CN104291436B - 一种生物转鼓废水处理装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转鼓式生物膜废水处理装置，其包括反应池、转鼓、转轴、电机及支座、进出水口、液位控制器和DO在线监测设备，所述转鼓内装填生物填料；本发明还涉及一种利用转鼓式生物膜废水处理装置进行废水处理的工艺。本发明的装置结构简单、操作方便，利用本发明装置进行废水处理，过程可控，管理及维修简单方便，社会、环境及经济效益显著，具有较大的实用价值及推广前景。
Description
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种生物转鼓废水处理装置及工艺。
背景技术
生物膜法是一种传统的生物降解处理废水方法，生物膜法利用填料上附着生长的生物膜与待处理的废水进行接触，生物膜中的微生物降解废水中的有机物，使废水得到净化。目前应用较成熟的生物膜法有很多种，如生物转盘、生物接触氧化法、生物滤池和生物流化床等。固定式生物膜法存在水力剪切力小、生物膜更新慢、氧传质效率低等问题；生物转盘在应用过程中，不使用曝气，采用电力带动转盘转动，提高转盘上固定附着的生物膜上的氧传质的效率，该方法操作简单易行、能耗低；但转盘运动的速度相对较小，生物膜的更新速率低，易造成生物膜老化、生物降解效率低等不良运行效果。生物接触氧化法、生物滤池和生物流化床与生物转盘不同，采用曝气装置，提高了填料上生物膜的更新速度，但能耗相对较大。
鉴于此，设计一种新型的生物膜法废水处理装置，提高其生物膜的更新速度，同时减少曝气装置及降低能量消耗，这是非常必要且具有极大的实用价值和推广前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、废水处理效率高的生物转鼓废水处理装置，本发明还提供了利用上述装置进行废水处理的工艺。
本发明解决其技术问题采取的技术方案为：
一种生物转鼓废水处理装置，其包括反应池、设置于反应池内的转鼓、设置于反应池内的DO监测探头、分别设置在反应池两端的进水口和出水口；
所述转鼓内装填生物填料，所述转鼓的转轴两端穿过反应池壁且一端与调速电机的输出轴连接，所述转鼓的转鼓壁上设置有填料口和与填料口匹配的封盖，所述转鼓壁内壁焊接有搅拌隔板，所述转鼓壁上均匀设置有开孔，所述转鼓两端设置盲板；
所述出水口设置有液位控制器；
所述DO监测探头与DO在线监测仪连接。
进一步的改进，所述生物填料为纤维束、纤维球、棉花球或陶粒中的一种，所述生物填料的装填体积为转鼓空间的50%~80%。
进一步的改进，所述搅拌隔板为长方形不锈钢板，所述搅拌隔板设置4个，其角度间隔为90°，搅拌隔板长度与转鼓柱长相等，搅拌隔板宽度为转鼓的半径的1/2，搅拌隔板与转鼓壁圆周切线夹角为60°，搅拌隔板与转鼓壁、盲板焊接连接。
进一步的改进，所述转轴上焊接设置有辅助搅拌隔板，所述辅助搅拌隔板为长方形不锈钢板，所述辅助搅拌隔板设置4个，角度间隔为90°，辅助搅拌隔板长度与转鼓柱长相等，辅助搅拌隔板宽度为转鼓的半径的1/3，辅助搅拌隔板与转轴、盲板焊接连接。
进一步的改进，所述盲板为实心钢板，所述填料口直径为200~300mm，所述封盖与转鼓壁采用螺栓连接。
进一步的改进，所述开孔孔口直径为15~20mm，孔口中心间距为15~20mm。
本发明同时提供一种利用所述的生物转鼓废水处理装置进行废水处理的工艺，其包含如下步骤：
步骤1）污水初级处理：污水经进水管进入化粪池沉淀，沉淀后的上清液部分进入格栅调节池，经格栅调节池拦截大颗粒漂浮物并进行水质水量调节，得到初级处理污水；
