CN1272464A

CN1272464A - 多功能高效生物转笼

Info

Publication number: CN1272464A
Application number: CN99104657A
Authority: CN
Inventors: 邬建平; 陈炎生; 杨思纯; 王顺清; 汪小刚; 余小平; 鲁文平
Original assignee: WUHAN CHANGHANG WATER SUPPLY AND DRAINAGE ENVIRONMENT ENERGY-SAVING EQUIPMENT COMPLETE SET ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: WUHAN CHANGHANG WATER SUPPLY AND DRAINAGE ENVIRONMENT ENERGY-SAVING EQUIPMENT COMPLETE SET ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 1999-05-04
Publication date: 2000-11-08

Abstract

本发明多功能高效生物转笼,它由生物转笼总成,反应槽,驱动机构等组成;网格转笼体内放置有各种网格球形生物填料;微生物膜生长在填料内,具有极大的比表面积。该生物转笼特定的兼氧、厌氧、好氧工艺区域,高效地完成酸化水解,氧化、硝化及反硝化等生化过程。该设备具有生化功能齐全,效率高,体积小、占地少、投资省,操作简便,运行稳定可靠,寿命长,高效除磷脱氮,可广泛地适用于各种可生化处理的有机污染废水处理。

Description

多功能高效生物转笼

该发明公开了一种新型的有机废水生化处理工艺设备———多功能高效生物转笼。可广泛地适用于各种有机污染废水生化处理工艺中，比生物转盘和各种改良型生物转盘更具有优良的水处理效果和多方面更优越的综合性能。

生物转盘的工艺原理图如附图1所示。

它由接触反应槽(110)，转盘总成(120)，拖动传动机构(130)等所组成。

接触反应槽(110)的内空为敞开式半园弧形反应区(114)，反应槽(110)两端各有一个轴承座(111)，反应槽(110)的一侧有一个进水管(112)，其另一侧有一个出水管(113)。

转盘总成(120)由转轴(121)，转盘支架(122)及大量的尺寸一样，形状一样的园平盘片(123)所组成。园平盘片(123)固定在转盘支架(122)之上。转盘支架(122)固定在转轴(121)之上。园平盘片(123)间距25～35mm，相互平行布置。其材质用易于细菌在其上生长挂膜的材料做成。一般是聚氯乙烯塑料，树脂玻璃钢等。

转轴(121)垂直同心地穿过每一片园平盘片(123)。园平盘片(123)直径直径约0.8～3.5M。

转轴(121)轴长约1.5～7.5M

转轴(121)的两端固定有轴承盒(124)，转盘总成(120)通过轴承盒(124)与轴承座(111)的藕合座落在接触反应槽(110)之上，园平盘片(123)可以绕轴心在反应区(114)内旋转。

转轴(121)一端轴承盒(124)的外侧20～60mm处安装有一个从动齿轮(125)。

拖动传动机构(130)由减速机座(131)，调速电动机(132)，减速机(133)，链轮(134)，链条(135)，中间齿轮(136)及电缆、支架、机座等组成。

通过从动齿轮(125)与中间齿轮(136)的啮合，通过链轮(134)，链条(135)，减速机(133)，电动机(132)的传动，转盘总成(120)被拖动按所须速度旋转。

其工艺原理如下：

污水从进水管口(112)流入接触反应槽(110)的反应区(114)，园平盘片(123)40～55％浸没在污水中。污水中的有机污染物经与园平盘片(123)上的生物膜(127)进行生化反应后，经出水管(113)排出清水。其间水力停留时间约1.5～3.5小时。

生物膜(127)是通过移植菌种，投加营养物质，逐渐增加污水负荷，经过较长时间的培菌，驯化，挂膜而形成。

生物膜(127)厚约1～3mm，膜表层为好氧菌膜，内层为厌氧菌膜，中间为兼氧菌膜。生物膜(127)上还生长有原生动物和后生动物。

生物膜(127)交替地与空气和污水相接触。当生物膜(127)浸没于污水中时，污水中的有机污染物为生物膜(127)所吸附；而当生物膜(127)与空气接触时，生物膜(127)的表面形成一层薄薄的附着水层，该水层从空气中吸收氧，并向空气中排出微生物代谢物CO₂↑和N₂↑等气体。在转盘总成(120)旋转的整个过程中，无论生物膜在空气中和在污水中，被其吸附的有机物不断地被微生物所氧化分解。水质得到净化。

