CN110563251A - 一种污水生物处理装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提出一种污水生物处理装置及其方法。上述污水生物处理装置包括外筒、套设在外筒内的环形主反应槽、以及贯穿外筒底部的外动力搅拌机构。外筒内从下至上依次设置主反应区、生物膜区以及三相分离区。生物膜区设置有过滤网、空心玻璃球、圆形板和环形板；环形主反应槽中设置有球形的多孔铝碳微电解材料，外动力搅拌机构建立沿环形主反应槽的圆周液流循环。污水生物处理方法利用了上述污水生物处理装置，上述污水生物处理装置及其方法使得流体能够在外筒的周向方向上流动，节约能源，同时生物膜区的结构大大增强了污水滞留时间、被处理强度，且增大了微生物的单位表面积负载量，增强了空心玻璃球的寿命和色素处理能力。

Description

一种污水生物处理装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理技术领域，且特别涉及一种污水生物处理装置及其方法。

背景技术

科技的进步、工业的发展使得人们的生活越来越方便，但是人类的工业活动产生了大量对环境有害的废水、废气和废渣。废水也是污水，其中含有的有机物、氮、磷等物质对人类来说是污染物，但是对微生物来说是营养物质，因而，在污水处理过程中可以采用生物的方法进行处理。利用微生物的代谢作用除去污水中有机污染物的方法叫做污水生物处理方法，上述方法分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。该方法的原理是借助微生物的新陈代谢活动，使有机污染物转化成为稳定的无害物质，氮、磷等得到释放或富集，再从污水中去除。

采用生物处理方法去除污水中的有机物是最经济的方法。其中，循环厌氧生物污水处理装置是一种常见的装置。但是该装置往往采用内循环的方式，流体需要不断的从上到下循环，不断克服势能，耗能大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水生物处理装置，该装置采用推进式搅拌器，并在上述推进式搅拌器的中心轴上间隔设置三叶叶轮，使得流体能够在外筒的周向方向上流动，节约能源，同时生物膜区的结构大大增强了污水滞留时间、被处理强度，并且增大了微生物的单位表面积负载量，增强了空心玻璃球的寿命。

本发明的另一目的在于提供一种污水生物处理方法，上述方法的污水生物处理装置利用了中心轴上间隔设置三叶叶轮的推进式搅拌器，使得流体能够在外筒的周向方向上流动，节约能源，同时生物膜区的结构大大增强了污水滞留时间、被处理强度，并且增大了微生物的单位表面积负载量，增强了空心玻璃球的寿命。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种污水生物处理装置，其包括：

外筒、套设在外筒内的环形主反应槽、以及设置在外筒的轴心且贯穿外筒底部的外动力搅拌机构；

外筒内从下至上依次设置主反应区、生物膜区以及三相分离区，环形主反应槽设置在主反应区，外筒上设置有进水口和出水口，进水口连通主反应区的底部，且进水口连接有进口阀，出水口连通三相分离区的顶部，且出水口连接有出口阀；生物膜区间隔设置有多个垂直于所述轴心的过滤网，所述过滤网之间设置有空心玻璃球，所述空心玻璃球的表面连接1～2cm长的醛化纤维或涤纶丝，相邻两个所述过滤网上一者设置有圆形板，另一者设置有环形板，所述轴心穿过所述圆形板的中心和所述环形板的中心；

