CN115093016A - 生物转盘污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物转盘污水处理系统，多根转轴沿生化反应池内的水流方向布置，且其轴线垂直于水流方向；转轴上间隔第一距离交替布置有第一生物转盘和第二生物转盘，且其盘面与转轴的轴线垂直；转轴能够与第一生物转盘和第二生物转盘一起沿自身周向转动；第一生物转盘的直径和第二生物转盘的直径区别设置，且沿所述水流方向，多根转轴的第一生物转盘和第二生物转盘依次交替布置。沿水流方向，前后对应的第一生物转盘和第二生物转盘之间由于线速度方向不同，带动污水形成纵向对流，并且由于直径不同，二者带动污水纵向流动的线速度大小也产生差异，加剧紊流效果，使污水充分搅动，加速生物膜更新和污染物的传递，提高污水处理效率。

Description

生物转盘污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种生物转盘污水处理系统。

背景技术

目前污水处理多采用两种生物处理方法：活性污泥法和生物膜法。其中，生物转盘(Rotating Biological Contactor，简称RBC)是20世纪60年代开创的一种生物膜法污水处理技术。生物转盘污水处理系统，主要包括生物转盘、接触反应槽、转轴及驱动装置等。该工艺系统具有设计灵活、安装便捷、操作和运行费用低等优点，同时无需污泥回流，在较短的接触时间内可得到较高的净化效果，现已广泛应用于各种生活污水和工业污水的处理。

生物转盘污水处理系统工作时，生物转盘是生物膜的载体，通过生物转盘在污水中的转动，生物膜吸附污水中的有机污染物并对其进行分解。目前的生物转盘污水处理系统仍存在一些缺陷，例如反应槽内污染物质的传质效率较低，生物膜在旋转圆盘上的自我更新速度较慢等，这些因素均限制着生物转盘污水处理系统的污水处理效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种生物转盘污水处理系统，加速污染物质的混合及传递，提高污水处理效率。

根据本发明实施例的生物转盘污水处理系统，包括生化反应池和转轴，所述生化反应池沿污水流动的水流方向布置有多根转轴，所述转轴的轴线垂直于所述水流方向；

所述转轴上间隔第一距离依次交替布置有第一生物转盘和第二生物转盘，所述第一生物转盘和所述第二生物转盘的盘面与所述转轴的轴线垂直；

所述转轴能够与所述第一生物转盘和所述第二生物转盘一起沿自身周向转动；

所述第一生物转盘的直径和所述第二生物转盘的直径区别设置，且沿所述水流方向，多根所述转轴的所述第一生物转盘和所述第二生物转盘依次交替布置。

根据本发明实施例提供的生物转盘污水处理系统，至少具有如下有益效果：多根转轴及其上依次交替布置的第一生物转盘和第二生物转盘进行周向转动的过程中，每个生物转盘均带动污水以一定的线速度流动。沿水流方向，前后对应的第一生物转盘和第二生物转盘之间由于线速度方向的差异，带动污水形成纵向对流，同时，由于第一生物转盘和第二生物转盘直径的不同，带动污水纵向流动的线速度大小也产生差异，进一步加剧两生物转盘之间污水的紊流效果，使生化反应池内的污水得到充分搅动，一方面加速污水中混杂的污染物质及溶解的氧气向生物膜扩散，提高微生物繁殖以及处理污染物的速度；另一方面，不同流速的污水对生物转盘的盘面形成不同的剪切力，加强水力冲刷，更有利于生物转盘上老化的生物膜脱落，加速生物膜的更新，避免堵塞，保持生物膜的活性，提高污染物质的处理能力。

根据本发明的一些实施例，所述生化反应池沿水深方向布置有多根所述转轴，并且沿所述水深方向，多根所述转轴的所述第一生物转盘和所述第二生物转盘依次交替布置。

根据本发明的一些实施例，所述第一生物转盘上设有第一驱动片，所述第一驱动片所在平面垂直于所述第一生物转盘的盘面；所述第二生物转盘上设有第二驱动片，所述第二驱动片所在平面垂直于所述第二生物转盘的盘面。

根据本发明的一些实施例，所述第一生物转盘和所述第二生物转盘以及所述第一驱动片和所述第二驱动片均浸没于所述生化反应池内的污水水面下。

根据本发明的一些实施例，沿所述水流方向布置的多根所述转轴之间均间隔第二距离，沿所述水深方向布置的多根所述转轴之间均间隔第三距离。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动片和所述第二驱动片均为矩形。