另一方面，附着水层吸附的氧是过饱和的，通过传质，被带入反应区(114)的污水中，使溶解氧增高。生物膜不断变厚，衰老的生物膜在水流间的剪切力作

用下而剥落，随出水流入下一级生物转盘，最终在二沉池被截留。

生物转盘一般须多级串联运行。小容量同轴多级串联，如附图2所示；大容量多台串联，如附图3所示。

生物转盘的优点如下：

①、微生物浓度较高。

②、污泥龄长，能够增殖世代时间长的微生物，如硝化菌等，因此，生物转盘具有一定的硝化及微弱的反硝化脱氮的功能。由于勿须污泥回流，出水可投混凝剂除磷。

③、耐冲击负荷能力较强。

④、产污泥量较少。

⑤、传质效率高，充氧费用低，无噪音。

⑥、生化工程设备化，结构简单，操作管理简便。

因为上述各种优点和特性，生物转盘工艺在本世际60年代至80年代末在国内外被普遍应用。但由于如下一些问题不能彻底解决，和污水处理的要求(包括水质指标增多，投资比，占地，运行费用等诸方面)越来越高而不能适应环保严峻的形势而于90年代逐渐被很少采用。

这些问题如下：

①、投资很大。处理低浓度城市综合污水，在原水BOD₅小于等于150mg/L，要求BOD₅小于等于20mg/L达标时，万M³/d以上规格，仅生化部分投资比约550～600元/dM³。总工程投资约1250元/dM³。中高浓度的城市综合污水和其他工业污水的投资比更高。是发展中国家的经济实力远不能接受。

②、占地很大。10万M³/d低浓度城市综合污水处理站总占地约50～80亩地。

③、产污泥量较大，仅为活性污泥法的1/2，至1/3，是接触氧化法的2倍，是延时曝气氧化沟工艺的5至10倍，这造成污泥处理投资和运行费用偏高。

④、调试培菌挂膜期太长，一般须30天致60天。

⑤、单台转盘反硝化脱氮能力不强，这是因为转盘平片或波片形体单调，厌氧菌膜占比例极少。只有在多台串联运行，并将中间某级完全浸没于水中形成厌氧，才能得到较好的反硝化脱氮的效果。

⑥、总负荷率偏低。当对BOD₅去除率为80％～85％时，其负荷率只有20～35克BOD₅/dM².折算为容积负荷率只有2～3kgBOD₅/dM³。这与现代的生物滤池的负荷率高达9～12kgBOD₅/dM³相比，差距太大。

⑦、对BOD₅去除率不够高，比如当去除率达到85％以上时，负荷率急骤下降。

上述这些问题的根本原因是挂生物膜的比表面积太小，且形体单调；兼氧菌，厌氧菌占比例极少且被好氧菌膜复盖；转速不能稍快，否则转盘周边处生物膜发生大量非正常脱落；同一园盘平片(123)上的生物膜随半径的不同而厚薄不均匀。生物转盘的结构造成这些问题不能解决。

生物转盘的性能参数如下：

最大线速度：(园平盘片)15～20M/min；

盘面有机负荷率：20～35克BOD₅/M²d。

水力负荷：200L～300L/M²d。

BOD₅去除率：80～85％。

耗电率：0.7～0.9KWh/去除kgBOD₅。

产污泥量：0.45kg(绝干)/kgBOD₅。

比表面积：(园平盘片)80～105M²/M³。

近几十年来出现了多种改良型生物转盘，然而成功的改良只有叁种，第一种是将生物膜载体——园平盘片(123)改为波形盘片并选用优良材质材料，其他均不变化，从而20％至30％的提高了比表面积和转速，相应也增加了设备的处理能力20％至30％；第二种改良是在接触反应槽(110)的底部增设鼓风曝气多孔管，取消驱动传动机构(130)，在转盘总成(120)上设置空气包，利用空气曝气的浮力驱动生物转盘转旋，这种改良使该设备去除有机物能力提高15％至20％。

还有一种将上述二种改良结合的造良，可使该设备去除有机物能力提高30％至40％。

上述三种改良虽然提高了去除有机物能力，即增加了该设备的负荷率，但对去除率没有提高或提高甚微，特别是除氮除磷的功能并未加强。这三种改良还增加了该设备制造成本，和(或)增加了噪音。

上述三种改良在国内外近十年来有工程应用实例，特别是第一种在国内有数家厂商提供系列产品。然而还是因为其出水氨氮、磷等指标不能达到现在的环保要求；还有占地、投资等方面因素，国内应用较少。其主要原因是这几种改良均未改变生物转盘的基本工作原理，生物载体形状虽有变化，但工艺方式尚未改进，工艺原理中未引进兼氧厌氧生化的能力。

另外还有将生物转盘或改良型生物转盘与初沉池及二沉池合建的工程在国内外出现，减少了工程占地，增加了投资，其他未作实质性变化。

本发明的目的是彻底改造生物转盘，数倍增加有效生物膜面积，改变生物载体，增加兼氧厌氧功能，从而极大地提高去除有机物能力，同时又提高去除率；极大地提高除氨氮脱氮、除磷功能；同时大量减少成本、减少占地等等。

