CN1057040A - 水动生物转盘多级生物处理污水工艺 - Google Patents

水动生物转盘多级生物处理污水工艺 Download PDF

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Abstract

水动生物转盘多级生物污水处理工艺是利用多 级生物系统进行工业污水或城市污水处理的新工艺， 该工艺主要特点是采用水动生物转盘设备，以污水为 动力驱动生物转盘，使其设备结构简单，降低了能 耗。在该工艺中建立多级生物处理过程，可以卵石网 笼，尼龙绳索作为净化系统填料，利于菌藻固着于填 料上，不受冲洗和污染荷的冲击，提高净化程度和处 理效果的稳定性。

Description

本发明属于利用生物系统处理污水工艺方法及用于该方法的主要专用设备水动生物转盘。
当前国内外处理污水的先进技术主要有生物法、化学法和物理法。在处理大量的工业排放污水或城市污水中，生物法是较多被采纳的方法。生物法的原理是利用微生物对有机物的分解，通过机械充氧来补充微生物呼吸和对有机物分解所需的氧。这种生物系统处理污水的工艺中通常采用生物转盘专用设备，它既可补充水中的氧，又可使生物很好繁殖于盘上，增强系统净化力。该工艺结构简单、处理水量大，比物化法投资少。但是这种生物系统处理污水工艺中所采用的生物转盘通常是依靠电机带动其转动，即电动生物的转盘，它的结构较复杂，并且运转过程中电能耗较大。
本发明的目的是提供一种多级生物系统处理污水工艺及为该工艺实施而设计的水力驱动生物转盘。采用这种水动生物转盘而建立起的多级生物系统处理污水工艺流程能克服目前电动生物转盘生物系统处理污水工艺的投资大、能耗高、不易管理及处理效果不稳定等缺点。
在本发明的处理污水工艺中以污水驱动生物转盘为主要设备，将处理过程分为多级，用尼龙绳索为填料，利用微生物生态学原理，充分发挥厌氧和好氧类群功能，构成厌氧处理和好氧处理区。利用厌氧分解产物（如硫化物）沉淀重金属，利用还原作用进行脱氮除磷，使重金属污泥可以集中处理，好氧段使有机物充分氧化，释放CO2供藻类利用。在该段中是以转盘的落水、曝气及往复转动充氧，大气复氧、藻类吐氧、增加水中的溶解氧、充分满足生物和分解有机物需氧。由于该工艺中生物转盘是利用污水驱动，因此整个系统工艺中只需一次性提升污水至高位贮水槽，不仅可节约大量电能、简化转盘的结构，而且可以提高充氧能力增进净化动能。同时，工艺过程简化了，便于日常运转和管理。该污水处理工艺过程可由图1示出。图1为水动生物转盘多级生物处理工艺流程示意框图。图中：A、沉淀池;B、贮水池;C、高位槽;D、水动生物转盘;E、净化池;F、滤池。其净化工艺为：工业污水或城市污水进入沉淀池A进行沉淀处理后流入贮水池B，用潜水泵将污水提入高位槽C内，污水入高位槽流下驱动水动生物转盘D转动，由于转盘的落水和转动给污水内充氧以满足生物和分解有机物所需氧，经生物转盘处理后污水进入净化池E，净化池E可以设多级也可在净化池内以卵石网笼将净化池分成多级，内充尼龙绳索作为填料，以建立稳定的生物膜净化系统，使菌藻固着于填料上，不受流水冲洗和污染负荷的冲击，最后经多级生物系统处理的污水进入滤池F进行过滤后得到处理后的净化水。即本发明的水动生物转盘多级生物处理污水工艺，由生物转盘和生物净化系统组成，其特征在于是采用多级生物净化过程，每级内充尼龙绳索为填料以建立稳定的生物膜净化系统，使菌藻固着于填料上，同时该工艺采用污水驱动生物转盘，即水动生物转盘设备，由于转盘的落水和转动给污水内充氧以满足生物和分解有机物所需氧，完成污水的生物净化处理过程。在本发明污水处理工艺中所采用的水动生物转盘，由于采用高位槽内污水作为动力，其转盘机械转动部分与目前采用的电动生物转盘不同之外，其它结构基本相似。多级生物净化处理也可在目前采用的生物净化处理过程基础上，增设级数或采用卵石网笼将净化过程分成若干级，并在每级中加入尼龙绳索作为填料而形成本发明污水处理工艺。
