CN111470711A - 高浓度有机废水处理系统及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了高浓度有机废水处理系统及处理方法。该系统包括：混合池：其内投加有营养液和碳源，用于混合来自上游的待处理污水、营养液和碳源；生物反应装置：设置于混合池的下游，生物反应装置的载体上附着有芽孢杆菌属微生物膜，用于初步除去待处理污水中的COD、NH4 +‑N和TN；曝气池：设置于生物反应装置的下游，其内投加有营养液和碳源，曝气池内投加有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群，菌群用于除去待处理污水中的剩余COD、NH4 +‑N和TN；曝气机构：用于为曝气池提供需要的溶解氧量及吹扫生物反应装置的载体。该方法基于该系统而实现。其建设成本和待处理污水处理成本降低，并且，能够保证对高浓度有机废水进行处理后的出水达到后续处理所需标准。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及高浓度有机废水处理系统及处理方法。
背景技术
随着工业的迅速发展，工业废水的种类和数量迅速的增加，不同种类的工业废水对水体的污染也日趋广泛和严重，最终威胁人类的健康和安全。因此，高效处理工业废水能有效降低环境危害和促进人类的健康发展。目前，工业废水大多是高浓度的有机废水，高浓度有机废水是指由垃圾渗滤液、造纸、皮革、屠宰、养殖、印刷以及食品等行业排出的COD、氨氮、总氮等浓度较高的废水。高浓度有机废水来源广泛，成分复杂，结构复杂、处理难度较大。现有技术中，针对高浓度有机废水进行待处理污水处理的系统和方法，通常建设成本和待处理污水处理成本较高，并且，一旦运营负荷较高时，出水难以达到排放标准。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高浓度有机废水处理系统及处理方法，其建设成本和待处理污水处理成本降低，并且，能够保证对高浓度有机废水进行处理后的出水达到排放标准，从而更加适于实用。
为了达到上述第一个目的，本发明提供的高浓度有机废水处理系统的技术方案如下：
本发明提供的高浓度有机废水处理系统包括：
混合池：其内投加有营养液和碳源，用于混合来自上游的待处理污水、营养液和碳源；
生物反应装置：设置于所述混合池的下游，所述生物反应装置的载体上附着有芽孢杆菌属微生物膜，所述芽孢杆菌属微生物膜用于初步除去所述待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN；
曝气池：设置于所述生物反应装置的下游，其内投加有营养液和碳源，所述曝气池内投加有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群，所述菌群用于除去所述待处理污水中的剩余COD、NH4 +-N和TN；
曝气机构：用于为所述曝气池提供需要的溶解氧量及吹扫所述生物反应装置的载体。
为了达到上述第二个目的，本发明提供的高浓度有机废水处理方法的技术方案如下：
本发明提供的高浓度有机废水处理方法基于本发明提供的高浓度有机废水处理系统而实现。
本发明提供的高浓度有机废水处理系统及处理方法选用生物反应装置并利用其上附着的芽孢杆菌属微生物初步除去待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN，之后，再利用曝气池内投加的以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群除去待处理污水中剩余的COD、NH4 +-N和TN，待处理高浓度有机废水经过处理后所得出水中COD、NH4 +-N和TN的含量满足后续膜深度处理或者其他深度处理工艺的要求，其中，营养液供芽孢杆菌属微生物利用，碳源供待处理污水中的其他微生物利用。另外，由于在应用过程中，曝气机构还对生物反应装置的载体进行吹扫，因此，能够使载体上附着的微生物膜至少部分脱离，因此，能够减少微生物膜在载体上的附着载量，因此，能够增强本发明提供的高浓度有机废水处理系统的应用稳定性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1为本发明实施例涉及的高浓度有机废水处理系统中各处理池之间的关联示意图；
附图2为本发明实施例涉及的转盘式生物反应装置的整体结构局部剖视图；
附图3为附图1中的B部分局部放大图；
附图4为附图1的H-H向剖视图；
附图5为附图1的M向视图；
附图6为附图1的N向视图；
附图7为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的膜片组件串联机构及其与主动轴、从动轴配合后的结构俯视图；
附图8为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的下壳体的立体图；
附图9为附图6中C部分局部放大图；
