CN105692877B - 节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置 - Google Patents

节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置，属于水处理工程技术，它公开了在处理池内或池上安装在线生物培养箱，在一个小环境中对生物成长所需的各样条件进行优化，可以很方便很经济地在现场快速培养出所需要的生物，将它适时的补充到大的处理系统中，提高处理效率，该在线生物培养箱通常可以做成好氧型和水解厌氧型二大类，每一类又可分为飘浮式和固定式二种不同的形式，利用很小的设施和极少的相同水质的水量，在现场快速培养出所需要的适应性很强的生物，适时的补充到大的处理系统中，实现投资少，运行费用低，处理效益高，上马快的目的。

Description

节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置
技术领域
本发明专利涉及一种水处理工程新技术，具体涉及节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置。
背景技术
采用生物生化法处理有机废水是目前应用得最广泛，最普遍，同时也是一种先进的经济而实用的技术，这些技术包括水解酸化，厌氧处理，好氧处理等。问题是如何进一步提高生化处理的效率，减少工程造价，降低日常运行成本。为此人们研究了各式各样的提高处理效率的生化处理工艺，不过它们都是针对改进工艺过程来实现节能高效这个目的，但不论采用哪一种处理工艺，其核心都是利用生物来降解有害的有机物，因此处理效率是与生物量的多少成正比的，为了实现节能高效的目的，对处理系统进行各种优化，如改善生物生长的条件，如调节水温，增加供氧，调节酸碱度，增加营养，控制时间，改进生物载体填料等手段都是为了增加生物量，从而提高处理效率。但是由于废水处理系统太庞大，每改变一个条件，都需要付出很大的建设成本，也要增加日常的运行费用。因此也有一种技术是从外面购买生物制剂定期投加到生化处理池中，这种方法虽然有效，但成本较高，而且也做不到每天适时补充，但若一次补充过多，有可能会破坏原生态系统。
发明内容
本发明的目的是提供节能高效生物增量法强化生化处理方法及装置，它是在一个处理池内，或池上安装一台在线生物培养箱，利用很少的设施和极少的相同水质的水量，在一个小环境中对上述各式各样的条件进行优化，可以很方便很经济地在现场快速培养出所需要的生物，将它适时的补充到大的处理系统中，既可避免菌落的逐步退化，又可通过定期少量补充使菌落得到长期强化，持续提高处理效率。
本发明的技术解决方案是：设置在处理池内或池上的在线生物培养箱，利用很小的设施和极少的相同水质的水量，在小环境中对生物生长的各种条件进行优化，在现场快速培养出所需要的适应性很强的生物，将培养出的生物适时补充到大的处理系统中，该在线生物培养箱包括好氧型和水解厌氧型两类，好氧型和水解厌氧型在线生物培养箱包括飘浮式好氧生物在线培养箱、飘浮式水解厌氧生物在线培养箱、固定式好氧生物在线培养箱和固定式水解厌氧生物在线培养箱。下面分别对它们的结构进行论述：
1、飘浮式好氧生物在线培养箱结构是采用真空保温夹层的密封箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料，在底部的中心位置有伸向下方的重力进水管，在重力进水管的上端设有单向阀，在重力进水管最下端设有配重平衡体，箱底底部有压力排水管，压力排水管的上端高出箱盖，通过连接着的软管，流向生化处理池，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器以及与进气管相连的微孔曝气管。
2、飘浮式厌氧生物在线培养箱结构是采用真空保温夹层的密封箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料，在底部的中心位置有伸向下方的重力进水管，在重力进水管的上端设有单向阀，在重力进水管最下端设有配重平衡体，箱底底部有压力排水管，压力排水管的上端高出箱盖，通过连接着的软管，流向生化处理池，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器。
