CN109775869B - 一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水治理领域，具体公开了一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，包括设置在待清理的循环水池内的多个生物模架，所述生物模架包括支撑部和固接在支撑部上的容纳部，容纳部内连接有多个分隔组件，分隔组件将容纳部分隔成为若干容纳腔，容纳腔内均容纳有生物填料，且容纳腔上均设有若干透过孔；所述容纳部的下部位于循环水池底部的沉泥内，容纳部的上部位于循环水池的水体中。本发明解决了现有技术中固定床生物膜法固定生物填料时存在的生物填料内微生物与污水有效接触面积少，滤料易堵塞的问题。

Description

一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统

技术领域

本发明涉及污水治理领域，具体涉及一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统。

背景技术

近年来，随着工业领域的迅速发展，工业污水的排放和污染问题愈发严重，水污染治理也越来越受到重视，且我国颁布了《环境保护法》、《水污染防治法》及《污水综合排放标准》使得污水治理势在必行。微生物制剂处理是近年来新兴的一种水处理方式，通过微生物的代谢来降解污水内的污染物。微生物制剂处理污水的过程中通常会用到生物填料，生物填料是供微生物制剂中菌株繁殖生长的场所，它是生物定植培养技术必须的中间载体，主要是为菌株提供着床，便于菌株的生长繁殖，减少系统生物药剂用量，有效降低系统运行内生物黏泥的产生。

目前生物填料在使用过程中，通常是将生物填料直接投放入待处理的循环水池内，生物填料在集水池内对微生物制剂内的微生物进行吸附固定，但是这种直接投放的方式，使得生物填料缺少附着基础而漂浮在待处理的水体的表面，无法对水体进行深入的治理。为此，固定床生物膜法便应运而生，该方法通过固定床实现生物填料的固定，在固定床上设置若干容纳槽，将生物填料置于容纳槽内进行固定。虽然避免了生物填料的漂浮问题，但是由于生物填料在固定床内是卡合固定不动的，生物填料内的微生物与污水有效接触少，滤料易堵塞。

发明内容

本发明意在提供一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，以解决现有技术中固定床生物膜法固定生物填料时存在的生物填料内微生物与污水有效接触，滤料易堵塞的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，包括设置在待清理的循环水池内的多个生物模架，所述生物模架包括支撑部和固接在支撑部上的容纳部，容纳部内连接有多个分隔组件，分隔组件将容纳部分隔成为若干容纳腔，容纳腔内均容纳有生物填料，且容纳腔上均设有若干与循环水相通的透过孔；所述容纳部的下部为厌氧区并位于循环水池底部的沉泥内，容纳部的上部为好氧区并位于循环水池的水体中。

本技术方案的原理及有益效果在于：本技术方案中生物模架起到整体支撑的作用，容纳部用于存放生物填料，支撑部用于支撑容纳部；分隔组件将容纳部分隔成为多个容纳腔，能够对生物填料进行初步的分散，使得生物填料在循环水池内上到下均能与循环水池内的水体接触，增大生物填料内微生物与水体的接触面积；容纳腔上的透过孔一方面可使生物填料内的微生物与水体接触，另一方面透过孔还可增加流经容纳腔的水流湍流度，使得水流快速的冲击生物填料，进而对生物填料进行搅动，进一步增大生物填料内微生物与水体的有效接触面积，增强水质净化效果。

此外，本技术方案通过将容纳部的上部设置在循环水池的水体中，将容纳部的下部设置在循环水池底部的沉泥内，水体中的氧气较为充足，呈富氧环境，而沉泥内氧气较为稀缺，呈缺氧环境。如此设置，使得生物填料内的微生物分别位于富氧环境和缺氧环境内，使得好氧微生物和厌氧/兼性厌氧微生物分别同时对水体及循环水池底部沉泥进行净化和污染物的降解，使得循环水池内的污染物降解彻底。

进一步，支撑部包括两个相对设置的三角支架，容纳部为固接在两个三角支架之间的容纳框，分隔组件包括横向固接在容纳框内的分隔框，分隔框内固接有分隔板，分隔板上设有若干进料孔，分隔板的下方设有横向滑动连接在分隔框内的挡板，挡板的一端穿过容纳框的侧壁并位于容纳框外。

本技术方案通过将支撑部设置成三角支架，三角支架的三角形结构能够增加支撑部整体的耐冲击负荷。容纳框用于存储生物填料，本技术方案通过分隔板和挡板将分隔框内分隔成为多个容纳腔，通过分隔板上的进料孔可分别对各容纳腔进行生物填料的填充，保证生物填料在容纳框内分散均匀，通过滑动挡板可实现进料孔的开启与封堵，操作方便。