环形主反应槽的外壁为不锈钢网，环形主反应槽中设置有球形的多孔铝碳微电解材料，外动力搅拌机构建立沿外筒的圆周方向的圆周液流循环；

外动力搅拌机构包括推进式搅拌器和控制推进式搅拌器的电机，推进式搅拌器的中心轴与轴心在同一条直线上，多个三叶叶轮间隔设置在中心轴上。

进一步地，在发明较佳的实施例中，上述环形主反应槽的外壁与外筒相抵。

进一步地，在发明较佳的实施例中，上述环形主反应槽的开口上设置有槽盖，槽盖上开设有通水孔。

进一步地，在发明较佳的实施例中，上述槽盖具有第一端和第二端，第一端与环形主反应槽合页连接，第二端与环形主反应槽可拆卸连接。

进一步地，在发明较佳的实施例中，上述环形板的内直径小于圆形板的直径，且环形板的外直径大于圆形板的直径。

进一步地，在发明较佳的实施例中，上述三相分离区内设置有三相分离器，三相分离器包括间隔且平行设置的V型板，V型板的开口朝向生物膜区。

一种污水生物处理方法，其包括以下步骤：

S1步骤：将污水经过滤、沉降后取上层一级处理液；

S2步骤：打开电机使推进式搅拌器转动，打开进水阀使一级处理液进入污水生物处理装置并淹没至生物膜区顶部，关闭进水阀，推进式搅拌器保持搅拌15h；

S3步骤：打开进水阀和出水阀，持续将一级处理液传送至污水生物处理装置，经一级处理液处理后制得二级处理液；

S4步骤：将二级处理液经臭氧氧化、絮凝和沉淀过滤后制得三级处理液。

本发明实施例的污水生物处理装置及其方法的有益效果是：

(1)本发明实施例在推进式搅拌器的中心轴上间隔设置有多个三叶叶轮，使得流体能够在外筒的圆周方向上运动，减小了能耗。

(2)球形的多孔铝碳微电解材料设置在环形主反应槽内，处理污水时，中心轴附近产生旋涡，流体向着外筒的圆周方向聚集，能够更好的与环形主反应槽内的球形的多孔铝碳微电解材料进行微电解反应。

(3)生物膜区增加了圆形板和环形板产生了迂回的流道，使得在不改变设备大小的情况下，流体流动的路径更长。流体与生物膜接触的更多时间更长，增强微生物的处理效果。同时迂回的路径给减弱了污水流动的速度，进一步增强了污水处理效果，增大了微生物与污水的接触时间。

(4)在空心玻璃球表面上连接醛化纤维或涤纶丝，进一步增大了微生物的负载表面积，同时醛化纤维或涤纶丝呈细丝状，实验表明其同样大小的表面积的微生物负载量更大，并且空心玻璃球表面上连接醛化纤维或涤纶丝，缓减了反应过程中空心玻璃球的碰撞引起的破碎，极大的增大了空心玻璃球的使用寿命，且处理色素的能力增强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1污水生物处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1槽盖的结构示意图；

图3为图1中A处的放大图；

图4为本发明实施例1推进式搅拌器的结构示意图；

图5为本发明实施例1生物膜区设置部件的结构示意图。

图中：100-污水生物处理装置；110-外筒；120-环形主反应槽； 130-外动力搅拌机构；112-主反应区；113-生物膜区；114-三相分离区；115-进水口；116-出水口；117-进口阀；118-出口阀；121-多孔铝碳微电解材料；122-槽盖；123-通水孔；124-第一端；125-第二端；126-螺钉；127-螺母；131-推进式搅拌器；132-电机；133-中心轴； 134-三叶叶轮；141-过滤网；142-生物填料；143-醛化纤维；144-圆形板；145-环形板；146-迂回流道；152-V型板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的污水处理方法进行具体说明。

铝是两性金属材料，铝碳微电解反应后悔生产无定型的氢氧化铝卷扫型絮体，其具有较大的表面积，有助于快速吸附溶解性有机物和捕获胶状颗粒物，上述絮体方便进行分离。

空心玻璃球是一种用途广泛、性能优异的新型轻质无机非金属材料，其主要成分是硼硅酸盐，具有质轻、流动性高和化学稳定性高等多个优点。在污水处理中玻璃是一种常见的填料，做成立体结构的空心玻璃球，给污水留出了足够的空隙，在空心玻璃球的表面连接1～ 2cm长的醛化纤维或涤纶丝，上述醛化纤维或涤纶丝比表面积大，极大的增强了微生物的负载面积，且上述醛化纤维或涤纶丝易得、成本低，强度大不易断裂。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种污水生物处理装置100，其包括外筒110、环形主反应槽120和外动力搅拌机构130。环形主反应槽 120套设在外筒110内，外动力搅拌机构130设置在外筒110的轴心，并且贯穿外筒110底部。

请继续参照图1，外筒110内从下至上依次设置主反应区112、生物膜区113以及三相分离区114，如图1中虚线框所示。环形主反应槽120设置在主反应区112。外筒110上设置有进水口115和出水口116，进水孔连通主反应区112的底部，水口连通三相分离区114 的顶部。流体流入时先经过主反应区112、生物膜区113和三相分离区114。进水口115连接有进口阀117，出水口116连接有出口阀118，用于控制流体的流入和流出。

请参照图1-图3，环形主反应槽120套设在主反应区112内且其外壁与外筒110相抵，即面接触，其外壁为不锈钢网。环形主反应槽 120中设置有球形的多孔铝碳微电解材料121。在环形主反应槽120 的开口上还设置有槽盖122。上述槽盖122的形状、大小与环形主反应槽120相同，并相互配合，能够有效防止里面的球形多孔铝碳微电解材料121在流体的冲力下流出。在上述槽盖122上设置有通水孔 123，流体能够从通水孔123中流出，以免流体对槽盖122的冲击力太大。上述槽盖122具有第一端124和第二端125，第一端124与环形主反应槽120合页连接，第二端125与环形主反应槽120通过螺钉 126和螺母127连接(如图1和图3所示)。通过螺钉126和螺母127 可以实现槽盖122的可拆卸开合，在需要时可以方便的更换环形主反应槽120内的球形多孔铝碳微电解材料121。