附图10为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的上壳体在一个方向结构示意图；
附图11为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的膜片组件在一个方向的结构示意图；
附图12为附图11的A-A向剖视图；
附图13为附图12的F部分局部放大图；
附图14为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的曝气管组件的立体图；
附图15为附图14中D部分(曝气管28的通气口32及启闭阀门33)局部放大图；
附图16为附图14中E部分局部放大图；
附图17为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的膜片支撑杆定位机构的结构示意图；
附图18为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的膜片支撑盘间装配图；
附图19为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的力矩臂在一个方向的结构示意图；
附图20为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置中应用的力矩臂固定销在一个方向的结构示意图；
附图21为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置的运行方法的步骤流程图；
附图22为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置在运行过程中膜片组件的转速随时间变化第一种趋势示意图；
附图23为本发明实施例方案涉及的转盘式生物反应装置在运行过程中膜片组件的转速随时间变化第二种趋势示意图。
具体实施方式
有鉴于此，本发明提供了一种高浓度有机废水处理系统及处理方法，其建设成本和待处理污水处理成本降低，并且，能够保证对高浓度有机废水进行处理后的出水达到排放标准，从而更加适于实用。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种高浓度有机废水处理系统及处理方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。
本实施例中，高浓度有机废水是指由垃圾渗滤液、造纸、皮革、屠宰、养殖、印刷以及食品等行业排出的COD、氨氮、总氮等浓度较高的废水。
高浓度有机废水处理系统实施例
参见附图1，本发明提供的高浓度有机废水处理系统包括：
混合池：其内投加有营养液和碳源，用于混合来自上游的待处理污水、营养液和碳源；
生物反应装置：设置于混合池的下游，生物反应装置的载体上附着有芽孢杆菌属微生物膜，芽孢杆菌属微生物膜用于初步除去待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN；
曝气池：设置于生物反应装置的下游，其内投加有营养液和碳源，曝气池内投加有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群，菌群用于除去待处理污水中的剩余COD、NH4 +-N和TN；
曝气机构：用于为曝气池提供需要的溶解氧量及吹扫生物反应装置的载体。
本发明提供的高浓度有机废水处理系统选用转盘式生物反应装置并利用其上附着的芽孢杆菌属微生物初步除去待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN，之后，再利用曝气池内投加的以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群除去待处理污水中剩余的COD、NH4 +-N和TN，待处理高浓度有机废水经过处理后所得出水中COD、NH4 +-N和TN的含量满足后续膜深度处理或者其他深度处理工艺的要求，其中，营养液供芽孢杆菌属微生物利用，碳源供待处理污水中的其他微生物利用。另外，由于在应用过程中，曝气机构还对生物反应装置的载体进行吹扫，因此，能够使载体上附着的微生物膜至少部分脱离，因此，能够减少微生物膜在载体上的附着载量，因此，能够增强本发明提供的高浓度有机废水处理系统的应用稳定性。
其中，高浓度有机废水处理系统还包括：
格栅：用于拦截待处理高浓度有机废水中规格超过所述格栅网孔的污染物。其能够将高浓度有机废水中较大的固体污染物去除，以免占用后续处理池的处理容积，并使得后续处理池能够得到更好的利用。
调节池：设置于所述格栅的下游、所述混合池的上游，用于对透过所述格栅的待处理污水进行水质均匀并调节水量。经过调节池的调节，能够使得其进入下游混合池后与营养液和碳源的混合更加均匀，从而在生物反应装置、曝气池的处理过程中的处理效果更好。
沉淀池：设置于所述曝气池的下游，用于对来自所述曝气池的待处理污水进行泥水分离。在沉淀池中，曝气池内的待处理污水中规格较小的固体污染物得以沉淀，使得进入后续处理工序的待处理污水中的固体杂质更少，对后续处理工序所用的设备造成的影响更小。
