CN103288214B - 高效脱氮一体式生物转笼及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效脱氮一体式生物转笼及其操作方法，解决现有生物转盘存在容积负荷低、盘片结构复杂、制造加工费用高、转盘驱动装置维修工作量大、盘片上生物膜易厌氧发酵产生臭味的问题。本发明包括本体，设置于本体内由纵向设置的第一隔板和横向设置的第二隔板组合构成倒“T”形的隔板组件，该隔板组件将本体分隔成缺氧区、好氧区和沉淀区，第一隔板底部设有以便废水从缺氧区流入好氧区的开口；所述缺氧区上部设有进水口，所述好氧区内设有生物转笼；所述好氧区和缺氧区上部还通过回流渠相互连通；所述第二隔板上还设有与好氧区和沉淀区均连通的溢流管；所述沉淀区还设有出水口。本发明结构紧凑、占地面积小；无需风机曝气，运行成本低。

Description

高效脱氮一体式生物转笼及其操作方法

技术领域

 本发明涉及一种高效脱氮一体式生物转笼及其操作方法。

背景技术

生物转盘（Rotating Biological Contactor，简称RBC）是一种生物膜法废水处理技术，具有微生物浓度高、生物相分级、耐冲击负荷能力强、污泥量少、出水水质好、动力消耗低、维护管理方便等优点，在生活污水等低浓度污水的处理中得到较多应用。但通常情况下生物转盘存在容积负荷低、盘片结构复杂、制造加工费用高、转盘驱动装置维修工作量大、盘片上生物膜易厌氧发酵产生臭味等，因此该技术还需进一步发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效脱氮一体式生物转笼，解决现有生物转盘存在容积负荷低、盘片结构复杂、制造加工费用高、转盘驱动装置维修工作量大、盘片上生物膜易厌氧发酵产生臭味的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

高效脱氮一体式生物转笼，包括本体，设置于本体内由纵向设置的第一隔板和横向设置的第二隔板组合构成倒“T”形的隔板组件，该隔板组件将本体分隔成缺氧区、好氧区和沉淀区，第一隔板底部设有以便废水从缺氧区流入好氧区的开口；所述缺氧区上部设有进水口，所述好氧区内设有生物转笼；所述好氧区和缺氧区上部还通过回流渠相互连通；所述第二隔板上还设有与好氧区和沉淀区均连通的溢流管；所述沉淀区还设有出水口。

进一步地，所述生物转笼包括至少一个转笼，与转笼相连且可带动转笼旋转的传动轴，与传动轴相连并位于本体外部的减速箱，以及与减速箱相连的电机；所述传动轴通过第一轴承和第二轴承安装于本体内；所有转笼内设有生物填料，且该转笼下部位于好氧区内，上部位于好氧区外。

再进一步地，所述传动轴远离减速箱的一端还设有斗提装置；所述本体上还设有位于斗提装置上方且与回流渠连通的回流管。

作为一种优选，所述转笼呈多孔笼状，孔径5～50mm；所述生物填料表面还设有生物膜；所述生物填料由高分子合成材料、塑料或化纤纺织品制作而成，其形状为圆形、椭圆形或方形，直径为1～50mm。

进一步地，所述缺氧区的底部还设有第一排泥口；所述沉淀区的底部还设有第二排泥口。

再进一步地，所述第一隔板底部与本体之间不接触；或者，第一隔板底部与本体接触，且在第一隔板上设有靠近本体的开口，其开口的形状为圆形、方形或三角形。

为了避免废水的泄漏，所述传动轴与本体之间还设有密封装置。

另外，所述进水口处还设有用于阻挡浮渣的细格栅。

上述高效脱氮一体式生物转笼的操作方法，包括以下步骤：

（1）废水从进水口流入缺氧区，此时设置于进水口处的细格栅会将废水中的浮渣截留下来，废水则顺利的进入缺氧区与通过回流渠回流的硝化液混合，通过反硝化菌的反硝化作用，将硝态氮变成氮气去除，达到硝氮的目的，脱氮后的废水则通过缺氧区底部流入好氧区；

