CN101224920A

CN101224920A - 行星转刷

Info

Publication number: CN101224920A
Application number: CNA2008100081747A
Authority: CN
Inventors: 高根树
Original assignee: BEIJING GSE DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: BEIJING GSE DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-07-23

Abstract

本发明属于化工传质技术领域。转碟曝气机等技术存在无效能耗高、影响深度小、蠕变弯曲的缺陷。本发明包含传动装置、固定刷耙9、行星刷耙8、转盘10、主轴2、悬索11。刷耙包含针苗12、定位环13、分隔环14、端板15、轴管16。针苗12为U字形，均匀密集呈辐射状排列挂在一圆形定位环13上，挂好针苗12的定位环13加上分隔环14，相互分层叠置串在轴管16上。针苗12可为空心管。本发明刷耙比表面积大、载气入水、入水不起水花、出水不起水沫、能耗低、传质效率提高40％，推流均匀，对生化池的影响深度达到7m。可以显著提高氧化沟、消化池的处理能力。本发明用于环保、化工污水处理。

Description

行星转刷

一、技术领域

本发明行星转刷属于化工、环保水与污水生物化学处理技术领域。涉及氧化沟、硝化池、反硝化池、均质池等的传质、曝气、推流。

二、背景技术

污水处理设施的规模、投资、能耗依赖于设备的效率。长期以来，污水生化处理工艺中一直有三种主流设备：旋转式生物反应器、转刷曝气机和转碟曝气机。

旋转式生物反应器采用表面有很多沟槽的慢速转盘进行微生物挂膜，并向污水中输送溶解氧。

转刷曝气机、转碟曝气机广泛用于污水处理氧化沟推流和溶氧。曝气设备的充氧能力指标与转子转速、浸没深度有关。在同一浸没深度下，转速越大，充氧能力越大。转盘或转刷适用的转速很低，转盘的最大直径也只能在1500mm以内，不能过大。转刷曝气机的影响深度不如转碟曝气机大。

目前这些设备面临如下问题一直没有解决：

1)影响深度不够

氧化沟的设计池深已经超过5m。当今转碟最大直径达到1470mm，影响深度只能达到3~4m。大型氧化沟底部污泥容易沉淀而趋于厌氧的问题愈来愈突出，这是导致已建成污水处理厂不能达标排放的重要原因。传统曝气设备已经远远不能满足大型污水处理工程的需要。

硝化池、反硝化池也存在活性污泥扰动深度不足问题。

2)转轴蠕变弯曲能耗加大

随着氧化沟宽度加大，转碟曝气机的转轴跨度达到7~10m，轴多用Ф326mm、壁厚30mm的低碳钢厚壁管。由于轴截面刚度相对于轴重量不够，在休池或停运时，轴管在自重和碟片载荷作用下发生蠕变，常常造成转轴弯曲，设备再运行时负荷和能耗均显著增大，严重时设备不能运转。

3)能耗高

转刷、转碟在抛洒污水过程中消耗的能量有相当一部分是没有效果的，特别是刷片、碟片托起的回水，更是内耗。

4)污水处理设施效率低

污水处理设施中，无论氧化沟、硝化池、反硝化池、均质池，随着处理能力增大，受困于设备放大的局限性，单位池容的处理效果显著下降，留池时间过长，污水处理运行成本居高不下。

三、发明内容

发明的目的

本发明有以下三个目的：

1)显著加大设备对池内污泥的扰动深度；

2)显著降低污水生化处理设备的能耗，提高设备单位能耗的传质、推流效果；

3)显著提高旋转结构的抗蠕变弯曲能力。

技术方案

本发明技术方案是一种行星转刷，安装在污水处理设施上，用来对污水完成曝气、推流，或用于其它生物、化学传质工艺。它包含电机7、减速机6、带座轴承1、旋转结构。减速机6通过联轴器、齿轮组5、皮带轮组其中之一与旋转结构连接。旋转结构水平安装，直立旋转。其特征在于：

旋转结构为组合体，包含至少两个固定刷耙9、至少两个行星刷耙8、至少一付转盘10、一根主轴2、两倍于行星刷耙8数量的悬索11。

主轴2采用管材，直径不大于300mm，主轴2上以大于固定刷耙9长度的间距平行串接一对转盘10，行星刷耙8和固定刷耙9夹在两个转盘10中间。转盘10中央为穿主轴2的孔，孔外同心的圆周上均匀分布有一排孔，再向外同心的圆周上均匀分布固定有用来挂悬索11的短桩3。固定刷耙9固定于主轴2外圈，行星刷耙8悬挂在短桩3上。多对转盘10之间辅助管节4用螺栓固定或焊接。