作为本发明污水处理工艺中主体设备水动生物转盘它由生物转盘和水轮机组成。生物转盘可根据所处理污水污染程度设置多级转盘串连而成，每级转盘的片数、盘直径大小、盘间距及制盘选材质均可参考目前使用的生物转盘而设计。水轮机是驱动物生转盘的动力，它可参考通常的水轮机进行设计，图2、3是本发明污水处理工艺中所采用的水动生物转盘的一个实例。图2水动生物转盘正视图，图3为其侧视图，图中：1、转盘;2、转盘支架;3、转盘传动轮;4、转盘传动带;5、水轮传动带;6、水轮支架;7、水斗;8、水斗臂;9、水轮主动轮;10、水轮被动轮;11、盘片;12、盘片固定螺杆;13、转盘轴;14、水轮转轴。
在图2、3所示的水动生物转盘结构是一个水轮机带动两级生物转盘的实例。生物转盘的两具转盘分别靠转盘轴13固定在转盘支架2上，转盘轴13上靠水轮机一端固定有一转盘被动轮3，与水轮机相连的转盘轴上固定有水轮被动轮9，这个被动轮和一转盘被动轮合为一个被动轮9，两个被动轮3、9之间靠转盘传动带4连结，使其同步转动。在转盘轴13上固定若干片盘片11，为保持盘片11之间间距用盘片固定螺杆12将其固定。水轮机由水轮支架6、水轮转轴14、水斗7、水斗臂8及水轮主动轮9组成，水斗7注入水后由于水的重力作用，使水轮转动，固定在水轮轴14上的水轮主动轮9随着水斗臂8的转动而转动，通过水轮传动带5将动力传递到水轮被动轮10上带动生物转盘转动。为使水动生物转盘高效运转：1、水轮机的水轮半径（水斗外端到水轮转轴距离），应比转盘半径大;2、水斗及水斗臂重量要均衡;3、转盘重量要均衡以保持转速均匀，传动省力;4、为减少动力损失应当尽可能减少转动部分的摩擦阻力，所有转轴都用轴承固定。对于多级生物转盘可增加水轮机的数目或者增加水斗容量和水斗臂长度以增加转动短力，例如制备8级生物转盘可设计相同的四个水轮机，每个水轮机带动两组转盘运转。下面通过实例对本发明给予进一步说明。
实例1，四级水动生物转盘
按图2、3所示结构，（相当于两套）制成一四级水动生物转盘设备，每两级转盘用一个水轮机带动。生物转盘每级安装43个转盘片，盘片厚用0.5～1.0mm的树酯玻璃钢片制成，直径为22.0cm，盘间距为1.0cm左右，盘片总面积为11.34m2左右，部分转盘（1/2～1/3）放入转盘水槽中，水轮机水斗臂长22.0cm，每一水轮带12个水斗;水轮主动轮直轮8.0cm，水轮被动轮和转盘被动轮直径为10.0cm。
实例2，水动生物转盘多级生物污水处理装置
采用实例1制备的四级水动生物转盘，按图1所示污水处理工艺制备一工厂用污水处理装置。其装置图如图4所示。图中，20、污水池及水泵;21、高位槽;22、引水道;23、水轮机;24、四级生物转盘及转盘水池;25、净化池A;26、尼龙绳网索;27、净化池B;28、过滤池;29、净化水排出口。该污水净化装置中，采用四级生物转盘和两级净化池进行生物系统污水处理。工业污水放到污水池20后由水泵将污水提升到高位槽21内，污水沿引水道22流出，注入水轮机23的水斗内使其转动，水轮机23带动生物转盘24转动;污水从水斗倒出后通过水道进入转盘水池24中依次流过a，b，c，d四级生物转盘，然后进入净化池A25，再流过净化池B27，在净化池26、27中放入尼龙绳索作为填料以利菌藻固着，最后污水经过过滤池28进行过滤，得到净化水由29流出。利用这套装置进行污水处理，实验条件为：气温19.5～25.6℃，水温16.5～22.5℃，进水PH6.7～7.1，溶解氧为0.1～1.6mg/l，结果如表1。
表1 水动生物转盘多级生物污水处理装置处理污水性能（运转 1个月平均值）
进水水量L/min 日处理量T/d 水力面积负荷T/m·d 转数转/min 进水COD负荷g/m·d 时水COD浓度mg/l 转盘出水COD浓度mg/l COD去除量mg/l 有效COD负荷g/m·d COD去除率％
0.75 1.03 0.091 2.3 30.5 335 168.3 173.3 15.8 53.3
1.12 1.62 0.145 3.1 39.8 325 193.7 131.3 18.8 47.4
1.87 2.69 0.239 4.3 87.0 402 172.5 230.0 55.0 58.4
2.36 3.35 0.300 4.0 93.0 380 193.3 186.7 56.0 48.3
由表1，水力面积负荷从0.091T/m2·d增至0.3T/m2·d（约增加3倍多），其COD去除率没有明显下降。而进水COD负荷及有效COD负荷却增加了2.7和2.5倍。说明该装置处理水量大，水力负荷高，处理效果稳定。