（2）当废水进入好氧区后，转笼在传动轴的带动下旋转，设置于转笼内的生物填料随之旋转并且翻转、滚落，此时空气通过转笼表面的孔隙进入转笼内，并通过转笼的旋转将空气带入好氧区内，并利用设置于转笼内的生物填料表面附着生长的生物膜对废水进行降解，从而完成好氧区对污染物的好氧降解并实现硝化反应，同时去除废水中的BOD，并将氨氮转化为硝态氮，此时硝化液在转笼旋转的过程中通过斗提装置的提升从回流渠流入缺氧区，处理后的废水则从溢流管进入沉淀区；调节转笼的转速，可以改变带入好氧区的空气的量，从而控制好氧区内的溶解氧浓度，改变BOD去除效率和硝化效果；

（3）经过沉淀后的废水由出水口排放或回收利用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明充分利用了生物转笼及生物膜法的处理效率高、剩余污泥少等优点，同时采用具有高比表面积的生物填料，结合固定化微生物技术，在一个处理装置内部形成独立的缺氧区、好氧区、和沉淀区，使硝化－反硝化在一个装置内完成，能高效降解污水中的COD_Cr和氮等污染物，特别是脱氮效果好和处理效率高，具有良好的环境效益和社会效益。

（2）本发明结构紧凑、合理、占地面积小、外形美观、设计新颖；投资省，无需风机曝气，运行成本低；可移动、管理方便、处理效率高；生物量高、抗冲击能力强。

（3）本发明体积小巧，可移动，适用于居民小区、旅游景点、农家乐、军营等小规模人口聚集区的生活污水处理，也可用于处理量不大的易生物降解的低浓度工业废水的处理。装置可采用地上结构或半地埋或全地埋结构，占地面积小。为增加与环境的和谐，可在该装置外部和上部设置花架，种植藤蔓植物和绿化花草，实现废水处理装置与环境的完美统一。

（4）本发明处理过的生活污水或低浓度易降解工业污水，其COD_Cr和NH₃－N、总氮等指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中规定的一级A排放标准。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A向的结构示意图。

其中，附图中标记对应的零部件名称为：

1-本体，2-缺氧区，3-好氧区，4-沉淀区，5-第一隔板，6-第二隔板，7-进水口，8-回流渠，9-溢流管，10-出水口，11-转笼，12-传动轴，13-减速箱，14-电机，15-第一轴承，16-第二轴承，17-生物填料，18-斗提装置，19-回流管，20-细格栅，21-第一排泥口，22-第二排泥口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

生物转盘（Rotating Biological Contactor，简称RBC）是一种生物膜法废水处理技术，具有微生物浓度高、生物相分级、耐冲击负荷能力强、污泥量少、出水水质好、动力消耗低、维护管理方便等优点，在生活污水等低浓度污水的处理中得到较多应用。但通常情况下生物转盘存在容积负荷低、盘片结构复杂、制造加工费用高、转盘驱动装置维修工作量大、盘片上生物膜易厌氧发酵产生臭味等，因此该技术还需进一步发展。本发明通过对传统生物转盘进行改进，改盘片为转笼式结构，在转笼中添加填料作为生物膜附着的载体，以提高反应器内传质性能、强化废水处理效果，同时利用转笼旋转时带动斗提机构，将好氧区的硝化液提升通过回流管回流至缺氧区，与进水相混合，已达到高效脱氮的目的，好氧区的出水通过沉淀区沉淀后达标排放或回用，该发明开发出处理效果好、投资少、运行费用低、占地小、管理方便的小型生活污水的处理装置。

如图1、2所示，高效脱氮一体式生物转笼，包括本体1，该本体由不锈钢、碳钢、塑料或玻璃钢等材料制作而成，整个本体倒“T”形的隔板组件分成三个区域，分别为缺氧区2、好氧区3和沉淀区4，该隔板组件由纵向设置的第一隔板5和横向设置的第二隔板6组合构成，第一隔板5底部不封闭或者留有开口，以便缺氧区的废水可以从开口处流入好氧区内。所述缺氧区2上部还设有进水口7，为了截留废水中的浮渣，在进水口处还设置有细格栅20，可定期通过人工清理的方式去除截留下来的浮渣。废水通过细格栅后，进入缺氧区，在缺氧区内和从好氧区回流的硝化液混合，通过反硝化菌的反硝化作用，将硝态氮变成氮气去除，达到脱氮的目的。由于第一隔板5底部未封闭或者留有开口，废水便由此开口进入好氧区。