进一步，还包括反冲洗机构，所述反冲洗机构包括转动连接在容纳框外壁的横向设置的转轴，转轴周向均布有多个驱动扇叶；容纳框外壁上还固接有气缸，气缸的活塞杆铰接在转轴的偏心位置，气缸连通有单向进气管，且气缸连通有多根第一反冲洗管，所述第一反冲洗管分别可拆卸连接在分隔板上，第一反冲洗管上设有若干冲洗孔。

随着生物模架在循环水池内放置时间的延长，生物填料表面会结垢并附着粘性杂质，影响生物填料内的微生物与循环水池内的水体进行有效接触。反冲洗机构用于对循环水池内的生物填料进行反冲洗，单向进气管用于向气缸内单向充气，由于容纳框设置在循环水池的水体内，循环水池内经由进水口流入的水会冲击容纳框及驱动扇叶，驱动扇叶受到水流的冲击后会转动，驱动扇叶转动带动转轴转动，转轴在转动过程中会使铰接在其偏心位置的活塞杆上、下往复运动，进而使气缸不断地对第一反冲洗管鼓气，使得第一反冲洗管对每层容纳腔内进行曝气冲洗，增加水体的湍流度，使得生物填料表面的杂质被冲掉，进而使得生物填料内的微生物与水体有效接触。在此过程中，容纳腔内的生物填料会被搅动，此时挡板起到限定生物填料位置的作用，使每层容纳腔内的生物填料不会因为曝气而跃层，进而保证生物填料在水体内的均匀分布。

进一步，生物模架分别构成拦截单元和分散单元，所述拦截单元位于循环水池进水口正对的位置，所述分散单元位于进水口的两侧并沿循环水池内壁排列设置。

设置在循环水池进水口处的生物模架主要起到拦截的作用，即使冲击到拦截单元的生物模架上的水会被分散到两侧，结合水流动的流体力学原理可知，水受到冲击后会形成多股涡体相互混掺着流动，且根据液体的紊流运动的原理可知，在液体紊流中，会向靠近固体边界附近流动，进而冲击两侧分散单元的生物模架，使得分散单元内的微生物随水流进一步对水质进行净化，避免出现净化死角。

进一步，每个分散单元的生物模架数量至少三个。

将每个分散单元的生物模架的数量设置成至少三个，可充分保证分散单元与水流的接触，进而保证生物填料内微生物与水体的有效接触面积。

进一步，容纳框的顶部设有吊装环。

容纳框顶部的吊装环可方便将容纳框吊装安放在循环水池内。

进一步，容纳框的底部可拆卸连接有第二反冲洗管，第二反冲洗管上也设有若干冲洗孔，且第二反冲洗管也与气缸连通。

活塞杆在往复运动过程中还会使气缸不断的对第二反冲洗管鼓气，使得第二反冲洗管对循环水池底层的沉泥内的生物填料进行曝冲洗气，除去底层生物填料表面的结垢，进而使得生物填料内的微生物与水体有效接触，增强微生物对沉泥的分解效果。

进一步，容纳框采用不锈钢材料制成。

由于不锈钢材料化学稳定性好，耐腐蚀，将容纳框采用不锈钢材料制成可延长容纳框的使用寿命。

进一步，容纳框的中部竖向滑动连接有加药管，加药管的管壁上开设有若干加药孔，分隔板和挡板上设有间歇正对的容纳孔，容纳孔的直径小于进料孔的直径。

加药管用于向容纳框内添加微生物制剂，使微生物制剂挂膜与生物填料上。当利用加药管添加微生物制剂时，将加药管沿容纳框的中部向下滑动，使生物填料包围加药管，微生物制剂在沿加药管的内壁下流过程中会与生物填料接触，不会四散到容纳框外侧，有利于微生物制剂的挂膜。

进一步，加药管的顶端的直径大于加药管底端的直径。

将加药管设置成顶端直径大于底端直径的倒锥形的管，使得微生物制剂在沿加药管的内壁下流时，不会直接下落到加药管的管底，而是会沿加药管管壁上的加药孔外流至加药管外，有利于微生物制剂与生物填料的接触。

附图说明

图1为本发明实施例中生物模架的主视图；

图2为本发明实施例中生物模架在循环水池内分布形态的俯视图；

图3为本发明实施例中加药管的主视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：循环水池1、进水口2、出水口3、生物模架4、容纳腔5、透过孔6、三角支架7、容纳框8、分隔框9、分隔板10、进料孔11、挡板12、转轴13、驱动扇叶14、气缸15、活塞杆16、第一反冲洗管17、第二反冲洗管18、吊装环19、加药管20、加药孔21。