根据本发明的一些实施例，所述第一距离为300mm。

根据本发明的一些实施例，所述第一生物转盘的直径范围为2米至3米，所述第二生物转盘的直径范围为1米至1.5米。

根据本发明的一些实施例，所述第二距离和所述第三距离均为2.8米。

根据本发明的一些实施例，所述第一驱动片的长为0.3米，宽为0.2米；所述第二驱动片的长为0.2米，宽为0.15米。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的生物转盘污水处理系统的俯视图，图中箭头标示出水流方向；

图2为本使用新型实施例提供的生物转盘污水处理系统沿水深方向的剖面示意图。

附图标记：生化反应池10、空心短管11、转轴20、第一生物转盘30、第一驱动片31、第二生物转盘40、第二驱动片41、曝气系统50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，例如可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

生物转盘污水处理系统具有设计灵活、工序简单和污染物降解能力强等优点，被广泛应用于污水处理领域。其工作原理是：利用生物转盘作为生物膜的载体，其盘面上附着生物膜，污染物首先被吸附到生物膜表面，然后再扩散到生物膜内部，膜内大量的微生物利用有机物进行生化反应，达到降解污染物的目的。工作时，生物转盘在水力或者驱动装置的驱动下转动，通过转动改变水与盘面生物膜的相对运动状态，实现以下效果：(1)搅动污水，混合均化污水中的污染物质，加速污染物质向生物转盘上生物膜的扩散速度；(2)为生物膜提供合适的生长环境，加速生物膜吸收污水中的溶解氧进行有机物的分解，同时微生物在这一过程中得以自身繁殖；(3)转动过程中，水流对盘片上附着的生物膜产生剪切作用，加速老化的生物膜脱落，保持生物膜的自我更新，保证微生物的活性。

污水的处理效果取决于污水中污染物质向生物膜的传递效率以及生物膜内微生物的浓度和活性，基于此，本申请提出一种生物转盘污水处理系统，通过强化污水的紊流效果来加速生物膜的更新和污染物质的传质速率，进而提高污水处理效率。图1示出了本申请提供的生物转盘污水处理系统，包括生化反应池10 和转轴20。其中，生化反应池10用于承装待处理的污水，一般开设有进水口(图中未示出)和出水口(图中未示出)，污水从进水口向出水口流动，形成水流方向，即图中箭头标示出的方向。作为举例，本申请一实施例中，生化反应池10 设置为矩形，生化反应池10沿水流方向的尺寸标记为长度，垂直于水流方向的尺寸标记为宽度。除此之外，生化反应池10还可设计为其他形状，本申请在此不做具体限定。

参考图1，生化反应池10沿水流方向布置有多根转轴20，每根转轴20的两端分别安装于生化反应池10的池壁，且转轴20的轴线垂直于水流方向。每根转轴20上间隔第一距离依次交替布置有第一生物转盘30和第二生物转盘40，第一生物转盘30和第二生物转盘40的盘面均与转轴20的轴线垂直，即第一生物转盘30和第二生物转盘40的盘面与水流方向平行。本申请中，转轴20能够与第一生物转盘30和第二生物转盘40一起沿自身周向转动。转轴20的周向转动可由驱动设备提供动能，也可由生化反应池10内污水流动的水力驱动。

进一步地，本申请中第一生物转盘30和第二生物转盘40的直径区别设置，同时沿水流方向，多根转轴20的第一生物转盘30和第二生物转盘40依次交替布置。具体解释如下：在水流方向上，靠近进水口的第一根转轴20上的第一生物转盘30对应于第二根转轴20的第二生物转盘40，第二根转轴20的第二生物转盘40对应于第三根转轴20的第一生物转盘30并依次交替排列。其中，前一根转轴20的第一生物转盘30和后一根转轴20的第二生物转盘40相对应指的是生物转盘的盘片处于同一直线上对齐。参考图1，沿水流方向，每个生物转盘前后均为与之半径的不同的生物转盘。

多根转轴20及其上布置的生物转盘进行周向转动的过程中，每个生物转盘均带动污水以一定的线速度流动。沿水流方向，前后对应的第一生物转盘30和第二生物转盘40之间由于线速度方向的差异，带动污水形成纵向对流；同时，由于第一生物转盘30和第二生物转盘40直径的不同，带动污水纵向流动的线速度大小也产生差异，进一步加剧两生物转盘之间污水的紊流效果，使生化反应池 10内的污水得到充分搅动。这样一来，一方面加速污水中混杂的污染物质及溶解的氧气向生物膜扩散，提高微生物繁殖以及处理污染物的速度；另一方面，不同流速的污水对生物转盘的盘面形成不同的剪切力，加强水力冲刷，更有利于生物转盘上老化的生物膜脱落，加速生物膜的更新、避免堵塞，保持生物膜的活性、提高污染物质的处理能力。

