CN111592096A - 一种水力浆动力生物转盘、河道治理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力浆动力生物转盘、河道治理系统及方法，其特征在于：所述生物转盘由转盘、盘片、转轴、浮力装置、水力浆、迎水面挡板、固定装置组成。同时本发明涉及一种水动力生物转盘河道治理的使用方法，其特征在于：(1)通过所述转盘与所述盘片参数计算出转盘盘片总面积以及每日处理污水量；(2)设置转速；(3)通过所述浮力装置满足所述生物转盘浸没率；(4)根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片；(5)根据河道地理位置及河面宽度，考虑维护方便且不影响通航情况下，在江河两侧可采用并联和串联组合方式。其优点在于无能耗，转速可控，布置灵活。

Description

一种水力浆动力生物转盘、河道治理系统及方法

技术领域

本发明专利涉及到污水处理领域，具体是一种水力浆动力生物转盘、河道治理系统及方法。

背景技术

污染河水的治理刻不容缓，污染河水的治理主要体现在内源治理 及生态修复两个方面。但针对目前主要修复措施，缺点明显。现有的 内源治理措施及生态修复措施投资都较大，绝大多数使用了电能，且 管理不便。

现提出一种节能型的净化措施，就是利用水流作用推动生物转盘净化污染河水的处理装置。采用串联或并联组合，可以起到局部净化或降低污染的作用。

发明内容

本发明是为了解决现有的生物转盘大多为电动式驱动，长时间运作能耗大，运行管理维护费用高，不利于节能的问题，提供了一种用于治理污染河水的水动力生物转盘。

本发明提供了一种水力浆动力生物转盘，其特征在于：所述生物转盘由盘片11、转轴12、浮力装置2、水力浆3、迎水面挡板4、固定装置5组成，其中，所述转盘11连接所述转轴12，所述浮力装置2通过所述固定装置5连接所述转轴12，所述水力浆3连接所述转轴12，所述迎水面挡板4 固定在所述转轴12上。

进一步的，所述转盘1由多个盘片11连接所述转轴12组成，所述盘片厚度0.2cm，间距1.8cm，直径80cm，所述转盘1中所述盘片11数量50 片，所述单个生物转盘的转盘1总面积为40-80m²，转盘1有效长度在 0.6-1.0m,所述转轴12由轴承121和转轴支座122组成，直径为8-12cm，长度在2.0m-2.4m。

进一步的，所述水力浆3为驱动装置，形状有且不限于船桨式、铲式、勺式，水力浆片宽40cm，厚2mm。

进一步的，所述固定装置5由承重梁51、固定绳52、预制混泥土块53 组成，其中，所述承重梁51安装在所述转轴支座122以及所述浮力装置2 之间，所述固定绳52使所述生物转盘与所述预制混泥土块53连接。

本发明同时提供了一种多个生物转盘治理河道的系统，其特征在于：根据河道地理位置及河面宽度，在江河两侧可采用并联和串联组合方式，其中所述串联为所述多个生物转盘平行河岸方向，所述并联为所述多个生物转盘垂直河岸方向；并联时，生物转盘装置净距在1米；串联时，生物转盘装置净距在3-5米。

本发明还提供了一种水力浆动力生物转盘的河道治理方法，其特征在于：(1)通过所述转盘1与所述盘片11参数计算出转盘盘片总面积以及每日处理污水量，设置转盘转速；(2)通过所述浮力装置2满足所述生物转盘浸没率；(3)根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片；(4) 根据河面漂浮物的状态调整迎水面挡板4。

进一步的，所述单个装置的转盘BOD面积负荷N_A＝20g/(m²·d)，水力负荷N_q＝0.6-0.8m³/(m²·d)转盘盘片总面积公式计算为

其中A为盘片总面积，M为转盘总片数， D为盘片直径；每日处理污水量按BOD₅面积负荷率计算

其中Q为平均日污水量，N_A为BOD₅面积负荷率，S₀为未处理河水BOD₅值，所述转盘的旋转速度以线速度v＝20m/min，运行角速度 n＝6.37/D×(0.9-1/N_q)＝6-10r/min，其中D为盘片直径，N_q为水力负荷。

进一步的，所述浮力装置2共有4个浮筒，每个直径30cm、长度 50-60cm，可得出4个浮筒体积为0.14m³，放在水中的淹没深度为50％-80％，当淹没深度为50％时，浮力F＝70kg，生物转盘及附属设施总重50-80Kg，转轴高于水面10-25cm。

进一步的，所述水力浆3根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片，转速控制在6-10r/min，根据水流流速确定，当v≥2.0m/s、v＝1.5-2.0m/s、 v＝1.2-1.5m/s、v＝1.0-1.2m/s、v＝0.6-1.0m/s时，对应每侧设置3、4、5、6、 8片，分别对应安装角度为120°、90°、72°、60°、45°；流速v＜0.3m/s时，不适合安装该设备。