步骤2）生物处理：步骤1）所得初级处理污水经流量计计量，由进水口进入进入反应池；启动调速电机，调节功率控制转鼓进行转动；通过DO监测探头和DO在线监测仪监测反应池中的溶解氧浓度，由液位控制器控制反应池中转鼓的浸没高度，同时控制转鼓转速和反应池中的废水力停留时间，使废水被转鼓中的生物填料上的微生物进行生物降解，由出水口排出；
步骤3）：步骤2）排出的处理污水进入沉淀池沉淀后，上清液进入后续处理，水质达到排放标准后排出。
进一步的改进，步骤2）所述生物处理过程，在好氧条件下运行时，控制废水液面水位淹没50%～60%的转鼓高度，控制废水水力停留时间为4～8h，转鼓转速为5～8r/min，废水中DO浓度为5～8mg/L。
进一步的改进，步骤2）所述生物处理过程，在缺氧条件下运行时，控制废水液面水位高于转鼓顶端0～10cm，废水水力停留时间为8～12h，转鼓转速为1～3r/min，废水中DO浓度为0～1mg/L。
进一步的改进，步骤2）所述生物处理过程，在厌氧条件下运行时，控制废水液面水位淹没转鼓，废水水力停留时间为10-14h，转鼓转速为1-3r/min。
本发明的积极效果在于：（1）本发明转鼓转动带动筒内的填料转动，使得生物填料与反应池中的水进行充分接触混合，提高了水流与生物填料的接触面积，实现了填料上生物膜的双重受力——填料间的摩擦力和填料与废水间的水力剪切力，加快了生物膜的更新速度与膜上氧的传质效率，避免了生物膜老化和结快现象，最终使得废水中的有机物得到高效降解；（2）可通过更换不同的生物填料，改变填料上生物膜的附着状态及氧传递效率，实现不同降解机理的废水净化功能；（3）通过控制调节转鼓淹没水位和转鼓转速，实现整个装置的好氧、缺氧或厌氧运行，可同时去除废水中的有机污染物、氨氮、磷酸盐；（4）转鼓及转鼓内生物填料可方便地进行更换。本发明的装置结构简单、操作方便，利用本发明装置进行废水处理，过程可控，管理及维修简单方便，社会、环境及经济效益显著，具有较大的实用价值及推广前景。
附图说明
图1 本发明生物转鼓废水处理装置的结构示意图；
图2 本发明生物转鼓废水处理装置的转鼓的结构示意图；
图3 本发明生物转鼓废水处理装置的转鼓结构侧视示意图；
图4 本发明在A/O工艺中应用的示意图；
图5 本发明在同步硝化反硝化工艺中应用的示意图；
图6 本发明作为厌氧生物滤池处理生活污水的工艺流程示意图。
附图中，1转鼓、2转鼓壁、3盲板、4填料口、5封盖、6螺母、7螺帽、8搅拌隔板、9转轴、10辅助搅拌隔板、11填料、12反应池、13进水口、14液位控制器、15出水口、16电机、17电机支座、18化粪池、19格栅调节池、20格栅、21一段反应池、22二段反应池、23中间水池、24沉淀池、25清水池、26进水管、27泵、28流量计、29电机控制箱、30DO监测探头、31DO在线监测仪、32ClO2发生器、33水质在线监测系统、34水质检测探头、35混合液回流管、36污泥管、37出水管，38开孔，39污泥处理装置。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图和具体实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-6所示，一种生物转鼓废水处理装置，其包括反应池12、设置于反应池内的转鼓1、分别设置在反应池12的两端的进水口13和出水口15、设置于反应池内的DO监测探头30；
所述转鼓1内设置有生物填料11，所述转鼓1的转轴9两端穿过反应池壁且一端与调速电机16的输出轴连接，所述转鼓的转鼓壁2上设置有填料口4和与填料口匹配的封盖5，所述转鼓壁2内壁焊接有搅拌隔板8，所述转鼓壁2上均匀设置有开孔，所述转鼓1两端设置盲板3；