其中，曝气池为依次串联的四格曝气池，来自生物反应装置的待处理污水依次经过四格曝气池的第一格、第二格、第三格和第四格后流入沉淀池。在这种情况下，该四格曝气池每个格均独立曝气，能够更加充分地除去待处理污水中的剩余COD、NH4 +-N和TN，使得出水中COD、NH4 +-N和TN的含量更低。
其中，高浓度有机废水处理系统还包括混合液回流泵。四格曝气池的第四格与四格曝气池的第一格之间连通，使得经过四格曝气池的第四格处理后所得的待处理污水还能够回流至四格曝气池的第一格内；和/或，曝气池与混合池之间连通，使得经过曝气池处理后所得的待处理污水还能够回流至混合池内；其中，待处理污水的回流通过混合液回流泵实现；待处理污水的回流量是设计来水量的0倍-8倍。在这种情况下，由于经曝气池第四格处理后所得的待处理污水通过回流至混合池和/或曝气池第一格，能够实现循环处理，从而能够实现对COD、NH4 +-N和TN的进一步去除，能够进一步增强待处理污水中COD、NH4 +-N和TN的去除效果。
其中，高浓度有机废水处理系统还包括污泥回流泵，沉淀池与曝气池之间连通，使得经过沉淀池处理后所得的待处理污泥还能够回流至曝气池；和/或，沉淀池与混合池之间连通，使得经过沉淀池处理后所得的待处理污泥还能够回流至混合池；其中，污泥的回流通过污泥回流泵实现；污泥的回流量是设计来水量的0倍-4倍。在这种情况下，沉淀池所得污泥得以回流至曝气池第一格和/或混合池，进一步循环除去回流至曝气池内的污泥中的COD、NH4 +-N和TN，使得待处理污水中COD、NH4 +-N和TN的去除效果更好。
其中，高浓度有机废水处理系统还包括：污泥脱水系统：用于对经过沉淀池泥水分离所得的剩余污泥进行脱水处理。在这种情况下，脱水后所得的污泥能够形成泥饼，体积明显减小，运输方便，便于对该泥饼的其他应用，例如，用作有机肥料。
其中，曝气池内溶解氧含量的取值范围为0.01mg/L-1.3mg/L，待处理污水在所述曝气池内停留时间的取值范围为120h-288h。在这种情况下，不仅能够保证待处理污水在曝气池内的曝气量，还能够充分保证待处理污水在曝气池内的停留时间，使得在足够的曝气量和足够的处理时间条件下，能够实现较好的待处理污水的待处理污水处理效果。
其中，芽孢杆菌属微生物选自由枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苛性芽胞杆菌、球形芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、浸麻芽孢杆菌等中的一种或多种，芽孢杆菌属微生物的原始载量的取值范围为100DCU/500m3-500DCU/500m3。在这种情况下，生物反应装置和曝气池内的芽孢杆菌属微生物的量足以利用待处理污水中的污染物作为营养物质，通过体内新陈代谢作用来降解待处理污水中的污染物，从而实现待处理污水的净化。
其中，营养液的投加体积与进入混合池和/或曝气池的待处理污水的体积比的取值范围为(1：100000)-(1：200000)；碳源投加量的投加体积与进入混合池的待处理污水的投加量的取值范围为6g/m3-12 g/m3。在这种情况下，待处理污水中的微生物能够很好地利用营养液和碳源进行新陈代谢，从而保证待处理污水的处理效果。
其中，营养液的物质组成及重量份数的取值范围包括：亮氨酸：3份-8份；丝氨酸：5份-10份；门冬氨酸：3份-10份；维生素B6：0.1份-0.3份；镁：0.1份-0.3份；水：21.4份-35.8份。在这种情况下，芽孢杆菌属微生物能够很好地利用营养液及待处理污水中的其他营养物质进行新陈代谢，从而提高待处理污水的处理效果。
其中，碳源选自葡萄糖、甲醇、乙酸钠中的一种。在这种情况下，待处理污水中的微生物能够很好地利用该碳源进行新陈代谢，从而提高待处理污水处理效果。
其中，高浓度有机废水处理系统还包括：营养液投加装置：用于向混合池和曝气池投加营养液，营养液能够被待处理污水中的微生物利用。碳源投加装置：用于向混合池和曝气池投加碳源，碳源能够被待处理污水中的微生物利用。本实施例中，该营养液投加装置和碳源投加装置可以是投加泵，利用该投加泵，可以将营养液和/或碳源按照投加量的取值范围分别投加到混合池和曝气池内，并且，采用泵送投加方式，成本低廉，易于实现。