进一步的，所述迎水面挡板4在迎水面一侧安置弧度为90°的圆弧挡板，圆弧挡板半径为45cm，固定在所述转轴支座上。挡板与转动轴平行，上方高出水面10cm。

本水动力生物转盘具体优点体现在以下几点：

(1)通过改进生物转盘的动力源，采用水力浆作为驱动装置，无能耗，节能且管理方便，可长时间安置在河流中自动运行，具有实用性。

(2)转速可控，可根据不同流速的水域，通过增减转动轴两端的水力浆浆片数量，将转速控制在需要的范围值内。

(3)布置灵活，可根据不同河流实际污染状况和特殊地理位置采取串联、并联复核组合对其进行治理，自动调节和搭配灵活。

附图说明

图1为本发明生物转盘的固定示意图；

图2为本发明生物转盘的俯瞰图；

图3为本发明生物转盘的侧面图；

图4为本发明生物转盘的剖面图。

其中1为转盘，其中11为盘片，12为转轴，121为轴承，122为转轴支座；2为浮力装置；3为水力浆；4为迎水面挡板；5为固定装置，其中 51为承重梁，52为固定绳，53为预制混泥土块，531为不锈钢扣环。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

具体实施例1

单个装置的转盘1总面积为40-80m²，BOD面积负荷N_A＝20g/(m²·d)，水力负荷N_q＝0.6-0.8m³/(m²·d)，转盘1有效长度L4＝0.6-1.0m。生物转盘盘片11采用PE(聚乙烯)圆形塑料板，表面凿毛或穿孔率50％，机械强度高，直径35mm，厚度2mm，比表面积大，挂膜效果好，抗冲击负荷负荷能力强，使用寿命长。盘片11厚度0.2cm，盘片11间距1.8cm，盘片11直径80cm，盘片11数量50片。转轴12是支撑盘体并带动其旋转的主要部件，安装在浮力装置2的承重梁51上的支座122上，支座122内安置相匹配的轴承121。转轴12采用实心尼龙棒，直径为8-12cm，长度在2.0m-2.4m。

浮力装置2安装在与转动轴12连接的承重梁51两端，使整个装置稳定漂浮在水面上，采用不锈钢筒体，共四个浮筒，每个直径30cm、长度 50-60cm，放在水中的淹没深度为50％-80％。

水力浆3材质选用PE材料，形状可以为船桨式、铲式、勺式。水力浆片宽40cm，厚2mm。其面积与流速相关联，有效接触面的投影面积0.12m²为宜。

挡板材质4选用PE塑料板，厚度2.5mm。

固定装置5由承重梁51、固定绳52、预制混泥土块53组成。其中，承重梁51支撑生物转盘的作用，材质采用不锈钢，形状为扁担状，两端焊接在浮筒上；通过固定绳52，将漂浮的生物转盘固定在预制条状混凝土块53上，避免河水(江水)冲向下游。固定绳52采用迪尼玛绳，其强度高，低密度、重量轻、耐水、耐湿、耐腐蚀、耐酸碱，综合性能好。固定绳52 绳长为20年一遇洪水位水深H+30cm，当正常工作时，固定绳52与水面夹角在30°-75°区间；预制混凝土块53为长条形，具体尺寸长0.8米，截面尺寸为15cm×15cm，中部配置1-2根

钢筋，重量G≥水推力和重力的合力。

具体实施例2

河道流量较大，一般采用若干组生物转盘进行净化处理。根据河道地理位置及河面宽度，考虑维护方便且不影响通航情况下，在江河两侧可采用并联和串联组合方式。并联时(垂直河岸方向)，生物转盘装置净距在1 米左右；串联时(平行河岸方向)，生物转盘装置净距在3-5米左右。不管串联还是并联，都需避开河流中心主流。

具体实施例3

根据具体实施例1所提供的数据，转盘盘片总面积按下列公式计算：

其中A为盘片总面积，M为转盘总片数， D为盘片直径。

每日处理污水量按BOD₅面积负荷率计算

其中Q为平均日污水量，N_A为BOD₅面积负荷率，S₀为未处理河水BOD₅值。

使用一组本工艺的生物转盘，每日平均可处理50.24m^3的水量，为提高水处理量，可根据不同河流的具体地理位置，串联或并联使用多组生物转盘。

转盘1的旋转速度以线速度v＝20m/min为宜，运行角速度n＝6.37/D× (0.9-1/N_q)＝6-10r/min。

通过计算测算得出生物转盘及附属设施总重50-80Kg。一个浮筒体积：V＝π×0.15²×0.5＝0.035m³，四个浮筒体积：V＝0.14m³，按淹没深度50％算，则浮力F可达70kg，满足自由漂浮水面的要求。同时满足转轴中心高出水面10-25cm。

