CN105036313A - 浮筒式生物转筒 - Google Patents

Abstract

浮筒式生物转筒由浮筒1、轻质填料2、氧化槽3、支架4、链轮5、链条6、减速器7、排泥设施8和动力电机等等组成，可广泛地运用在好氧处理、厌氧处理及兼氧处理的工艺中。由于采用了浮筒转轴，将原来普通的生物转盘或生物转筒的简支梁结构改变成为了漂浮结构或重力略大于浮力的悬浮结构，就使得转轴中部几乎不承受弯矩，因而取消了生物转盘或生物转筒一般单轴7米长的限制，大大扩展了单轴的长度。单轴长度的扩展使得生物转盘或生物转筒工艺能更好地适应工程需求，在某些特殊运用场合能完全克服生物转盘和生物转筒工艺占地大的缺点。原承受机身重量的轴承现在几乎不承重，也就降低了电机的动力消耗，使得工艺更加节能。

Description

浮筒式生物转筒

技术领域

本发明为污水处理行业中处理设备生物转盘的创新发明。

背景技术

生物转盘是利用生物膜净化污水的一种处理设备，目前国内外已用于处理生活污水和多种工业污水，并取得了很好的效果。转盘的最后阶段多半都有硝化作用，对氮和磷也有较好的去除效果。生物转盘主要由盘体、氧化槽、转动轴和驱动装置组成。其中转动轴一般采用实心钢轴或无缝钢管。转动轴的长度一般应控制在0.5-7米之间。转动轴不能太长，否则容易挠曲变形，发生磨断或扭断。生物转盘的优点是处理效果好，能耗低，缺点是靠近转轴处老化生物膜难以更换，且整个处理工艺占地面积较大。

发明内容

传统生物转盘存在转轴长度有限（0.5-7米）、盘片半径有限（一般为2-3米）、转轴处生物膜阻塞及占地较大的问题。本发明为“浮筒式生物转筒”，不仅解决了转动轴长度受限的问题，并且解决了转轴附近老化生物膜脱落困难、难以更新的问题；在某些场合使用，还解决了占地较大的缺点，其技术方案阐述如下。

技术方案的原理为：传统的生物转盘或生物转筒均为简支梁结构，通过两端的轴承及支座承担设备的整体运行重量。这样一来，转轴的中部将承受较大的弯矩，时间一长，往往发生转轴挠曲变形现象。简支梁结构在跨度不大时，转轴的变形量在一定范围内是可接受的，所以转轴的长度一般控制在7米的范围内。本发明彻底改变了结构的受力形式，用浮筒转轴代替传统钢轴，将生物转盘或生物转筒的简支梁结构改变成为漂浮或悬浮结构，这样整个转轴几乎就没有弯矩，长度受限的问题就迎刃而解了。

顺带，由于转轴半径增大也大大增加了内沿（浮筒转轴的外壁）的旋转线速度，从而加大了水流的剪切力，老化生物膜难以更换的问题也一并得到解决。

漂浮结构用于好氧型生物转筒，悬浮结构用于厌氧型生物转筒，兼氧型可用漂浮和悬浮两种结构，视具体情况而定。浮筒形式的生物转筒可利用现有的水体作为氧化槽，加上用轻质填料替代传统盘片，从而也就解决了盘片半径有限、生物转盘工艺占地大的缺点。下面详解技术方案。

1)用浮筒转轴代替了传统的实心钢轴或无缝钢管转轴。

浮筒转轴即一个空心封闭的圆柱体，其直径约为盘片直径的30-40%左右（可根据材质的不同做调整），可用耐腐蚀的PVC、PPR、PPC等塑料类材料或铝合金制成。浮筒转轴代替实心钢轴（或无缝钢管）后，使得整个设备漂浮（或悬浮）在水中，也就使设备的自重完全和浮力抵消。原实心钢轴太长导致的（或无缝钢管）挠曲变形、难以加工的问题就得到彻底解决，转轴长度也就基本不受限制。和传统生物转盘盘片相比，设置浮筒转轴的同面积环形生物转盘的盘片外边缘到转轴的距离一般缩小25%左右（兼氧型和厌氧型略小），内沿线速度一般提高了10倍以上（兼氧型和厌氧型略小），便于老化的生物膜快速脱离沉降。

2)悬浮填料代替传统的盘片。

传统生物转盘直径受限的根本原因不仅是因为直径太大，盘片本身容易变形，还因为直径太大会造成整体重量大大增加，以至于转轴容易挠曲变形。采用轻质填料替代盘片后，盘片变形的问题也得到解决。不仅转筒直径可有较大的增长，而且设备的整体重量往往反而会下降，附着生物膜的面积也可大幅攀升，利于出水水质的提升。悬浮填料替代盘片后，生物转盘也就被改造成为了生物转筒。