实例3，工厂污水处理水动生物转盘多级生物污水处理装置。
用于日处理工业污水200T/d～400T/d的本发明污水处理装置中水动生物转盘可采用下列设计参数：转盘直径为1.5m，设置400片（共8级）总面积为1413m3，水轮机（共4组）直径为2.5m，每轮设12个水斗，其它可参考实例2。
采用该污水处理装置与相同规格电动生物转盘污水处理装置的经济技术比较由表2给出。
表2 水动转盘与电动转盘的经济技术比较
  经济转  技盘  术类  指型  标 转盘直径M 每级片数 表面积 m 售价（万元） 耗  电  量  （Kwh)
每级 8级 每级 8级 提升进水耗电 每级转盘耗电 8级转盘耗电 年耗电量 每吨水耗电
电动转盘 1.5 50 176.6 1413 1.6 12.8 0.75 0.4 3.2 34602 0.47(94.8/200m)
水动转盘 1.5 50 176.6 1413 0.55 4.4 0.75 0 0 6570 0.09(18.0/200m)
二者之差 0 0 0 0 1.05 8.4 0 0.4 3.2 28032 0.38
实例4，城市污水处理水动生物转盘多级生物污水处理工程，利用本发明污水处理工艺及水动生物转盘，可以建成处理城市污水的多级生物系统工程，以日处理50万吨污水工程为例，按图1所示处理工艺过程，建设沉淀池，贮水池、净水池和多级生物转盘装置。这些工程可考虑利用天然排污渠道（或河流），以卵石网笼筑堤将渠道分为多级，尼龙绳索为填料改造而成，其工程设计参数可参考表3，工程运转参数可参考表4。
表3  运用本发明建多级污水处理工程设计参数
流量（万吨/小时）  2.08  2.08  2.08
水力面积负荷（T/m·d）  0.142  0.162  0.291
转盘总面积（m）  3521126.7  3086419.7  1718213.0
盘片直径M  1.5  1.5  1.5
盘片总数  996780  873721  486401
级数（50片/级）  19936  17474  9728
水轮机台数  9968  8737  4864
水轮机直径（M）  3.0  3.0  3.0
传动直径轮（M）  0.75  0.75  0.75
主动轮∶从动轮  1∶1  1∶1  1∶1
水槽容积m  46650  40889  22763
表4  运用本发明所建多级污水处理工程运转参数
水 原污水(mg/l) 出水(mg/l) 去除率(%)
项  质
目 平均值(范围) 平均值(变动范围) 平均值(变动范围)
COD      455.7(215-692)  146.9(70-275)      66.7(30.7-87.8)
BOD   193.6(105.9-309.2) 58.1(19.2-102.0)   68.5(36.2-86.5)
SS       201.6(68-361)   51.0(3.5-93)       73.0(38.2-98.4)
油       26.1(14.4-61.6) 3.9(1.2-13.2)      83.3(64.4-98.1)
DO          0                0～6.5
PH                         6.5～7.8
温度      气温－9－32℃   水温12℃以上
停留时间 转盘区间0.99-1.57h 全系统6.18-11.47h
由以上实例，本发明的水动转盘多级生物污水处理工艺用于工厂污水或城市污水处理具有节省投资、节约能耗、净化程度深，处理效果稳定和在运行过程管理和维修简单等特点，是易于在工业中实施的较佳污水处理工艺。

Claims (2)

1、一种水动生物转盘多级生物污水处理工艺，由生物转盘和生物净化系统组成，其特征在于是采用多级生物净化过程，每级内充尼龙绳索为填料建立稳定的生物膜净化系统，同时该工艺采用污水驱动生物转盘，即采用水动生物转盘设备，污水从高位槽流出作为动力使生物转盘转动。
2、一种用于按照权利要求1所述污水处理工艺的专用设备水动生物转盘，包括生物转盘，其特征在于该设备中还包括有驱动生物转盘转动的水轮机两部分组成。
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