参见附图2-附图20，本发明实施例提供的转盘式生物反应装置包括壳体51、膜片组件11、主传动轴22、从传动轴20、旋转动力原动件12和曝气装置18。壳体51的内部具有容置空间，壳体51的上设置有进水孔和出水孔。主传动轴22固定连接于膜片组件11的轴向一端，从传动轴20固定连接于膜片组件11的轴向另一端，膜片组件11通过主传动轴22和从传动轴20设置于容置空间内。旋转动力原动件12的旋转动力输出轴固定连接于主传动轴22。曝气装置18发生的气体能够吹扫膜片组件11。膜片组件11上附着有芽孢杆菌属微生物。在这种情况下，该转盘式生物反应装置利用旋转动力原动件12的转动，使得旋转动力输出轴做旋转运动，此时，由于旋转动力输出轴与主传动轴22之间固定连接，因此，主传动轴22能够随旋转动力输出轴一起做旋转运动，进而带动膜片组件11随旋转动力输出轴一起做旋转运动。在本发明提供的转盘式生物反应装置中，由于膜片组件11的最低位置点低于进水孔和出水孔的底缘，因此，当壳体51内通入待处理污水时，膜片组件11至少部分地能够接触到待处理污水，也就是说，在膜片组件11上，接触到待处理污水的部分膜片组件11上附着的芽孢杆菌属微生物能够以待处理污水中的营养液及其他污染物作为营养物质，通过体内新陈代谢作用来降解待处理污水中的污染物，从而实现待处理污水的净化。然而，在膜片组件11运行过程中，随着待处理污水处理量的增加，膜片组件11上会持续不断地悬挂微生物膜，短时间内，该微生物膜是以松散的形式与膜片组件11结合的，因此，通过曝气装置18对膜片组件11进行吹扫，能够使得该以松散形式与膜片组件11结合的微生物膜至少部分脱离，因此，增加了该曝气装置18之后，本发明提供的转盘式生物反应装置的膜片组件11上附着的微生物膜的增厚速度能够得到明显地降低，因此，能够避免膜片组件11超负荷运行导致的膜片组件11损坏。本实施例中，为了便于主传动轴22与旋转动力原动件12的旋转动力输出轴之间连轴，主传动轴22与旋转动力原动件12的旋转动力输出轴之间通过键23连接，本实施例中，为了加工方便，键23为一字键。
本实施例中，膜片组件11直接位于待处理污水内的部分的比表面积占载体总比表面积的取值范围为40％-45％，膜片组件11的转速的取值范围为3r/min-6r/min。在这种情况下，载体不仅能够利用其位于待处理污水内部的部分对待处理污水进行充分地处理，位于待处理污水内部的部分还能够及时旋转到水面以上的位置与空气充分接触，更进一步提高了对待处理污水的处理效果。
其中，壳体51包括上壳体4和下壳体5。上壳体4与下壳体5之间固定连接在一起，并形成容置空间。在这种情况下，可以分别制造上壳体4和下壳体5，装配时，首先将下壳体5放置到指定位置，然后，将膜片组件11与上壳体4组装后，吊装至下壳体5上，上壳体4和下壳体5分别在连接位置设置有连接延边，然后应用螺栓紧固连接即可，为了使得上壳体4与膜片组件11在组装后能够更方便地吊装到位，还可以在上壳体4的顶部设置吊装孔8，改吊装孔8可以为通孔，也可以为盲孔，只要吊装装置的挂钩能够伸入即可。其中，为了使得上壳体4与下壳体5组装后形成的容置空间通风透气以及利于观察，还可以在上壳体4上设置多个百叶窗7，上壳体4与下壳体5之间形成的容置空间能够通过该多个百叶窗7与外界连通。
其中，进水孔和出水孔设置于所下壳体5的上缘。在这种情况下，能够使得待处理污水能够充分地利用下壳体5的容置空间，从而使得单位时间内，下壳体5内能够容置更多的待处理污水。本实施例中，上壳体4整体呈半圆柱状，在这种情况下，进水孔和出水孔设置在下壳体5的上缘时，能够为膜片组件11的安装提供合理的安装位置，特别是，当膜片组件11刚好有一半浸入到下壳体5内时，随着旋转动力原动件12的旋转动力输出轴旋转时，膜片组件11的每个膜片1的每个位置都能够接触到待处理污水，因此，能够使得膜片组件11的利用更加充分。
其中，转盘式生物反应装置还包括溢水槽47。下壳体5的上边缘设置有缺口46，溢水槽47外挂于下壳体5设置，并且，溢水槽47的承接口与缺口46相对应。在这种情况下，如果本发明实施例提供的转盘式生物反应装置的下壳体5内容置的待处理污水较多，超出了缺口46的最低位置点，溢出的水即可从缺口46流入到溢水槽47内，也就是说，通过对溢水槽47的观察，能够很容易地得知注入下壳体5内的水是否到达临界位置。
其中，溢水槽47包括斜面板48和两侧板49。斜面板48固定连接于两侧板49的外侧，使得溢水槽47的底面形成密封。当下壳体5内的待处理污水超出缺口46的最低位置点时，会从缺口46溢出，在开始溢出时，流速较大，因此溢出距离较远，随着水的逐渐溢出，流速也会减小，所以，可以将两侧板49设计呈上部开口大，下部开口小的形状。本实施例中，两侧板49均为直角三角形，改直角三角形的其中一直角边固定连接于下壳体5的外壁，斜面板48固定连接于该直角三角形的斜边，在这种情况下，斜面板48的底部固定连接于下壳体5的外壁，于下壳体5的外壁、两侧板49和斜面板48之间形成溢水槽47。
其中，转盘式生物反应装置还包括密封圈。密封圈设置于上壳体4与下壳体5对应的连接面之间，使得上壳体4与下壳体5的对应连接面之间形成密封。在这种情况下，能够避免待处理污水从上壳体4与下壳体5的对应连接面之间溢出，造成下壳体5的外壁脏污，甚至二次污染。本实施例中，在上壳体4的底面边缘外侧、下壳体5的顶面边缘外侧均设置有外延边，该外延边的对应位置设置有螺栓孔，通过紧固螺栓，将该两外延边固定在一起，即可达到上壳体4与下壳体5之间的固定，密封圈夹塞于该两个外延边之间，例如，密封圈的材质可以是橡胶，在这种情况下，利用橡胶自身具有的受压可变形并具有一定的形状恢复趋势，能够使上壳体4与下壳体5之间的连接形成密封。