本发明主要采用了现代各种网格球或卵型生物填料的技术和厌氧与好氧结合的工程技术，并保留和完善了生物转盘让水膜化传质的特性。本发明的目的是由下述的构结特征和工艺原理来实现的。

本发明——该多功能高效生物转笼的特征是它由生物转笼总成(220)，反应槽(210)，驱动控制机构(230)等所组成。

反应槽(210)为半园形敞开式槽体。槽体内有n块半园平板隔板(211)，它们将反应槽(210)内空、轴向均匀地分隔为(n+1)个反应室(212)，每块半园平板隔板(211)上部中央有一半园形开口，开口上安装有一个密封座(213)。在奇数半园平板隔板上的密封座为大密封座(213a)，在藕数半园平板隔板上的密封座为小密封座(213b)。每藕数半园平板隔板(211)的底部安装有多孔集布水管(2121)，它们将该隔板(211)所分隔开的两反应室(212)在底部通连。其中，n为自然数的奇数，一般取1～11，较常用的是n＝1，3，5，7，9。

反应槽前后两端板(214a)及(214b)的上部中央分别有一个半园形开口，开口上安装有一个槽端密封座(215)、前端板(214a)下部安装有一个进水管(216)，后端板上部安装有一个排清水管(217)。在两槽端密封座(215)下方分别安装有一个轴承座(218)。在前端板(214a)上的轴承座(218)的下方安装有中间齿轮座(219)，在中间齿轮座(219)的斜下方安装有一个减速机座(2100)。

反应槽(210)上的轴承座(218)，槽端密封座(215)及大小密封座(213a)，(213b)均为同轴心线。接触反应槽(210)第(n+1)个反应室(212)的一边安装有一个溢流槽(2101)，溢流槽(2101)上安装有溢流板(2102)，溢流板(2102)的溢流口为锯齿形.锯齿开口角为60°～120°，一般取为90°。溢流板(2102)可在溢流槽(2101)上由螺杆(2103)控制上下移动。排清水管(217)与溢流槽(2101)通过后端板(214b)上的开口相连通。溢流板(2102)锯齿形溢流口的高度h₂高于后述的转轴(221)的轴心线h₁，低于后述的内园网格圈(2223)的高度h₃，并可适当地由螺杆(2103)控制上下移动。

该多功能高效生物转笼的转笼总成(220)由转轴(221)，(n+1)个网格园盘形转笼(222)，套管(228)，大密封盒(223)和小密封盒(224)，轴端密封盒(225)，轴承盒(226)，等所组成。

转轴(221)两端安装有轴承盒(226)，两轴承盒(226)内侧20～80mm处安装有轴端密封盒(225)。两轴端密封盒(225)的内侧20～80mm处安装有

个套管(228)，套管之间的间距约80～180mm。每套管(228)的端部安装有环形封板(2281)。每两套管的轴向间距为80～180mm。在转轴上，在这个间距中间即在两套管(228)之间安装有小密封盒(224)。每个套管上安装有两个园盘形网格转笼，它们的轴向间距为80～180mm，在套管上，在这80～180mm的中间即在这两个网格园盘形转笼(222)的中间安装有大密封盒(223)。在每个套管(228)上，在大密封盒(223)与环形封板(2281)之间开有两环多个条形开口(2282a)和(2282b)。其长度小于网格园盘形转笼(222)的宽度20～40mm，其宽度一般为15～20mm。

在转轴(221)上的一端最外侧，即在轴承盒(226)的外侧20～60mm处，安装有一个从动齿轮(237)。转轴(221)上的从动齿轮(237)，大密封盒(223)，小密封盒(224)，轴端密封盒(225)，套管(228)，均为同轴心线。

网格园盘形转笼(222)由转笼骨架(2221)，两侧板(2222)，1个内园网格圈(2223)，K个弧形或梯形六面网格箱(2224)所组成。K为大于3的自然数。

转笼骨架(2221)安装在套管(228)上。安装方式可以焊接也可以铆接。一般外侧边与环形封板(2281)平齐；其宽度将条形开口(2282a)或(2282b)的宽度包容。每个套管上安装有两个转笼骨架(2221)，两个转笼(2221)间的距离就是两个网格园盘形转笼(222)之间的距离，约80～1800mm。

两侧板(2222)是园形塑料平板，其直径与内园网格圈(2223)直径相等。由螺栓固定在转笼骨架(2221)上。

内园网格圈(2223)，两侧板(2222)，套管(228)所包围的空间是一个环形的连通体，其中放置有大量的各种网格球或卵形生物填料(2225)充填系数为0.85～0.95。

K个弧形或梯形六面网格箱(2224)绕着内园网格圈(2223)排列成一个整园盘，由螺栓固定在转笼骨架(2221)上。

弧形或梯形六面网格箱(2224)由2个平面格网(2226)，两个径向弧面(或平面)格网(2227)及两块扇形(或梯形)塑料侧板(2228)固定在六面网格箱架(2229)上，形成封闭体。其中也放置有大量的网格球或卵形生物填料(2225)，充填系数约0.85～0.98。