进一步地，所述好氧区3内设有生物转笼，该生物转笼包括至少一个转笼11，且所有转笼11下部位于好氧区3内，上部位于好氧区3外，当有多个转笼时，每个转笼相互并联且通过可带动转笼11旋转的传动轴12相连，所述传动轴12还与设置于本体1外部的减速箱13相连，减速箱13还连接有用于驱动传动轴12旋转的电机14，从而可通过改变减速箱速比或通过电机变频调速改变转盘旋转速度，以达到最佳的曝气量和最优的处理效果。为了保证生物转笼正常运行，所述传动轴12通过第一轴承15和第二轴承16安装于本体1内部，且为了避免废水的泄漏，传动轴12与本体之间设置了密封装置，且该密封装置属于现有技术，故不在此叙述。所述传动轴12远离减速箱13的一端还设有斗提装置18，在传动轴12旋转时，斗提装置则会一起旋转，将硝化液提升后汇入设置于本体1上且位于斗提装置18上方的回流管19，而回流管19还与设置于好氧区3和缺氧区2上部且与好氧区3和缺氧区2均连通的回流渠8连通，硝化液在通过斗提装置18提升后通过回流管19自流进入回流渠8，通过回流渠8流入缺氧区与废水混合反应。上述斗提装置主要目的是为了将好氧区内的硝化液顺利的提升至回流管19口使其回流入缺氧区2，当然采用其他装置提升硝化液也可，只需能够在转笼旋转时，其能跟着转笼一起旋转并将硝化液送入回流管中即可。

另外，好氧区3处理后的废水经设置于第二隔板上且与好氧区3和沉淀区4均连通的溢流管9溢流至沉淀区4，经沉淀后的废水由出水口10排放或回收利用；另外，在缺氧区2的底部还设有第一排泥口21；所述沉淀区4的底部还设有第二排泥口22，可定期将剩余污泥进行排放。

所述转笼11外框架用多孔板或筛网制成，其孔径从5mm到50mm，材料可以选用不锈钢、碳钢、塑料或玻璃钢。在所述转笼内还填充有生物填料17，所述生物填料17可选择塑料、化纤纺织品、多面空心球、高分子聚合物载体或其他能提供大比表面积的生物填料，其直径为1～50mm，形状可以是球形、椭圆形、方形或其他不规则形状；同时还采用活性污泥接种，驯化完成后，在生物填料17表面生成优质的生物膜。转笼11在传动轴12的带动下旋转，转笼11中的生物填料17随之旋转，由于摩擦力的作用，生物填料17会随着旋转方向同向上升，到接近顶端时跌落。另外，由于转笼11的骨架采用多孔结构，在其旋转时，空气会进入转笼11内部，通过生物填料17表面的生物膜，进行氧气的传递，并通过转笼11的旋转，将氧气带入好氧区3的废水中，通过调整减速箱13的速比或对电机14进行变频控制，可保证废水中的溶解氧浓度达到最佳值，完成好氧区3对污染物的好氧降解并实现硝化反应，去除废水中的BOD，并将氨氮转化为硝态氮。和传统的活性污泥法相比，本发明依靠转笼11内部的生物填料17表面的生物膜降解污染物，具有微生物浓度高、活性强的特点，去除污染物的效率高，负荷高，同时具有很高的抗负荷冲击的能力。采用生物膜法，还能大大降低剩余污泥的产量。由于生物膜是附着在生物填料表面生长，沿生物膜厚度方向在氧传递和基质传递过程中可形成浓度梯度，这样在生物膜表面是好氧环境、而内侧形成缺氧环境，故生物膜内部也具有缺氧反硝化脱氮功能，具有很高的脱氮效率。同时，由于在转笼11旋转过程中，内部装填的生物填料17可随之同向旋转，在摩擦力作用下上升，至接近顶点时跌落，这一过程保证了生物填料17表面的生物膜的机械脱模，完成生物膜的不断更新，避免生物膜生长过厚，防止生物膜老化，提高废水处理效率和硝化效果。

