CN220684839U - 一种利用生物笼的有机污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，包括圆柱状的生物笼、污水槽、净水槽和传动部，生物笼放置于污水槽和净水槽上，污水槽和净水槽的槽体分别设有进水管和出水管，净水槽上设置有电机安装板，所述生物笼表面设有一开口，开口外侧设有盖板，盖板完全覆盖开口，盖板与生物笼之间为可拆卸连接；本实用新型利用四个挡板将生物笼分为三个腔体，原本一个周期完成净水功能，现在只需要三分之一的时间即可，在条件允许的时间生产中，可通过增长生物笼和增加更多的挡片，进一步缩短时间，导致最后完成细水长流的目标，不会出现断水的现象。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种利用生物笼的有机污水处理装置。
背景技术
生活污水的处理方法中，生物法就是利用微生物的吸附和新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化，现阶段，亟须研发处理效果好、投资少、运行费用低、占地小、操作方便的小型生活污水的处理装置及配套工艺。
生物膜法是一种传统的生物降解处理废水方法，生物膜法是利用待处理的废水与附着生长在填料上的生物膜接触，生物膜中的微生物降解废水中的有机物，使废水得到净化。目前应用较成熟的生物膜法有很多种,如生物转盘、生物接触氧化法、生物滤池和生物流化床等。固定式生物膜法存在水力剪切力小、生物膜更新慢、氧传质效率低等问题生物转盘在应用过程中，不使用曝气，采用电力带动转盘转动，提高转盘上固定附着的生物膜上的氧传质的效率，该方法操作简单易行、能耗低但转盘运动的速度相对较小，生物膜的更新速率低,易造成生物膜老化、生物降解效率低等不良运行效果。生物接触氧化法、生物滤池和生物流化床与生物转盘不同，采用曝气装置，提高了填料上生物膜的更新速度，但能耗相对较大。
专利号为202122462632.8名称为《一种利用转笼的生物清洗装置》中公开了一种利用转笼的生物清洗装置，包括底座、壳体、转笼和动力部，底座与壳体之间固定连接，壳体两侧固定设置有轴承；动力部包括电机座、电机和传动轴。该实用新型专利只能在一个周期内净化一个污水池内的污水，净化完成后将水排出，在重新进水，循环步骤。然而在大批量生产中，进水排水所占用的时间，也是一个较多浪费同时也占用了一定的成本，同时在维持用水方面，一个净水周期相当的长，可能会出现短期内无水可用的尴尬局面和水量积存过多的局面。
有机废水中含有大量能够被微生物利用的碳源，这也是利用微生物处理废水的基础。利用废水中有机碳源产PHAs的微生物作为废水处理菌种，经处理后，再将微生物回收，就可以从中分离纯化出大量的PHAs。一方面，可以消除废水中的有机污染物，另一方面，又降低了PHAs生产成本，有利于PHAs的推广应用。因此，利用有机废水生产PHAs成为全球环保与生物可降解材料领域的热点之一。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供可以提高净化效率和达到水量持续产出的一种利用生物笼的有机污水处理装置。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种利用生物笼的有机污水处理装置，包括圆柱状的生物笼、污水槽、净水槽和传动部，生物笼放置于污水槽和净水槽上，污水槽和净水槽的槽体分别设有进水管和出水管，净水槽上设置有电机安装板，所述生物笼表面设有一开口，开口外侧设有盖板，盖板完全覆盖开口，盖板与生物笼之间为可拆卸连接；
传动部包括两支撑柱、四个相同的圆形挡板、传动轴和电机，其中四个挡板在传动轴上等距离设置，挡板的直径与生物笼的内壁圆周的直径相同，两支撑柱分别位于污水槽和净水槽内，传动轴两端与支撑柱之间通过轴承连接，电机安装在电机安装板上且与传动轴之间通过联轴器连接，传动轴的外圆周表面粗糙度为极粗糙度，挡板与生物笼的内壁表面粗糙度为细粗糙度；
所述圆形挡板上开设有一个直径与圆形挡板相同，角度为90°的扇形通孔，四个挡板在安装时根据扇形通孔的位置按90°顺时针依次安装。
所述传动轴外壁上覆盖有聚糖菌的生物膜和载体。
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，所述盖板上均匀设置有多个通孔。
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，所述开口的长度为1/2h—1h之间，其中h为圆柱状生物笼的高度。