网格球或卵形生物填料(2225)是易于微生物挂膜生长的，具有极大比表面积，具有极佳的传质通道等等综合性能。球或卵型生物填料(2225)的直径一般为40～150mm，内园网格圈(2223)和六面网格箱(2224)的网格孔径一般为15～30mm。

转轴(221)上的轴承盒(226)，轴端密封盒(225)，大密封盒(223)，小密封盒(224)，分别座落在反应槽(210)上的轴承座(218)，槽端密封座(215)，大小密封座(213a)，(213b)上。转轴上的(n+1)个网格盘形生物转笼(222)分别悬于(n+1)个反应室(212)内，随转轴(221)旋转。

该多功能高效生物转笼的驱动控制机构(230)由励磁变速电动机(231)，减速机(232)，链轮(234)，链条(235)，中间齿轮(236)，从动齿轮(237)，电控柜(233)，电线等所组成。

电动机(231)与减速机(232)直连安装在减速机座(2100)上，中间齿轮(236)安装在中间齿轮座(219)上，从动齿轮(237)安装在转轴(221)一个轴承盒(226)的外端部。中间齿轮(236)与减速机(232)的输出轴通过其上的链轮(234)和链条(235)相藕连，中间齿轮(236)与从动齿轮(237)直接啮合藕连。

电控柜(233)，励磁变速电动机(231)通过电缆线相连接。

该多功能高效生物转笼的工艺过程和工艺原理如下：

有机废水经过预沉调节池去除了粗渣及粗悬浮物后，从进水管(216)流入反应槽(210)的第1个反应室(212)在第1个反应室内，水流从网格园盘形转笼(222)的周边向轴心流动，先穿流过六面网格箱(2224)，再穿流过内园网格圈(2223)，从套管(228)上的条形开口(2282a)流入套管(228)与转轴(221)及环形封板(2281)形成的通道(2211)内，并从该套管(221)上的条形开口(2282b)流出，进入第二反应室(212)。

在第二反应室(212)内，水流径向离心流动，先穿流过内园网格圈(2223)，再穿流过六面网格箱(2224)，然后流入该反应室(212)底部的多孔集布水管(2121)，并从该多孔集布水管(2121)流入到第三个反应室(212)。

在第三个和以后的第奇数个反应室(212)内的流动状况与第一个反应室(212)内的流动状况相同；在第四个和以后的第藕数个反应室(212)内的流动状况与第二个反应室(212)内的流动状况相同。

在最后1个即第(n+1)个反应室(212)内，水流离心流出网格园盘形转笼(222)后，汇流入溢流槽(2101)，从排清水管(217)流出该多功能高效生物转笼。

在水流连续不断地流过该多功能高效生物转笼的整个过程中，转笼总成(220)由驱动机构(230)带动连续不断的旋转着。

随着转笼总成(220)的不断旋转，内园网格圈内的网格球或卵形生物填料(2225)在此环形封闭空间内不断地滚动，相互间不断轻微碰撞、摩擦、不停地改变相互间的位置；不停地吞吐污水，与其擦肩而过和穿肠而过的污水进行着传质运动。

内园网格圈70～90％的容积浸没在水中，在每个时刻，内园网格圈(2223)内的网格球或卵形生物填料(2225)有5～15％曝露在空气中，其余浸没在水中。在每一个运行周期内，内园网格圈(2223)内的每个网格球或卵形生物填料(2225)，约有0.05至0.15的概率曝露在空气中。这种微氧环境为兼性厌氧菌群提供了极佳的微生物环境。

在每个时刻，六面网格箱(2224)的总容积约有38％至45％曝露于空气中，在每一个运行周期内，六面网格箱(2224)内的每个网格球或卵形填料(2225)均有38～45％的时间曝露于空气中，其余的时间浸没于水中。在随转笼总成(220)旋转的整个过程中，所有六面网格箱(2224)内的所有网格球或卵形生物填料(2225)在各自的六面网格封闭空间内，一边绕转轴(221)作园周运动，一边不断自身滚动，相互碰撞、摩擦、不停地改变相互间的位置。当它们浸没在水中时，就不停地吞吐污水，不停地与其擦肩而过和穿肠而过的污水进行着传质运动。六面网格箱(2224)内的这种富氧状况为好氧菌群提供了极佳的微生物环境。

该多功能高效生物转笼分为两种工艺区域：1种为好氧区，即O区(O：英语OXiC的缩写)，另1种为兼性厌氧区，即A区(A：Anacrobic，或Anoxic的缩写)。六面网格箱(2224)的内空为O区，内园网格圈(2223)的内空是A区。一般A区容积与O区容积比为1∶2.5～3.5。