3)采用不锈钢链条传动系统连接动力。

不锈钢链轮链条有很好的抗腐蚀性。浮筒转轴两端设不锈钢链轮，并采用刚性连接，不设轴承，从而避免了污水对动力传递装置，尤其是轴承的腐蚀。因为整个生物转筒处于漂浮状态，所以轴承的径向受力几乎为零。又由于轴承的滚动摩擦力矩和径向受力是成正比的，所以因设备重量产生的轴承摩擦力矩也相应几乎为零。动力消耗仅为克服填料与水的粘滞摩擦阻力及传动机构损耗所需的能源。降低了动力消耗的同时延长了轴承的使用寿命，提高了整个系统的可靠性。

4)沉淀池和氧化槽合建。

仅需底部设排泥设施就完成了合建，代价相对较小利于节约工程造价。排泥槽宽度一般为200mm~300mm。排泥槽较短（一般小于12米）时可设单向螺旋叶片排泥，排泥槽较长时，可设双向螺旋叶片排泥。在中部或非动力端加装滑动轴承。连接动力同样采用链条传动系统，链轮链条均采用不锈钢材质，以提高其耐腐蚀性。排泥设施的旋转速率建议为生物转筒速率的1/5~1/10。为了张紧排泥设施的链条，螺旋转轴的整体比重应略大于水，同样可以采用空心转轴结构加以平衡整体比重。

本发明的有益效果如下。

1)浮筒转轴的采用，大大扩展了生物转盘和生物转筒处理工艺单轴的长度，尤其对大流量和高浓度污废水的处理而言，极为有利。同时也降低了其动力消耗，并提高了可靠性。

2)本发明可作为独立的污水处理设备使用，也可以和其他污水处理设施组合或合并使用，如和氧化沟、氧化塘、平流式沉淀池合并，和AO、A2O、生物膜法等系统组合等等。

3)由于长度几乎不受限制，大大扩展了其使用范围。转轴长度可长可短，半径可大可小，使浮筒式生物转筒具有非常好的适应性。工艺甚至无需专门征地建设污水处理厂，因地制宜地利用现有的水体作为氧化槽进行设备安装，即可实现对污水的处理。也就解决了生物转盘工艺占地大的缺点。

4)本发明不仅可用于好氧处理工艺，还可以用于厌氧处理工艺。厌氧处理工艺中生物转盘处于悬浮状态或浮力略小于重力状态（便于张紧链条）。相对好氧型生物转筒40%左右的浸没比来说，其浸没比为100%，相应浮筒直径可缩小。轴承的径向受力同样几乎为零，动力消耗同样能有所降低。

5)本发明还可用于兼氧（缺氧）处理工艺。相对好氧型生物转筒40%左右的浸没比和厌氧型浸没比为100%不同的是，其浸没比介于两者之间，相应好氧型浮筒直径也可缩小，相对厌氧性浮筒直径有可能增大。轴承的径向受力同样几乎为零，动力消耗同样能有所降低。可在转轴上设小孔及塞子，通过注水压仓的方式调整其浸没比，便于系统调试以达到最佳处理效果。

特别声明：本发明由于适应性很强，可以运用在很多场合，尤其是在河湖治理方面，本发明具有显著的先进性。本发明可针对具体的使用环境的特点做很多改良和优化，但是以浮筒转轴为特征的生物转盘及生物转筒均在本发明的权利保护范围之内。

附图说明

附图1为具体实施例一好氧生物转筒的平面图和A-A剖面图。

附图2为具体实施例一好氧生物转筒单槽的侧立面图和B-B剖面图。

附图3为具体实施例二厌氧生物转筒的平面图和a-a剖面图。

附图4为具体实施例二厌氧生物转筒的侧立面图和b-b剖面附图。

所有附图中：浮筒1、填料2、氧化槽3、支架4、链轮5、链条6、减速装置7、双向排泥装置8、螺栓9、填料固定孔10、变频电机11、滑动轴承12、排泥管13、滚动轴承14、出水管15、进水管16、活动盖板17、排气管18、轴承套管19。

