本發(fā)明涉及污水處理的技術領域，尤其適用于農村和小城鎮(zhèn)生活污水處理。

背景技術：

生物膜法是利用附著在濾料或某些載體上的膜狀生物污泥處理有機污染物，是一種高效的廢水處理方法，具有污泥量少、不會產生污泥膨脹、對廢水的水質水量的變動具有較好的適應能力、能夠處理低濃度污水、運行管理簡單、運行費用低等特點，但活性生物量難控制、運行靈活性差、BOD容積負荷有限，效率較低、操作復雜以及濾料腐蝕和老化等問題。

活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，利用某些微生物繁殖生長過程形成的菌膠團來大量絮凝、吸附和降解有機污染物。如今，活性污泥法及其衍生改良工藝是處理城市污水最廣泛使用的方法。活性污泥法具有出水水質高、處理能力強和技術成熟等優(yōu)點，但基建和運行費用高、對水質和水量變化適應性低、運行效果受水質和水量影響、易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象以及產生大量剩余污泥等缺點。

若能融合生物膜法和活性污泥法兩種技術的優(yōu)點，克服各自的缺點，將更有利于技術的推廣和應用。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種旋轉式復合生物型污水處理裝置及方法，融合生物膜法和活性污泥法兩種技術的優(yōu)點，具有處理效果好、耐沖擊負荷強、經濟性高、運行高效和穩(wěn)定、占地小、操作和維護方便。

技術方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種旋轉式復合生物型污水處理裝置，包括進水管、排泥通道、出水管、曝氣元件、填料元件、旋轉支架、反應槽和驅動設備，所述驅動設備與旋轉支架的中心轉軸驅動連接，所述旋轉支架通過轉軸架設在反應槽上，所述旋轉支架由內圈至外圈依次均勻分布設置有與水平面平行的填料元件和曝氣元件；污水從進水管進入，污泥從排泥通道排除，處理過的污水從出水管排出。

進一步的，所述旋轉支架為圓形結構，包括支撐架結構、固定部件和轉軸，所述支撐架結構包括若干根均勻分布連接在轉軸上的支撐柱，所述固定部件為圓環(huán)形框架，與均勻分布的支撐柱固定連接。

進一步的，所述曝氣元件為帶有貫穿條形缺口的圓筒狀結構，亦可采用其它形狀結構，與所述支撐柱垂直設置；所述曝氣元件的條形缺口所對應的圓心角為5～40°；所述曝氣元件的條形缺口的開口方向與對應的支撐柱所夾圓心角θ為90～125°；所述曝氣元件的缺口的兩端，沿長度方向分布設置有鋸齒狀結構；所述曝氣元件的外側壁沿著圓弧方向開有若干條細縫凹槽，所述細縫凹槽與條形缺口之間相互垂直。

進一步的，所述填料元件包括若干盤片和固定軸，若干所述盤片保持相互平行均勻排列設置，所述固定軸貫穿若干盤片中心設置，所述填料元件鎖扣與對應的支撐柱固定，所述固定軸與填料元件鎖扣連接設置，使所述固定軸與對應的支撐柱保持垂直固定。

進一步的，所述固定軸為截面為方形的桿狀結構，所述填料元件鎖扣的截面為方形，所述固定軸與填料元件鎖扣契合固定。

一種旋轉式復合生物型污水處理方法，具體如下：

污水不斷得從進水管進入反應槽內，反應槽內接種一定濃度的活性污泥；

曝氣元件對反應槽內污水進行曝氣和攪拌，為活性污泥進行好氧處理提供氧氣：一個轉動周期中，曝氣元件首先內部裝滿水，并隨著旋轉支架的轉動而被帶出水面，由于曝氣元件的缺口的開口方向與支撐柱所夾圓心角θ固定不變，轉動過程缺口相對曝氣元件內水面不斷降低，曝氣元件的內部攜帶水不斷從缺口溢流；

缺口為鋸齒狀結構，能夠將溢流水切割成若干細水流，一部分細水流在跌落過程中斷落成若干個細小的液滴，液滴在跌落過程中得到充氧；另一部分細水流由于旋轉支架具有較慢的轉動速度，沿著曝氣元件外側與缺口垂直連通的細縫凹槽流動，延長其在空氣中的暴露時間，接著，細流會沿著外側細縫凹槽流動，細水流被進一步切割成更細的水流，并最終跌落至水面，跌落過程中細水流斷落形成的液滴得到充氧；

