CN110980948A - 兼氧型流动生物床反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兼氧型流动生物床反应器，涉及一种污水处理设备，其技术方案要点是：包括池体、吹气装置，池体内转动设置有转动件，转动件包括转轴、沿周向固定于转轴外的叶片，叶片相对于水平面倾斜设置，叶片关于转轴轴线呈周向对称；转轴内设有气道，气道与吹气装置通过设置在两者间的气管连通，叶片内设有气腔；以转轴的轴线为旋转中轴线，叶片朝同一指针方向的边缘设有出气孔，出气孔沿叶片边缘的长度方向间隔设有多个，气道、气腔、出气孔相互连通，出气孔的孔径小于0.1mm。本反应器兼具较好的水流动性和氧气均匀程度，提高了污水有机物净化的反应效率；转动件的转动由出气孔排气进行实现，转动件的转动无需另设驱动源。

Description

兼氧型流动生物床反应器
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，特别涉及一种兼氧型流动生物床反应器。
背景技术
工厂在生产中会产生污水，尤其是造纸厂，污水中可能含有有机污染物，目前比较有效的去除有机污染物的方法为生物分解法，生物在该处一般指细菌，根据能够生存的氧气环境进行区分，细菌可分为厌氧菌、兼氧菌、好氧菌三种，其中兼氧菌在有氧、无氧的环境下均能生存。细菌以污水中的有机物为食，将有机物分解为无机物，实现污水中有机污染物的净化。
现有公开号为CN1740102A的中国发明专利申请公开了一种一体式絮凝生物流动床污水处理工艺，由絮凝反应池和缺氧反应池合并为一体组成絮凝生物脱氮反应池，通过在絮凝生物脱氮反应池内投放悬浮填料，使反硝化细菌在其上集聚生长，并将好氧生物流动床出水超越中间沉淀池回流。生物流动床技术是对传统工艺在二级处理单元进行的强化，主要构筑物为缺氧生物流动床-好氧生物流动床-沉淀池。其关键是在生化反应池中投加悬浮填料，填料在水中处于悬浮状态，能在反应器内流化翻动，微生物附着在填料上生长，使该技术兼有活性污泥法和生物膜法的特征。一方面，悬浮填料的高比表面积给微生物提供了面积较大的栖息场所，提高了生化反应器内的MLVSS；另一方面，悬浮填料在运行过程中处于流化状态，生物膜与污染物质广泛而频繁地接触，提高了传质效率。
兼氧型流动生物床的结构与好氧型类似，反应器反应时，水的流动性、氧气在水中的均匀程度对反应的效率有很大影响。目前的流动生物床反应器难以兼具较好的水流动性、氧气均匀程度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种兼氧型流动生物床反应器，兼具较好的水流动性和氧气均匀程度，提高了污水有机物净化的反应效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种兼氧型流动生物床反应器，包括池体、吹气装置，所述池体具有进水口、出水口，所述吹气装置用于向池体内鼓入空气，所述池体内转动设置有转动件，所述转动件包括转轴、沿周向固定于转轴外的叶片，所述转轴的轴向沿竖直方向，所述叶片相对于水平面倾斜设置，所述叶片关于转轴轴线呈周向对称；
所述转轴内设有气道，所述气道与吹气装置通过设置在两者间的气管连通，所述叶片内设有气腔；以转轴的轴线为旋转中轴线，所述叶片朝同一指针方向的边缘设有出气孔，所述出气孔沿叶片边缘的长度方向间隔设有多个，所述气道、气腔、出气孔相互连通，所述出气孔的孔径小于0.1mm。
通过上述技术方案，进水口持续流进污水，池体内的水量在出水口高度处；池体内预先投放好悬浮填料、兼氧菌、凝絮剂。吹气装置通过气管向气道内吹入空气，空气经气腔从出气孔排出时产生推力，驱使转动件转动。
叶片转动时能起到较好的搅拌效果，使池体内的水通过流动趋向于均匀。转动件的转动由出气孔排气进行实现，转动件的转动无需另设驱动源。叶片在转动的过程中出气孔持续出气，使空气有较大的散发范围，提高水中氧气的均匀程度，利于兼氧菌生存。综上，本反应器兼具较好的水流动性和氧气均匀程度，提高了污水有机物净化的反应效率。当出气孔的孔径小于0.1mm时，水在张力作用下难以通过该尺寸的出气孔进入气腔内，则正常情况下水不会进入出气孔内。
优选的，所述池体内沿竖直方向固定有中心杆，所述转轴套设于中心杆外并与中心杆建立转动连接，所述中心杆的内部设有中心腔，所述中心杆的侧壁设有通气口，所述通气口将中心腔与气道连通，所述中心杆的端部设有与中心腔连通的进气口，所述气管通过端部连通进气口；所述中心杆与转轴间设有气封环，所述气封环位于气道的上下两端，所述气封环在中心杆、转轴间建立转动密封。
