c位柔性连接索,刚性框架1两侧部分连接索采用仅承受拉力的连接索,其中连接索39c1为钢丝索,连接索39c2为链索,连接索39c3仍然为刚性索;支线悬挂梁2设置在由刚性框架1的两个相邻的在同一水平截面的主干悬挂梁(例如:1d、1c)上;刚性框架1利用主干悬挂梁1a、支线悬挂梁2和连接索39构成为立方格的框架体,立方格上对应的元件相互平行;四个悬挂件3分别固定在每个净化元件8b左右两侧,净化元件8b通过悬挂件3与刚性框架1的一对支线悬挂梁中2连接,并用限位件7完成水平限位;水体围护系统包括在水域中利用隔水墙20围护成圆柱形承放水体S1的池,净化元件8b悬挂在水体S1中的下部,水体S1包括将净化元件8b的生化反应器围护其中的区域,隔水墙20上部伸出水面,隔水墙20底部固定在基础上;在围护的水体的隔水墙20设置进原水管道。
旋转机构包括支撑体和驱动系统,刚性框架利用旋转机构的可转动的支撑体落定在大地基础上;刚性框架1在旋转机构的驱动系统下转动;所述的旋转机构的支撑体采用刚性导轨导轮转动机构,该机构包括导轮组18、刚性导轨19和固定的刚性隔水墙20;在围护水体的刚性隔水墙20为封闭的圆环状,在该墙上利用压板21和紧固件25固定刚性导轨19;每个刚性框架1的两侧分别利用紧固件安装四套导轮组18,导轮组18包括导轮22、支座26和短轴24,导轮22穿在π形的支座中的短轴24上,导轮22围绕短轴24旋转,短轴24两端固定在支座26上,支座26用紧固件23固定在刚性框架上,导轮圆周设置单侧凸唇27,凸唇27的挡边与刚性导轨侧边啮合,单侧凸唇27设置在刚性导轨内侧。
在水域S2中设置两个潜水推流器28,两个潜水推流器的叶轮旋转方向相同;在水域S2中设置两个潜水曝气分配器30,潜水推流器28和潜水曝气分配器通过连接件固定在刚性框架上。潜水曝气分配器为曝气喷管30,曝气喷管30连通鼓风机62(参考图17),曝气喷管30潜在水中;驱动系统用潜水推流器28代替。抽吸泵63设置在刚性框架1上;鼓风机62设置在潜入地下设备操作间31或刚性框架1上(图中没有画出)。
在所述的反应器8b的筒状围护体上部设置生物膜填料层6,生物膜填料层6的层高h以不超出水面为宜,生物膜填料层通过连索件固定在筒状围护体上部。
本例将S1用隔水墙37分成两个设置相同的水体S1a和S1b;隔水墙37上部伸出水面并悬挂在刚性框架1的主干悬挂梁1b上,并经过主干悬挂梁1c构成的截而,隔水墙的侧边和底边37a与承放水体S1的池接触,净水装置设置28个净化元件8b,净化元件对称设置在隔水墙37两侧,每侧设置两排净化元件,在围护的水体的隔水墙的上部S1a和S1b分别设置进原水管道通过阀门分别与进原水口35连通。
本实施例的水体围护系统是用固定的隔水墙38在水体S1外再周围护一道沟承放水体S2,水体S2是围绕水体S1形成的闭合的环状水体,隔水墙38设置在大地的基础66上;在围护水体S2的隔水墙38设置原水入口,从水体S2隔水墙38的入口和水体S1之间设置原水通道;原水的入口设置格栅总成34(图中没有画出全部要素)。
本例的达标水的排出管路系统是:原水从进水口35、格栅总成34、水体S2、进水口、轮回进入水体S1a和S1b,再进入其中的反应器8b的膜丝束、汇流管路5连接抽吸泵63,抽吸泵63出水通过设置在刚性框架1上的可以围绕刚性框架1旋转中心弯曲的柔性管向净水池29输送达标水,刚性框架1上设置工作桥架可以用于布置电缆等基础设施,也可以用于操作或检修人员通行(图中没有画出)。
在图8、9、12和13中显示本发明整体成套后的实施例2;
本实施例与实施例1的区别是净水装置的水体S1中的六个净化元件对称设置在隔水墙37两侧,每侧设置一排净化元件。在水体S2的外周设置固液分离的斜板沉降池SF,斜板沉降池SF接近矩形;在斜板沉降池SF中采用斜管沉降器;斜管沉降器包括收水槽42、净水池Sd、污泥流道52、布水管道50和斜管40,布水管道的入口连通水体S2,布水管道的出口是通过水平设置的布水管上均布的通孔,通孔设置在斜管40下部,收水槽42设置在斜管40上部,收水槽42进水堰板低于水面,收水槽42排水口与净水池Sd连通;斜板沉降池SF底部为锥形漏斗型的接泥盘;在斜板沉降池SF底部设置一个潜水排泥泵41,潜水排泥泵41通过连接件悬挂在刚性框架1的端部,斜板排出的泥浆通过污泥流道52达到斜板沉降池SF底部,潜水排泥泵41将池SF底部泥浆通过管路排至污泥浓缩池Sw。