旋轉支架不斷轉動，曝氣元件攜帶水溢流完全后，曝氣元件內部充滿空氣，隨后被帶入水面以下；

隨著曝氣元件內的水位不斷上升，導致曝氣元件內空氣不斷被壓縮，空氣與水在兩相接觸面氧傳質速度加快；

曝氣元件的缺口旋轉至壓縮空氣邊緣時，空氣開始不斷溢出，經缺口兩端的鋸齒狀結構切割后形成若干個細小的氣泡，氣泡在上升過程中與水不斷傳質，同時，無數上升過程中氣泡不斷變大，曝氣池內水得到一定程度攪拌；

曝氣元件內壓縮空氣排盡后，其內部充滿水，此時，曝氣元件接近水面，一個完整的轉動周期結束；

與此同時，填料元件提供良好的生物膜附著條件，隨著旋轉支架帶動填料元件轉動，附著的生物膜可降解一部分有機物；

污水經活性污泥法和生物膜法處理后，通過溢流堰6溢出和出水管7進入到下一個單元處理；處理過程產生的部分活性污泥和脫落的生物膜可通過排泥通道排出。

有益效果：(1)曝氣元件在周期性旋轉過程中，將水從曝氣池攜帶至曝氣元件中，曝氣元件缺口與支撐桿固定的夾角保證轉動過程中水能從曝氣元件缺口中流出，缺口的鋸齒結構保證溢流的水被切割成若干條細流，被切割的細流具有較大的水流比表面積，通過跌水得到充氧；除此之外，緩慢的轉動速度使得剩余的細流沿著曝氣元件表面的細縫凹槽流動，延長其在空氣中的暴露時間；再者，經鋸齒切割的細流被曝氣元件表面細縫進一步切割，水流比表面積進一步增大，提高水的充氧量。(2)曝氣元件攜帶的水溢流完后，曝氣元件內部充滿空氣，該部分空氣經旋轉后被帶入曝氣池內；隨著旋轉的繼續(xù)，曝氣元件內空氣被不斷被壓縮，壓力的增大促使壓縮空氣中氧與進入曝氣元件內的水在兩相接觸面?zhèn)髻|速度加快；隨著進一步的旋轉，曝氣元件缺口轉動至壓縮空氣邊緣時，壓縮空氣開始從缺口處溢出，缺口的鋸齒狀結構將空氣切割成若干細小氣泡，強化了氣泡與水的傳質效果；與此同時，不斷上升的氣泡使得曝氣池內水得到進一步的攪拌。(3)旋轉式曝氣系統(tǒng)周期性的旋轉，能夠保證曝氣池內水得到充分攪拌，有利于水中氧氣得到充分擴散，提高曝氣效果。(4)填料元件采用縮小版的生物轉盤，有利于生物轉盤的通風，也方便拆卸更換，同時，避免了采用柔性填料在使用過程中出現(xiàn)脫落等問題。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的主視圖；

附圖2為本發(fā)明的側視圖；

附圖3為本發(fā)明的填料元件的三視圖；

附圖4為本發(fā)明的填料元件固定方式的局部放大圖；

附圖5為本發(fā)明中的曝氣元件截面圖；

附圖6為本發(fā)明的曝氣元件缺口放大圖；

附圖7為本發(fā)明的曝氣元件展開圖及剖面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如附圖1和2所示，一種旋轉式復合生物型污水處理裝置，包括進水管9、排泥通道、出水管7、曝氣元件1、填料元件2、旋轉支架、反應槽8和驅動設備，所述驅動設備與旋轉支架的中心轉軸驅動連接，所述旋轉支架通過轉軸架設在反應槽8上，所述旋轉支架由內圈至外圈依次均勻分布設置有與水平面平行的填料元件2和曝氣元件1；污水從進水管9進入，污泥從排泥通道排除，處理過的污水從出水管7排出。具體的，所述旋轉支架為圓形結構，包括支撐架結構、固定部件4和轉軸13，所述支撐架結構包括若干根均勻分布連接在轉軸12上的支撐柱5，所述固定部件4為圓環(huán)形框架，與均勻分布的支撐柱5固定連接。所述驅動設備包括電機15和傳動機構14，所述電機15通過傳動機構14與轉軸13驅動連接，驅動旋轉支架旋轉，從而帶動曝氣元件1和填料元件2以轉軸12為圓心旋轉。其中，密封組件12保證轉軸13和反應槽8具有良好的密封性。

