CN112678959A - 基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧mbbr一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于自驱动旋转曝气的缺氧‑好氧MBBR一体化装置，包括外壳、中筒和内筒，所述内筒内设有自旋转曝气装置，自旋转曝气装置包括转轴，转轴上方设有空气立管，空气立管上端设有进气管，空气立管上设有旋转横管，旋转横管上设有曝气孔，转轴上还设有螺旋桨；所述旋转横管上方还设有倾斜叶片，所述中筒和内筒之间还设有进水污泥管道，进水污泥管道底部设有折弯段，折弯段位于外壳底部。本发明采用同心筒设计与垂直分区设计，在不设置回流泵的前提下实现污泥和混合液回流至缺氧段。因此本发明只需有压缩空气供应即可实现好氧区的均匀曝气与填料的良好流化，以及污泥和混合液回流至缺氧段。

Description

基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置

技术领域

本发明涉及污水生物处理技术领域，具体涉及一种基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置。

背景技术

目前在农村居民点、农家乐等分散式污水处理实践中，其污水处理站或处理设备常是将市政污水厂进行缩小，进水泵、调节泵、回流泵、鼓风机、加药泵、流量计等设备使用量大。这不仅提高了建设和运行成本，也对运行管护提出了较高的要求。如何在简化设备配置的同时具备良好的处理效果，是分散式污水处理需要解决的问题。

农村居民点、农家乐等生活污水的水量水质波动大，对处理工艺的抗冲击负荷能力要求较高。生物膜法因生物相丰富、生物量大，对水质水量的波动具有良好的适应能力。移动床生物膜反应器（MBBR）由于不易堵塞、生物量大等优点，应用愈来愈广泛。

移动床生物膜反应器中填料的流化是关键环节。采用MBBR工艺的污水处理厂（站）的曝气池经常出现由于整个池内进气分布不均匀而导致的局部填料堆积现象，影响处理效果。这个问题的产生原因在于，移动床生物膜反应器的曝气常采用穿孔管曝气，曝气池穿孔管是固定安装，平行穿孔管之间的距离、穿孔管安装水平度不够以及曝气系统管路安装堵塞等原因造成的在平面上的曝气不均匀。为了解决这个问题，通常是增加曝气设备的安装密度，甚至需要专门设置搅拌器。在采用移动床生物膜反应器的小型污水处理设施中，因穿孔管数量更少，所以由于曝气不均匀导致的填料堆积情况更严重。另外一个存在的问题就是，中小型污水处理曝气池中，可能有积泥的产生，这也是曝气不均匀的一个结果。针对这一点，有研究者开发出了旋转曝气装置，一种旋转曝气装置是利用电机带动曝气头或穿孔曝气管转动，这种装置需要专门安装电机；还有一种是利用气体自穿孔曝气管孔口流出产生的反作用力推动穿孔管转动，实现旋转曝气，该种装置不需要安装电机，但是气体推动力不大，实际旋转效果并不理想。

为了良好脱氮，生活污水的生物法处理工艺中常设置缺氧单元，并将其放在好氧曝气单元之前。将好氧单元出水混合液进行回流需设置回流泵。且沉淀池部分污泥回流亦需设置回流泵。

发明内容

本发明提出了一种基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，解决了目前污水处理曝气效率低，且好氧厌氧装置无法一体化的问题。

一种基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，包括外壳、中筒和内筒，所述内筒内设有自旋转曝气装置，自旋转曝气装置包括转轴，转轴上方设有空气立管，空气立管上端设有进气管，空气立管上设有旋转横管，旋转横管上设有曝气孔，转轴上还设有螺旋桨；所述旋转横管上方还设有倾斜叶片，所述中筒和内筒之间还设有进水污泥管道，进水污泥管道底部设有折弯段，折弯段位于外壳底部。

所述外壳设有外壳上筒和外壳下筒，外壳上筒和外壳下筒之间通过倾斜连接段相连，外壳上筒的内径大于外壳下筒的内径。

所述中筒下端与外壳下筒上下对应设置，中筒的内径与外壳下筒的内径相同，中筒下端与外壳下筒的顶端距离为50mm-500mm，中筒顶部比内筒顶部高200-500mm；外壳上筒与中筒之间的水平间距为100mm-1500mm，外壳下筒与内筒之间的水平间距为100mm-500mm。

所述中筒顶端设有轴承支架，轴承支架中心设有带座轴承Ⅰ，空气立管穿过带座轴承Ⅰ设置，空气立管通过旋转接头与进气管相连；所述内筒底部中心底部轴承，转轴与底部轴承连接。其中进气管与旋转接头上部接口固定连接，空气立管与旋转接头下部接口活动连接，空气立管与旋转接头的中心轴重合。

