CN1590316A - 一种带有过滤腔的生物转盘装置 - Google Patents

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黄卫东
陶明清
储冬曙
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Abstract

本发明的旋转生物膜装置，包括转轴，转轴两端装有轴承和轴承座，及驱动装置；其特征是转轴是空心管，转轴上安装有过滤腔，过滤腔是有多孔材料构成的过滤膜围成的空腔，空心管转轴穿过过滤腔，过滤腔内的空心管转轴的壁上有孔和过滤腔相通，轴承座上装有与空心管转轴内腔相通的管道。本发明的一种带有过滤腔的生物转盘装置既能进行生化反应，又能进行固液分离，由于充氧效率高，使生化反应能够高效进行，而且采用旋转生物膜的方式，使生物膜能够保持稳定，从而得到稳定的固液分离效果和需要的固液分离能力。

Description

一种带有过滤腔的生物转盘装置
技术领域：
本发明属于生物化工领域中的固液分离技术和生化反应技术，特别涉及既可以进行生化反应，同时又能进行固液分离的装置。
背景技术：
专利CN1363526A报道了一种对生物反应器混合液过滤的方法和装置，是由多孔过滤基材形成的过滤膜，将密封空腔及出水口的动态膜过滤组件放置在生物反应器内的液面下；过滤组件单元的出水口与生物反应器的出水口相连通。微生物会在过滤膜上形成生物膜，在反应器水位和出水井水位压差的驱动下，混合液经生物膜过滤出水。由于该装置是静止安装在含微生物的混合液液面下，一段时间后，生物膜会生长过厚，必须通过加大流过膜面的气量，使生物膜脱落。为了清除过剩的生物膜，通常设置清洗设施，清洗时易导致生物膜破裂，因而该过滤方法和装置存在生物膜不稳定而导致出水水量变化不稳定问题，而且生物膜破裂会导致出水质量下降的问题；且该方法的生物膜全部生长在混合液中，生物所需氧气靠曝气设施供给，供氧效率较低，而且由于生物密度大，对供氧系统要求高，使成本增高，系统除污能力降低。
现有生物转盘技术，如专利CN98218494.8，采用塑料或金属等制成的盘片，固定安装在氧化槽中的水平轴上，部分盘片浸没在污水下；盘片上会生长一层生物膜，污水与之接触后可被净化。通过转动盘片到空气中，使盘片上生长的生物不断获得生长所需要的氧气，同时不断与污水作用，降解水中污染物，生物膜逐渐变厚，过剩的生物膜由于污水水流与盘面之间产生剪力的作用而剥落。但现有生物转盘本身无固液分离功能，在生物转盘完成生化反应之后，需要另外配套固液分离设施分离微生物和水，因而系统流程多，设施庞大，效率低，成本高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种将生物膜过滤与生物转盘技术相结合的带有过滤腔的生物转盘装置，可在进行生化反应的同时，完成混合液固液分离，并提高生物膜过滤功能的稳定性，高效供氧，从而提高生化反应能力和效率。
本发明的带有过滤腔的生物转盘装置，包括转轴，其两端装有轴承和轴承座，及驱动装置；其特征在于所述的转轴为空心管转轴，转轴上安装有过滤腔，该过滤腔由多孔材料做成的过滤膜封闭而成，空心管转轴穿过过滤腔，处于过滤腔内的空心管转轴壁上有孔和过滤腔相通，轴承座上装有与空心管转轴相通的管道。
所述的过滤腔也可由安装在空心管上的圆形支架外包覆有具有一定筛分孔径的多孔材料组成。
所述的空心管转轴上可平行排列安装多个过滤腔。
所述空心管转轴的驱动，可采用电机经减速器驱动空心管转轴转动，或在过滤腔的外壁上安装有多个气罩，通过气体驱动空心管转轴转动。
可供选用的多孔材料包括金属网、尼龙网、或无纺布。
使用时，将本发明的带有过滤腔的生物转盘装置放入生物反应器之中，使空心管转轴被生物反应混合液完全淹没。将轴承座上的管道与反应器的出水口相连通，使反应器内的液面高于反应器的出水口，形成1-20cm的液位差；启动驱动装置使空心管主轴和过滤腔不断转动；在水位差的驱动下，反应器混合液中液体透过过滤膜，进入过滤腔，经转轴上的孔进入转轴内腔，再经轴承座上管道流过反应器的出水口流出反应器，将初期滤液返回生物反应器或弃去；随着过滤的不断进行，反应器内微生物代谢产物和微生物等在过滤膜表面逐渐形成生物膜，当出水中悬浮固体浓度逐步降低并接近为零时，即可进行正常的过滤出水：不断转动的过滤腔产生的剪切力使老化的生物膜脱落，调节转动速度在1-3转/分钟，就能维持生物膜厚度，保证出水质量和出水能力。所述过滤腔放置在反应池时，还可以部分或全部位于水面以下。反应混合液中固体会沉降在反应器底部，可定期排出。
本发明所使用的滤布材料可以是金属网、尼龙网、无纺布等多孔材料，选用较大孔径的膜材料，可以提高出水速度，但出水水质较差；选用较小孔径的膜材料，可以提高出水水质，但出水速度降低；可以根据出水水质水量的要求，选择合适的膜材料，一般孔径为0.1-0.5mm。