所述出水口15设置有液位控制器14；
所述DO监测探头30与DO在线监测仪31连接。
所述生物填料11为纤维束、纤维球、棉花球或陶粒中的一种，所述生物填料11的装填体积为转鼓1空间的70%。
所述转轴9上焊接设置有辅助搅拌隔板10。
所述搅拌隔板8为长方形不锈钢板，其角度间隔为90°，搅拌隔板8长度与转鼓柱长相等，搅拌隔板8宽度为转鼓的直径的1/2，搅拌隔板8与转鼓壁2圆周切线夹角为60°，搅拌隔板8与转鼓壁2、转鼓左右盲板3焊接连接。
所述辅助搅拌隔板10为长方形不锈钢板，其角度间隔为90°，辅助搅拌隔板10长度与转鼓柱长相等，辅助搅拌隔板10宽度为转鼓的直径的1/3，辅助搅拌隔板10与转轴9、转鼓左右盲板3焊接连接。
所述盲板3为实心钢板，填料口直径为250mm，封盖5与转鼓壁2采用螺栓连接。
孔口直径为15mm，孔口中心间距为20mm。
本实施例的工作过程为：污水由进水口13进入反应池12，并通过转鼓1上的开孔38进入转鼓1，转鼓1内装填有生物填料11，生物填料11表面形成生物膜对污水起到降解作用；启动调速电机16，调节功率控制转鼓1进行转动，生物填料与反应池中的水进行充分接触混合，提高了水流与生物填料的接触面积，实现了生物填料上生物膜的双重受力——生物填料间的摩擦力和生物填料与废水间的水力剪切力，加快了生物膜的更新速度与膜上氧的传质效率，避免了生物膜老化和结快现象，最终使得废水中的有机物得到高效降解；通过DO监测探头30和DO在线监测仪31监测反应池中的溶解氧浓度，由液位控制器14控制反应池12中转鼓1的浸没高度，同时控制转鼓1转速和反应池12中的废水力停留时间，使废水被转鼓1中的生物填料上的微生物进行生物降解，由出水口15排出。本实施例可利用缺氧、好氧或厌氧类微生物中的任一种形成生物膜进行污水的生物降解，通过调整污水淹没转鼓的高度，适应不同种类微生物的代谢需求，实现微生物对污水的高效降解。
实施例2
如图1-6所示，一种利用实施例1生物转鼓废水处理装置进行废水处理的工艺，其过程如下：
步骤1）污水初级处理：污水经进水管26进入化粪池18沉淀，上清部分进入格栅调节池19，经格栅调节池拦截大颗粒漂浮物后进入格栅调节池19进行水质水量调节，得到初级处理污水；
步骤2）生物处理：步骤1）所得初级处理污水经流量计28计量，由进水口13进入反应池12；启动调速电机16，调节功率控制转鼓1进行转动；通过DO监测探头30和DO在线监测仪31监测反应池中的溶解氧浓度，由液位控制器14控制反应池12中转鼓1的浸没高度，同时控制转鼓1转速和反应池12中的废水力停留时间，使废水被转鼓1中的生物填料上的微生物进行生物降解，由出水口15排出；
步骤3）：步骤2）排出的处理污水进入沉淀池24沉淀后，上清液进入后续处理，水质经水质检测探头34检测并将信号传达至水质在线监测系统33，经检测达到排放标准后排出。
实施例3
如图1-3和图4所示，利用实施例1所述装置采用缺氧/好氧（A/O）生物处理工艺对某小区污水进行处理，其工艺流程如下：某小区污水经污水进水管26排入化粪池18，经化粪池18沉淀后，进入格栅调节池19；经格栅20拦截大颗粒漂浮物后，进入格栅调节池19进行水质水量调节，然后由泵27经流量计28计量后，将污水送入实施例1所述装置的反应池21、22进行生物降解处理。