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，所述生物笼上半部分圆周外表面均匀设置有多个通孔。
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，所述传动轴的外圆周表面粗糙度为>32um。
通过上述设置：传统的生物转盘的处理效率：表面积越大，其上生长的微生物就越多；表面越粗糙，越容易附着生物膜，而且生物膜厚度也越大；材料越轻，能耗越少，运行费用越低，传动轴表面的的粗糙度约大，生物膜附着越容易且更容易生长。
本实用新型公开了一种利用生物笼的有机污水处理装置，所述挡板与生物笼的内壁表面粗糙度为<0.25um。
通过上述设置：挡板外壁与生物笼内壁应当紧密贴合，当挡板跟随传动轴转动时，生物笼是不转动的，为了确保转动的流畅性，二者之间紧密贴合且要相对光滑。
采用本实用新型方案，同现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型利用四个挡板将生物笼分为三个腔体，原本一个周期完成净水功能，现在只需要三分之一的时间即可，在条件允许的时间生产中，可通过增长生物笼和增加更多的挡片，进一步缩短时间，导致最后完成细水长流的目标，不会出现断水的现象。
本实用新型在生物转笼中装入已经驯化完成的填料，随着时间的运行，有机废水的处理效能逐渐增强，生物膜生长趋势逐渐稳定。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型的示意图；
图2为本实用新型的传动轴示意图；
图3为本实用新型的实施例1的生物转笼出水有机物去除率；
图4为本实用新型的实施例2的生物转笼生物膜微生物群落变化；
图5为本实用新型的实施例3的生物转笼利用聚糖菌合成PHAs。
图中标记为：1、生物笼；2、污水槽；3、净水槽；4、传动轴；5、盖板；6、电机安装板；7、电机；8、联轴器；9、支撑柱；10、进水管；11、出水管；12、挡板；13、扇形通孔。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1和图2所示的一种利用生物笼的有机污水处理装置，包括圆柱状的生物笼1、污水槽2、净水槽3和传动部，生物笼1放置于污水槽2和净水槽3上，污水槽2和净水槽3的槽体分别设有进水管10和出水管11，净水槽3上设置有电机安装板6，生物笼1表面设有一开口，开口外侧设有盖板5，盖板5完全覆盖开口，盖板5与生物笼1之间为可拆卸连接；传动部包括两支撑柱9、四个相同的圆形挡板12、传动轴4和电机7，其中四个挡板12在传动轴4上等距离设置，挡板4的直径与生物笼1的内壁圆周的直径相同，两支撑柱9分别位于污水槽3和净水槽4内，传动轴4两端与支撑柱9之间通过轴承连接，电机7安装在电机安装板6上且与传动轴4之间通过联轴器8连接，传动轴4的外圆周表面粗糙度为极粗糙度，挡板12与生物笼1的内壁表面粗糙度为细粗糙度；圆形挡板12上开设有一个直径与圆形挡板12相同且角度为90°的扇形通孔13，四个挡板12在安装时根据扇形通孔13的位置按90°顺时针依次安装；传动轴4外壁上覆盖有聚糖菌的生物膜和载体。
盖板5上均匀设置有多个通孔。
开口的长度为1/2h—1h之间，其中h为圆柱状生物笼1的高度。
生物笼1上半部分圆周外表面均匀设置有多个通孔。
传动轴4的外圆周表面粗糙度为>32um。
挡板12与生物笼1的内壁表面粗糙度为<0.25um。
工作原理与方法
S1：设置生物笼反应器和水槽，向污水槽中通入污水，打开盖板向生物笼中的每个腔体均投入生物填料，静置3小时；
S2；静置完成后，开启电机，开始处理污水，随后污水将在在生物笼中的各个腔体停留30分钟到1小时进行污水处理，停留时间取决与电机转速，此时生物笼的腔体按照各部分30分钟到1小时进行一次交替浸没与水中和曝露与空气中；
S3：污水在反应器停留过程中，污水中的污染物被生物膜进行有效降解，并最终达标排放
实施例中污泥取自镇江市京口区第二污水处理厂好氧池；污泥龄为20d(具体实施中，可以选择20～60d污泥龄)，污泥液中以普通异养菌OHO和硝化菌NOB为主要微生物。实验室废水为模拟生活污水，所配置进水水质均如表1示，乙酸钠作碳源反映污水的COD指标。
表1进水水质
| COD(mg/L) | NH4 +(mg/L) | NO3 -(mg/L) | NO2 -(mg/L) |
| 500±50 | 40±2 | 0 | 0 |
COD去除率计算方法：
去除率
实施例1
序批进水填料式生物转笼高效有机污水处理工艺长期运行对有机污染物的去除率
一个周期处理水量为4L。填料挂膜后转移进入生物转笼内。