所述外壳和中筒下端设有间隙，内筒与外壳底部之间的间隙的高度为100-500mm。

所述倾斜叶片与水平面的夹角为1°-89°，倾斜叶片的一端与空气立管为固定连接，倾斜叶片的底部长边边缘在曝气孔外侧5mm-50mm。

所述内筒上方设有填料，填料置于倾斜叶片上方。

所述倾斜叶片的长度为50mm-2400mm，宽度为10mm-500mm。

所述螺旋桨叶片的长度为50mm-2400mm，其倾斜方向与倾斜叶片一致。

本发明的有益效果是：本发明利用旋转曝气器的穿孔管溢出的气体在上升过程中以浮力推动倾斜的叶片旋转，因叶片与穿孔管为固定连接，所以可带动穿孔管一起旋转，实现旋转曝气的目的。旋转曝气可促进均匀布气，促进填料均匀流化，防止出现填料堆积或死球等现象，也可防止污泥沉降。本发明采用同心筒设计与垂直分区设计，在不设置回流泵的前提下实现污泥和混合液回流至缺氧段。因此本发明只需有压缩空气供应即可实现好氧区的均匀曝气与填料的良好流化，以及污泥和混合液回流至缺氧段。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1所示，一种基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，包括外壳1、中筒2和内筒3，内筒3、中筒2通过拉筋等方式与外壳1固定连接。所述内筒3内设有自旋转曝气装置，自旋转曝气装置包括转轴12，转轴12上方设有空气立管6，空气立管6上端设有进气管4，空气立管6上设有旋转横管10，旋转横管10上设有曝气孔11；所述旋转横管10上方还设有倾斜叶片9，所述中筒2和内筒3之间还设有进水污泥进水污泥管道16，进水污泥进水污泥管道16底部设有折弯段16-1，折弯段16-1位于外壳1底部。

外壳1是上部稍粗下部稍细的敞口容器。外壳1底部沿着向心方向降低，中心最低。所述外壳1设有外壳上筒1-1和外壳下筒1-2，外壳上筒1-1和外壳下筒1-2之间通过倾斜连接段20相连，外壳上筒1-1的内径大于外壳下筒1-2的内径，外壳1顶端与中筒2顶端的高程一致，出水口17均匀布置在外壳1外周。所述中筒2下端与外壳下筒1-2上下对应设置，中筒2的内径与外壳下筒1-2的内径相同，中筒2下端与外壳下筒1-2的顶端距离为50mm-500mm，中筒2顶部比内筒3顶部高200-500mm；外壳上筒1-1与中筒2之间的水平间距为100mm-1500mm，外壳下筒1-2与内筒3之间的水平间距为100mm-500mm。

所述中筒2顶端设有轴承支架7，轴承支架7中心设有带座轴承Ⅰ8，空气立管6穿过带座轴承Ⅰ8设置，空气立管6通过旋转接头5与进气管4相连；空气立管6与旋转横管10连接连通，所述内筒3底部中心底部轴承14，转轴12与底部轴承14连接。旋转接头5、空气立管6、转轴12的中心同轴，且与外壳1、中筒2、内筒3中心轴重合。

所述外壳1和中筒2下端设有间隙19，内筒3与外壳1底部之间的间隙15的高度为100-500mm，外壳1顶部高程与中筒2顶部高程要比内筒3顶部高200mm-500mm。为使内筒3顶部溢流均匀，内筒3顶部应为水平，也可将内筒3顶部做成齿形堰。为防止填料18流失，可在内筒3顶部固定丝网，拦截填料18，丝网孔径应小于填料直径。

倾斜叶片9是旋转曝气器的关键部件，所述倾斜叶片9的主体部分与水平面的夹角为1-89°，倾斜叶片9的一端与空气立管6为固定连接，倾斜叶片9的底部长边边缘在曝气孔11外侧5mm-50mm，使上浮气泡能接触到倾斜叶片9。为减小旋转阻力，倾斜叶片9的角部边缘可根据需要采用直角、弧形或其他曲线形状。为减小旋转阻力，倾斜叶片9可采用平面、曲面等形式。倾斜叶片9的数量可以为1片或更多，2片以上利于平衡。倾斜叶片9可以安装为同一水平高度，也可多层安装。

旋转横管10可以为1根或更多，2根以上利于平衡。

进气管4、旋转接头5、空气立管6、旋转横管10的直径可5mm-500mm。

旋转横管10管壁上开有曝气孔，孔的位置可以在管壁的任意位置，孔的直径可以为1mm-20mm。为实现减小旋转阻力或防止污泥沉降等目的，可将旋转横管10的截面形式做成圆形、流线型或其他形状；也可在旋转横管10上增加导流或尾流配件。