一段反应池21和二段反应池22串联运行，两段反应池21、22中转鼓内生物填料11均采用MBBR悬浮填料，填料体积装填率为70%；一段反应池21采用缺氧工艺运行，由液位控制器14控制其废水水面与转鼓1高度齐平，控制废水中的溶解氧浓度为0～0.5mg/L，废水水力停留时间为8h，其出水由出水口15排出进入二段反应池22；二段反应池22采用好氧工艺运行，由液位控制器14其废水水面浸没转鼓1高度的50%，控制废水中的溶解氧DO的浓度为5～8mg/L，废水水力停留时间为4h；二段反应池22的出流混合液由出水口15排入中间水池23，部分经泵27提升后由混合液回流管35回流到一段反应池21，控制混合液回流比为100%，剩余混合液进入后续的竖流式沉淀池24进行泥水分离，上清液排入后续的清水池25进行ClO2消毒后经出水管37达标排放，剩余污泥经污泥管36排出进行后续的污泥处理。该工艺运行时，当总进水COD 300-400mg/L、NH3-N 40-50mg/L，经检测其出水COD浓度<50mg/L，NH3-N浓度<5mg/L，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准要求。
实施例4
如图1-3和图5所示，利用实施例1所述装置采用单级反应池进行同步硝化反硝化处理某小区生活污水，其处理流程如下：某小生活区污水经污水进水管26排入化粪池18，经化粪池18沉淀后，进入格栅调节池19；经格栅20拦截大颗粒漂浮物后，进入格栅调节池19进行水质水量调节，然后由泵27经流量计28计量后，将污水送入转鼓反应池21进行同步硝化反硝化生物降解处理。反应池21中转鼓中生物填料11均采用悬浮纤维球填料，填料体积装填率为60%；由液位控制器14控制反应池21中废水水面浸没转鼓高度的75%；控制废水中的溶解氧浓度为<1.5～2mg/L；反应池21废水水力停留时间为16~20h。反应池21转鼓中悬浮纤维球填料中生物膜内、外层对污水进行同步硝化反硝化和好氧生物降解，处理后的废水进入后续的竖流式沉淀池24进行泥水分离，上清液排入后续的清水池25进行ClO2消毒后经出水管37达标排放，剩余污泥经污泥管36排出进行后续的污泥处理。该工艺运行时，当总进水COD 300-400 mg/L、TN40～45mg/L、NH3-N 25-30mg/L，其出水COD <50mg/L、TN<20mg/L、NH3-N<10mg/L，可满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准要求。
实施例5
如图1-3和图6所示，实施例1所述装置作为厌氧生物滤池处理某小区生活污水时，其处理流程如下：某小生活区污水经污水进水管26排入化粪池18，经化粪池18沉淀后，进入格栅调节池19；经格栅20拦截大颗粒漂浮物后，进入格栅调节池19进行水质水量调节，然后由泵27经流量计28计量后，将污水送入转鼓反应池21进行厌氧消化过滤。反应池21中转鼓中生物填料11均采用悬浮纤维球填料，填料体积装填率为60%；由液位控制器14控制反应池21中废水水面淹没转鼓；反应池21废水水力停留时间为10-14h。反应池21转鼓中悬浮纤维球填料及填料上附着的生物膜对污水进行厌氧生物降解及过滤，处理后的废水进入后续的竖流式沉淀池24进行泥水分离，上清液排入后续污泥处理系统39，剩余污泥经污泥管36排出进行污泥处理。该工艺运行时，当总进水COD 300-400 mg/L，其出水COD为<100mg/L，进入后续处理装置。
Claims (6)
1.一种生物转鼓废水处理装置，其特征在于：其包括反应池（12）、设置于反应池内的转鼓（1）、设置于反应池内的DO监测探头（30）、分别设置在反应池（12）两端的进水口（13）和出水口（15）；