无论是A区或O区，当其中的网格球或卵形生物填料(2225)浸没于污水中时，污水中的有机物被填料上的生物膜吸附；微生物的代谢产物(H₂O，各种有机酸、醇等有机小分子，氨氮、NO₃ ^-等无机分子)也被排泄于水中。当网格球或卵形生物填料(2225)曝露于空气中时，生物膜上的附着水层将空气中的氧吸附并溶解；将微生物代谢产生的CO₂↑和N₂↑等气体排入空气中，另一方面，附着水层的溶氧较高，当其又转到水下时，就将溶氧传递到水中。

在转笼总成(220)不断旋转的过程中，生物填料(2225)无论在何位置上，其上的生物膜持续不断地对所吸附的有机物进行着生化降解反应。然而在不同的工艺区域，其生化方式和功能是不一样的。

在O区，生物填料(2225)内的生物膜上生长繁殖着大量的好氧菌群，包括炭化菌群，氨化菌群，硝化菌群等。它们对有机物同时进行着多个方面的生化反应过程，主要有下列3种：

1、有机炭氢化合物的炭化反应过程。好氧炭化菌群利用好氧呼吸将小分子有机物，(比如醇类、有机酸类、简单的糖等)氧化分解为水和二氧化碳，并将产生的分解能量供自身生命活动之用。其反应式如下：(以葡萄糖被彻底氧化为例)

2、有机氮化合物的氨化反应过程。好氧氨化菌群利用好氧呼吸将含氮的有机大分子氧化分解为有机小分子，并释放出氨氮(NH₄ ⁺)。其反应式如下：(以氨基酸脱氨为例)

3、氨氮的硝化反应过程，好氧自养型硝化菌群利用好氧呼吸将原水中的和(2)式反应释放的氨氮(NH₄ ⁺)氧化成硝酸氮(NO₃ ^-)，反应式如下：

在A区，生物填料内的生物膜上生长繁殖着大量的兼性厌氧菌群，包括酸化水解兼性厌氧菌群和兼性厌氧反硝化菌群。它们对其吸附的有机物和硝酸氮(NO₃ ^-)同时进行着两个方面的生化反应过程：

1、大分子有机物被酸化水解菌群降解为酸类，醇类等有机小分子，并排入水中为本A区反硝化供炭源和为下一O区供炭化底物。其反应式如下：(以葡萄糖在丙酸菌厌氧作用下生成丙酸和醋酸为例)

2、反硝化菌群将O区排下来的NO₃ ⁺还原为N₂↑同时将有机炭化合物氧化降解，其反应式如下：

由(5)式可见A区的反应使PH有所提高，由(3)式可见O区的反应使PH有所降低，这会使该区内的微生物的生长和反应速率受到反馈抑制作用。为了使各工艺段PH值变化互补，使PH值稳定在微生物最佳范围。该多功能高效生物转笼设计为多个A区和O区交替串联运行，即多段式(N段式)OAO(或A/O)工艺串联运行。N为自然数，

，n为自然数中的奇数；

n＝1，3，5，7，9，11……

N＝1，2，3，4，5，6，……

n为接触反应槽(210)内的半园平板隔板(211)的数量。n的数量由污水中BOD₅及NH₄ ⁺的浓度确定，浓度越高，n越大。

该多功能高效生物转笼内的工艺流程图如附图9所示：

在上述N×(OAO)或预曝后N(A/O)工艺流程中，除上述五种主要的生化反应之外，还同时进行着剩余污泥的被消化的生化过程。即某一区的正常脱落下来的生物膜流入下一区和后几区被反复好氧加厌氧消化分解。因此该设备产污泥量极少。也易于被后续工艺固液分离和压滤脱水。

另外污水中的有机磷被生物膜吸附，作为微生物细菌的无机营养，随着生物膜脱落而被反复消化的过程中，在A区以正磷酸盐的形式释放出来，而在O区又被好氧菌超大量的摄取，最后固定在最末段的O区生物膜上，以污泥的形式排出该设备外。因此该设备有较强的除磷能力。

该多功能高效生物转笼所采用的网格球或卵形生物填料(2225)，其挂膜表面积很大，内外传质性能极佳。这种填料的内空一般都放置有极性纤维丝、活性炭纤维丝、磁性塑料薄片，橡胶海棉条等，其挂膜面也是任意波形扭曲。一般有效挂膜比表面积约350～550M²/M³。国内很多公司生产。这种填料不仅可以生长各种细菌，还能生长各种原生动物和后生动物，比如，纤毛虫、钟虫、轮虫等，它们以吞食衰亡的菌体为生。这也是该设备产污泥极少的一个原因。需要说明的是随着国内外高效生物填料技术的发展，特别是酶技术的发展，本发明——多功能高效生物转笼的性能也必将随之而提高。