所述的检修和维护总成包括MBR膜生物反应器移动和起重总成,所述的MBR膜生物反应器移动和起重总成是在每个浸泡MBR膜生物反应器的反应池的上部刚性框架1设置行车梁45,行车梁45为工字型钢,行车梁通过龙门架44固定在刚性框架1上,行车梁45设置匹配的移动式MBR膜生物反应器的起重机,移动和起重机是市场销售的水平移动电动行车48和垂直电动起重机53的组合装置,垂直电动起重机53通过吊索49与MBR膜生物反应器的膜框架连接。起吊MBR膜生物反应器时需要暂时将阻碍的斜拉的连接索拆除。其余与实施例1相同。
在图10、11、14和17中显示本发明整体成套后的实施例3;
本实施例与实施例2的区别主要是净水装置设置12个净化元件,净化元件对称设置在隔水墙37的两侧,每侧设置两排净化元件8;其净水装置的水体围护系统C是用隔水墙46在水体S2外周至少再围护一道沟承放水体S3,水体S3是围绕水体S2分别形成的闭合的环状水体,在围护水体S3的隔水墙46设置原水入口;从水体S3和水体S2之间的隔水墙38设置原水通道而成为串联系统(打开阀6、7和14、关闭阀8、10和13,或者打开阀8、10和13、关闭阀6、7和14),采用连续式运行;或者从水体S3的内隔水墙38和水体S2的内隔水墙20分别设置原水通道与水体S1的原水入口连通而成为并联系统(打开阀6和8、关闭阀7、和10),采用序批式轮回运行。在水体S2的外周设置扇形的斜板沉降池SF。分别利用阀1和5控制潜水曝气分配器30的曝气量;
在水体S1的圆柱形生化反应池底部设置成圆锥斗56形状,在圆锥斗56中心上部设置排泥悬挂总成,排泥悬挂总成包括潜水排泥泵系统及其连接件,潜水排泥泵47通过连接件固定在刚性框架1上。潜水排泥泵47高压出口的泥浆通过柔性排泥管路排到污泥池或作为活性污泥与上游的原水混合。
在水体S2和S3中分别对称设置排泥悬挂总成,该排泥悬挂总成通过连接件固定在纵向平台57a上,排泥悬挂总成包括潜水排泥泵36系统及其连接件,潜水排泥泵36通过连接件固定在刚性框架上,潜水排泥泵36高压出口的泥浆通过柔性排泥管路排到污泥池或作为活性污泥与上游的原水混合。
在水体S2和S3中分别对称设置两个潜水推流器28和两个潜水曝气分配器30,潜水推流器28和潜水曝气分配器30通过连接件固定在横向平台57b和纵向平台57a上;刚性框架的横向平台57b和纵向平台57a用连索件构成,并用斜拉连索件59a使横向平台57b和纵向平台57a相互锚固;在横向平台57b和纵向平台57a上用连接索39连接绗架梁54以增加刚性框架1的强度。
在水体S1、S2、S3的隔水墙上设置彩钢板房55以利于冬季保温。
其余与实施例2基本相同。
在图15和16中显示本发明整体成套后的实施例4;
本实施例与实施例3的区别主要是在水体S2、S3中设置一个环状的悬挂隔水墙58,悬挂隔水墙58上部伸出水面并悬挂在刚性框架的横向平台57b和纵向平台57a上,悬挂隔水墙58底部与基础滑动接触;环状的悬挂隔水墙内58外形成两个封闭环状沟;在横向平台57b和纵向平台57a交叉的中部设置桅杆60,桅杆60和悬挂隔水墙58上部伸出水面的吊点之间固定连索件,连索件可以是钢丝绳59b。本实施例没有设置彩钢板房,其余与实施例3基本相同。
以上通过具体的较佳的实施例对本发明作进一步阐明,显而易见,但在不偏离本发明权利要求限定的范围和精神条件下,可以做出不同的修改、增加、变形和组合。

Claims (10)

1、一种悬挂摇摆式生化反应器的净水装置及系统,净水装置的系统包括水体、净水装置、水体围护系统、工艺流程及管路系统、曝气系统和程序控制系统,净水装置包括净化元件、格栅总成、检修和维护系统和排泥悬挂装置;其特征是,本净水装置的净化元件是采用浸入式中空纤维膜生物反应器(简称MBR膜生物反应器),净水装置至少设置一个净化元件;本净水装置设置净化元件悬挂系统,净水装置至少设置一个净化元件,净化元件悬挂系统包括刚性框架(1)、旋转机构和连索件(3);刚性框架(1)包括系列的主干悬挂梁、支线悬挂梁(2)和连接索(39),一对支线悬挂梁中的两条悬挂梁(2)相互平行且水平设置,一系列主干悬挂梁的纵轴线相互平行且水平设置,系列的主干悬挂梁和支线悬挂梁(2)的纵轴线相互垂直联接,在垂直或水平相邻的主干悬挂梁之间设置水平连接索、垂直连接索和斜拉连接索;支线悬挂梁(2)设置在由刚性框架(1)的两个相邻的在同一水平截面的主干悬挂梁上;刚性框架(1)利用主干悬挂梁、支线悬挂梁(2)和连接索(39)构成为立方格的框架体;在每个净化元件左右两侧设置悬挂件,净化元件通过悬挂件与支线悬挂梁(2)连接;水体围护系统方案(A)包括在水域中利用隔水墙围护成圆柱形承放水体(S1)的池,净化元件悬挂在水体(S1)中的下部,水体(S1)包括将净化元件的生化反应器围护其中的区域,隔水墙上部伸出水面,隔水墙底部固定在基础上;在围护的水体的隔水墙设置进原水管道。