水力浆3根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片，可以将转速控制在6-10r/min，水力浆3根据水流流速确定，当v≥2.0m/s、v＝1.5-2.0m/s、 v＝1.2-1.5m/s、v＝1.0-1.2m/s、v＝0.6-1.0m/s时，对应每侧设置3、4、5、6、 8片，分别对应安装角度为120°、90°、72°、60°、45°。流速v＜0.3m/s时，不适合安装该设备。

为避开河面漂浮物，在迎水面一侧安置弧度为90度的圆弧挡板4，圆弧挡板4半径为45cm(直径

)，固定在转轴支座122上。挡板4 与转动轴12平行，上方高出水面10cm左右。该挡板作用一：挡住河流前方的漂流固态悬浮物质，防止杂物进入盘片间隙，防止阻塞；作用二：使河水(江水)从挡板4下方进入盘片区域，避免水流直接冲刷生物盘片11，导致盘片11上的生物膜脱落，从而影响处理效果。

Claims (10)

1.一种水力浆动力生物转盘，其特征在于：所述生物转盘由盘片11、转轴12、浮力装置2、水力浆3、迎水面挡板4、固定装置5组成，其中，所述转盘11连接所述转轴12，所述浮力装置2通过所述固定装置5连接所述转轴12，所述水力浆3连接所述转轴12，所述迎水面挡板4固定在所述转轴12上。

2.根据权利要求1所述的水力浆动力生物转盘，其特征在于：所述转盘1由多个盘片11连接所述转轴12组成，所述盘片厚度0.2cm，间距1.8cm，直径80cm，所述转盘1中所述盘片11数量50片，所述单个生物转盘的转盘1总面积为40-80m²，转盘1有效长度在0.6-1.0m,所述转轴12由轴承121和转轴支座122组成，直径为8-12cm，长度在2.0m-2.4m。

3.根据权利要求1所述的水力浆动力生物转盘，其特征在于：所述水力浆3为驱动装置，形状有且不限于船桨式、铲式、勺式，水力浆片宽40cm，厚2mm。

4.根据权利要求1所述的水力浆动力生物转盘，其特征在于：所述固定装置5由承重梁51、固定绳52、预制混泥土块53组成，其中，所述承重梁51安装在所述转轴支座122以及所述浮力装置2之间，所述固定绳52使所述生物转盘与所述预制混泥土块53连接。

5.一种多个生物转盘治理河道的系统，其特征在于：根据河道地理位置及河面宽度，在江河两侧可采用并联和串联组合方式，其中所述串联为所述多个生物转盘平行河岸方向，所述并联为所述多个生物转盘垂直河岸方向；并联时，生物转盘装置净距在1米；串联时，生物转盘装置净距在3-5米。

6.权利要求1-4的任意水力浆动力生物转盘的河道治理方法，其特征在于：(1)通过所述转盘1与所述盘片11参数计算出转盘盘片总面积以及每日处理污水量，设置转盘转速；(2)通过所述浮力装置2满足所述生物转盘浸没率；(3)根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片；(4)根据河面漂浮物的状态调整迎水面挡板4。

7.根据权利要求6所述的水力浆动力生物转盘的河道治理方法，其特征在于：所述单个装置的转盘BOD面积负荷N_A＝20g/(m²·d)，水力负荷N_q＝0.6-0.8m³/(m²·d)转盘盘片总面积公式计算为

其中A为盘片总面积，M为转盘总片数，D为盘片直径；每日处理污水量按BOD₅面积负荷率计算

其中Q为平均日污水量，N_A为BOD₅面积负荷率，S₀为未处理河水BOD₅值，所述转盘的旋转速度以线速度v＝20m/min，运行角速度n＝6.37/D×(0.9-1/N_q)＝6-10r/min，其中D为盘片直径，N_q为水力负荷。

8.根据权利要求6所述的水力浆动力生物转盘的河道治理方法，其特征在于：所述浮力装置2共有4个浮筒，每个直径30cm、长度50-60cm，可得出4个浮筒体积为0.14m³，放在水中的淹没深度为50％-80％，当淹没深度为50％时，浮力F＝70kg，生物转盘及附属设施总重50-80Kg，转轴高于水面10-25cm。

9.根据权利要求6所述的水力浆动力生物转盘的河道治理方法，其特征在于：所述水力浆3根据不同河流水体流速采用不同面积大小的浆片，转速控制在6-10r/min，根据水流流速确定，当v≥2.0m/s、v＝1.5-2.0m/s、v＝1.2-1.5m/s、v＝1.0-1.2m/s、v＝0.6-1.0m/s时，对应每侧设置3、4、5、6、8片，分别对应安装角度为120°、90°、72°、60°、45°；流速v＜0.3m/s时，不适合安装该设备。

10.根据权利要求6所述的水力浆动力的生物转盘的河道治理方法，其特征在于：所述迎水面挡板4在迎水面一侧安置弧度为90°的圆弧挡板，圆弧挡板半径为45cm，固定在所述转轴支座上。挡板与转动轴平行，上方高出水面10cm。

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