其中，膜片组件11包括多个膜片单元52，多个膜片单元52彼此之间串联，膜片单元52包括多个呈扇形的膜片1，膜片组件11还包括串联组件，串联组件包括芯轴50。多个呈扇形的膜片1通过其直径较小的一端固定连接于芯轴50，使得膜片单元52直径较大的一端共圆。本实施例中，该呈扇形的膜片1的圆心角为60°，也就是说，每个膜片单元52均由6个膜片1构成。
其中，转盘式生物反应装置还包括串联组件还包括膜片支撑杆2。膜片1上设置有支撑通孔，膜片支撑杆2的数量与支撑通孔的数量相对应，膜片支撑杆2固定穿设于支撑通孔内。在这种情况下，各膜片单元52在轴向利用膜片支撑杆2自身的刚性支撑，能够保证本发明实施例提供的转盘式生物反应装置中应用的膜片组件11的各膜片单元52之间的间距恒定。
其中，支撑通孔与膜片支撑杆2之间设有阻尼件。该阻尼件能够增加膜片支撑杆2与膜片1之间的摩擦阻力，从而保证膜片1与膜片支撑杆2之间的连接稳定性。本实施例中，该阻尼件可以由橡胶制成的隔垫构成。
其中，构成膜片单元52的各膜片1均呈网状。在这种情况下，由于构成膜片单元52的各膜片1均呈网状，能够提供较大的比表面积，从而能够悬挂更多的生物膜，也就是说，在这种情况下，本发明实施例提供的转盘式生物反应装置能够具有更好的待处理污水处理效率。
其中，构成膜片单元52的各膜片1由聚偏氯乙烯材质制成。聚偏氯乙烯(Polyvinylidene chloride)简称PVDC，偏氯乙烯的均聚物和共聚物习惯上称为莎纶树脂，其商业聚合物是偏氯乙烯(VDC)与氯乙烯、丙烯酸酯或丙烯睛的共聚物。共聚单体的选择对于共聚物的性质影响很大，共聚物的形态应根据熔融加工、溶液涂敷、分散涂敷等加工方式来确定。
其中，曝气装置18包括进气管28、曝气管29、31和支架30。进气管28的一端用于连接鼓风机，进气管28的另一端连接于曝气管29、31，曝气管29、31架设于支架30上，曝气管29、31的管壁上设置有多个通孔34，进气管28、曝气管29、31之间连通并通过多个通孔34与容置空间连通。本实施例中，曝气管29、31的长度大于膜片组件11的轴向长度，也就是说，膜片组件11在轴向能够被曝气管29、31全覆盖，并且，曝气管29、31处于下壳体5的底部，也就是说，附着有芽孢杆菌属微生物的膜片组件11在进行待处理污水处理的实时即可被从通孔34流出的气体及时吹扫，对避免生物膜在膜片组件11上的增厚效果显著。
其中，壳体51的侧壁底部设置有排污孔10，通过排污孔10，容置空间与外界连通。在这种情况下，无法被有效处理的污物可以高效地从排污孔10排除。
其中，在本发明实施例提供的转盘式生物反应装置中，旋转动力原动件12为一减速机，其通过支撑机构13和第二支撑机构16固定连接于壳体6。其中，支撑机构13包括第一支撑板35、第一加强筋36、第二加强筋37和缓冲套筒38，第二支撑机构16包括第二支撑板(图中未标号)和两个连接耳60，两个连接耳60固定连接于第二支撑板(图中未标号)的上表面，其中，第一支撑板35固定连接于下壳体5的外壁，第一加强筋36固定连接于第一支撑板35和下壳体5的外壁之间，对第一支撑板35起到纵向支撑的作用，第二加强筋37固定连接于第一支撑板35的下部，对第一支撑板35起横向支撑作用，缓冲套筒38设置于第一加强筋36和第二加强筋37的底部，并固定连接于第一加强筋36和第二加强筋37的底部，缓冲套筒38的轴向中心设置穿设通孔39，缓冲销轴14的周向固定套设一缓冲垫圈40，该缓冲销轴14同时穿设于该两个连接耳上设置的通孔和该缓冲套筒38，其中，缓冲垫圈40设置于缓冲套筒38的内壁和缓冲销轴14之间。通常情况下，减速机在输出轴旋转运动的过程中，会产生振动，而在本发明实施例提供的转盘式生物反应装置的情况下，减速机在输出轴旋转运动的过程中产生的振动能够被该缓冲垫圈削弱，因此，能够降低该减速机在运行过程中振动对本发明实施例提供的转盘式生物反应装置造成的影响。本实施例中，为了使得缓冲销轴14在该两个连接耳60的定位，在缓冲销轴14的径向还开设一定位通孔41，通过在其中穿设一开口销的方式，能够避免该缓冲销轴从两个连接耳60上的定位通孔脱出；另外，在该缓冲销轴14的另一端设置一凸起，该凸起的直径大于该两个连接耳上的穿设通孔的直径，穿设时，从该缓冲销轴14的小头侧插入该两个连接耳60的穿设通孔，然后，用一开口销插入至该定位通孔，即可定位该缓冲销轴。
其中，膜片1的两侧均设置有膜片定位盘59，该膜片定位盘59沿轴向设置于膜片1的中心处，当膜片单元52串联后，各膜片定位盘59彼此之间相互抵顶，由于膜片定位盘59本身在轴向具有一定的刚性，因此，能够确保各膜片1之间的间距恒定，在使用过程中，能够使得膜片1的利用效率更加稳定。
参见附图21，本发明实施例提供的转盘式生物反应装置的运行方法包括以下步骤：
步骤S1：旋转动力原动件12响应于启动控制信号，使得旋转动力输出轴启动；
步骤S2：旋转动力输出轴以第一设定加速度加速转动；
步骤S3：旋转动力输出轴达到额定转速时第一设定加速度为零；
步骤S4：旋转动力输出轴在额定转速维持转速恒定运行；
步骤S5：当需要旋转动力输出轴制动时，旋转动力原动件(12)响应于制动控制信号，使得旋转动力输出轴以第二设定加速度减速转动；
