CN104355400A - 垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统及其装置，包括内外通透的通透桶（4），顶部内外桶壁之间设置有填料装填凹槽，以内桶顶端计填料凹槽深度0.5-1.0m,外通透桶高于内通透桶10-20cm内通透桶下方延伸出外通透桶下方；在内通透桶中固定进气管（6），进气管（6）下部设置有曝气盘或曝气管（3），曝气盘或曝气管（3）上覆盖硅橡胶膜，膜上设置有曝气孔，进气管（6）上部延伸出通透桶（4）外接风机、下部竖直固定在通透桶（4）内，以优胜劣汰的自然优选法则为基础，利用落尘原理在给污水搅拌、曝气的同时来筛选出大量优良菌种，提高效率及出水水质、降低投资成本和运行费用，延长水处理系统使用寿命等。

Description

垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统及其装置
技术领域
本发明属于水生态修复及污水处理设备技术领域，具体涉及一种利用负压抽吸和落尘原理的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统及其装置。
背景技术
在经济高速发展的今天水资源短缺已经成为人类面临的一大难题。在生态修复、河流及湖泊水体治理领域：目前江河湖泊水域总体呈现富营养化，致使蓝藻类微生物及水葫芦类生物疯长，水体透明度降低和水体含氧量降低，水体流动性小，层流及底流交换小，从而导致水体严重污染；在城镇污水治理领域：污水处理工序中搅拌设备的优劣对水处理的效果有着重大的影响。现有的污水搅拌装置存在着以下几个方面的情况：运行效率低、运行费用高、处理方式单一、使用范围狭窄、使用寿命短、对水质的提高起不到明显的效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有的搅拌装置运行效率低、处理方式单一、使用范围狭窄、对水质提高不明显等问题，提供一种以优胜劣汰的自然优选法则为基础，利用落尘原理在给污水搅拌、曝气的同时来筛选出大量优良菌种的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统及其装置。本发明不但能利用在污水处理厂，还能利用在江河湖泊中。不但能使污水处理提高效率及出水水质、降低投资成本和运行费用，延长水处理系统使用寿命等，还能使水系统中的生物优化，使污水处理装置中微生物种群多样性及数量最大化，还能促进水循环，通过水体上下循环流动，将底部的冷水带到表面来，起到降低水温的作用，且通过加快水库及湖泊的水循环，减缓了四季水温的变化，还能起到一定的调节气候的作用。
本发明的技术方案为：
一种垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，包括内外通透的通透桶（4），顶部内外桶壁之间设置有填料装填凹槽，以内桶顶端计填料凹槽深度0.5-1.0m,外通透桶高于内通透桶10-20cm，内通透桶下方延伸出外通透桶下方，伸长度视使用环境及水位深度灵活调整，保证与湖底或池底有100mm～200mm距离，上方凹下去是为了内通透桶（4）污水经曝气或涡轮提升后进入内外通透桶之间，水流流经Fe—C填料或者EM益生菌—波卡西球填料（1）后穿过填料筛孔托盘（5）过滤后再流经阿科曼填料（2）发生生物接触反应并吸附污染物后从桶底流出或循环。
在内通透桶中固定进气管（6），进气管（6）下部设置有曝气盘或曝气管（3），曝气盘或曝气管（3）上覆盖硅橡胶膜，膜上设置有曝气孔，进气管（6）上部延伸出通透桶（4）外接风机、下部竖直固定在通透桶（4）内。
所述曝气盘或曝气管（3）设置数量视使用环境及系统要求循环量设置4-10个或根，安装在内通透桶的底端。
所述通透桶（4）选择聚丙烯塑料制作为上下通透的方形或圆形桶。
所述进气管（6）的下部位于内通透桶下部约分之一处。
