申请日2016.09.08
公开(公告)日2017.02.22
IPC分类号C02F3/12; C02F3/08
摘要
本发明公开了一种旋转式复合生物型污水处理装置及方法，装置包括进水管、排泥通道、出水管、曝气元件、填料元件、旋转支架、反应槽和驱动设备，所述驱动设备与旋转支架的中心转轴驱动连接，所述旋转支架通过转轴架设在反应槽上，所述旋转支架由内圈至外圈依次均匀分布设置有与水平面平行的填料元件和曝气元件;污水从进水管进入，污泥从排泥通道排除，处理过的污水从出水管排出。融合生物膜法和活性污泥法两种技术的优点，具有处理效果好、耐冲击负荷强、经济性高、运行高效和稳定、占地小、操作和维护方便。
摘要附图
权利要求书
1.一种旋转式复合生物型污水处理装置，其特征在于：包括进水管(9)、排泥通道、出水管(7)、曝气元件(1)、填料元件(2)、旋转支架、反应槽(8)和驱动设备，所述驱动设备与旋转支架的中心转轴驱动连接，所述旋转支架通过转轴架设在反应槽(8)上，所述旋转支架由内圈至外圈依次均匀分布设置有与水平面平行的填料元件(2)和曝气元件(1);污水从进水管(9)进入，污泥从排泥通道排除，处理过的污水从出水管(7)排出。
2.根据权利要求1所述一种旋转式复合生物型污水处理装置，其特征在于：所述旋转支架为圆形结构，包括支撑架结构、固定部件(4)和转轴(13)，所述支撑架结构包括若干根均匀分布连接在转轴(12)上的支撑柱(5)，所述固定部件(4)为圆环形框架，与均匀分布的支撑柱(5)固定连接。
3.根据权利要求1或2所述一种旋转式复合生物型污水处理装置，其特征在于：所述曝气元件(1)为带有贯穿条形缺口的圆筒状结构，与所述支撑柱(5)垂直设置;所述曝气元件(1)的条形缺口所对应的圆心角为5～40°;所述曝气元件(1)的条形缺口的开口方向与对应的支撑柱所夹圆心角θ为90～125°;所述曝气元件(1)的缺口的两端，沿长度方向分布设置有锯齿状结构;所述曝气元件(1)的外侧壁沿着圆弧方向开有若干条细缝凹槽，所述细缝凹槽与条形缺口之间相互垂直。
4.根据权利要求1所述一种旋转式复合生物型污水处理装置，其特征在于：所述填料元件(2)包括若干盘片(16)和固定轴(17)，若干所述盘片(16)保持相互平行均匀排列设置，所述固定轴(17)贯穿若干盘片(16)中心设置，所述填料元件锁扣(3)与对应的支撑柱固定，所述固定轴(17)与填料元件锁扣(3)连接设置，使所述固定轴(17)与对应的支撑柱(5)保持垂直固定。
5.根据权利要求1所述一种旋转式复合生物型污水处理装置，其特征在于：所述固定轴(17)为截面为方形的杆状结构，所述填料元件锁扣(3)的截面为方形，所述固定轴(17)与填料元件锁扣(3)契合固定。
6.一种旋转式复合生物型污水处理方法，其特征在于，具体如下：
污水不断得从进水管(9)进入反应槽(8)内，反应槽(8)内接种一定浓度的活性污泥;
曝气元件(1)对反应槽(8)内污水进行曝气和搅拌，为活性污泥进行好氧处理提供氧气：一个转动周期中，曝气元件(1)首先内部装满水，并随着旋转支架的转动而被带出水面，由于曝气元件(1)的缺口的开口方向与支撑柱(5)所夹圆心角θ固定不变，转动过程缺口相对曝气元件(1)内水面不断降低，曝气元件(1)的内部携带水不断从缺口溢流;
缺口为锯齿状结构，能够将溢流水切割成若干细水流，一部分细水流在跌落过程中断落成若干个细小的液滴，液滴在跌落过程中得到充氧;另一部分细水流由于旋转支架具有较慢的转动速度，沿着曝气元件(1)外侧与缺口垂直连通的细缝凹槽流动，延长其在空气中的暴露时间，接着，细流会沿着外侧细缝凹槽流动，细水流被进一步切割成更细的水流，并最终跌落至水面，跌落过程中细水流断落形成的液滴得到充氧;