需要说明的是，在本实施例中槽盖122的形状、大小与环形主反应槽120相同，在其他实施例中，槽盖122也可以是圆形或者内环更小的圆环，都能实现本实施例阻止球形的多孔铝碳微电解材料121 流出的技术效果。并且，在本实施例中，槽盖122上设置有通水孔123，在其他实施例中，槽盖122也可以是网状结构，都能实现本实施例方便流体流出，以免流体对槽盖122的冲击力太大的技术效果，都在本实施例的保护范围中。在本实施例中，通过螺钉126和螺母 127实现第二端125与环形主反应槽120可拆卸连接，其他实施例中，还可以通过弹子结构挂锁、卡扣等方式实现第二端125与环形主反应槽120可拆卸连接的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

流体流过时多孔铝碳微电解材料121固定不动，并且会在发生以下电机132反应：

阳极：Al_(s)+3OH^-→Al(OH)₃+3e^-

阴极：有机污染物+3e^-→中间产物

其中，无定型的Al(OH)₃+卷扫型絮体具有较大的表面积，有助于快速吸附溶解性有机物和捕获胶状颗粒物。并且，得到的絮体便于沉淀分离。需要说明的是，在本实施例中环形主反应槽120与外筒 110相接触，在其他实施例中环形主反应槽120之间也可以间隔一定的距离，都能实现本实施例流体在外筒110的周向方向运动的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

请参照图1和图4，外动力搅拌机构130包括推进式搅拌器131 和控制推进式搅拌器131的电机132。推进式搅拌器131的中心轴133 与轴心在同一条直线上，三个三叶叶轮134间隔设置在中心轴133 上。搅拌时，上述中心轴133附近产生旋涡，液体在外筒110的周向方向运动。需要说明的是，在本实施例中，中心轴133上设置有三个三叶叶轮134，在其他实施例中，三叶叶轮134的个数可以是2个， 4个，5个，或者其他数目，都能实现本实施例流体在外筒110的周向方向运动的技术效果，都在本实施例的保护范围中。

请参照图1和图5，生物膜区113间隔设置有多个垂直于轴心的过滤网141，过滤网141之间设置有生物填料142。上述生物填料142 为空心玻璃球，其表面连接1～2cm长的醛化纤维143。空心玻璃球的表面和醛化纤维143可以负载微生物，形成处理污水的生物膜。相邻两个过滤网141上一者设置有圆形板144，另一者设置有环形板 145。轴心穿过圆形板144的中心和环形板145的中心。环形板145 的内直径小于圆形板144的直径，且环形板145的外直径大于圆形板 144的直径。因为圆形板144和环形板145的影响，使得流体能够产生迂回流道146(如图5中所示)，在不改变装置大小的情况下，加长了流体流动的距离，使得流体与附着微生物的生物填料142接触的更多，处理的效果更好。

需要说明的是，在本实施例中生物填料142为空心玻璃球，在其他实施例中生物填料142也可以是塑料斜管填料、纤维球填料等其他生物填料142，均能实现本实施例为微生物提供载体的技术效果，均在本实施例的保护范围中。并且，本实施例中空心玻璃球的表面连接 1～2cm长的醛化纤维143，在其他实施例中空心玻璃球的表面连接的也可以是涤纶丝，都能实现本实施例增大附着面积的技术效果，都在本实施例的保护范围中。本实施例中立体结构的空心玻璃球，给污水留出了足够的空隙，在空心玻璃球的表面连接1～2cm长的醛化纤维醛化纤维143或涤纶丝，上述醛化纤维143或涤纶丝比表面积大，极大的增强了微生物的负载面积，且上述醛化纤维143或涤纶丝易得、成本低，强度大不易断裂。同时醛化纤维143或涤纶丝呈细丝状，实验表明其同样大小的表面积微生物负载量更大，并且空心玻璃球表面上连接醛化纤维143或涤纶丝，缓减了反应过程中空心玻璃球的碰撞引起的破碎，极大的增大了空心玻璃球的使用寿命，且处理色素的能力增强。

本实施例中，环形板145的内直径小于圆形板144的直径，且环形板145的外直径大于圆形板144的直径。在其他实施例中，圆形板 144的直径也可以小于环形板145的内直径，也能够实现一部分流体迂回流动的技术效果，都在本实施例的保护范围中。生物膜区113增加了圆形板144和环形板145产生了迂回的流道，使得在不改变设备大小的情况下，流体流动的路径更长。流体与生物膜接触的更多时间更长，增强微生物的处理效果。同时迂回的路径给减弱了污水流动的速度，进一步增强了污水处理效果，增大了微生物与污水的接触时间。污水处理效果更加明显。