该多功能高效生物转笼，各区内的溶解氧参数由调速电动机(231)进行人为控制，也可以由溢流槽(2101)上的溢流板(2102)上下移动而得到人为控制。

这种驱动传动型式也可以简化为减速机与从动齿轮直连无须中间齿轮过渡等各种方式。也可以将链轮改为皮带轮。调速也可以改为皮带轮有级调速等等，该设备均能正常运行。

这种控制也可以设计溶解氧仪和变频器及可编程序控制器组成闭合回路进行自动控制。

综上所述，该多功能高效生物转笼同时具有极强的去除BOD₅(炭化)的能力，除氨氮、脱氮的能力(硝化和反硝化)；除磷的能力和消化污泥的能力；由于比表面大、PH稳定等、其去除效率极高，有机负荷率极大；又由于反硝化同时氧化BOD₅，使耗氧量减少，该设备很节能。

该设备还具有结构极简单、操作方便、培菌驯化期短，投资低、占地少、寿命长等多种优点。

该多功能高效生物转笼与生物转盘和改良型生物转盘在结构原理、工艺方式、工艺功能、等诸方面的实质性比较见表一。

表一：

序号	设备项目		生物转盘和改良型生物转盘	多功能高效生物转笼	结论
序号	设备项目		生物转盘和改良型生物转盘	多功能高效生物转笼	结论	1	设备结构	转轴	有	有	相同
2	反应槽，驱动机构	有	有	相同		1		转轴	有	有	相同
2	反应槽，驱动机构	有	有	相同	3	园平盘片或波形盘片		有	无	区别一
4	网格园盘形转笼	无	有	区别二	3	园平盘片或波形盘片		有	无	区别一
4	网格园盘形转笼	无	有	区别二	5	工艺方式		生物载体	平片或波片	网格生物球形填料	区别三
6	菌群种	单一	多样化	区别四	5			生物载体	平片或波片	网格生物球形填料	区别三
6	菌群种	单一	多样化	区别四	7		充氧方式	附着水层吸氧和鼓风	附着水层吸氧	相同和差别不大
8	生化方式	好氧生化	多段好氧加厌氧	区别五	7		充氧方式	附着水层吸氧和鼓风	附着水层吸氧	相同和差别不大
8	生化方式	好氧生化	多段好氧加厌氧	区别五	9		工艺功能	去除BOD₅能力	有、较强	有、强	基本相同
10	去除BOD₅方式	直接氧化	先酸化后再氧化	区别六	9			去除BOD₅能力	有、较强	有、强	基本相同
10	去除BOD₅方式	直接氧化	先酸化后再氧化	区别六	11	去除氨氮		有、微弱	有、强	区别七
12	硝化	有、微弱	有、强	区别八	11	去除氨氮		有、微弱	有、强	区别七
12	硝化	有、微弱	有、强	区别八	13	反硝化		无	有、强	区别九
14	其他	污泥消化	无	有、较强	13	反硝化		无	有、强	区别九	区别十
14		污泥消化	无	有、较强	15	除磷	有、微弱	有、较强	区别十一		区别十

二者的性能参数的比较如表二：

序号	设备项目	生物转盘和改良型生物转盘		多功能高效生物转笼
序号	设备项目	生物转盘和改良型生物转盘		多功能高效生物转笼		1	有效比表面积(生物膜面积)	80～126M²/M³	少	350～550M²/M³	多，优
2	负荷率BOD₅kg/dM³	2～3	低	9～12	高，优	1	有效比表面积(生物膜面积)	80～126M²/M³	少	350～550M²/M³	多，优
2	负荷率BOD₅kg/dM³	2～3	低	9～12	高，优	3	BOD₅去除率	80～85％	较高，良	90～98％	特高，优
4	COD_cr去除率	70～75％	较低，差	80～85％	很高，优	3	BOD₅去除率	80～85％	较高，良	90～98％	特高，优
4	COD_cr去除率	70～75％	较低，差	80～85％	很高，优	5	氨氮(NH₄ ⁺)去除率	20～30％	很低，很差	85～95％	很高，优
6	硝酸氮(NO₃ ^-)去除率	10～20％	特低，很差	85～95％	很高，优	5	氨氮(NH₄ ⁺)去除率	20～30％	很低，很差	85～95％	很高，优
6	硝酸氮(NO₃ ^-)去除率	10～20％	特低，很差	85～95％	很高，优	7	磷去除率	10～15％	特低，差	65～80％	较高，优
8	产污泥量kg/kgBOD₅	0.45	较多，良	0.15	特少，优	7	磷去除率	10～15％	特低，差	65～80％	较高，优
8	产污泥量kg/kgBOD₅	0.45	较多，良	0.15	特少，优	9	耗电量度/kgBOD₅	0.6～0.7	较少，良	0.25	特少，省、优
10	投资比元/d.吨BOD₅	60万	较贵，差	25万	便宜，节约，优	9	耗电量度/kgBOD₅	0.6～0.7	较少，良	0.25	特少，省、优
10	投资比元/d.吨BOD₅	60万	较贵，差	25万	便宜，节约，优	11	占地M²/d.吨BOD₅	144M²	大，差	35M²	小，省、优
12	挂膜培菌期	45天	长.差	10天	短、优	11	占地M²/d.吨BOD₅	144M²	大，差	35M²	小，省、优