具体实施方式

1)具体实施例一。

如图1及图2，某湖泊大流量低浓度污水进水口改造现有河道作为氧化槽3，氧化槽3底部设具有空心转轴的双向排泥装置8，其中部设滑动轴承12支点，两端设链轮5、链条6和排泥管13；三轴三级好氧生物转筒工艺的转轴浮筒1长共计18米，由3个6米长的模块通过螺栓9连接组成；2米直径的转筒除浮筒外用纤维（绳）状轻质填料2填满，每一条均通过支架4上的填料固定孔10固定在生物转筒上；污水经预处理后由径向进入氧化槽3，氧化槽3的两端设置链轮5、链条6（含张紧装置）、变速装置7（其中钢轴、减速器、联轴器）、滚动轴承14。其中仅在第二级氧化槽3的两端设变频电机11，其动力通过链条6传递到前后两级，每一级的减速装置的减速比单独可调。

值得说明的是：传统生物转盘的盘片浸没比会随着进水流量的增加而增加，而本发明的好氧型生物转筒由于是漂浮式设计，其浸没比始终保持一致，不会随着进水流量的增加而变化。现假定由于常年进水无条件建设氧化槽的情况下，只要水深能提供漂浮空间，本好氧型生物转筒同样可安装使用，也能起到一定净化污水的效果，只需另行对沉淀的污泥进行处理（不围堰的情况下可增设分级隔板）。

2)具体实施例二。

某厌氧型生物转筒利用现有排水沟改造成氧化槽3，氧化槽3底部设具有空心转轴的双向排泥装置8，其中部设滑动轴承12，两端设链轮5、链条6和排泥管13；单轴单级厌氧生物转筒工艺的转轴浮筒1长共计18米，由3个6米长的模块通过螺栓9连接组成；2米直径的转筒除浮筒外用纤维（绳）状轻质填料2填满，每一条均通过支架4上的填料固定孔10固定在生物转筒上；污水经预处理后由进水管16轴向进入氧化槽3，完成厌氧处理后由出水管15排除氧化槽3。氧化槽3的两端设置链轮5、链条6（含张紧装置）、减速装置7（其中含钢轴、减速器、联轴器）、轴承14、变频电机11。由于无需进行氧交换，氧化槽上设密封的活动盖板17，排气管18用于收集沼气，轴承套管19预埋在池壁用于安装两个密封轴承。

值得说明的是：由于要保证氧化槽的气密性，通过在两端池壁预埋轴承套管19并设置两个密封滚动轴承14，完美地实现了动力的传递和氧化槽3的气密性。由于实现了变频电机11和氧化槽3的完全隔离，从而避免了变频电机11启动时产生火花带来的爆炸安全隐患。现假定由于常年进水无条件建设氧化槽的情况下，只要水深及宽度满足安装空间要求，本厌氧型生物转筒就能安装使用，同样能起到很好的净化污水效果，只需另行对沉淀的污泥进行处理。

Claims (10)

1.优选的，浮筒式生物转筒由浮筒式的机身、氧化槽、排泥装置、链条传动系统和动力电机组成，可广泛地运用在好氧处理、厌氧处理及兼氧处理的工艺中。

2.优选的，如权利要求一所述，其特征是浮筒式机身由转轴浮筒、轻质填料和支架组成，大大扩展了单轴的长度限制，并能兼顾径向进水和轴向进水的不同工艺要求。

3.优选的，如权利要求一所述，其特征是氧化槽与沉淀池合建，底部的排泥槽轴向布置，采用空心浮筒长转轴螺旋排泥装置，长度较短的可单向排泥，长度较长的可双向排泥。

4.如权利要求一所述，其特征是运用在好氧工艺中，为漂浮式结构，生物转筒浸没比约40%左右且不随流量的变化而改变。

5.如权利要求一所述，其特征是运用在厌氧工艺中，为重力略大于浮力的悬浮式结构，生物转筒浸没比为100%且不随流量的变化而改变。

6.如权利要求一所述，其特征是运用在兼氧工艺中，可为漂浮式结构，也可为重力略大于浮力的悬浮式结构，生物转筒浸没比介于40%到100%之间，调试期通过对浮筒注水压仓的形式使其达到最佳处理效果。

7.如权利要求二所述，其特征是采用的轻质填料比重远小于水，且比表面积大。

8.优选的，如权利要求三所述，其特征是螺旋排泥装置通过调整空心浮筒螺旋转轴的直径，使其整体比重略大于水，便于张紧链条。

9.如权利要求三所述，其特征是螺旋排泥装置的动力端设链轮，共用上部转筒动力，非动力端或转轴中部支点设滑动轴承。

10.优选的，如权利要求五所述，其特征是通过在池壁预埋轴承套管和安装两个封闭型滚动轴承，实现了动力的传递并完美地保证了厌氧氧化槽的密闭性，并避免了电机火花带来的爆炸危险。