步骤S6：当旋转动力输出轴制动完成时，第二设定加速度为零。
其中，第一设定加速度大于零，第二设定加速度小于零。
本发明提供的转盘式生物反应装置的运行方法能够使得旋转动力原动件12的旋转动力输出轴通过缓慢增速的方式到达稳定的额定转速，当需要旋转动力输出轴制动时，又能以缓慢降速的方式制动，也就是说，在本发明提供的转盘式生物反应装置条件下，膜片组件11能够以缓慢增速的方式到达稳定的额定转速，在额定转速运行设定时间后，又能以缓慢降速的方式制动，因此，不仅能够实现节能的效果，还能够避免旋转动力原动件12在启动或者制动过程中的抗疲劳性能，从而增加本发明提供的转盘式生物反应装置的服役寿命。
本发明实施例提供的第一种启动、制动方法如下：
如图22所示，为本发明实施例提供的第一种转盘式生物反应装置运行一个周期时间内旋转动力原动件12的旋转动力输出轴转速与时间的对应关系曲线图，其中该曲线的斜率表示旋转动力输出轴的转速加速度，其中，在启动阶段，加速度a1＝10r/min2，而在制动阶段，加速度a2＝-10r/min2。在这种情况下，能够达到缓慢启动、缓慢制动的技术效果。
本发明实施例提供的第二种启动、制动方法如下：
如图23所示，为本发明实施例提供的第二种转盘式生物反应装置运行一个周期时间内旋转动力原动件12的旋转动力输出轴转速与时间的对应关系曲线图，其中该曲线的斜率表示旋转动力输出轴的转速加速度，在这种情况下，在启动开始时，旋转动力输出轴的转速的加速度逐级递增，例如，该逐级递增的加速度可以每2min增大1r/min2，此时，相当启动于热身，当加速度增加到a1＝10r/min2后，旋转动力输出轴以加速度a1＝10r/min2的加速转动，当旋转动力输出轴的转速增加到n1后，由于n1已经接近旋转动力输出轴的额定转速ne，因此，在旋转动力输出轴的转速增加到n1后，加速度逐级递减，例如，可以该逐级递减的加速度可以每2min减小1r/min2，在这种情况下，当转速达到ne时，加速度也降低到0，即可达到缓慢启动的效果。也就是说，在时刻达到t1时，旋转动力输出轴的转速达到ne，此后，本发明实施例提供的转盘式生物反应装置持续稳定运行，持续至时刻t2时，其中，时可t2表示为需要对旋转动力输出轴进行制动的时可，此时，本发明实施例提供的转盘式生物反应装置开始制动，同样情况，在制动开始时，可以维持恒定加速度减速，例如，制动起始加速度数值可以逐级增加，但是由于制动加速度为负，因此，旋转动力输出轴的转速逐级递减，例如，逐级递减的加速度可以每2min减小1r/min2，此时相当于制动热身，当加速度增加到a2＝-10r/min2后，旋转动力输出轴以加速度a2＝-10r/min2的加速转动，当旋转动力输出轴的转速降低到n2后，由于n2已经接近0，因此，在旋转动力输出轴的转速降低到n2后，加速度逐级递减，例如，可以该逐级递减的加速度可以每2min减小1r/min2，在这种情况下，当转速达到0时，加速度也降低到0，即可达到缓慢启动的效果。在这种情况下，不仅能够实现旋转动力原动件的缓慢降速。在启动初始、启动中间、启动结束、制动初始、制动中间、制动结束的过程中，还能够进一步保护该旋转动力原动件，使之避免由于临时过流导致的烧毁。
其中，在步骤S6旋转动力输出轴制动完成后，还包括以下步骤：
步骤S7：间歇第二设定时长后，旋转动力输出轴重复上述步骤S1-步骤S6。
在这种情况下，能够使本发明实施例提供的转盘式生物反应装置具有间歇时间，能够避免其在持续工作的情况下造成由于电机温度过高而烧毁的可能性，因此，能够更进一步提高本发明实施一提供的转盘式生物反应装置的服役寿命。
其中，间歇第二设定时长后，旋转动力输出轴重复上述步骤的过程中，旋转动力输出轴的再次旋转方向与前次旋转方向相同或者相反。在这种情况下，能够通过调节旋转动力原动件的旋转方向，降低旋转动力原动件单向旋转造成的疲劳损伤，从而更进一步提高本发明实施例提供的转盘式生物反应装置的服役寿命。
高浓度有机废水处理方法实施例
本发明提供的高浓度有机废水处理方法基于本发明提供的高浓度有机废水处理系统而实现。
本发明提供的高浓度有机废水处理方法选用转盘式生物反应装置并利用其上附着的芽孢杆菌属微生物初步除去待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN，之后，再利用曝气池内投加的以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群除去待处理污水中剩余的COD、NH4 +-N和TN，待处理高浓度有机废水经过处理后所得出水中COD、NH4 +-N和TN的含量满足后续膜深度处理或者其他深度处理工艺的要求，其中，营养液供芽孢杆菌属微生物利用，碳源供待处理污水中的其他微生物利用。另外，由于在应用过程中，曝气机构还对生物反应装置的载体进行吹扫，因此，能够使载体上附着的微生物膜至少部分脱离，因此，能够减少微生物膜在载体上的附着载量，因此，能够增强本发明提供的高浓度有机废水处理系统的应用稳定性。
实施例1