从表一、表二可见该多功能高效生物转笼与改良型生物转盘的实质性区别极为明显。且综合技术参数远远优于生物转盘和改良型生物转盘。

因此该发明——多功能高效生物转笼具有明显新颖性、科学性和更大的实用性。

设计例如下：

某酒楼宾馆综合污水量300M³/d。

原水：COD_cr小于等于600mg/L；

BOD₅小于等于300mg/L；

NH₄ ⁺小于等于40mg/L；

要求处理后水质：

COD_cr小于等于60mg/L；

BOD₅小于等于20mg/L；

NH₄ ⁺小于等于10mg/L；

计算每天要去除BOD₅为：

(0.3-0.02)kg/M³×300M³/d＝84kgBOD₅

采用NP网格球或卵形填料，负荷率取8kgBOD₅/dM³，须转笼容积12.4M³，须填料10.5M³，平均充填系数为0.85。

反应槽长4.4M，宽2.6M。转笼直径2.2M。

共有6个转笼，每个转笼宽550mm。

内园网格圈直径1100mm。

装机容量1.1KW。转速10～14转/min。

进出水管100mm。

如果采用生物转盘，须该体积大小的设备3台，投资也大2.5倍占地也大3倍，且NH₄ ⁺出水不达标。

该多功能高效生物转笼采用社会上容易购得的网格球或卵形生物填料，电机电器、减速机等均采用国标产品，其他结构件一般采用普钢，也可采用玻璃钢，也可采用塑料板、钢筋混凝土等材料，所有网格面用不锈钢做成，均易于制作。

该多功能高效生物转笼几乎适应于一切生物工程类工业有机废水的生化处理，包括食品饮品加工业废水、酿造废水、发酵废水、生活污水、养殖场废水、制糖、淀粉加工废水、屠宰厂废水、餐饮酒楼酒店废水、机关、学校、医院、工矿生活小区和城市综合污水等；也适应绝大多数化工工程类工业有机废水的生化处理，包括造纸中段废水、制麻纺麻厂、印染、皮革、焦化、石化、化纤、日化、化肥、毛纺厂、浆泊厂及部分医药、部分农药废水的生化处理。

该多功能高效生物转笼的结构也可以适当调整，比如将进水管安装在后端板，出水管安装在前端板(溢流槽也相应改变位置)，再比如将减速机座，中间齿轮座改变位置等等，均不影响该设备运行性能；再比如该设备中的各种定位尺寸，在本文叙述的范围，适当放大和缩小，只会造成微不足道的浪费和加工不便利，均不影响该设备运行性能。

该设备中的隔板数n根据污水浓度由试验确定，一旦确定后，适当加1和减1均不影响运行性能，只是造成少量的材料工时浪费和节约。但是如果将该多功能生物转笼盲目简化，比如将生物转盘设备只作简单改造，将转笼总成(220)代替转盘总成(120)，接触反应槽(110)不变化，进出水方式也不变化。这种调整就会造成污水局部短路，水处理效果下降，负荷率也大幅度下降，并且失去脱氮除磷的功能，能耗也增加，出水水质不会比生物转盘好。

附图说明如下：

附图1为生物转盘的立体图，侧面剖视图和1个生物园平盘片(123)的断面图。

附图2为同轴多级生物转盘的俯视图和剖视图。

附图3为多台生物转盘串联的工艺平面图和工艺立面图。

附图4为该发明——多功能高效生物转笼立面剖视图。

附图5为该发明——多功能高效生物转笼立面剖视图中的局部剖视图，和局部放大图。

附图6为该发明——多功能高效生物转笼俯视图。

附图7为该发明——多功能高效生物转笼前端板侧视图。

附图8为该发明——多功能高效生物转笼电控原理图。

附图9为该发明——多功能高效生物转笼的工艺流程图。

摘要附图与附图4完全相同。

Claims

1、一种多功能高效生物转笼，其特征是：它由生物转笼总成(220)、反应槽(210)、驱动控制机构(230)等所组成。

2、根据权利要求1所述的多功能高效生物转笼，其特征是：反应槽(210)为半园形敞开式槽体，槽体内有n块半园平板隔板(211)，它们将槽内空轴向均匀分隔为(n+1)个反应室(212)，每块半园平板隔板(211)上部中央有一半园形开口，开口上安装有一个密封座(213)，在奇数半园平板隔板(211)上的密封座为大密封座(213a)，在藕数半园平板隔板(211)上的密封座为小密封座(213b)，每藕数(2、4、6......)隔板(211)底部安装有多孔集布水管(2121)，它们将该半园平板隔板(211)分开的两反应室(212)在底部通连，n为自然数的奇数，一般为1、3、5、7、9。