3、固定式好氧生物在线培养箱结构是采用有保温层带盖的箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料并设有箱体液位控制计，在箱体的上方装有排气管，在排气管的上端设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器以及微孔曝气管，在箱体外的下部还设有取水泵，取水泵的出水管与箱体连通并在其上设有止回阀，取水泵进水管通向池内，并在取水泵进水管的上端设有水用常闭电磁阀，在箱体下部设有空管。
使用时取水泵自动开启，当水位升至液位控制器的触点时取水泵自动停止工作，从生化处理池取水打入箱体内，然后搅拌机启动，加药泵工作，投入培养基药剂，，就可以自动地在现场快速培养出所需要的生物，须要排出培养好生物水时，气用电磁阀关闭，箱体内不能排气，压力升高，由于在重力进水管单向阀自动关闭，箱体内的水就会通过压力排水管流出，排入好氧生化处理池，如果箱体较高，也可以直接打开排空阀自流排出.同样可将培养好的废水，排入生化处理池，将它每日的适时的补充到很大的处理系统中，既避免菌落的逐步退化，定期少量补充使菌落得到长期强化.可持续提高处理效率。
4、固定式水解厌氧生物在线培养箱采用有保温层带盖的箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料并设有箱体液位控制计，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器，在箱体外的下部还设有取水泵，水泵的进水管分别通过设有水用常开电磁阀的进泵水管和设有水用常闭电磁阀的泵取水管分别与箱体及水池连通，水泵出水管通向箱体内，并在其上还设有止回阀，在箱体下部设有空管。
在这里要说明几点，对于以上四种结构：
1.进入生化处理池中的废水，PH值及生物有害物浓度要在生物适应范围之内。
2.生物固定化载体填料：如酶布，炭布，活性炭布.纤维等这类材料具有发达的多孔性和强烈的吸附性，可使微生物在孔隙内生成和固定，起到固定化细胞，固定化酶的作用，使微生物在生物固定化载体填料上保持高浓度且不容易流失，也为微生物生长提供一个极佳的温床。
3.粉状多孔生物活性载体物质为：活性炭粉，硅藻土粉，沸石粉的混合物。三者的比例可根据不同水质而定，人零到百分之百，这些粉状多孔生物活性载体物质可吸附和富集水中的养料，溶解氧，微生物等，形成一个微生物生成的极佳微环境。
4.所述的培养基药剂，除正常的培养所需生物培养基药剂如：(1)生物养料：生物养料的基本元素是碳，氮，磷，它们之间的比例宜为100；5；1；(2)微量元素：(3)维生素；(4)生物激活剂，它们所占的比例采用0.1、1.0、0.01，三者数量之和也极少，仅有生物养料的万分之三，此外，还添加有一种＂粉状多孔生物活性载体物质：活性炭粉，硅藻土粉，沸石粉的混合物，三者比例为100：10：1。
5.其搅拌器可以是机械搅拌器，也可以用压缩空气搅拌。
本发明所取得的技术优势：
1.采用极少的相同水质的水量，在一个小环境中对上述各式各样的生物生长条件进行优化，可以很方便地在现场快速培养出所需要的生物，将它适时的补充到大的处理系统中，提高处理效率.而且对大部分有机废水处理工艺都适用，该装置可以放入生化处理池内，不需要增加任何面积，不仅适用于新建项目，也特别适用于原有处理设施的改造。
2.运行费用低，效益高，投资少，上马快的技术。
3.省能耗，利用双层真空密封箱体并采用水体保温，热量损失小，极大地减少能耗。
4.设备简单，自控简便，自动化程度高。
.5.适用性广，几乎适用于各种有机高山废水的生化处理工艺，如水解厌氧，及好氧处理工艺。
6.生物活性好，由于是采用现场的水质培养的生物，不需要驯化就可使用.特别是对于工业废水更为有利。
7.将微生物每日的适时的补充到很大的处理系统中，既避免菌落的逐步退化，定期少量补充使菌落得到长期强化.可持续提高处理效率。
附图说明：
图1为本发明的原理及结构示意图；
图2为飘浮式好氧生物在线培养箱的结构示意图,
图3为飘浮式水解厌氧生物在线培养箱的结构示意图,
图4为固定式好氧生物在线培养箱的结构示意图,
图5为固定式水解厌氧生物在线培养箱的结构示意图。