某高浓度有机废水，废水的各项水质指标为：COD浓度为为11300mg/L，TN浓度为2450mg/L，NH4+-N浓度为1689mg/L，使用本发明提供的一种高浓度有机废水处理方法进行处理：
第一步：高浓度有机废水进入格栅去除大体积的污染物质，然后进入调节池，通过调节池混合均匀水质和调节水量，粗格栅网孔直径为50mm，细格栅的网孔直径为10mm；
第二步：调节池的出水通过调节池提升泵提升至混合池，在所述计混合池内，回流的曝气池末端的混合液、回流的沉淀池污泥和所述高浓度有机废水进行混合，并且所述混合池配套还设置有营养液投加装置和碳源投加装置，通过所述营养液投加装置和碳源投加装置向所述混合池内投加营养液和碳源，混合计池内加入营养液的质量和进水体积比为1：150000，营养液主要成分的重量份数分别为亮氨酸：3份、丝氨酸：6份、门冬氨酸：8份、维生素B6：0.1份、镁：0.2份，水：32.7份组成；碳源投加量的投加质量与进入所述混合池的待处理污水的体积比的取值范围为1：150000，其中，碳源物质为葡萄糖，其中，葡萄糖的投加量为10g/m3待处理污水。
第三步：混合池的出水流入生物反应装置中，在生物反应装置内通过鼓风机向其不定期向其吹扫、搅拌，所述生物反应装置的微生物载体上附着的芽孢杆菌类微生物将化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)以及总氮(TN)初步去除，生物接触体装置微生物载体直径的40％位于水下，转速为5r/min，其中，生物反应装置上附着的芽孢杆菌类微生物的原始载量为300DCU/500m3待处理污水；
第四步：混合池的出水流入曝气池，鼓风机向所述曝气池曝气，使所述曝气池内保持合适的溶解氧量(DO)，所述高浓度有机废水通过上述曝气池内的以芽孢杆菌属为主的菌群的新陈代谢作用，将所述高浓度有机废水中剩余的COD、NH4+-N和TN进一步去除，曝气池后端设置的混合液出口通过混合液回流泵回流至所述混合池和曝气池的第一-第四格，曝气池内溶解氧含量在0.35mg/L待处理污水，待处理污水在曝气池内停留时间为215小时，曝气池后端设置的混合液出口通过混合液回流泵回流至混合池和曝气池第一格，回流量是设计来水量的6倍；
第五步：曝气池的出水流入沉淀池，在沉淀池内进行泥水分离，沉淀池污泥经污泥回流泵回流至混合池和曝气池第一格，所述沉淀池剩余污泥通过污泥脱水系统处理，污泥回流量是设计来水量3.8倍；
第六步：沉淀池出水经过所述沉淀池泥水分离后通过所述沉淀池的溢流堰排出，进入后续膜深度处理或其他深度处理工艺。
高浓度有机废水经本发处理后，COD浓度降为1986mg/L，TN浓度降为197mg/L，NH4+-N浓度降为5.4mg/L，三项指标均满足后续膜深度处理或其他深度处理工艺的要求，系统效果良好且稳定。
实施例2-10
表1
续表1
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
Claims (16)
1.一种高浓度有机废水处理系统，其特征在于，包括：
混合池：其内投加有营养液和碳源，用于混合来自上游的待处理污水、营养液和碳源；
生物反应装置：设置于所述混合池的下游，所述生物反应装置的载体上附着有芽孢杆菌属微生物膜，所述芽孢杆菌属微生物膜用于初步除去所述待处理污水中的COD、NH4 +-N和TN；
曝气池：设置于所述生物反应装置的下游，其内投加有营养液和碳源，所述曝气池内投加有以芽孢杆菌属微生物为优势菌种的菌群，所述菌群用于除去所述待处理污水中的剩余COD、NH4 +-N和TN；
曝气机构：用于为所述曝气池提供需要的溶解氧量及吹扫所述生物反应装置的载体。
2.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，还包括：
格栅：用于拦截待处理高浓度有机废水中规格超过所述格栅网孔的污染物；
调节池：设置于所述格栅的下游、所述混合池的上游，用于对透过所述格栅的待处理污水进行水质均匀并调节水量；
沉淀池：设置于所述曝气池的下游，用于对来自所述曝气池的待处理污水进行泥水分离。
3.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述生物反应装置为转盘式生物反应装置，包括壳体(51)、膜片组件(11)、主传动轴(22)、从传动轴(20)、旋转动力原动件(12)和曝气装置(18)，
所述壳体(51)的内部具有容置空间，所述壳体(51)的上设置有进水孔和出水孔；
所述主传动轴(22)固定连接于所述膜片组件(11)的轴向一端，所述从传动轴(20)固定连接于所述膜片组件(11)的轴向另一端，所述膜片组件(11)通过所述主传动轴(22)和从传动轴(20)设置于所述容置空间内；
所述旋转动力原动件(12)的旋转动力输出轴固定连接于所述主传动轴(22)；
所述曝气装置(18)发生的气体能够吹扫所述膜片组件(11)；
所述膜片组件(11)上附着有芽孢杆菌属微生物。