旋转支架不断转动，曝气元件(1)携带水溢流完全后，曝气元件(1)内部充满空气，随后被带入水面以下;
随着曝气元件(1)内的水位不断上升，导致曝气元件(1)内空气不断被压缩，空气与水在两相接触面氧传质速度加快;
曝气元件(1)的缺口旋转至压缩空气边缘时，空气开始不断溢出，经缺口两端的锯齿状结构切割后形成若干个细小的气泡，气泡在上升过程中与水不断传质，同时，无数上升过程中气泡不断变大，曝气池内水得到一定程度搅拌;
曝气元件(1)内压缩空气排尽后，其内部充满水，此时，曝气元件(1)接近水面，一个完整的转动周期结束;
与此同时，填料元件(2)提供良好的生物膜附着条件，随着旋转支架带动填料元件(2)转动，附着的生物膜可降解一部分有机物;
污水经活性污泥法和生物膜法处理后，通过溢流堰6溢出和出水管7进入到下一个单元处理;处理过程产生的部分活性污泥和脱落的生物膜可通过排泥通道排出。
说明书
一种旋转式复合生物型污水处理装置及方法
技术领域
本发明涉及污水处理的技术领域，尤其适用于农村和小城镇生活污水处理。
背景技术
生物膜法是利用附着在滤料或某些载体上的膜状生物污泥处理有机污染物，是一种高效的废水处理方法，具有污泥量少、不会产生污泥膨胀、对废水的水质水量的变动具有较好的适应能力、能够处理低浓度污水、运行管理简单、运行费用低等特点，但活性生物量难控制、运行灵活性差、BOD容积负荷有限，效率较低、操作复杂以及滤料腐蚀和老化等问题。
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，利用某些微生物繁殖生长过程形成的菌胶团来大量絮凝、吸附和降解有机污染物。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。活性污泥法具有出水水质高、处理能力强和技术成熟等优点，但基建和运行费用高、对水质和水量变化适应性低、运行效果受水质和水量影响、易出现污泥膨胀现象以及产生大量剩余污泥等缺点。
若能融合生物膜法和活性污泥法两种技术的优点，克服各自的缺点，将更有利于技术的推广和应用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种旋转式复合生物型污水处理装置及方法，融合生物膜法和活性污泥法两种技术的优点，具有处理效果好、耐冲击负荷强、经济性高、运行高效和稳定、占地小、操作和维护方便。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种旋转式复合生物型污水处理装置，包括进水管、排泥通道、出水管、曝气元件、填料元件、旋转支架、反应槽和驱动设备，所述驱动设备与旋转支架的中心转轴驱动连接，所述旋转支架通过转轴架设在反应槽上，所述旋转支架由内圈至外圈依次均匀分布设置有与水平面平行的填料元件和曝气元件;污水从进水管进入，污泥从排泥通道排除，处理过的污水从出水管排出。
进一步的，所述旋转支架为圆形结构，包括支撑架结构、固定部件和转轴，所述支撑架结构包括若干根均匀分布连接在转轴上的支撑柱，所述固定部件为圆环形框架，与均匀分布的支撑柱固定连接。
进一步的，所述曝气元件为带有贯穿条形缺口的圆筒状结构，亦可采用其它形状结构，与所述支撑柱垂直设置;所述曝气元件的条形缺口所对应的圆心角为5～40°;所述曝气元件的条形缺口的开口方向与对应的支撑柱所夹圆心角θ为90～125°;所述曝气元件的缺口的两端，沿长度方向分布设置有锯齿状结构;所述曝气元件的外侧壁沿着圆弧方向开有若干条细缝凹槽，所述细缝凹槽与条形缺口之间相互垂直。