参考图1，本申请一实施例中，每根转轴20上设有十一个第一生物转盘30 和十一个第二生物转盘40，第一距离设置为300mm。实际设计时，每根转轴20 上设有的第一生物转盘30和第二生物转盘40的数量以及二者之间间隔的第一距离数值可根据生化反应池10的尺寸进行适当调整。当生化反应池10的宽度尺寸确定后，随第一距离的减小，每根转轴20上布置的生物转盘数量增多，生物膜的附着面积随之增大，污水的处理效率增加。

图2示出了本申请实施例提供的生化反应池10沿水深方向的剖视图，图中箭头标示的方向为水深方向，垂直于纸面的方向为水流方向。参考图2，本申请实施例中沿水深方向也布置有多根转轴20且沿水深方向的多根转轴20上的第一生物转盘30和第二生物转盘40也依次交替布置。与沿水流方向布置的多根转轴 20类似，沿水深方向，上下对应的第一生物转盘30和第二生物转盘40之间由于线速度方向的差异，带动污水形成纵向对流，同时，由于第一生物转盘30和第二生物转盘40直径的不同，带动污水纵向流动的线速度大小也产生差异，进一步加剧两生物转盘之间污水的紊流效果。

需要说明的是，生化反应池10可单沿水流方向布置多根转轴20或单沿水深方向布置多根转轴20，也可以沿水流方向和水深方向同时布置多根转轴20，形成横向(水流方向)和纵向(水深方向)的转轴20矩阵。当形成转轴20矩阵时，单个生物转盘在横向上与其前后的两个生物转盘以及在纵向上与其上下的两个生物转盘半径不同，带动污水形成更加复杂的对流速度梯度，使生化反应池10 内的污水更加充分的混合，进一步提高污水的处理效率。

参考图1和图2，转轴20两端安装于生化反应池10的池壁，安装方式应允许转轴20相对池壁进行周向转动。作为举例，本申请一实施例的安装方式为在生化反应池10的池壁上预先埋设空心短管11，空心短管11截面可以为圆形，或者仅下半部分为半圆弧形。安装时，将转轴20的两端分别插入生化反应池10 两边池壁预先埋设的空心短管11内，转轴20与空心短管11的圆弧内壁面接触。

进一步地，空心短管11截面的圆形(或下半部分的半圆形)直径应适当大于转轴20的直径，以方便转轴20插入空心短管11后不妨碍转轴20在空心短管11内的转动。作为举例，空心短管11的直径可以比转轴20的直径大100mm左右。除此之外，转轴20两端与生化反应池10池壁的安装方式还可以采用其他形式，例如在生化反应池10池壁设置轴承，通过轴承进行连接等，本申请在此不做进一步限定。

生物转盘污水处理系统工作时，生物转盘在水力或者驱动装置的驱动下转动。本申请一实施例中，在第一生物转盘30上设有第一驱动片31，在第二生物转盘 40上设有第二驱动片41，利用生化反应池10内污水从进水口向出水口流动的水力来驱动生物转盘的转动，以此达到节省能耗的目的。具体地，第一驱动片31 所在平面垂直于第一生物转盘30的盘面，第二驱动片41所在平面垂直于第二生物转盘40的盘面，即，第一驱动片31和第二驱动片41所在平面均垂直于水流方向，当污水在生化反应池10内流动时推动第一驱动片31和第二驱动片41，继而带动生物转盘转动。

其中，第一驱动片31在第一生物转盘30上开设的位置可以为从转盘中心沿盘面径向延伸的任一位置，作为举例，本申请一实施例中，将第一驱动片31设置在生物转盘圆周外边缘。当生化反应池内水流速度一定时，驱动片设置在此位置对生物转盘的驱动力最大。进一步地，第一驱动片31的个数可以为一个或多个，当第一生物转盘30开设的第一驱动片31数量为两个时，两个第一驱动片 31开设在第一生物转盘30沿直径相对的位置，可以确保水流均衡地驱动第一生物转盘30转动。类似地，当第一驱动片31数量为多个时，多个第一驱动片31 均沿第一生物转盘30的直径相对开设。需要说明的是，第二驱动片41在第二生物转盘40上的开设位置及开设数量与第一驱动片31类似，本申请在此不做进一步说明。

需要说明的是，第一驱动片31和第二驱动片41的面积决定着水流作用在驱动片上所产生驱动力的大小，面积越大，驱动力越大。参考图1和图2，作为举例，本申请一实施例中，将第一驱动片31和第二驱动片41均设计为矩形，第一驱动片31和第二驱动片41的尺寸可以设计为相同大小，也可设计为不同大小。在本申请一实施例中，将第一驱动片31的尺寸设计为长0.3米、宽0.2米，第二驱动片41的尺寸设计为长0.2米，宽0.15米。除此之外，第一驱动片31和第二驱动片41还可以根据实际情况设计为其他形状和尺寸，本申请在此不一一举例。