实施例基本如附图2所示：一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，包括设置在待清理的循环水池1内的九个用于容纳固定生物填料的生物模架4，本实施例中的循环水池1为椭圆形的循环水池1，实际应用时，还可应用于圆形或矩形的循环水池。循环水池1的上部设有进水口2、下部设有出水口3，箭头的指向为水流方向。循环水池1内的生物模架4分别构成拦截单元和分散单元，拦截单元为设置于循环水池1进水口2正对位置的一个生物模架4，分散单元位于进水口2的两侧并沿循环水池1内壁排列设置，每个分散单元包括四个生物模架4。

结合图1所示，生物模架4包括支撑部和容纳部，支撑部包括两个相对设置的三角支架7，两个三角支架7之间焊接有支撑板，容纳部为焊接在两个三角支架7之间的容纳框8，本实施例中的容纳框8为不锈钢材料制成，容纳框8的框壁上设有若干透过孔6。结合图3所示，容纳框8的中部竖向滑动连接有加药管20，加药管20的顶端的直径大于加药管20底端的直径，加药管20的管壁上开设有若干加药孔21。容纳框8的顶部转动连接有盖板，盖板可相对容纳框8转动，盖板上焊接有吊装环19。

容纳框8内从上到下设置有两个分隔组件，分隔组件将容纳部分隔成为三个容纳腔5。分隔组件包括横向固接在容纳框8内的分隔框9，分隔框9内固接有分隔板10，分隔板10上设有若干进料孔11，进料孔11用于生物填料的进料，且分隔板10的中部设有一个容纳孔，容纳孔的直径小于进料孔11的直径；分隔板10的下方设有横向滑动连接在分隔框9内的挡板12，挡板12的中部也设有容纳孔，挡板12上的容纳孔与分隔板10上的容纳孔间歇正对(图中未示出)，所述加药管20可沿容纳孔竖向滑动。挡板12的右端穿过容纳框8的侧壁并位于容纳框8外，通过滑动挡板12可实现进料孔11的开启或封堵，同时也可实现两个容纳孔的正对或错开。容纳框8的下部为厌氧区并位于循环水池1底部的沉泥内，容纳框8的上部为好氧区并位于循环水池1的水体中。

容纳框8的两侧均设有反冲洗机构，反冲洗机构包括转动连接在容纳框8外壁的横向设置的转轴13，转轴13周向均布固定连接有四个驱动扇叶14。转轴13的下方均固接有横板，横板上均固接有气缸15，气缸15连通有单向进气管，气缸15的活塞杆16铰接在转轴13的偏心位置，且气缸15连通有多根第一反冲洗管17，第一反冲洗管17分别可拆卸连接在分隔板10上，本实施例中的可拆卸连接是指通过绑带捆绑固定。第一反冲洗管17上设有单向阀，且第一反冲洗管17上设有若干冲洗孔。容纳框8的底部可拆卸连接(通过绑带捆绑固定)有第二反冲洗管18，第二反冲洗管18上也设有单向阀，且第二反冲洗管18上也设有若干冲洗孔，第二反冲洗管18也与气缸15连通。

具体实施过程如下：初始状态下，加药管20还未安装在容纳框8内，首先操作人员将挡板12向右拉动，使得挡板12呈未封堵分隔板10上的进料孔11的状态，此时打开盖板，将生物填料倒入容纳框8内，当底层的生物填料达到所需数量时，向左推动底层的挡板12，使得挡板12将底层的分隔板10上的进料孔11封堵，而后继续倒入生物填料，分别按照同样的方式将生物填料分别储存在中间层的容纳腔5和上层的容纳腔5内。而后推动各层的挡板12，使挡板12上的容纳孔与分隔板10上的容纳孔正对，将加药管20插在容纳框8的中部，使加药管20依次穿过各层的容纳孔，使生物填料包围加药管20，而后倒入微生物制剂，由于加药管20的顶端的直径大于加药管20底端的直径，使得微生物制剂在沿加药管20的内壁下流时，不会直接下落到加药管20的管底，而是会沿加药管20管壁上的加药孔21外流至加药管20外，有利于微生物制剂与生物填料的接触，微生物制剂添加后盖合盖板。

采用吊装的方式将容纳有生物填料的生物模架4安装在循环水池1内，如图1所示，虚线以下的位置位于循环水池1底部沉泥内，虚线以上的位置位于循环水池1的水体内。水体中的氧气较为充足，呈富氧环境，而沉泥内氧气较为稀缺，呈缺氧环境。如此，使得生物填料内的微生物分别位于富氧环境和缺氧环境内，使得好氧微生物和厌氧/兼性厌氧微生物分别同时对水体及循环水池1底部沉泥进行净化和污染物的降解，使得循环水池1内的污染物降解彻底。