所述内筒3上方设有填料18，填料18置于倾斜叶片9上方。

所述倾斜叶片9的长度为50mm-2400mm，宽度为10mm-500mm。

所述螺旋桨13叶片的长度为50mm-2400mm，其倾斜方向与倾斜叶片9一致。当其旋转时，可将内筒3下部的水及悬浮污泥向上提升。

反应器工作过程为：原水由进水污泥管道16进入，出水自出水口17流出。向反应器中投加一定数量的填料18。压缩空气自进气管4经过旋转接头5进入空气立管6然后进入旋转横管10，压缩空气自旋转横管10上的曝气孔10-1孔流出形成连续气泡上浮，气泡上浮过程中接触倾斜叶片9，气泡所受到的垂直向上的浮力为倾斜叶片9提供水平方向的旋转推动力，倾斜叶片9开始绕空气立管6中心轴旋转。因旋转接头5的下半部分、空气立管6、倾斜叶片9、旋转横管10、固定连接件11、转轴12、螺旋桨13为固定连接，所以当倾斜叶片9旋转时，它同时带动立管空气立管6、旋转横管10、螺旋桨13同步旋转。旋转横管10在绕空气立管6中心轴旋转时，分布在其管壁上的孔继续溢出气泡，气泡上浮接触到倾斜叶片时提供旋转推动力，实现持续旋转曝气。气泡与倾斜叶片9接触后继续上浮，上浮过程中与填料18接触，实现对填料18的搅动。旋转横管10释放出的连续气泡经过填料18构成的填料层过程中，实现对填料层的搅拌。旋转横管10在持续旋转，释放出的气泡可覆盖整个填料层，实现所有填料都得到搅拌，不存在填料结块、填料堆积和“死球”现象。旋转横管10之上的水处于好氧状态，旋转横管10之下至底部的水处于缺氧状态。

原水从进水污泥管道16持续流入，从接近于外壳1底部的进水污泥管道16的折弯段16-1出口流出。由于进水压力、螺旋桨13与倾斜叶片9的旋转作用，以及旋转横管10逸出的气泡所造成的汽提等的综合作用下，内筒3中的水持续向上流动，从内筒3顶部溢出，进入内筒3与中筒2之间的间隙，并沿该间隙向下流动至底部，从内筒3与外壳1底部之间的间隙15进入内筒3，再次上升。部分从内筒3溢流出的水，在经过中筒2与外壳1下部的间隙19时，沿该间隙向上流动，并从出水口17流出。中筒2与外壳1之间沉淀区的水向上流动时，污泥沉淀，并沿着间隙19向下沉淀，回流至内筒3底部。

反应器工作过程中，内筒3中，旋转横管10之上为好氧状态。内筒3与中筒2、外壳1下部之间的水向下流动过程中，溶解氧持续被消耗，因此从间隙15回流的水及污泥的溶解氧含量较低，内筒3中旋转横管10之下为缺氧状态。整体反应器构成基于旋转曝气搅拌的缺氧-好氧移动床生物膜工艺。

该工艺排泥量小。可间歇排泥。当需要排泥时，同时暂停从进水污泥管道16进水与进气管4的压缩空气流入，待污泥沉降后，采用抽吸方式，使用进水污泥管道16将底部污泥抽吸出来。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：包括外壳（1）、中筒（2）和内筒（3），所述内筒（3）内设有自旋转曝气装置，自旋转曝气装置包括转轴（12），转轴（12）上端设有空气立管（6），空气立管（6）上端设有进气管（4），空气立管（6）上设有旋转横管（10），旋转横管（10）上设有曝气孔（11），转轴（12）上还设有螺旋桨（13）；所述旋转横管（10）上方还设有倾斜叶片（9），所述中筒（2）和内筒（3）之间还设有进水污泥管道（16），进水污泥管道（16）底部设有折弯段（16-1），折弯段（16-1）位于外壳（1）底部。

2.根据权利要求1所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述外壳（1）设有外壳上筒（1-1）和外壳下筒（1-2），外壳上筒（1-1）和外壳下筒（1-2）之间通过倾斜连接段（20）相连，外壳上筒（1-1）的内径大于外壳下筒（1-2）的内径。

3.根据权利要求2所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述中筒（2）下端与外壳下筒（1-2）上下对应设置，中筒（2）的内径与外壳下筒（1-2）的内径相同，中筒（2）下端与外壳下筒（1-2）的顶端距离为50mm-500mm，中筒（2）顶部比内筒（3）顶部高200-500mm；外壳上筒（1-1）与中筒（2）之间的水平间距为100mm-1500mm，外壳下筒（1-2）与内筒（3）之间的水平间距为100mm-500mm。

4.根据权利要求3所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述中筒（2）顶端设有轴承支架（7），轴承支架（7）中心设有带座轴承Ⅰ（8），空气立管（6）穿过带座轴承Ⅰ（8）设置，空气立管（6）通过旋转接头（5）与进气管（4）相连；所述内筒（3）底部中心底部轴承（14），转轴（12）与底部轴承（14）连接。

5.根据权利要求2所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述外壳（1）和中筒（2）下端设有间隙（19），内筒（3）与外壳（1）底部之间的间隙（15）的高度为100-500mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述倾斜叶片（9）与水平面的夹角为1°-89°，倾斜叶片（9）的一端与空气立管（6）为固定连接，倾斜叶片（9）的底部长边边缘在曝气孔（11）外侧5mm-50mm。

7.根据权利要求6所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述内筒（3）上方设有填料（18），填料（18）置于倾斜叶片（9）上方。

8.根据权利要求6所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述倾斜叶片（9）的长度为50mm-2400mm，宽度为10mm-500mm。

9.根据权利要求8所述的基于自驱动旋转曝气的缺氧-好氧MBBR一体化装置，其特征在于：所述螺旋桨（13）叶片的长度为50mm-2400mm，其倾斜方向与倾斜叶片（9）一致。

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