进一步的，所述填料元件包括若干盘片和固定轴，若干所述盘片保持相互平行均匀排列设置，所述固定轴贯穿若干盘片中心设置，所述填料元件锁扣与对应的支撑柱固定，所述固定轴与填料元件锁扣连接设置，使所述固定轴与对应的支撑柱保持垂直固定。
进一步的，所述固定轴为截面为方形的杆状结构，所述填料元件锁扣的截面为方形，所述固定轴与填料元件锁扣契合固定。
一种旋转式复合生物型污水处理方法，具体如下：
污水不断得从进水管进入反应槽内，反应槽内接种一定浓度的活性污泥;
曝气元件对反应槽内污水进行曝气和搅拌，为活性污泥进行好氧处理提供氧气：一个转动周期中，曝气元件首先内部装满水，并随着旋转支架的转动而被带出水面，由于曝气元件的缺口的开口方向与支撑柱所夹圆心角θ固定不变，转动过程缺口相对曝气元件内水面不断降低，曝气元件的内部携带水不断从缺口溢流;
缺口为锯齿状结构，能够将溢流水切割成若干细水流，一部分细水流在跌落过程中断落成若干个细小的液滴，液滴在跌落过程中得到充氧;另一部分细水流由于旋转支架具有较慢的转动速度，沿着曝气元件外侧与缺口垂直连通的细缝凹槽流动，延长其在空气中的暴露时间，接着，细流会沿着外侧细缝凹槽流动，细水流被进一步切割成更细的水流，并最终跌落至水面，跌落过程中细水流断落形成的液滴得到充氧;
旋转支架不断转动，曝气元件携带水溢流完全后，曝气元件内部充满空气，随后被带入水面以下;
随着曝气元件内的水位不断上升，导致曝气元件内空气不断被压缩，空气与水在两相接触面氧传质速度加快;
曝气元件的缺口旋转至压缩空气边缘时，空气开始不断溢出，经缺口两端的锯齿状结构切割后形成若干个细小的气泡，气泡在上升过程中与水不断传质，同时，无数上升过程中气泡不断变大，曝气池内水得到一定程度搅拌;
曝气元件内压缩空气排尽后，其内部充满水，此时，曝气元件接近水面，一个完整的转动周期结束;
与此同时，填料元件提供良好的生物膜附着条件，随着旋转支架带动填料元件转动，附着的生物膜可降解一部分有机物;
污水经活性污泥法和生物膜法处理后，通过溢流堰6溢出和出水管7进入到下一个单元处理;处理过程产生的部分活性污泥和脱落的生物膜可通过排泥通道排出。
有益效果：(1)曝气元件在周期性旋转过程中，将水从曝气池携带至曝气元件中，曝气元件缺口与支撑杆固定的夹角保证转动过程中水能从曝气元件缺口中流出，缺口的锯齿结构保证溢流的水被切割成若干条细流，被切割的细流具有较大的水流比表面积，通过跌水得到充氧;除此之外，缓慢的转动速度使得剩余的细流沿着曝气元件表面的细缝凹槽流动，延长其在空气中的暴露时间;再者，经锯齿切割的细流被曝气元件表面细缝进一步切割，水流比表面积进一步增大，提高水的充氧量。(2)曝气元件携带的水溢流完后，曝气元件内部充满空气，该部分空气经旋转后被带入曝气池内;随着旋转的继续，曝气元件内空气被不断被压缩，压力的增大促使压缩空气中氧与进入曝气元件内的水在两相接触面传质速度加快;随着进一步的旋转，曝气元件缺口转动至压缩空气边缘时，压缩空气开始从缺口处溢出，缺口的锯齿状结构将空气切割成若干细小气泡，强化了气泡与水的传质效果;与此同时，不断上升的气泡使得曝气池内水得到进一步的搅拌。(3)旋转式曝气系统周期性的旋转，能够保证曝气池内水得到充分搅拌，有利于水中氧气得到充分扩散，提高曝气效果。(4)填料元件采用缩小版的生物转盘，有利于生物转盘的通风，也方便拆卸更换，同时，避免了采用柔性填料在使用过程中出现脱落等问题。