循环水会从循环水池1的进水口2沿箭头指示的方向流入，水在流入的过程中会冲击进水口2处的拦截单元的生物模架4，一方面使得水与生物填料内的微生物进行有效接触，微生物对水体进行净化；另一方面冲击到拦截单元的生物模架4上的水会被分散到两侧，结合水流动的流体力学原理可知，水受到冲击后会形成多股涡体相互混掺着流动，且根据液体的紊流运动的原理可知，在液体紊流中，会向靠近固体边界附近流动，进而冲击两侧分散单元的生物模架4。循环水在冲击两侧的生物模架4时，会与两侧的生物填料内的微生物进一步接触，使得微生物进一步对水体进行净化，且循环水在流动过程中还会带动生物填料内的微生物移动，使得微生物对循环水池1内的进行全方位的水质净化，避免出现净化处理死角。

随着生物模架在循环水池1内放置时间的延长，生物填料表面会结垢并附着粘性杂质，影响生物填料内的微生物与循环水池1内的水体进行有效接触，为了避免此类现象的发生，设置反冲洗机构。水在冲击各生物模架4时会冲击容纳框8及驱动扇叶14，驱动扇叶14受到水流的冲击后会转动，驱动扇叶14转动带动转轴13转动，转轴13在转动过程中会使铰接在其偏心位置的活塞杆16上、下往复运动，由于单向阀的设置，气体只能单向的从气缸15内流入第一反冲洗管17内，使气缸15不断地对第一反冲洗管17鼓气，使得第一反冲洗管17内的气体通过冲洗孔喷出，对每层容纳腔5内进行曝气冲洗，进一步增加水体的湍流度，使得生物填料表面的杂质被冲掉。反冲洗过程还会使生物填料内的微生物与水体进一步发生接触碰撞，在此过程中，容纳腔5内的生物填料会被搅动，此时挡板12起到限定生物填料位置的作用，使每层容纳腔5内的生物填料不会因为曝气而跃层，进而保证生物填料在水体内的均匀分布。

活塞杆16在往复运动过程中还会使气缸15内的气体不断的单向流入第二反冲洗管18内，即气缸15不断的对第二反冲洗管18鼓气，第二反冲洗管18内的气体沿冲洗孔喷出，使得第二反冲洗管18对循环水池1底层的沉泥内的生物填料进行曝气冲洗，除去底层生物填料表面的结垢，进而使得生物填料内的微生物与水体有效接触，进而增加微生物对沉泥的分解效果。

本技术方案通过生物模架4的布局及反冲洗机构的设置，有效增加了生物填料内微生物与循环水池1内的污染物的接触面积，还可对生物填料表面结构进行反冲洗，提高了循环水池1内水体和沉泥的净化效果，避免了净化死角的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：包括设置在待清理的循环水池内的多个生物模架，所述生物模架包括支撑部和固接在支撑部上的容纳部，容纳部内连接有多个分隔组件，分隔组件将容纳部分隔成为若干容纳腔，容纳腔内均容纳有生物填料，且容纳腔上均设有若干与循环水相通的透过孔；所述容纳部的下部为厌氧区并位于循环水池底部的沉泥内，容纳部的上部为好氧区并位于循环水池的水体中；还包括反冲洗机构，所述反冲洗机构包括转动连接在容纳框外壁的横向设置的转轴，转轴周向均布有多个驱动扇叶；容纳框外壁上还固接有气缸，气缸的活塞杆铰接在转轴的偏心位置，气缸连通有单向进气管，且气缸连通有多根第一反冲洗管，所述第一反冲洗管分别可拆卸连接在分隔板上，第一反冲洗管上设有若干冲洗孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述支撑部包括两个相对设置的三角支架，所述容纳部为固接在两个三角支架之间的容纳框，所述分隔组件包括横向固接在容纳框内的分隔框，分隔框内固接有分隔板，分隔板上设有若干进料孔，分隔板的下方设有横向滑动连接在分隔框内的挡板，挡板的一端穿过容纳框的侧壁并位于容纳框外。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述生物模架分别构成拦截单元和分散单元，所述拦截单元位于循环水池进水口正对的位置，所述分散单元位于进水口的两侧并沿循环水池内壁排列设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：每个分散单元的生物模架数量至少三个。

5.根据权利要求4所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述容纳框的顶部设有吊装环。

6.根据权利要求5所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述容纳框的底部可拆卸连接有第二反冲洗管，第二反冲洗管上也设有若干冲洗孔，且第二反冲洗管也与气缸连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述容纳框采用不锈钢材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述容纳框的中部竖向滑动连接有加药管，加药管的管壁上开设有若干加药孔，所述分隔板和挡板上设有间歇正对的容纳孔，容纳孔的直径小于进料孔的直径。

9.根据权利要求8所述的一种用于工业循环水处理的生物填料固定系统，其特征在于：所述加药管的顶端的直径大于加药管底端的直径。

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