2、根据权利要求1所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,所述的水体围护系统(B)是在刚性框架(1)上悬挂的隔水墙将圆柱形生化反应池中的水体(S1)分成扇形的两部分水体(S1a)和(S1b),悬挂的隔水墙两侧端部和底部与圆柱形生化反应池可以滑动接触,在每一部分水体(S1a)和(S1b)中设置中空纤维膜反应器。
3、根据权利要求1或2所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置的系统,其特征是,净水装置的水体围护系统(C)是用隔水墙在水体(S1)外周至少再围护一道沟承放水体(S2)、(S3)...,水体(S2)、(S3)...是围绕水体(S1)分别形成的闭合的环状水体,在围护水体(S2)、(S3)...的隔水墙设置原水入口;从水体(S2)、(S3)...、隔水墙的入口和水体(S1)之间设置原水通道。
4、根据权利要求1或3所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,旋转机构包括支撑体和驱动系统,刚性框架(1)利用旋转机构的可转动的支撑体落定在大地基础上;刚性框架1在旋转机构的驱动系统下转动;所述的旋转机构的支撑体采用刚性导轨导轮转动机构,该机构包括导轮组、刚性导轨和固定的刚性隔水墙;在围护水体(S1)、(S2)、(S3)...的任何一个刚性隔水墙为封闭的圆环状,在任选一个墙上利用连接件固定刚性导轨;每个刚性框架的两侧分别利用紧固件安装至少两个导轮组,导轮组包括导轮、支座和短轴,导轮穿在支座中的短轴上,导轮围绕短轴旋转,短轴两端固定在支座上,支座用紧固件固定在刚性框架上,导轮圆周至少在一侧设置凸唇,凸唇的挡边与刚性导轨的同一侧边啮合。
5、根据权利要求1所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,在水体(S2)、(S3)...中设置至少一个环状的悬挂隔水墙(58),悬挂隔水墙(58)上部伸出水面并悬挂在刚性框架上,悬挂隔水墙(58)底部与基础滑动接触;环状的悬挂隔水墙内(58)外形成两个封闭环状沟;在横向平台(57b)和纵向平台(57a)交叉的中部设置桅杆,桅杆和悬挂隔水墙(58)上部伸出水面的吊点之间固定连索件,连索件可以是拉链或钢丝绳或拉杆中任何一种。
6、根据权利要求1所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,净水装置在水体(S2)、(S3)...中设置至少一个曝气装置,曝气装置包括曝气发生器和潜水曝气分配器,曝气发生器可以是鼓风机或曝气机;潜水曝气分配器通过连接件悬挂固定在刚性框架上。
7、根据权利要求1所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,旋转机构的驱动系统是水体(S2)、(S3)...中设置至少一个潜水推流器,潜水推流器通过连接件悬挂固定在刚性框架上。
8、根据权利要求1所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,在中空纤维膜生化反应器和反应器的筒状围护体上部设置生物膜填料层,生物膜填料运行时比重在1~1.2之间,生物膜填料层通过连索件固定在筒状围护体上部的刚性框架上,在生物膜填料层和筒状围护体之间留有在曝气时产生旋流的水体回流通道。
9、根据权利要求1或4所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,在水体(S2)或(S3)或(S4)...的外周设置固液分离的斜板沉降池(SF),在斜板沉降池SF中采用斜管沉降器;斜管沉降器包括收水槽、净水池(Sd)、污泥流道、布水管道和斜管,布水管道的入口连通水体(S2),布水管道的出口是通过水平设置的布水管上均布的通孔,通孔设置在斜管下部,收水槽设置在斜管上部,收水槽进水堰板低于水面,收水槽排水口与净水池(Sd)连通;斜板沉降池(SF)底部为锥形漏斗型的接泥盘;在斜板沉降池(SF)底部设置一个潜水排泥泵,潜水排泥泵通过连接件悬挂在刚性框架的端部。
10、根据权利要求1或4所述的悬挂摇摆式生化反应器的净水装置,其特征是,所述的MBR膜生物反应器移动和起重总成是在每个浸泡MBR膜生物反应器的反应池的上部刚性框架(1)设置行车梁,行车梁通过龙门架固定在刚性框架上,行车梁设置匹配的移动式MBR膜生物反应器的起重机,移动和起重机是市场销售的水平移动电动行车和垂直电动起重机组合装置,垂直电动起重机通过吊索与MBR膜生物反应器的膜框架连接。
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