请参照图1，三相分离区114内设置有三相分离器，三相分离器由间隔且平行设置的V型板152，V型板152的开口朝向生物膜区 113。V型板152的设计能够实现泥、水和气三相的分离。

实施例2

本实施例提供的一种污水生物处理方法，上述污水生物处理方法利用上述实施例1中的污水生物处理装置，其包括以下步骤：

S1步骤：将污水经过滤、沉降等物理处理后取上层一级处理液；

S2步骤：在环境温度为25～35℃时，打开电机使推进式搅拌器的转速为30～120r/min，打开进水阀使一级处理液进入污水生物处理装置并淹没至生物膜区顶部，关闭进水阀，推进式搅拌器保持搅拌 15h～2d(15小时到2天)；25～35℃可以有利于微生物发挥更好的分解作用，更好的处理污水，在污水生物处理装置中间歇搅拌15h～2d (15小时到2天)，能够有利于微生物的生长，并给生物膜足够的形成时间。

S3步骤：打开进水阀和出水阀，持续将一级处理液传送至污水生物处理装置，对一级处理液进行连续处理，经一级处理液处理后制得二级处理液；

S4步骤：将二级处理液经臭氧氧化、絮凝和沉淀过滤后制得三级处理液

综上所述，本发明实施例的污水生物处理装置及其方法，采用推进式搅拌器，并在其中心轴上间隔设置有多个三叶叶轮，使得流体能够在外筒的圆周方向上运动，与传统的内循环流动方式相比，能耗更小。并且，上述结构搅拌时，使得中心轴附近产生旋涡，流体向着外筒的圆周方向聚集，能够更好的与环形主反应槽内的球形的多孔铝碳微电解材料进行微电解反应。生物膜区增加了圆形板和环形板产生了迂回的流道，使得在不改变设备大小的情况下，流体流动的路径更长。流体与生物膜接触的更多时间更长，增强微生物的处理效果。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种污水生物处理装置，其特征在于，其包括外筒、套设在所述外筒内的环形主反应槽、以及设置在所述外筒的轴心且贯穿所述外筒底部的外动力搅拌机构；

所述外筒内从下至上依次设置主反应区、生物膜区以及三相分离区，所述环形主反应槽设置在所述主反应区，所述外筒上设置有进水口和出水口，所述进水口连通所述主反应区的底部，且所述进水口连接有进口阀，所述出水口连通所述三相分离区的顶部，且所述出水口连接有出口阀；生物膜区间隔设置有多个垂直于所述轴心的过滤网，所述过滤网之间设置有空心玻璃球，所述空心玻璃球的表面连接1～2cm长的醛化纤维或涤纶丝，相邻两个所述过滤网上一者设置有圆形板，另一者设置有环形板，所述轴心穿过所述圆形板的中心和所述环形板的中心；

所述环形主反应槽的外壁为不锈钢网，所述环形主反应槽中设置有球形的多孔铝碳微电解材料，所述外动力搅拌机构建立沿所述外筒的圆周方向的圆周液流循环；

所述外动力搅拌机构包括推进式搅拌器和控制所述推进式搅拌器的电机，所述推进式搅拌器的中心轴与所述轴心在同一条直线上，多个三叶叶轮间隔设置在所述中心轴上。

2.根据权利要求1所述的污水生物处理装置，其特征在于，所述环形主反应槽的外壁与所述外筒相抵。

3.根据权利要求2所述的污水生物处理装置，其特征在于，所述环形主反应槽的开口上设置有槽盖，所述槽盖上开设有通水孔。

4.根据权利要求3所述的污水生物处理装置，其特征在于，所述槽盖具有第一端和第二端，所述第一端与所述环形主反应槽合页连接，所述第二端与所述环形主反应槽可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的污水生物处理装置，其特征在于，所述环形板的内直径小于所述圆形板的直径，且所述环形板的外直径大于所述圆形板的直径。

6.根据权利要求1所述的污水生物处理装置，其特征在于，所述三相分离区内设置有三相分离器，所述三相分离器包括间隔且平行设置的V型板，所述V型板的开口朝向所述生物膜区。

7.采用如权利要求1～6任一项所述的污水生物处理装置的污水生物处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1步骤：将污水经过滤、沉降后取上层一级处理液；

S2步骤：打开电机使推进式搅拌器转动，打开进水阀使所述一级处理液进入污水生物处理装置并淹没至生物膜区顶部，关闭所述进水阀，所述推进式搅拌器保持搅拌15h～2d；

S3步骤：打开进水阀和出水阀，持续将所述一级处理液传送至所述污水生物处理装置，经所述一级处理液处理后制得二级处理液；

S4步骤：将所述二级处理液经臭氧氧化、絮凝和沉淀过滤后制得三级处理液。