在生物转笼反应器运行过程中，定期取进水和出水水样，使用快速消解法测定水样中COD，用于分析该装置对COD的去除率。结果如图3显示，生物转笼在不同转速下长期运行，对COD均具有良好的去除率，随着转速的降低，COD的去除率稍有提高，从80％提高到90％以上。
实施例2
装置长期运行生物膜群落组成
本实施例中对实施例1条件下生物转笼稳定运行不同时期的生物膜进行生物膜测序分析，测试方法如文献(Hossain MI.Evaluation and validation of passiveaeration simultaneous nitrification and denitrification(PASND)in a biofilmreactor for Low-Energy wastewater treatment[D].Murdoch University,2017.)所述。
图4显示，正红色部分为GAOs在生物转笼内微生物群落的占比，随着运行时间的推移，GAOs的丰度从一开始的0.1％逐渐提高至5.7％、9.7％和21.2％，成为生物膜中的优势菌，分别是在生物转笼运行2周、4周和6周时获得。常规生物转盘中常见菌有普通异养菌OHO、亚硝化菌AOB及硝化菌NOB，序批式生物转笼与此的区别在于能富集聚糖菌，同时在间歇式的环境下,生物转笼水槽内的污水没有污染物浓度梯度，实现了氧浓度的均匀，保留了填料内部的缺氧区。总体而言，间歇式进水生物转笼反应器中生物膜内GAOs的丰度比普通连续进水的生物转笼中生物膜增加了大约4％。
实施例3
装置利用有机污染物合成PHAs
本实施例中，反应器运行模式同实施例1，生物转笼间歇进水
生物转笼在0.5rph条件下运行至稳定后，对第一个厌氧-好氧阶段结束时生物膜中PHAs、乙酸和糖原的变化进行测定，结果如图5所示。在厌氧条件下，乙酸被吸收，同时糖原被消耗，而PHAs(PHB+PHV)在积累；在随后的有氧条件下，厌氧积累的PHAs被氧化，补充之前消耗掉的糖原，并且为生物生长提供能量。在厌氧阶段乙酸盐的浓度逐渐降低，同时胞内PHAs含量增加到3.13Cmmol/gss，糖原含量降低到2.58Cmmol/gss。因此，通过设置不同的好氧厌氧交替周期，是富含GAOs的生物膜在生物转笼的水槽厌氧环境下消耗有机污染物合成PHAs储存在体内，通过对厌氧阶段结束时的生物膜进行收集提纯可以得到PHAs材料，使有机污染物得到资源化利用。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用生物笼的有机污水处理装置，包括圆柱状的生物笼、污水槽、净水槽和传动部，生物笼放置于污水槽和净水槽上，污水槽和净水槽的槽体分别设有进水管和出水管，净水槽上设置有电机安装板，其特征在于：所述生物笼表面设有一开口，开口外侧设有盖板，盖板完全覆盖开口，盖板与生物笼之间为可拆卸连接；
传动部包括两支撑柱、四个相同的圆形挡板、传动轴和电机，其中四个挡板在传动轴上等距离设置，挡板的直径与生物笼的内壁圆周的直径相同，两支撑柱分别位于污水槽和净水槽内，传动轴两端与支撑柱之间通过轴承连接，电机安装在电机安装板上且与传动轴之间通过联轴器连接，传动轴的外圆周表面粗糙度为极粗糙度，挡板与生物笼的内壁表面粗糙度为细粗糙度；
所述圆形挡板上开设有一个直径与圆形挡板相同且角度为90°的扇形通孔，四个挡板在安装时根据扇形通孔的位置按90°顺时针依次安装；
所述传动轴外壁上覆盖有聚糖菌的生物膜和载体。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物笼的有机污水处理装置，其特征在于：所述盖板上均匀设置有多个通孔。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物笼的有机污水处理装置，其特征在于：所述开口的长度为1/2h—1h之间，其中h为圆柱状生物笼的高度。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物笼的有机污水处理装置，其特征在于：所述生物笼上半部分圆周外表面均匀设置有多个通孔。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物笼的有机污水处理装置，其特征在于：所述传动轴的外圆周表面粗糙度为>32um。
6.根据权利要求1所述的一种利用生物笼的有机污水处理装置，其特征在于：所述挡板与生物笼的内壁表面粗糙度为<0.25um。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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