所述曝气盘或曝气管（3）保证与湖底或池底有100mm～200mm距离，污水经曝气或涡轮提升后进入内外通透桶之间，水流流经Fe—C填料或者EM益生菌—波卡西球填料（1）后穿过设置在凹槽面内外通透桶之间的填料筛孔托盘（5）过滤后再流经阿科曼生物膜填料（2）发生生物接触反应并吸附污染物后从桶底流出或循环。
所述曝气盘或曝气管（3）由聚丙烯塑料制成；所述曝气盘直径220mm；所述曝气管直径50mm，长度分别为0.5、0.75、1.0m可选，壁厚3.5mm；所述硅橡胶膜厚度1.5-2.0mm，膜上密布直径≤0.1mm的微曝气孔。
本发明的一种垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统，将通透桶（4）放置于水面以下至少10cm并距水底至少20cm的位置,伸出通透桶（4）外的进气管（6）与风机连接，根据不同使用环境的需要，系统风机可抽取纯氧、臭氧、空气、沼气或厌氧反应过程中产生的缺氧气体，通过进气管（6）输入至曝气盘或曝气管（3），气体流速在2-12mN3/h.mA，曝气盘或曝气管（3）上的曝气孔向上排气而形成负压区，通透桶（4）内污水上行，通透桶（4）下部周围的活性污泥随着污水自然上行，活性污泥和污水在通透桶（4）周围形成搅拌，活性污泥由通透桶（4）底部上行至表面后自由落体，由于活性微生物与崩解死亡微生物及被分解矿化的污染物密度不同而呈现不同的悬浮状态，在水力流道中，在落尘原理作用下，活性强的菌种比重大就落在通透桶（4）附近，崩解死亡微生物及被分解矿化的污染物就随着水流流到下一级，从而形成优胜劣汰的系统驱动机制。根据污水污染程度将本发明装置运行时间分为24小时间歇运行，运行次数分为6~8次，每次运行1.5~2个小时
本设备的通透桶全为聚丙烯塑料（PP）制作，形状可为圆形或方形，可大可小，灵活多变。本发明设计合理，具有使用寿命长，适用范围广，工艺成熟，操作简单，处理效率高等特点，本发明可连接太阳能供电系统，用于广大自然湖泊及河流水体治理，效果显著。
附图说明：
图1为本发明装置的俯视图；
图2为本发明装置的立体结构透视图；
图3为本发明的装置的流体动力学示意图；
图4为本发明装置下部为曝气管的结构示意图。
图中：1为Fe—C填料或者EM益生菌—波卡西球填料、2为阿科曼生物膜填料、3为曝气盘或曝气管、4为通透桶、5为填料筛孔托盘、6为进气管。
具体实施方式：
下面结合附图1-4及具体实施方式对本发明做进一步说明。
整个装置都采用聚丙烯塑料制成，如图2所示，通透桶为上下通透的方形或圆形桶，通透桶与进气管是通过聚丙烯塑料焊接固定的，与进气管相接的是直径为50mm，壁厚为3.5mm的聚丙烯塑料曝气管，在曝气管上安装有密布直径为0.1mm微曝气孔的硅橡胶膜；如图4所示，与进气管相接的是直径220mm的曝气盘。
如图3所示，当污水流过通透桶时，从进气管充入纯氧、臭氧、空气、沼气或厌氧反应过程中产生的缺氧气体，让气体从曝气孔排出，带动桶内的污水上行，从上端桶口流出，桶内就形成负压区，通透桶下部的活性污泥就随着污水自然上行，这样活性污泥就随着污水在通透桶周围形成搅拌，如图3中箭头所示。根据污水污染程度将发明装置运行时间分为24小时连续或间歇运行，运行次数可分为6次，每次运行2个小时，也可分为8次，每次运行1.5个小时。底部的活性污泥从本发明装置的底部抽吸至表面自由落体，由于活性微生物与崩解死亡微生物及被分解矿化的污染物的比重不同，在水力流道中，在落尘原理作用下自动形成微生物优胜劣汰的系统驱动机制。
该发明装置系统便于维修，保养方便。该装置的处理能力没有硬性的规定，可根据污水处理工艺过程中的需求，通过改变通透桶的大小和数量，既可用于大型污水处理厂、也可用于湖泊河流等自然水体的生态治理等方面的应用。
实施例：