3、根据权利要求1、2所述的多功能高效生物转笼，其特征是：反应槽(210)前后两端板(214a)、(214b)的上部中央分别有一个半园形开口，开口上安装有一个槽端密封座(215)，前端板(214a)下部安装有一个进水管(216)，后端板(214b)上部安装有一个排清水管(217)，在两槽端密封座(215)下分别安装有轴承座(218)，在有进水管一端的轴承座(218)下安装有中间齿轮座(219)，在中间齿轮座(219)的斜下方安装有一个减速机座(2100)。

4、根据权利要求1、2所述的多功能高效生物转笼，其特征是：第(n+1)个反应室(212)的一边有一个溢流槽(2101)，溢流槽(2101)与排清水管(217)相连，溢流槽(2101)的溢流口高度高于转轴(221)轴心线，低于内园网格圈(2223)的总高度。

5、根据权利要求1所述的多功能高效生物转笼，其特征是：生物转笼总成(220)由转轴(221)、n+1)个网格园盘形转笼(222)、套管(228)、大、小密封盒(223)、(224)、轴端密封盒(225)、轴承盒(226)等所组成。

6、根据权利要求1.5所述的多功能高效生物转笼，其特征是：转轴两轴端密封盒(225)的内侧20～80mm，安装有

个套管(228)，套管(228)两端安装有环形封板(2281)，每个套管(228)的轴向间距为80～180mm，在转轴(221)上，在这个间距中间安装有小密封盒(224)，套管(228)上开有两环多个条形开口(2282)，每个套管(228)上安装有两个园盘形网格转笼(222)，它们的轴向间距为80～180mm，在套管(228)上，在这80～180mm的中间安装有大密封盒(223)，转轴(221)的两轴端密封盒(225)外侧约20～80mm处分别安装有轴承盒(226)，在其中一个轴承盒(226)的外端安装有从动齿轮(237)。

7、根据权利要求1、5、6所述的多功能高效生物转笼，其特征是：转轴(221)上的大小密封盒(223)、(224)、轴端密封盒(225)、轴承盒(226)等为同轴心线，分别座落在反应槽(210)上的大小密封座(213a)、(213b)，槽端密封座(215)，轴承座(218)上。

8、根据权利要求1、5所述的多功能高效生物转笼，其特征是：园盘形网格转笼(222)由转笼骨架(2221)、两侧板(2222)、内园网格圈(2223)、K个弧形或梯形六面网格箱(2224)所组成，K为大于3的自然数，转笼骨架(2221)安装在套管(228)上，内园网格圈(2223)、两侧板(2222)，K个弧形或梯形六面网格箱(2224)安装在转笼骨架(2221)上。

9、根据权利要求1、8所述的多功能高效生物转笼，其特征是：每个网格园盘形转笼(222)的两侧板(2222)是园形平板，用螺栓固定在转笼骨架(2221)上，其直径与内园网格圈(2223)直径相等。

10、根据权利要求1、5、8所述的多功能高效生物转笼，其特征是：内园网格圈(2223)及两侧板(2222)和套管(228)所包围的空间是一个环形的连通体，其中放置有大量的各种网格球形生物填料，其充填系数为0.8～0.95。

11、根据权利要求1、5、8所述的多功能高效生物转笼，其特征是：每个弧形或梯形六面网格箱(2224)由箱架(2229)和2个平面格网(2226)，两个径向弧面(或平面)格网(2227)及两块扇形(或梯形)塑料板(2228)所组成，该箱内放置有网格球形填料(2225)，充填系数0.85～0.95；这K个弧形或梯形六面网格箱(2224)绕着内园网格圈(2223)排列成一个整园盘，由螺栓固定在转笼骨架(2221)上。

12、根据权利要求1所述的多功能高效生物转笼，其特征是：其驱动控制机构由励磁变速电动机(231)、减速机(232)、链轮(234)、链条(235)中间齿轮(236)、从动齿轮(237)、电控柜(233)、电线等所组成，励磁变速电动机(231)与减速机(232)直连安装在减速机座(2100)上，中间齿轮(236)安装在中间齿轮座(219)上，从动齿轮(237)安装在生物转笼总成(220)的转轴(221)上。中间齿轮(236)与减速机(232)输出轴通过其上的链轮(234)和链条(235)藕连，中间齿轮(236)与从动齿轮(237)直接啮合藕连。