附图标记说明：1一人孔，2一进气，3一泵加液，4一加培养基，5一搅拌，6一药箱液位，7一培养基药，8一箱，9保温夹，10一气用电磁，11一排气，12一排水软管，13一排水管，14一生物固定化载体填料，15一粉状多孔生物活性载体，16一曝气管，17一调温加热器，18一单向，19一重力进水管，20一配重平衡体，21一进水喇叭口，22一水用常开电磁，23一泵出水，24一取水泵，25一进泵水管，26一水用常闭电磁阀，27一泵取水管，28一空管，29一箱体液位计，30一生化处理池。
具体实施方式
下面结合实施例及图例对本发明专利进一步的详细说明，但本发明专利的实施方式不限于此。
根据图1所示，本发明图1为整个发明所属部件总图，是在一个处理池30内安装一台在线生物培养箱，该箱是真空保温夹层密封的箱体，也可以是轻质材料保温密封的箱体。该箱是真空保温夹层密封的箱体，也可以是轻质材料保温密封的箱体，从总图中能分出在线生物培养二大类，每一类又可分为飘浮式和固定式二种不同形式，下面逐一详述。
实施例1，根据图2所示本实施例为本发明飘浮式好氧生物在线培养箱的结构：采用一个真空保温夹层9的密封箱体8，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料14，在箱体内所有空间设置粉状多孔生物活性载体15，在底部的中心位置有一根伸向下方的重力进水管19，在重力进水管19的上端设有一个单向阀18，在重力进水管最下端设有配重平衡体20及进水喇叭口21，箱底底部有一根压力排水管13，压力排水管13的上端高出箱盖，通过连接着的软管12，流向生化处理池，在箱体的上方设置一个人孔1及装有一根排气管11以及进气管2，在排气管11上设有一个气用常开电磁阀10，箱体的上侧方设有一个投培养基药剂箱7，培养基药剂箱7内有药箱液位计6和搅拌器5，在投培养基药剂箱7的上部设有加培养基泵4，该加培养基泵4有一条管伸入培养基药剂箱7，另一条泵加液管3伸进箱体8内，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器17以及与进气管相连的微孔曝气管16，使用时将该装置放入需要处理的池内。
所述的真空保温夹层密封箱体，所产生的浮力大小适中，刚好使该装置飘浮于水体，并使上半部露出水面。另外，为了保温隔热更好，将夹层间抽成真空。
所述的箱体内部悬挂的生物固定化载体填料为活性炭布，这种材料具有发达的多孔性和强烈的吸附性，可使微生物在孔隙内生成和固定。
所述的培养基药剂包括：(1)生物养料：采用氮磷肥、尿素物养料的基本元素是碳、氮、磷，它们之间的比例为100：5：1，(2)微量元素：铜，钾，钠，镁等，(3)少量复合维生素，(4)生物激活剂，它们所占的比例采用0.1、1.0、0.01，三者数量之和也极少，仅有生物养料的万分之三，(5)粉状多孔生物活性载体物质为：活性炭粉，硅藻土粉，沸石粉的混合物，三者的比例为100：10：1。
所述的带搅拌器的投培养基药剂箱，设于箱体上侧部，加培养基泵又置于投培养基药剂箱之上，其搅拌器采用机械搅拌器使用时首先加水，取水泵自动开启，从生化处理池取水打入箱体内，依靠箱体的自重，箱体下沉，水流就会通过重力进水管进入箱体内，然后搅拌机启动，加药泵工作，投入培养基药剂，利用微孔曝气管充氧曝气，就可以自动地在现场快速培养出所需要的生物，需要排水时电磁阀关闭，箱体内不能排气，压力升高，箱体内的水就会通过压力排水管流出，排入生化处理池，补充生化处理池中的生物量，将它每日适时的补充到很大的处理系统中，既避免菌落的逐步退化，又可通过定期少量补充使菌落得到长期强化，持续提高处理效率。由于在排水过程中箱体的重量减轻，箱体上浮，形成上轻下重，很不稳定，但因为在重力进水管最下端设有配重平衡体，使箱体如同一个不倒翁，可保持平衡，不会倾倒，实现投资少，运行费用低，处理效益高，上马快的目的。
实施例2，根据图3所示，为本发明飘浮式厌氧生物在线培养箱8的结构：采用一个真空保温夹层9的密封箱体8，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料14，在箱体内所有空间设置粉状多孔生物活性载体15，在底部的中心位置有一根伸向下方的重力进水管19，在重力进水管19的上端设有一个单向阀18，在重力进水管最下端设有配重平衡体20及进水喇叭口21，箱底底部有一根压力排水管13，压力排水管13的上端高出箱盖，通过连接着的软管12，流向生化处理池，在箱体的上方设置一个人孔1及装有一根排气管11，在排气管11上设有一个气用常开电磁阀10，箱体的上侧方设有一个投培养基药剂箱7，培养基药剂箱7内有药箱液位计6和搅拌器5，在投培养基药剂箱7的上部设有加培养基泵4，该加培养基泵4有一条管伸入培养基药剂箱7，另一条泵加液管3伸进箱体8内，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器17。使用时将该装置放入需要处理的池内。本实施例与飘浮式好氧生物在线培养箱基本一致，所不同的仅在与它不需曝气，故箱底不设微孔曝气管，其他包括整体结构，培养基药剂与前者实施例一致。