通过上述技术方案，中心杆成为了转轴的转动支撑处，转轴转动的稳定性好；气管直接连接于固定的中心杆，气封环在中心杆、转轴间建立转动密封，气管不会随转轴一起转动，便于实施。
优选的，所述中心杆的长度大于转轴，所述转动件同轴设置有至少两个。
通过上述技术方案，多个转动件转动时，能对水进行更全面的搅拌，提高污水的水质均匀程度。
优选的，以转轴的轴线为旋转中轴线，上下相邻的所述叶片的出气孔位于所处叶片的相反的指针方向。
通过上述技术方案，出气孔出气时，上下相邻叶片的转动方向相反，能起到更好的搅拌效果，使池体内的水趋向于均匀，保证生物净化的效果。
优选的，上下相邻的所述转动件的叶片的倾斜方向相反，所述叶片的倾斜方向设置为：所述出气孔排气驱使叶片转动时，所述叶片驱使水向下运动。
通过上述技术方案，虽然上下相邻叶片的转动方向相反，但叶片转动时，在螺旋桨状的转动件的推力作用下，池体内能产生对流，其中池体中部的水向下流动，池体靠近内侧壁的水向上流动。转动件在起到较好搅拌效果的同时，这样设置加快了反应后泥粒的沉降速度，使池体上部趋向于澄清，池体上部为生物反应的重要部位，这样设置提高了污水处理的效率。
优选的，所述池体的内壁沿周向固定有挡板，所述挡板背离池体内壁的端部倾斜向下延伸。
通过上述技术方案，位于池体底部的泥粒受挡板阻挡不易向上漂起，泥粒不易重新污染池体的上部空间。
优选的，所述挡板上均匀设有多个供悬浮填料穿过的通孔，凝絮后的泥粒无法通过通孔。
通过上述技术方案，位于池体底部的泥粒受挡板阻挡不易向上漂起，未完成反应的悬浮填料能穿过通孔、重新回到池体上部进行反应。在提高反应效率的同时，从出水口离开池体的水在完成净化的前提下，还有效减少了固体沉淀物，便于后续的二次沉淀。
优选的，所述池体的底部设有排污管，所述排污管设有控制其通断的排污阀。
通过上述技术方案，当池体底部沉积有大量沉淀物时，人员可打开排污阀，通过排污管对池体底部的固体垃圾进行排污。
优选的，所述中心杆、转轴通过设置在两者间的轴承建立转动连接，所述轴承位于气封环朝向气道的一侧。
通过上述技术方案，中心杆、转轴通过设置在两者间的轴承建立转动连接，与轴孔直接转动配合相比，采用轴承进行转动连接，转轴的转动阻力小、平稳性高，且轴承不用接触水。
优选的，所述气管连有单向阀，所述单向阀的单向导通方向为气管朝向中心腔的方向。
通过上述技术方案，即使吹气装置停止工作，单向阀能够保证中心腔、气道内的气压不外泄，进一步防止外界水经出气孔进入气腔内。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、本反应器兼具较好的水流动性和氧气均匀程度，提高了污水有机物净化的反应效率；
2、转动件的转动由出气孔排气进行实现，转动件的转动无需另设驱动源；
3、转动件转动时池体内能产生对流，加快了反应后泥粒的沉降速度。
附图说明
图1为实施例一的一种兼氧型流动生物床反应器的剖视图；
图2为实施例一的转动件、中心杆组合后的立体图；
图3为图1的A处放大图；
图4为实施例一的叶片的结构图；
图5为实施例一处于工作状态的示意图；
图6为实施例二的一种兼氧型流动生物床反应器的示意图。
图中，1、池体；2、吹气装置；11、进水口；12、出水口；3、转动件；4、中心杆；31、转轴；32、叶片；33、气道；34、气封环；35、轴承；41、中心腔；42、进气口；43、通气口；321、气腔；322、出气孔；13、挡板；14、排污管；141、排污阀；21、气管；22、单向阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
参照图1和图2，为本发明公开的一种兼氧型流动生物床反应器，包括池体1、吹气装置2，池体1的顶部设有进水口11、出水口12，进水口11的高度高于出水口12，本实施例的吹气装置2为鼓风机，吹气装置2用于向池体1内鼓入空气，池体1内转动设置有用于搅拌池体1内水的转动件3。
池体1的内底壁固定有中心杆4，中心杆4为圆柱形杆，中心杆4的轴线沿竖直方向，中心杆4通过底端与池体1焊接固定。中心杆4的高度与池体1的深度相近，转动件3包括转轴31、沿周向固定于转轴31外的多个叶片32，转轴31的轴向沿竖直方向，转轴31为套筒形，转轴31通过套设于中心杆4外的方式与中心杆4建立转动连接，转轴31的长度小于中心杆4，转动件3沿竖直方式设置有两个，两个转动件3分别对应池体1内的上部空间、下部空间。