固定刷耙9与行星刷耙8包含针苗12、定位环13、分隔环14、轴管16、端环18。针苗12为U字形，均匀密集呈辐射状排列挂在一圆形定位环13上，挂上针苗12的定位环13加上分隔环14，相互分层迭置串在轴管16上，经键条17、弹性挡圈15或台坎限位与轴管16联在一起组成一套刷耙。固定刷耙9的轴管16两端有内螺纹，行星刷耙8的轴管16两端只有环形凹槽。

转盘10采用整体圆形盘、小圆盘加螺栓连接的海星形板臂、小圆盘加螺栓连接的角钢臂或加筋臂其中之一种形式。转盘10与主轴2之间采用键、类键式、凸台、档块或焊接连接。

针苗12为实心线材、空心管、多孔空心管其中之一种。材料采用塑料、碳钢、不锈钢均可，其中优选塑料。

有益效果

行星转刷与现有技术转刷曝气机、转碟曝气机的技术指标对比如下表：

表行星转刷与现有曝气机技术的特点比较

指标		转刷曝气机	转碟曝气机	行星转刷
指标		转刷曝气机	转碟曝气机	行星转刷	转子类型	基本要素	矩形刷片	厚200mm半园周碟片	Ф2～20mm针或空心针
整体形状	人字形	同轴等间距串接	多轴、星形固定与行星式活动			基本要素	矩形刷片	厚200mm半园周碟片	Ф2～20mm针或空心针
整体形状	人字形	同轴等间距串接	多轴、星形固定与行星式活动	尺寸/mm		50×600	Ф1200～1470	Ф4000
浸水深度/mm	300～400	300～600	～4000	尺寸/mm		50×600	Ф1200～1470	Ф4000
浸水深度/mm	300～400	300～600	～4000	适用范围		好氧池	是	是	是
消化、反硝化池	否	否	是			好氧池	是	是	是
消化、反硝化池	否	否	是		膜生物反应器	否	否	是
比表面积当量级		1	2		膜生物反应器	否	否	是	＞50
比表面积当量级		1	2	溶氧方式		扬水花	扬水花	载入空气	＞50
生物膜脱离				溶氧方式		扬水花	扬水花	载入空气	方便
生物膜脱离				推流影响深度		3000	4500	7000	方便
对跨度、刚度的贡献截面/mm		轴截面～Ф360×20	轴截面～Ф360×20	推流影响深度		3000	4500	7000	轴截面+桁架～Ф4000
对跨度、刚度的贡献截面/mm		轴截面～Ф360×20	轴截面～Ф360×20	特点	影响深度	3m，加潜水推进器	5m，加潜水推进器	7m	轴截面+桁架～Ф4000
低效能耗	水跃	水跃、回拖水严重	扭矩较小		影响深度	3m，加潜水推进器	5m，加潜水推进器	7m
低效能耗	水跃	水跃、回拖水严重	扭矩较小		噪声	有水跃噪声	有水跃噪声	电机噪声
次生气味	臭味随水雾飘散	臭味随水雾飘散	无		噪声	有水跃噪声	有水跃噪声	电机噪声
次生气味	臭味随水雾飘散	臭味随水雾飘散	无		轴蠕变弯曲	轴蠕变弯曲显著	轴蠕变弯曲显著	不显著
性能		较稳定	较稳定		轴蠕变弯曲	轴蠕变弯曲显著	轴蠕变弯曲显著	不显著	稳定，弹性适应
性能		较稳定	较稳定	能耗转化效率		1	1	2	稳定，弹性适应
池效率		1	1.2	能耗转化效率		1	1	2	2.2
池效率		1	1.2	对活性污泥的影响				增强可沉降性降低污泥产量	2.2

概括来说，行星转刷用于污水处理有以下有益效果：

1)影响深度大

行星刷耙8可以触及3~4m深度，搅拌影响深度大幅度增加，可达6~7m。

2)深层推流

行星刷耙8的深层推流平行均匀，相比潜水推进器的紊流推流，能耗效率更高。可满足大型污水处理生化池的推流需要。

3)能耗显著降低、传质效率大幅度提高

转碟曝气机每米3~4个碟片，比表面积小，仅五分之一的断面浸入水下，依靠局部抛洒水雾形成溶氧。行星转刷作为曝气机，采用密集空心针苗12，比表面积大得多，三分之二的断面可浸入水下，依靠载气入水在整个过流断面上来形成溶氧，入水不起水花，出水不扬水沫，无谓的能耗要小得多，单位时间传质体积比转碟有成百倍的增加。行星转刷作为膜生物反应器能加速微生物游弋速度和扩大迁移范围，强化传质过程、传质深度。

行星转刷以低于40r/min的低速运行，可以将氧化沟、硝化或反硝化池等各种类型生化反应池的利用率提高40％以上。

4)机械性能提高

行星转刷浸水深度大，浮力增加，负荷减少。主轴2采用细、薄壁管，与外周一定半径圆周分布的刷耙管轴16组成多管桁架，抗弯截面系数比单个厚壁管要大得多。转刷、转碟曝气机由于轴蠕变弯曲，造成多达40％的功率为自身消耗。行星转刷利用桁架结构基本上解决了轴蠕变弯曲的问题。