所述转鼓（1）内装填生物填料（11），所述转鼓（1）的转轴（9）两端穿过反应池壁且一端与调速电机（16）的输出轴连接，所述转鼓的转鼓壁（2）上设置有填料口（4）和与填料口匹配的封盖（5），所述转鼓壁（2）内壁焊接有搅拌隔板（8），所述转鼓壁（2）上均匀设置有开孔（38），所述转鼓（1）两端设置盲板（3）；
所述出水口（15）设置有液位控制器（14）；
所述DO监测探头（30）与DO在线监测仪（31）连接；
所述转轴（9）上焊接设置有辅助搅拌隔板（10），所述辅助搅拌隔板（10）为长方形不锈钢板，所述辅助搅拌隔板（10）设置4个，角度间隔为90°，辅助搅拌隔板（10）长度与转鼓（1）柱长相等，辅助搅拌隔板（10）宽度为转鼓的半径的1/3，辅助搅拌隔板（10）与转轴（9）、盲板（3）焊接连接。
2.根据权利要求1所述的一种生物转鼓废水处理装置，其特征在于：所述生物填料（11）为纤维束、纤维球、棉花球或陶粒中的一种，所述生物填料（11）的装填体积为转鼓（1）空间的50%~80%。
3.根据权利要求1所述的一种生物转鼓废水处理装置，其特征在于：所述搅拌隔板（8）为长方形不锈钢板，所述搅拌隔板（8）设置4个，其角度间隔为90°，搅拌隔板（8）长度与转鼓柱长相等，搅拌隔板（8）宽度为转鼓的半径的1/2，搅拌隔板（8）与转鼓壁（2）圆周切线夹角为60°，搅拌隔板（8）与转鼓壁（2）、盲板（3）焊接连接。
4.根据权利要求1所述的一种生物转鼓废水处理装置，其特征在于：所述盲板（3）为实心钢板，所述填料口（4）直径为200~300mm，所述封盖（5）与转鼓壁（2）采用螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种生物转鼓废水处理装置，其特征在于：所述开孔（38）孔口直径为15~20mm，孔口中心间距为15~20mm。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的生物转鼓废水处理装置进行废水处理的工艺，其特征在于：其包含如下步骤：
步骤1）污水初级处理：污水经进水管（26）进入化粪池（18）沉淀，沉淀后的上清液部分进入格栅调节池（19），经格栅调节池拦截大颗粒漂浮物并进行水质水量调节，得到初级处理污水；
步骤2）生物处理：步骤1）所得初级处理污水经流量计（28）计量，由进水口（13）进入反应池（12）；启动调速电机（16），调节功率控制转鼓（1）进行转动；通过DO监测探头（30）和DO在线监测仪（31）监测反应池中的溶解氧浓度，由液位控制器（14）控制反应池（12）中转鼓（1）的浸没高度，同时控制转鼓（1）转速和反应池（12）中的废水力停留时间，使废水被转鼓（1）中的生物填料上的微生物进行生物降解，由出水口（15）排出；
步骤3）：步骤2）排出的处理污水进入沉淀池沉淀后，上清液进入后续处理，水质达到排放标准后排出；
步骤2）所述生物处理过程，在好氧条件下运行时，控制废水液面水位淹没50%～60%的转鼓（1）高度，控制废水水力停留时间为4～8h，转鼓（1）转速为5～8r/min，废水中DO浓度为5～8mg/L；
步骤2）所述生物处理过程，在缺氧条件下运行时，控制废水液面水位高于转鼓（1）顶端0～10cm，废水水力停留时间为8～12h，转鼓（1）转速为1～3r/min，废水中DO浓度为0～1mg/L；
步骤2）所述生物处理过程，在厌氧条件下运行时，控制废水液面水位淹没转鼓，废水水力停留时间为10-14h，转鼓（1）转速为1-3r/min。
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