参考图1和图2，本申请提供的生物转盘污水处理系统，为了避免生物转盘的转动导致生化反应池10内污水气味的扩散，将第一生物转盘30和和第二生物转盘40以及第一驱动片31和第二驱动片41均浸没于生化反应池10内的污水水面下。生物转盘转动过程中，仅在水面下搅动污水，有效减少污水气味向周围扩散，改善生化反应池10的周边环境。其中，生化反应池10内的污水水面应高于水深方向最上方转轴20的生物转盘及其上安装的驱动片，进一步地，污水水面至少比水深方向最上方转轴20的生物转盘及其上安装的驱动片的顶端高300mm。

需要说明的是，将生物转盘全部浸没在污水水面下，减少了生物膜与氧气接触的机会，降低了生化反应池10内的溶解氧浓度，会导致生物膜的活性降低以及污染物氧化降解速度减慢。为了解决这一问题，参考图2，在生化反应池10 的底部设置曝气系统50，向生化反应池10内的污水输送氧气，确保污水中的溶解氧浓度保持在适合生物膜生长的范围内。

生化反应池10沿水流方向布置的多根转轴20以及沿水深方向布置的多根转轴20之间需要间隔合适的距离以避免转轴20上对应设置的第一生物转盘30和第二生物转盘40及其上设置的第一驱动片31和第二驱动片41发生干涉。转轴 20之间间隔的距离需要根据第一生物转盘30的直径、第二生物转盘40的直径、第一驱动片31的尺寸、第二驱动片41的尺寸以及生化反应池10的尺寸进行配合设计。作为举例，本申请中为了保障生物膜的活性及污水处理效果将各部分的尺寸进行如下设定：将第一生物转盘30的直径范围限定为2米至3米，将第二生物转盘40的直径范围限定为1米至1.5米；沿水流方向布置的多根转轴20之间均间隔第二距离，将第二距离设定为2.8米；沿水深方向布置的多根转轴20 之间均间隔第三距离，将第三距离也设定为2.8米。

需要说明的是，上述实施例仅为举例，第一生物转盘30的直径、第二生物转盘40的直径、第一驱动片31的尺寸、第二驱动片41的尺寸均可根据实际情况进行调整，除此之外，沿水深方向以及沿水流方向布置的多根转轴20可以不均匀分布，相互之间间隔不同的距离，本申请在此不对所有情况进行一一举例。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种生物转盘污水处理系统，包括生化反应池和转轴，其特征在于：所述生化反应池沿污水流动的水流方向布置有多根转轴，所述转轴的轴线垂直于所述水流方向；

所述转轴上间隔第一距离依次交替布置有第一生物转盘和第二生物转盘，所述第一生物转盘和所述第二生物转盘的盘面与所述转轴的轴线垂直；

所述转轴能够与所述第一生物转盘和所述第二生物转盘一起沿自身周向转动；

所述第一生物转盘的直径和所述第二生物转盘的直径区别设置，且沿所述水流方向，多根所述转轴的所述第一生物转盘和所述第二生物转盘依次交替布置。

2.根据权利要求1所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述生化反应池沿水深方向布置有多根所述转轴，并且沿所述水深方向，多根所述转轴的所述第一生物转盘和所述第二生物转盘依次交替布置。

3.根据权利要求1或2所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一生物转盘上设有第一驱动片，所述第一驱动片所在平面垂直于所述第一生物转盘的盘面；所述第二生物转盘上设有第二驱动片，所述第二驱动片所在平面垂直于所述第二生物转盘的盘面。

4.根据权利要求3所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一生物转盘和所述第二生物转盘以及所述第一驱动片和所述第二驱动片均浸没于所述生化反应池内的污水水面下。

5.根据权利要求2所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，沿所述水流方向布置的多根所述转轴之间均间隔第二距离，沿所述水深方向布置的多根所述转轴之间均间隔第三距离。

6.根据权利要求3所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一驱动片和所述第二驱动片均为矩形。

7.根据权利要求1所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一距离为300mm。

8.根据权利要求1所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一生物转盘的直径范围为2米至3米，所述第二生物转盘的直径范围为1米至1.5米。

9.根据权利要求5所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第二距离和所述第三距离均为2.8米。

10.根据权利要求6所述的生物转盘污水处理系统，其特征在于，所述第一驱动片的长为0.3米，宽为0.2米；所述第二驱动片的长为0.2米，宽为0.15米。

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