参照图1和图3，转轴31的内径大于中心杆4的外径，转轴31的内壁与中心杆4的外壁间形成气道33。转轴31的上下两端均设有气封环34和轴承35，其中轴承35较气封环34更靠近气道33，转轴31与中心杆4通过轴承35建立转动连接，轴承35的内环面与中心杆4的外壁过盈配合，轴承35的外环面与转轴31的内壁过盈配合。转轴31与中心杆4通过气封环34建立转动密封，池体1内的水不会经气封环34进入气道33内，气道33内的空气也不会经气封环34处进入池体1内。转轴31相对于中心杆4转动时，两个轴承35能提供有力的转动支撑，轴承35不与水产生接触。
中心杆4的内部中空形成中心腔41，中心腔41的顶端封闭，中心杆4的底端设有与中心腔41连通的进气口42，进气口42向下贯通池体1的底壁。中心杆4的侧壁设有多个通气口43，通气口43沿中心杆4的轴向、周向均有分布，通气口43将中心腔41与气道33连通。参照图3和图4，叶片32内设有气腔321，气腔321与气道33连通；以转轴31的轴线为旋转中轴线，同一转动件3的叶片32朝同一指针方向的边缘设有出气孔322，出气孔322沿叶片32边缘的长度方向间隔设有多个，出气孔322与气腔321连通，出气孔322的孔径小于0.1mm。
当进气口42进气时，空气依次经过中心腔41、通气口43、气道33、气腔321，最后从出气孔322排出，从出气孔322排出的空气产生推力，驱使对应的转动件3产生转动。当出气孔322的孔径小于0.1mm时，在气腔321、气道33内的空气无法反向外排的情况下，池体1内水压不足以压缩气腔321、气道33内的空气，水在张力作用下也难以通过出气孔322进入气腔321内，则正常情况下水不会进入出气孔322内。本实施例的出气孔322孔径优选为0.05mm。
参照图1和图2，叶片32相对于水平面倾斜设置，叶片32关于转轴31轴线呈周向对称，使转动件3形成螺旋桨状，两个转动件3的叶片32倾斜方向相反。以转轴31的轴线为旋转中轴线，上下相邻的叶片32的出气孔322位于叶片32的相反的指针方向。叶片32的倾斜方向设置为：出气孔322排气驱使叶片32转动时，叶片32驱使水向下运动。
池体1的内壁沿周向固定有挡板13，挡板13形成环形，挡板13背离池体1内壁的端部倾斜向下延伸，挡板13沿竖直方向设有两道。挡板13上均匀设有多个供悬浮填料穿过的通孔（图中未示出），通孔贯穿挡板13的板面，但通孔的孔径不能供沉降后的泥粒通过。
本实施例的悬浮填料采用粒径0.1mm左右的微型颗粒，悬浮填料用于供兼氧菌附着并供其生长，兼氧菌分解有机物后，垃圾会凝絮于悬浮填料的表面，使悬浮填料的体积明显增大，此时的悬浮填料一般称为泥粒。泥粒分解有机物的能力大幅下降，泥粒的比重大于水，泥粒能在水中自动沉降。本实施例的挡板13的通孔直径为0.15~0.2mm，挡板13能供小体积的悬浮填料通过，但大体积的泥粒难以穿过挡板13。挡板13也可用纱网代替，纱网的网孔作为通孔使用。若选用的悬浮填料粒径不同，通孔的孔径为1.5倍~2倍悬浮填料的粒径较为合适。
池体1的底部设有排污管14，排污管14设有控制其通断的排污阀141。
进气口42与吹气装置2的出气端通过设置气管21进行连通；在另一种实施方式中，吹气装置2可为压缩空气源，鼓风机、压缩空气均能起到将空气吹入出气孔322的功能。气管21连有单向阀22，单向阀22的单向导通方向为气管21朝向中心腔41的方向。
参照图5，本兼氧型流动生物床反应器的工况如下：进水口11持续流进污水，池体1内的水量在出水口12高度处；池体1内预先投放好悬浮填料、兼氧菌、凝絮剂。吹气装置2通过气管21向中心腔41内吹入空气，空气从出气孔322排出时产生推力，驱使转动件3转动。
人员控制吹气装置2的吹气量，使叶片32缓速转动；上下两个叶片32的转动方向相反，能起到较好的搅拌效果，使池体1内的水质趋向于均匀，保证生物净化的效果。另一方面，在螺旋桨状的转动件3的推力作用下，池体1内能产生对流，其中池体1中部的水向下流动，池体1靠近内侧壁的水向上流动，这样设置加快了反应后泥粒的沉降速度，位于池体1底部的泥粒受挡板13阻挡不易向上漂起，未完成反应的悬浮填料能穿过通孔、重新回到池体1上部进行反应。从出水口12离开池体1的水在完成净化的前提下，还有效减少了固体沉淀物，便于后续的二次沉淀，水质清澈度高时甚至可不设二次沉淀。
转动件3的转动由出气孔322排气进行实现，转动件3的转动无需另设驱动源。叶片32在转动的过程中出气孔322持续出气，使空气有较大的散发范围，提高水中氧气的均匀程度，利于兼氧菌生存。综上，本反应器兼具较好的水流动性和氧气均匀程度，提高了污水有机物净化的反应效率。