另外，第一隔板5底部与本体1不接触或设有一定数量的开口，其开口形状为圆形、方形或三角形，废水则由开口进入好氧区。

将本发明在某度假村进行生活污水处理实验，日处理污水量25m3，污水指标为COD_Cr250-350 mg/L； BOD₅  150-220 mg/L；SS 250-400 mg/L；NH₃-N  15-25 mg/L。原污水经化粪池、隔油调节池预处理后，采用本发明高效脱氮一体式生物转笼进行处理，好氧区停留时间4h，缺氧区停留时间2.5h。经处理后，出水标准完全达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：包括本体（1），设置于本体（1）内由纵向设置的第一隔板（5）和横向设置的第二隔板（6）组合构成倒“T”形的隔板组件，该隔板组件将本体（1）分隔成缺氧区（2）、好氧区（3）和沉淀区（4），第一隔板（5）底部设有以便废水从缺氧区（2）流入好氧区（3）的开口；所述缺氧区（2）上部设有进水口（7），所述好氧区（3）内设有生物转笼；所述好氧区（3）和缺氧区（2）上部还通过回流渠（8）相互连通；所述第二隔板（6）上还设有与好氧区（3）和沉淀区（4）均连通的溢流管（9）；所述沉淀区（4）还设有出水口（10）；所述生物转笼包括至少一个转笼（11），与转笼（11）相连且可带动转笼（11）旋转的传动轴（12），与传动轴（12）相连并位于本体（1）外部的减速箱（13），以及与减速箱（13）相连的电机（14）；所述传动轴（12）通过第一轴承（15）和第二轴承（16）安装于本体内；所有转笼（11）内设有生物填料（17），且该转笼（11）下部位于好氧区（3）内，上部位于好氧区（3）外；所述传动轴（12）远离减速箱（13）的一端还设有斗提装置（18）；所述本体（1）上还设有位于斗提装置（18）上方且与回流渠（8）连通的回流管（19）。

2. 根据权利要求1所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述转笼（11）呈多孔笼状，孔径5～50mm；所述生物填料（17）表面还设有生物膜。

3. 根据权利要求2所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述生物填料由高分子合成材料、塑料或化纤纺织品制作而成，其形状为圆形、椭圆形或方形，直径为1～50mm。

4. 根据权利要求3所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述缺氧区（2）的底部还设有第一排泥口（21）；所述沉淀区（4）的底部还设有第二排泥口（22）。

5. 根据权利要求4所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述第一隔板（5）底部与本体（1）之间不接触；或者，第一隔板（5）底部与本体（1）接触，且在第一隔板（5）上设有靠近本体（1）的开口，其开口的形状为圆形、方形或三角形。

6. 根据权利要求5所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述传动轴（12）与本体（1）之间还设有密封装置。

7. 根据权利要求6所述的高效脱氮一体式生物转笼，其特征在于：所述进水口（7）处还设有用于阻挡浮渣的细格栅（20）。

8. 权利要求1～7任一项所述的高效脱氮一体式生物转笼的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）废水从进水口流入缺氧区，此时设置于进水口处的细格栅会将废水中的浮渣截留下来，废水则顺利的进入缺氧区与通过回流渠回流的硝化液混合，通过反硝化菌的反硝化作用，将硝态氮变成氮气去除，达到脱氮的目的，脱氮后的废水则通过缺氧区底部流入好氧区；

（2）当废水进入好氧区后，转笼在传动轴的带动下旋转，设置于转笼内的生物填料随之旋转并且翻转、滚落，此时空气通过转笼表面的孔隙进入转笼内，并通过转笼的旋转将空气带入好氧区内，并利用设置于转笼内的生物填料表面附着生长的生物膜对废水进行降解，从而完成好氧区对污染物的好氧降解并实现硝化反应，同时去除废水中的BOD，并将氨氮转化为硝态氮，此时硝化液在转笼旋转的过程中通过斗提装置的提升从回流渠流入缺氧区，处理后的废水则从溢流管进入沉淀区；调节转笼的转速，可以改变带入好氧区的空气的量，从而控制好氧区内的溶解氧浓度，改变BOD去除效率和硝化效果；

（3）经过沉淀后的废水由出水口排放或回收利用。

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