滇池作为云贵高原上的一个大型淡水湖泊对昆明地区的自然环境、工农业生产、生活用水和气候调节起着重要作用，滇池的主要污染类型为氮、磷、COD引起的严重富营养化，20世纪70年代滇池草海、外海水质均为Ⅱ类。20世纪90年代迅速恶化，水质从Ⅲ类下降到劣Ⅴ类，草海异常富营养化。我们按照本专利申请技术方案在昆明市滇池西岸利用14000平方米的池塘实验，在严重富营养污染水体中按30m x 30m矩阵式布置本发明装置，在24小时内间歇运行，运行次数为8次，每次运行1.5个小时。经过一个月，对污染水体的总磷、总氮、COD、色度、浊度进行检测分析水质由原来的劣Ⅴ类变为Ⅱ类。水质检测前后的变化数据结果如下：

Claims (7)

1.一种垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，包括内外通透的通透桶（4），顶部内外桶壁之间设置有填料装填凹槽，以内桶顶端计填料凹槽深度0.5-1.0m,外通透桶高于内通透桶10-20cm，内通透桶下方延伸出外通透桶下方；在内通透桶中固定进气管（6），进气管（6）下部设置有曝气盘或曝气管（3），曝气盘或曝气管（3）上覆盖硅橡胶膜，膜上设置有曝气孔，进气管（6）上部延伸出通透桶（4）外接风机、下部竖直固定在通透桶（4）内。
2.根据权利要求1所述的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，所述曝气盘或曝气管（3）设置4-10个/根，安装在内通透桶的底端。
3..根据权利要求1所述的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，所述通透桶（4）选择聚丙烯塑料制作为上下通透的方形或圆形桶。
4..根据权利要求1所述的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，所述进气管（6）的下部位于内通透桶下部六分之一处。
5..根据权利要求1所述的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，内通透桶下方伸出距离湖底或池底有100mm～200mm，污水经曝气或涡轮提升后进入内外通透桶之间，水流流经Fe—C填料或者EM益生菌—波卡西球填料（1）后穿过设置在凹槽面内外通透桶之间的填料筛孔托盘（5）过滤后再流经阿科曼生物膜填料（2）发生生物接触反应并吸附污染物后从桶底流出或循环。
6..根据权利要求1、2或3所述的垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌装置，其特征在于，所述曝气盘或曝气管（3）由聚丙烯塑料制成；所述曝气盘直径220mm；所述曝气管直径50mm，长度分别为0.5、0.75、1.0m可选，壁厚3.5mm；所述硅橡胶膜厚度1.5-2.0mm，膜上密布直径≤0.1mm的微曝气孔。
7.一种垂直竖流式多介质生物反应循环搅拌系统，其特征在于，将通透桶（4）放置于水面以下至少10cm并距水底至少20cm的位置,伸出通透桶（4）外的进气管（6）与风机连接，根据不同使用环境的需要，系统风机可抽取纯氧、臭氧、空气、沼气或厌氧反应过程中产生的缺氧气体，通过进气管（6）输入至曝气盘或曝气管（3），气体流速在2-12mN3/h.mA，曝气盘或曝气管（3）上的曝气孔向上排气而形成负压区，通透桶（4）内污水上行，通透桶（4）下部周围的活性污泥随着污水自然上行，活性污泥和污水在通透桶（4）周围形成搅拌，活性污泥由通透桶（4）底部上行至表面后自由落体，由于活性微生物与崩解死亡微生物及被分解矿化的污染物密度不同而呈现不同的悬浮状态，在水力流道中，在落尘原理作用下，活性强的菌种比重大就落在通透桶（4）附近，崩解死亡微生物及被分解矿化的污染物就随着水流流到下一级，根据污水污染程度将本发明装置运行时间分为24小时间歇运行，运行次数分为6~8次，每次运行1.5~2个小时。
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