4.根据权利要求3所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述转盘式生物反应装置的运行方法包括以下步骤：
所述旋转动力原动件(12)响应于启动控制信号，使得所述旋转动力输出轴启动；
所述旋转动力输出轴以第一设定加速度加速转动；
所述旋转动力输出轴达到额定转速时所述第一设定加速度为零；
所述旋转动力输出轴在额定转速维持转速恒定运行；
当需要所述旋转动力输出轴制动时，所述旋转动力原动件(12)响应于制动控制信号，使得所述旋转动力输出轴以第二设定加速度减速转动；
当所述旋转动力输出轴制动完成时，所述第二设定加速度为零；
其中，所述第一设定加速度大于零，所述第二设定加速度小于零。
5.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述曝气池为依次串联的四格曝气池，来自所述生物反应装置的待处理污水依次经过所述四格曝气池的第一格、第二格、第三格和第四格后流入所述沉淀池。
6.根据权利要求5所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，还包括混合液回流泵，
所述四格曝气池的第四格与所述四格曝气池的第一格之间连通，使得经过所述四格曝气池的第四格处理后所得的待处理污水还能够回流至所述四格曝气池的第一格内；和/或，
所述曝气池与所述混合池之间连通，使得经过所述曝气池处理后所得的待处理污水还能够回流至所述混合池内；
其中，
所述待处理污水的回流通过所述混合液回流泵实现；
所述待处理污水的回流量是设计来水量的0倍-8倍。
7.根据权利要求2所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，还包括污泥回流泵，
所述沉淀池与所述曝气池之间连通，使得经过所述沉淀池处理后所得的待处理污泥还能够回流至所述曝气池；和/或，
所述沉淀池与所述混合池之间连通，使得经过所述沉淀池处理后所得的待处理污泥还能够回流至所述混合池；
其中，
所述污泥的回流通过所述污泥回流泵实现；
所述污泥的回流量是设计来水量的0倍-4倍。
8.根据权利要求2所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，还包括：
污泥脱水系统：用于对经过所述沉淀池泥水分离所得的剩余污泥进行脱水处理。
9.根据权利要求3所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述膜片组件(11)直接位于待处理污水内的部分的比表面积占所述载体总比表面积的取值范围为40％-45％，所述膜片组件(11)的转速的取值范围为3r/min-6r/min。
10.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述曝气池内溶解氧含量的取值范围为0.01mg/L-1.3mg/L，待处理污水在所述曝气池内停留时间的取值范围为120h-288h。
11.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，芽孢杆菌属微生物选自由枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苛性芽胞杆菌、球形芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、浸麻芽孢杆菌等中的一种或多种，所述芽孢杆菌属微生物的原始载量的取值范围为100DCU/500m3-500DCU/500m3。
12.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述营养液的投加体积与进入所述混合池和/或所述曝气池的待处理污水的体积比的取值范围为(1：100000)-(1：200000)；所述碳源投加量的投加体积与进入所述混合池的待处理污水的投加量的取值范围为6g/m3-12 g/m3。
13.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述营养液的物质组成及重量份数的取值范围包括：
亮氨酸：3份-8份；丝氨酸：5份-10份；门冬氨酸：3份-10份；维生素B6：0.1份-0.3份；镁：0.1份-0.3份；水：21.4份-35.8份。
14.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，所述碳源选自葡萄糖、甲醇、乙酸钠中的一种。
15.根据权利要求1所述的高浓度有机废水处理系统，其特征在于，还包括：
营养液投加装置：用于向所述混合池和曝气池投加营养液，所述营养液能够被所述待处理污水中的微生物利用；
碳源投加装置：用于向所述混合池和曝气池投加碳源，所述碳源能够被所述待处理污水中的微生物利用。
16.一种高浓度有机废水处理方法，其特征在于，基于权利要求1-15中任一所述的高浓度有机废水处理系统而实现。
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