行星刷耙在出水位置扭矩力臂缩短，利于转动。

5)消除了次生环境影响

转刷、转碟曝气机向周边环境大量飘散臭水雾。行星转刷作为曝气机，转速在40r/min以内，不扬水花，不起水雾，对周边环境不产生噪声和臭味的影响。

6)社会效益

行星转刷具有成为大型污水处理厂生化工艺核心设备的前景，有望大幅度缩小污水处理厂工程占地面积。

四、附图说明

图1所示是行星转刷一个实施例的结构图。

图2所示是图1行星转刷实施例的断面结构图。

图3所示是图1行星转刷刷耙结构图。

图中各编号对应的构件为：

1-带座轴承，2-主轴，3-短桩，4-管节，5-齿轮组，6-减速机，7-电机，8-行星刷耙，9-固定刷耙，10-转盘，11-悬索，12-针苗，13-定位环，14-分隔环，15-弹性挡圈，16-轴管，17-键条，18-端环。

五、具体实施方式

实施例：

参见图1，本实施例是根据本发明技术方案设计的一种串接式行星转刷。它包括一根主轴2、12个均布固定刷耙9、12个行星刷耙8、4片转盘10、12个短桩3、24条悬索11、6个管节4、2个带座轴承1、齿轮组5、减速机6、电机7。

转盘10由一个圆盘与星形臂组成，相互螺栓连接。

固定刷耙9用螺栓、弹簧垫圈固定在转盘10上。

转盘10与主轴2之间键连接。转盘10星形臂头上固定的短桩3含有轴承。

单根针苗12为U字形，呈辐射状均匀密集排列挂在定位环13上，挂好针苗12的定位环13加上分隔环14，相互分层迭置，经键条17、端环18、弹性挡圈15、组合在轴管16上。

其工作原理如下：

行星转刷水平安装在混凝土墙壁上，大部浸入水面以下。传动装置通过齿轮进一步减速，驱动主轴2转动，刷耙从动旋转，针苗12从表面和空心管中向水中带入空气。行星刷耙8进入水中以后，借助悬索11的伸张，触及较大的深度，促进水中介质传质作用，加快生物反应速度。行星刷耙8在水下可以视水阻力的差异而调整转动，进一步加强搅拌强度。固定刷耙9、行星刷耙8的移动形成推流。

行星刷耙8、固定刷耙9在运行过程中，针苗12表面还能形成生物膜，起到一个生物转盘的作用。

Claims

1.一种行星转刷，安装在污水处理设施上，用来对污水完成曝气、推流或用于其它生物、化学传质工艺，它包含电机[7]、减速机[6]、带座轴承[1]、旋转结构，减速机[6]通过联轴器、齿轮组[5]、皮带轮组其中之一与旋转结构连接，旋转结构水平安装，直立旋转，其特征在于：

旋转结构为组合体，包含至少两个固定刷耙[9]、至少两个行星刷耙[8]、至少一付转盘[10]、一根主轴[2]、两倍于行星刷耙[8]数量的悬索[11]；

主轴[2]采用管材，直径不大于300mm，主轴[2]上以大于固定刷耙[9]长度的间距平行串接一对转盘[10]，行星刷耙[8]和固定刷耙[9]夹在两个转盘[10]中间，转盘[10]中央为穿主轴[2]的孔，孔外同心的圆周上均匀分布有一排孔，再向外同心的圆周上均匀分布固定有用来挂悬索[11]的短桩[3]，固定刷耙[9]固定于主轴[2]外圈，行星刷耙[8]悬挂在短桩[3]上，多对转盘[10]之间辅助管节[4]用螺栓固定或焊接；

转盘[10]与主轴[2]之间采用键、类键式、凸台、档块或焊接连接。

2.根据权利要求1所述的行星转刷，其特征在于，

固定刷耙[9]与行星刷耙[8]包含针苗[12]、定位环[13]、分隔环[14]、轴管[16]、端环[18]，针苗[12]为U字形，均匀密集呈辐射状排列挂在一圆形定位环[13]上，挂上针苗[12]的定位环[13]加上分隔环[14]，相互分层迭置串在轴管[16]上，经键条[17]、弹性挡圈[15]或台坎限位与轴管[16]联在一起组成一套刷耙，固定刷耙[9]的轴管[16]两端有内螺纹，行星刷耙[8]的轴管[16]两端只有环形凹槽。

3.根据权利要求1所述的行星转刷，其特征在于，

转盘[10]采用整体圆形盘、小圆盘加螺栓连接的海星形板臂、小圆盘加螺栓连接的角钢臂或加筋臂其中之一种形式。

4.根据权利要求2所述的行星转刷，其特征在于，

针苗[12]为实心线材、空心管、多孔空心管其中之一种，材料采用塑料、碳钢、不锈钢均可，其中优选塑料。