实施例3，根据图4所示，为本发明固定式好氧生物在线培养箱，其结构是采用一个有保温层9带盖的箱体8，箱体8内部悬挂有生物固定化载体填料14，在箱子内所有空间设置有粉状多孔生物活性载体15，并设有箱体液位控制计29。在箱体8的上方装有一根排气管11，在排气管11上端设有一个气用常开电磁阀10，箱体8的上侧方还设有一个投培养基药剂箱7，在该箱7内设置搅拌器5及药箱液位计6，在投培养基药剂箱7的上部设有加培养基泵4，该加培养基泵4一条管伸入药剂箱7，另一条泵加液管3伸入箱体8。在箱体8的下部设有调温加热器17以及微孔曝气管16，在箱体8外的下部还设有一台取水泵24，取水泵24的出水管23与箱体8连通并在其上设有止回阀18，取水泵24的取水管27通过进水喇叭口21通入池内，并在取水泵的进水管27的上端设有水用常闭电磁阀26。在箱体8下部设置有排水管13及排水软管12，以及设有空管28，在箱体8顶部设有进气管2。
所述的箱体内部悬挂的生物固定化载体填料为活性炭布，这种材料具有发达的多孔性和强烈的吸附性，可使微生物在孔隙内生成和固定。
所述的培养基药剂包括：(1)生物养料：采用氮磷肥、尿素物养料的基本元素是碳、氮、磷，它们之间的比例为100：5：1，(2)微量元素：铜，钾，钠，镁等，(3)少量复合维生素，(4)生物激活剂，它们所占的比例采用0.1、1.0、0.01，三者数量之和也极少，仅有生物养料的万分之三，(5)粉状多孔生物活性载体物质为：活性炭粉，硅藻土粉，沸石粉的混合物，三者的比例为100：10：1。
所述的带搅拌器的投培养基药剂箱，设于箱体上侧部，加培养基泵又置于投培养基药剂箱之上，其搅拌器采用机械搅拌器。使用时投入到生物处理大池中。
取水泵自动开启，从生化处理池取水打入箱体内，然后搅拌机启动，加药泵工作，投入培养基药剂，利用微孔曝气管充氧曝气，就可以自动地在现场快速培养出所需要的生物，达到经济方便高效地处理各种有机废水的目的。需要排水时，气用电磁阀关闭，箱体内不能排气，压力升高，由于重力进水管上的单向阀自动关闭，箱体内的水就会通过压力排水管流出，排入好氧生化处理池，如果箱体较高，也可以直接打开排空阀自流排出。同样可将培养好的废水，排入生化处理池，将它每日适时的补充到很大的处理系统中，既避免菌落的逐步退化，又可通过定期少量补充使菌落得到长期强化，持续提高处理效率。
实施例4，根据图5所示，本发明为固定式厌氧生物在线培养箱，其结构是采用一个有保温层9带盖的箱体8，箱体8内部悬挂有生物固定化载体填料14，在箱体内所有空间设置有粉状多孔生物活性载体15，并设有箱体液位控制计29。在箱体的上方装有一根排气管11，在排气管11上设有一个气用常开电磁阀10，箱体的上侧方还设有一个投培养基药剂箱7，药剂箱7内有药箱液位计6及搅拌器5，在投培养基药剂箱7的上部设有加培养基泵4，该培养基泵4一条管伸入药剂箱7，另一条泵加液管3伸入箱体8，还设有电器自控箱，在箱体8的下部设有调温加热器17，在箱体8外的下部还设有排水管13和排水软管12，及设有一台取水泵24，取水泵24的进水管分别通过设有水用常开电磁阀22的进泵水管25和设有水用常闭电磁阀26的泵取水管27及进水喇叭口21与箱体8及水池连通，取水泵24出水管23通向箱体，并在其上还设有止回阀18，在箱子下部设有有空管28。
本实施例使用时与箱体连接的水用常开电磁阀自动关闭而取水管上的水用常闭电磁阀自动打开，取水泵自动开启，从生化处理池取水打入箱体内，当水位升至液位控制器的触点时取水泵自动停止工作，然后搅拌机启动，加药泵工作，投入培养基药剂，就可以自动地在现场快速培养出所需要的生物。由于固定式厌氧生物在线培养箱内没有空气搅动，水体处于静止状态，在一定程度上会影响处理效率，为了提高处理效率，将取水泵兼作循环水泵用。此时，水用常闭电磁阀处于关闭状态,而水用常开电磁阀正常开启，取水泵自动开启，箱体内的水通过进泵水管进入泵体再经进泵水管从另一端进入箱体内，让水体在箱休内不断循环，这样将极大地提高处理效率。需要排水时，气用电磁阀关闭，箱体内不能排气，压力升高，由于重力进水管上的单向阀自动关闭，箱体内的水就会通过压力排水管流出，排入生化处理池，如果箱体较高，也可以直接打开排空阀自流排出，同样将培养好的废水，排入生化处理池，补充生化处理池中的生物量，将它每日适时的补充到很大的处理系统中，既避免菌落的逐步退化，又可通过定期少量补充使菌落得到长期强化，持续提高处理效率。本实施例4同实施例3基本一致，只是比实施例3少设一条养气管，其他整体结构，药剂均相同。
