CN105884025A - 一种生物转盘盘片结构及排列方法 - Google Patents

Abstract

一种生物转盘盘片结构及排列方法。每个盘片7带有与转轴12相配的盘毂，每相邻盘片同向阶梯错位布置，多个盘片形成与进水水流方向相同的螺旋水槽，形成三维水流。盘片的一侧布置有若干柱状凸缘9，可大大提高挂膜的面积和处理效果。每个盘片的盘毂上有若干过孔，以便用拉杆将各盘片分组和压紧。转轴12两端通过法兰11转换成圆形轴，再支撑在轴承10上。转轴的扭矩通过转盘的盘毂直接传递给转盘，拉杆不受剪切力，因此整体结构简单、组装方便、寿命长，基本无运行噪音。在进水时，同向螺旋水槽和盘片上的径向盘8会产生圆周切向力，有电时助力旋转，降低能耗；在停电时，可以推动转盘缓慢旋转，保障生物膜的活性，降低出水水质波动。

Description

一种生物转盘盘片结构及排列方法

技术领域：

一种生物转盘盘片结构及排列方法，属于水处理领域。

背景技术：

生物转盘是利用圆形盘片在一定水深的处理水中转动，使盘片上形成生物膜，并且通过多次缺/厌氧-好氧交替循环反应，从而对水进行生物处理的工艺。为达到水处理效果，一般需要在一个转轴上安装多个盘片同时进行上述生物处理。为了降低重量和功耗，保证在复杂的处理水中能长期有效运行，盘片一般用高分子塑料注塑而成；而为了承受多个转盘及其上生物膜、水的重量和转矩，转轴一般为金属轴。

为了实现金属转轴到塑料盘片之间的扭矩传递，一般转轴的中间段采用方形钢管，两端再转成圆轴以便支撑在轴承上；而塑料盘片有多种形式，一种圆盘360°整体圆盘形式，，其中心带方孔盘毂；另一种多个扇形盘片加盘毂形式，即将一个圆周盘片分成N个(一般是4个)扇形盘片分别注塑，每个扇形片约有360/N角度的面积，各盘片再分别插入一个带是方孔的盘毂上，每个盘片用轴向拉杆联接固定，盘毂套在转轴上，盘片的轴向间距通过盘毂上开槽来确定。相比之下，整体盘片结构简单，组装方便、运行可靠、使用寿命长，但注塑模具投资大；而后者注塑模具小得多，生产批量大，投资省，但需要多根拉杆联接固定，并要求其承担盘片组紧固力、旋转的离心力和驱动扭矩。这要求盘和毂注塑精度高，组装工作量大，而且运行中还容易产生较大的噪声和磨损，影响设备寿命。

这两种方案都存在一个共同的缺点，即在停电时盘片即停止转动。长时间停止转动会导致停留在空气中的好氧生物膜转换成缺氧或者其它生物膜，或者失去活性自动脱落。来电时，需要重新挂膜，造成水质较大波动。而在农村地区，停电情况较常出现，因此会影响出水水质。

发明内容：

本发明提出了一种生物转盘盘片结构及排列方法，包括N边形转轴、盘片、轴向拉杆，转轴上布置有多个盘片，其主要特征是：每个盘片上都带有N边形孔的盘毂；每相邻盘片首尾错开成同向阶梯状排列；多个盘片形成围绕转轴螺旋旋转的水槽，螺旋水槽的上升方向与进水水流方向一致。

转轴的横截面一般是正方形，也可以是其它的N边形，这时各盘片的盘毂上的孔也应该转成相应的形状。每个盘片可以只带一个大的扇形盘，也可以带2个较小的对称布置的扇形盘，或者带多个(M)轴对称布置的扇形盘。带多个扇形盘时，盘毂受力更均匀，但注塑时模具费用更高，所以一般采用2个对称布置的扇形盘，或者将这种对称布置的扇形盘按对称线分割成两个盘，这两个盘的盘毂对称。对称盘毂的双盘方案要求拉杆承受离心力，但对安装和检修却要方便得多。

盘片可以采用网状结构，只在扇形盘的周边或者中间部分地方保留部分筋以增加其强度。还可以在盘片的侧面均匀布置多个柱状凸缘，凸缘的长度不超过盘片间隙(即螺旋槽的宽度)。这样不仅有利于水流在轴向的流动，而且可以大大增加挂膜面积和有效性，提高水处理的效果。

由于每个盘片上都带有N边形孔盘毂，不再需要专门的整体盘毂。盘片的离心力由自身的盘毂承担，轴向拉杆只承担轴向拉力，不承担径向离心力，其受力简单，对盘片的精度要求低，运行时基本无磨损和噪音。另一方面，将相邻盘片首尾错位，按同向阶梯状排列，多个盘片之间形成一个或者多个螺旋形水槽，当螺旋上升方向与转盘旋转方向一致时，轴向进水会在转盘上形成一个水车效应，即进水会助力转盘旋转。在正常运行时，水流会助力转盘旋转，降低能耗；在停电时，水流仍会推动转盘以非常低的速度缓慢转动，保障生物膜的活性，避免挂在空气中生物膜变换类型甚至脱落，从而避免来电后需要重新挂膜或者使原来的生物膜重新转变成好氧生物膜状态。