现有技术将由过滤膜组成的过滤腔静止安装在生物反应器混合液中，在生物反应器混合液中，生物会在过滤膜表面不断生长，在过滤膜过量生长的生物膜会减小过滤膜过滤能力，现有技术是通过定期提供大气流等措施，清除过多的生物膜，因此，生物膜不稳定，导致过滤能力不稳定；有时大气流冲刷会使过滤膜上生物膜破裂，使过滤出水质量变差。维持一定厚度的生物膜能够维持稳定的过滤能力和过滤液质量。本发明提出了旋转生物膜对生物反应器混合液进行过滤的方法，其主要技术措施是将多孔材料构成的过滤膜做成的过滤腔安装在空心管转轴上，通过驱动装置转动转轴，使过滤腔和过滤膜转动，从而使过滤膜与混合液产生剪切作用，通过控制转动速度，可以控制这种剪切作用，使过滤膜上生物膜保持稳定，从而保持了稳定的过滤能力和过滤质量。与现有技术相比，现有技术将全部过滤膜放置在混合液液面下，需要为过滤膜上生长的生物提供氧气，因此，需要配置曝气系统，本发明将过滤膜部分置于混合液中，部分置于空气中，通过转动，使过滤膜交替与空气和混合液接触，使过滤膜上生物既能在空气中直接获得氧气，又能在混合液中获得养分，进行生化过程并对混合液进行过滤，这种为过滤膜表面生物供氧的方式比现有技术采用的曝气方法效率高，节省能源。
本发明与现有生物转盘技术相比，生物转盘只能净化污水，不能过滤污水，本发明由于用过滤腔代替盘片，应用到污水处理中，既能净化污水，又能过滤污水。
本发明的一种带有过滤腔的生物转盘装置既能进行生化反应，又能进行固液分离，由于充氧效率高，使生化反应能够高效进行，而且采用旋转生物膜使生物膜与混合液产生速度差除去过剩生物膜的方式，使生物膜能够保持稳定，从而得到稳定的固液分离效果和需要的固液分离能力。
附图说明：
图1为在反应池上应用本发明的示意图。
具体实施方式：
实施例1：应用本发明处理城市污水。
在本实施例中，采用孔径为0.5毫米的耐生物降解的塑料网为过滤膜材料，如图1所示的工作中的旋转生物膜装置，1为过滤膜，2为由两片过滤膜组成的空腔，3为空腔支架，4为旋转生物膜装置主轴，一端封闭，另一端敞开，5为主轴在空腔内部开的过水小孔，7为安装在过滤腔上的气杯。6为反应池水位，8为反应池，9为曝气管，布置在反应池底，10为底座，底座在反应池中，底座上装有轴承座和轴承11，旋转生物膜装置12的主轴5的两端放在轴承里，放置主轴敞开端的轴承座上装有连接到反应池的出水口13的连接管14，15为位于反应池底部的排泥管，16为出水井，其进水口17有水管18与反应池出水口13相连，出水井的出水管19上装有阀门20，可以控制出水井水位22。污水通过反应池进水口13连续进入反应池，水位控制在将旋转生物膜装置的主轴淹没，由风机21提供的具有压力大约为5米水柱的气体，通过管道输送到曝气管，从曝气管喷出，撞击气杯7，带动旋转生物膜装置转动，控制转速在1-2转/分钟，在运行开始阶段，过滤腔上生物膜还未形成，出水中含有大量悬浮污泥，水质较差，通过一段时间运行，根据实际情况的不同，在3-10天之间，就会形成很好的生物膜，当进水水质在COD200-400mg/l，固体悬浮物在100-200mg/l，出水水质在30-50mg/lCOD，固体悬浮物浓度控制在5mg/l以下。通常转速在1-4转/分，使反应池8水位与出水井16水位差控制在10-20cm以内。水位差过大时，通常是生物膜较厚，这时出水流量小，水位差较小时，通常生物膜较薄，这时生物膜容易破坏，使混合液中固体流失，影响固液分离效果；同时会导致流速过快，使混合液在生物膜上停留时间缩短，生化反应进行不充分，从而影响出水水质。一般控制水位差在1-20cm，优选的水位差范围是10-20cm。
实施例2：应用本发明处理城市污水。
在本实施例中，采用与实施例1相同的旋转生物膜装置，其中过滤膜选择网眼孔径为0.1毫米的尼龙网，反应池为氧化沟，氧化沟运行参数为：混合液悬浮污泥浓度为8000-9000mg/l，水力停留时间为5小时，污泥停留时间为25天，平均溶解氧浓度控制在1-2mg/l，进水水质为在COD200-400mg/l，固体悬浮物在100-200mg/l，将旋转生物膜装置完全淹没在水下。实施效果：出水水质在30-50mg/lCOD，固体悬浮物浓度控制在3mg/l以下。

Claims (5)

1、一种带有过滤腔的生物转盘装置，包括转轴，其两端装有轴承和轴承座，及驱动装置；其特征在于所述的转轴为空心管转轴，转轴上安装有过滤腔，该过滤腔由多孔材料做成的过滤膜封闭而成，空心管转轴穿过过滤腔，处于过滤腔内的空心管转轴壁上有孔和过滤腔相通，轴承座上装有与空心管转轴相通的管道。
2、如权利要求1所述带有过滤腔的生物转盘装置，特征在于所述的过滤腔由安装在空心管上的圆形支架外包覆有具有一定筛分孔径的多孔材料组成。
3、如权利要求1所述带有过滤腔的生物转盘装置，特征在于所述的空心管转轴上平行排列安装多个过滤腔。
4、如权利要求1所述带有过滤腔的生物转盘装置，特征在于所述空心管转轴的驱动采用电机经减速器驱动空心管转轴转动或在过滤腔的外壁上安装有多个气罩，通过气体驱动空心管转轴转动。
5、如权利要求1所述带有过滤腔的生物转盘装置，特征在于所述可供选用的多孔材料包括金属网、尼龙网、或无纺布。
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