在这里要说明一点，不论采用那一种结构，凡进入生化处理池中的废水，其PH值及生物有害物浓度要在生物适应范围之内。
以上显示和描述了本发明专利的基本原理，主要特征及主要优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例和说明书中所描述的限制。上述实施例和说明书中所描述，只说明本发明专利的基本原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利的各种变化和改进都落入本发明专利的保护范围内。

Claims (4)

1.节能高效生物增量法强化生化处理装置，其特征在于：包括设置在各种有机废水处理池内或池上的在线生物培养箱，利用很小的设施和极少的相同水质的水量，在小环境中对生物生长的各种条件进行优化，在现场快速培养出所需要的适应性很强的生物，将培养出的生物适时补充到大的处理系统中，该在线生物培养箱包括好氧型和水解厌氧型两类，好氧型和水解厌氧型在线生物培养箱包括飘浮式好氧生物在线培养箱、飘浮式水解厌氧生物在线培养箱、固定式好氧生物在线培养箱和固定式水解厌氧生物在线培养箱；
飘浮式好氧生物在线培养箱结构是采用真空保温夹层的密封箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料，在底部的中心位置有伸向下方的重力进水管，在重力进水管的上端设有单向阀，在重力进水管最下端设有配重平衡体，箱底底部有压力排水管，压力排水管的上端高出箱盖，通过连接着的软管，流向生化处理池，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器以及与进气管相连的微孔曝气管。
2.根据权利要求1所述的节能高效生物增量法强化生化处理装置，其特征在于：飘浮式水解厌氧生物在线培养箱结构是采用真空保温夹层的密封箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料，在底部的中心位置有伸向下方的重力进水管，在重力进水管的上端设有单向阀，在重力进水管最下端设有配重平衡体，箱底底部有压力排水管，压力排水管的上端高出箱盖，通过连接着的软管，流向生化处理池，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器。
3.根据权利要求1所述的节能高效生物增量法强化生化处理装置，其特征在于：固定式好氧生物在线培养箱结构是采用有保温层带盖的箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料并设有箱体液位控制计，在箱体的上方装有排气管，在排气管的上端设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器以及微孔曝气管，在箱体外的下部还设有取水泵，取水泵的出水管与箱体连通并在其上设有止回阀，取水泵进水管通向池内，并在取水泵进水管的上端设有水用常闭电磁阀，在箱体下部设有空管。
4.根据权利要求1所述的节能高效生物增量法强化生化处理装置，其特征在于：固定式水解厌氧生物在线培养箱采用有保温层带盖的箱体，箱体内部悬挂有生物固定化载体填料并设有箱体液位控制计，在箱体的上方装有排气管，在排气管上设有气用常开电磁阀，箱体的上侧方还设有投培养基药剂箱，在投培养基药剂箱的上部设有加培养基泵，还另设有电器自控箱，在箱体的下部设有调温加热器，在箱体外的下部还设有取水泵，取水泵的进水管分别通过设有水用常开电磁阀的进泵水管和设有水用常闭电磁阀的泵取水管分别与箱体及水池连通，取水泵出水管通向箱体内，并在其上还设有止回阀，在箱体下部设有空管。
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