当池体1底部沉积有大量沉淀物时，人员可打开排污阀141，通过排污管14对池体1底部的固体垃圾进行排污。即使吹气装置2停止工作，单向阀22能够保证中心腔41、气道33内的气压不外泄，进一步防止外界水经出气孔322进入气腔321内。
实施例二：
参照图6，一种兼氧型流动生物床反应器，实施例二与实施例一的区别点在于：池体1整体呈竖向安装的管形，气管21、进水口11位于池体1的上端，出水口12位于池体1的下端。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种兼氧型流动生物床反应器，包括池体(1)、吹气装置(2)，所述池体(1)具有进水口(11)、出水口(12)，所述吹气装置(2)用于向池体(1)内鼓入空气，其特征是：所述池体(1)内转动设置有转动件(3)，所述转动件(3)包括转轴(31)、沿周向固定于转轴(31)外的叶片(32)，所述转轴(31)的轴向沿竖直方向，所述叶片(32)相对于水平面倾斜设置，所述叶片(32)关于转轴(31)轴线呈周向对称；
所述转轴(31)内设有气道(33)，所述气道(33)与吹气装置(2)通过设置在两者间的气管(21)连通，所述叶片(32)内设有气腔(321)；以转轴(31)的轴线为旋转中轴线，所述叶片(32)朝同一指针方向的边缘设有出气孔(322)，所述出气孔(322)沿叶片(32)边缘的长度方向间隔设有多个，所述气道(33)、气腔(321)、出气孔(322)相互连通，所述出气孔(322)的孔径小于0.1mm。
2.根据权利要求1所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述池体(1)内沿竖直方向固定有中心杆(4)，所述转轴(31)套设于中心杆(4)外并与中心杆(4)建立转动连接，所述中心杆(4)的内部设有中心腔(41)，所述中心杆(4)的侧壁设有通气口(43)，所述通气口(43)将中心腔(41)与气道(33)连通，所述中心杆(4)的端部设有与中心腔(41)连通的进气口(42)，所述气管(21)通过端部连通进气口(42)；所述中心杆(4)与转轴(31)间设有气封环(34)，所述气封环(34)位于气道(33)的上下两端，所述气封环(34)在中心杆(4)、转轴(31)间建立转动密封。
3.根据权利要求2所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述中心杆(4)的长度大于转轴(31)，所述转动件(3)同轴设置有至少两个。
4.根据权利要求3所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：以转轴(31)的轴线为旋转中轴线，上下相邻的所述叶片(32)的出气孔(322)位于所处叶片(32)的相反的指针方向。
5.根据权利要求4所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：上下相邻的所述转动件(3)的叶片(32)的倾斜方向相反，所述叶片(32)的倾斜方向设置为：所述出气孔(322)排气驱使叶片(32)转动时，所述叶片(32)驱使水向下运动。
6.根据权利要求5所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述池体(1)的内壁沿周向固定有挡板(13)，所述挡板(13)背离池体(1)内壁的端部倾斜向下延伸。
7.根据权利要求6所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述挡板(13)上均匀设有多个供悬浮填料穿过的通孔，凝絮后的泥粒无法通过通孔。
8.根据权利要求6所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述池体(1)的底部设有排污管(14)，所述排污管(14)设有控制其通断的排污阀(141)。
9.根据权利要求2所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述中心杆(4)、转轴(31)通过设置在两者间的轴承(35)建立转动连接，所述轴承(35)位于气封环(34)朝向气道(33)的一侧。
10.根据权利要求2所述的兼氧型流动生物床反应器，其特征是：所述气管(21)连有单向阀(22)，所述单向阀(22)的单向导通方向为气管(21)朝向中心腔(41)的方向。
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