为了便于盘片的安装和更换，可以在每个盘片的N边形轴孔边开一个侧口，以便盘片可以从转轴侧面插入转轴或者拆下。为了运行过程中给转盘侧面补气，需要每隔一定数量的转盘后安装一定数量的直径较小的转盘，以便在小转盘外安装一个补气管。这样一方面便于转盘的轴向拉紧，也可以提高转盘的挂膜面积。

一般每个盘片的扇形盘与盘毂厚度相同，各转盘的结构也完全相同，这样可以只用一个模具进行加工，从而降低模具投入。当采用单一盘片时，因为需要相邻盘片同样错位布置，因此，一般每个盘片上的扇形盘角度β与转轴的边数N呈下式关系：

(β-α)*M*N＝360°

其中，α是相邻两个盘片重叠的角度。而盘片的轴向间距(即螺旋槽的宽度)则为盘片厚度的N-1倍。

特殊的一种情况是，当α＝0即相邻盘片不需要重叠布置，而且每个盘片上只有一个扇形盘时，转轴采用正方形截面时，每个盘片扇形面积应为90°。这时候，螺旋槽的宽度为盘片厚度的3倍。

为了提高挂膜的效果，一般轴向同位相邻盘片的网格布置应是不同的。为此，每个盘片可以采用2个及以上网格布置不同的扇形盘，安装时，将轴向同位相邻盘片上不同网格的扇形盘错开布置即可。

为了降低旋转阻力，增加水流对转盘的旋转推力，还可以对盘片结构进行细部优化，如部分或者同时采取以下措施：

(1)在每个扇形盘的中间设计一道或者几道径向筋，筋的截面采用非对称设计，其旋转方向的迎水面采用流线型设计，而背水面采用垂直盘片的角度。

(2)对每个扇形盘的线型也采用流线形设计，旋转方向的迎水面采用较尖的圆弧形状，而在背水面采用垂直曲线。

(3)将每个扇形盘片的边缘也采用流线型设计。因为转速不大，流线型线型并不需要很大的弯曲。

总之，采用本发明的生物转盘盘片结构及排列方法，既降低了整体盘片模具成本，又具有整体盘片结构简单、安装方便、寿命长、运行时无结构噪音等优点。更重要的是，这种盘片结构和排列方法形成了真正的三维生物转盘结构，并且可以在停止时，维护转盘低速旋转，以保障生物膜的活性和类别，降低水质波动。

附图说明：

附图1是本发明专利的一种典型盘片横截面示意图。附图2是本发明专利的一种典型的盘片排列方式示意图，为了图的清晰，图2中只画出了正面朝上的盘片排列情况。

具体实施方式：

附图1是本发明专利的一种典型盘片横截面示意图。它采用正四方形轴，因此其中的盘毂2也是相应的四方孔3，每个盘片5上有两个对称的扇形盘1，每盘的角度大约为47°。以使两相邻盘片之间错位放置时，有约2°左右的重叠，以增加盘片的强度。每个盘片的盘毂2上均匀分布有8个螺栓孔4，以便用拉杆对多个盘片进行联接。每扇盘的中间有一个径向加强筋6，以增加扇形盘1的强度。

附图2是本发明专利的一种典型的盘片排列方式示意图。多个盘片7同轴安装在方形转轴12上，两两阶梯错位布置，形成一个螺旋槽。实际上，如果采用图1中所示的双扇形盘结构，会形成如图2所示两个对称相同的螺旋槽(图2中为了清晰，省略了另一半)。每个螺旋槽的前进方向与进水水流方向一致。进水流动时，会在每个盘片(主要是两相邻盘片处)产生一个圆周切向力，在有电时助力旋转，在无电时推动盘片缓慢旋转，保障盘片上的生物膜的安全。每个盘片中间有一条径向加强筋8，该筋的横截面呈单向流线型，流线方向使进水水流经过过，也会在其上产生个与旋转方向相同的圆周切向推力，增加助力作用。

每个盘片7的侧面还有若干过轴向的柱状凸缘9，它的长度稍小于两同位相邻的盘片之间的距离。在盘片旋转时，它也会挂膜，从而大大提高盘片上的挂膜面积，提高处理效果。

由于每个盘片7上均有与转轴相配的盘毂2，因此，转轴的旋转扭矩可以通过这些盘毂2直接传递给盘片1。盘毂2上均开有8个孔，可安装轴向拉杆，根据需要分组或者直接组成一组。转轴的两端通过法兰11转换成圆形轴，以便安装轴承10和其它的联轴器和驱动装置。

Claims (7)

1.一种生物转盘盘片结构及排列方法，包括N边形转轴和盘片，转轴上布置有多个盘片，其主要特征是：每个盘片上都带有N边形孔的盘毂；每相邻盘片同向阶梯错位状排列；多个盘片形成围绕转轴螺旋旋转的水槽，螺旋水槽的上升方向与进水水流方向一致。

2.如权利要求1所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：每个盘片上有2个及以上称布置的扇形盘。

3.如权利要求1所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：每个盘片上有一个扇形盘和半年盘毂。

4.如权利要求1和2或3所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：每个盘片除边缘和中间部分加强筋外，均采用网格状结构。

5.如权利要求1、4、和2或3所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：每个盘片的侧面上均匀布置有多个柱状凸缘。

6.如权利要求1、4、5，和2或3所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：每个盘片至少有一条径向加强筋，加强筋上布置有径向凸缘带，凸缘带呈单向流线型。

7.如权利要求1和2所述的生物转盘盘片结构及排列方法，其特征是：盘片盘毂的N边孔有一个开口，使盘片可以从转轴侧向安装和取出。