如附圖5、6和7，所述曝氣元件1為帶有貫穿條形缺口的圓筒狀結構，與所述支撐柱5垂直設置；所述曝氣元件1的條形缺口所對應的圓心角為5～40°；所述曝氣元件1的條形缺口的開口方向與對應的支撐柱所夾圓心角θ為90～125°；所述曝氣元件1的缺口的兩端，沿長度方向分布設置有鋸齒狀結構；所述曝氣元件1的外側壁沿著圓弧方向開有若干條細縫凹槽，所述細縫凹槽與條形缺口之間相互垂直。

如附圖3和4，所述填料元件2為縮小版的生物轉盤，包括若干盤片16和固定軸17，若干所述盤片16保持相互平行均勻排列設置，所述固定軸17貫穿若干盤片16中心設置，所述填料元件鎖扣3與對應的支撐柱固定，所述固定軸17與填料元件鎖扣3連接設置，使所述固定軸17與對應的支撐柱5保持垂直固定。本發(fā)明中，所述固定軸17為截面為方形的桿狀結構，所述填料元件鎖扣3的截面為方形，所述固定軸17與填料元件鎖扣3契合固定。盤片16應具有比表面積大、耐腐蝕、防老化、質輕、強度高等特點，可采用泡沫塑料板、玻璃鋼、聚氯乙烯或聚苯乙烯等材料，作為生物膜的載體，為生物膜提供良好的附著環(huán)境。

如附圖1和2，所述曝氣元件1和填料元件2相對大小和分布僅供示意，具體尺寸和分布情況以工程計算為準，其中，曝氣元件1除可采用圓筒狀結構外，亦可采用其它結構。

應用上述裝置，本發(fā)明旋轉式復合生物型污水處理裝置的處理方法，具體如下：

污水不斷得從進水管9進入反應槽8內，反應槽8內接種一定濃度的活性污泥；

曝氣元件1對反應槽8內污水進行曝氣和攪拌，為活性污泥進行好氧處理提供氧氣：一個轉動周期中，曝氣元件1首先內部裝滿水，并隨著旋轉支架的轉動而被帶出水面，由于曝氣元件1的缺口的開口方向與支撐柱5所夾圓心角θ固定不變，轉動過程缺口相對曝氣元件1內水面不斷降低，曝氣元件1的內部攜帶水不斷從缺口溢流；

缺口為鋸齒狀結構，能夠將溢流水切割成若干細水流，一部分細水流在跌落過程中斷落成若干個細小的液滴，液滴在跌落過程中得到充氧；另一部分細水流由于旋轉支架具有較慢的轉動速度，沿著曝氣元件1外側與缺口垂直連通的細縫凹槽流動，延長其在空氣中的暴露時間，接著，細流會沿著外側細縫凹槽流動，細水流被進一步切割成更細的水流，并最終跌落至水面，跌落過程中細水流斷落形成的液滴得到充氧；

旋轉支架不斷轉動，曝氣元件1攜帶水溢流完全后，曝氣元件1內部充滿空氣，隨后被帶入水面以下；

隨著曝氣元件1內的水位不斷上升，導致曝氣元件1內空氣不斷被壓縮，空氣與水在兩相接觸面氧傳質速度加快；

曝氣元件1的缺口旋轉至壓縮空氣邊緣時，空氣開始不斷溢出，經缺口兩端的鋸齒狀結構切割后形成若干個細小的氣泡，氣泡在上升過程中與水不斷傳質，同時，無數上升過程中氣泡不斷變大，曝氣池內水得到一定程度攪拌；

曝氣元件1內壓縮空氣排盡后，其內部充滿水，此時，曝氣元件1接近水面，一個完整的轉動周期結束；

與此同時，填料元件2提供良好的生物膜附著條件，隨著旋轉支架帶動填料元件2轉動，附著的生物膜可降解一部分有機物；

污水經活性污泥法和生物膜法處理后，通過溢流堰6溢出和出水管7進入到下一個單元處理；處理過程產生的部分活性污泥和脫落的生物膜可通過排泥通道排出。排泥通道由排泥管閥門10和排泥管11構成，所述排泥管閥門10設置在反應槽8底部，與排泥管11連接。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。