生物膜增氧曝氣板及曝氣裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種生物膜增氧曝氣板及曝氣裝置，通過在曝氣板上分別鋪設(shè)有固氮生物膜材料，利用固氮藻類生物的特性將曝氣裝置排出的空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x，并形成一個(gè)阻止氧氣通過的粘液層，使下層氧氣充分與污水中微生物接觸，提高水體中的含氧濃度，以實(shí)現(xiàn)對污水的凈化作用，同時(shí)采用溶解氧監(jiān)測設(shè)備對水體中的含氧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)固氮藍(lán)藻的生長情況，實(shí)時(shí)調(diào)控生物營養(yǎng)液的投加量及污水停留時(shí)間，從而提高曝氣效率，減少水力停留時(shí)間。
【專利說明】
生物膜増氧曝氣板及曝氣裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于污水處理領(lǐng)域，具體設(shè)及一種生物膜增氧曝氣板及曝氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 曝氣，指將空氣中的氧強(qiáng)制向液體中轉(zhuǎn)移的過程，其目的是獲得足夠的溶解氧。在 水處理工藝中，曝氣作用主要在兩方面:一是充氧供微生物好氧降解污染物;二是充氣攬拌 水體，增強(qiáng)水體的素動，有利于氧的傳遞、擴(kuò)散W及和水體的混合。合理的曝氣可有效的增 加溶解氧含量，并能保證有機(jī)物及微生物充分接觸從而加速污染物的生物降解過程，即提 高污水處理效率。
[0003] W上，運(yùn)兩個(gè)方面的焦點(diǎn)都集中在曝氣工藝中氧的利用率。為滿足曝氣工藝對溶 解氧的需求，必須采用曝氣設(shè)備向污水中充氧，常見的曝氣設(shè)備有機(jī)械曝氣和鼓風(fēng)曝氣。運(yùn) 兩種曝氣方式一方面由于設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)置的不合理，曝氣效率較低，如鼓風(fēng)曝氣中所使用的 單個(gè)空氣擴(kuò)散裝置，每小時(shí)只能達(dá)到60m3,不能滿足現(xiàn)有水處理曝氣要求。另一方面由于曝 氣時(shí)間較短，導(dǎo)致與氧氣接觸少、混合不充分，充氧效率低，同時(shí)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝、維護(hù) 較繁瑣。
[0004] 為此，有技術(shù)人員提出了膜法無泡曝氣機(jī)(專利號:ZL200720030464.2)，采用高分 子強(qiáng)疏水性中空纖維膜材料分離氣體，W提高曝氣的通量，增大液體溶氧效率。另外，隨著 膜法富氧技術(shù)的發(fā)展，一種膜分離供氧方法及系統(tǒng)(專利號:ZL 201310468909.5)也被應(yīng)用 于水處理領(lǐng)域，視膜材料的氧氮分離系數(shù)不同，單級分離可獲得純度約為23-60 %的富氧， 毫無疑問，膜分離方法為富氧提取開辟了一條新途徑，但，傳統(tǒng)采用有機(jī)膜或是無機(jī)陶瓷膜 的富氧曝氣方式，在使用過程中，必須考慮空氣供給系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性，W及膜片組前 后的氣體壓力，必然導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行能耗的增加，且此類設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在使用中需要考慮設(shè) 備的占地面積。
[0005] 隨著生物技術(shù)的發(fā)展，一種球形折流式生物曝氣裝置（專利申請?zhí)枺?201510657927.7)在水處理領(lǐng)域被推薦。該裝置由多個(gè)倒扣且相互嵌套的半球形殼體組成， 半球形的殼體是黑色PVC材料，各半球形殼體內(nèi)填充有塑料填料。運(yùn)些塑料填料比表面積巨 大，為附著生長微生物提供了載體，大大增加了球體內(nèi)的生物量和微生物與污染物的接觸 面積，從而大幅提高微生物活性和生物降解能力。如此生物曝氣的方法，實(shí)際上是弱化了曝 氣工藝而旨在強(qiáng)調(diào)生物水處理的方式，對水質(zhì)的改善有一定的幫助，運(yùn)是生物水處理的一 大優(yōu)點(diǎn)。因此，為進(jìn)一步體現(xiàn)生物對曝氣工藝所做的貢獻(xiàn):提高曝氣效率，減少水力停留時(shí) 間，增加曝氣裝置供氧濃度，延長裝置使用壽命長，方能減少設(shè)備建造與運(yùn)行成本，增強(qiáng)水 處理效果。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 有鑒于此，有必要提供一種能夠提高曝氣效率，減少水力停留時(shí)間，同時(shí)增加曝氣 裝置供氧濃度的生物膜增氧曝氣板及曝氣裝置。
[0007] -種生物膜增氧曝氣板，其包括多層級疊加設(shè)置的曝氣板，所述每層曝氣板上分 別鋪設(shè)有膜材料，且所述膜材料上附著有固氮藻類生物，其中，所述膜材料的過濾精度由下 至上逐漸增大。
[0008] -種采用所述生物膜增氧曝氣板構(gòu)成的生物膜增氧曝氣裝置，其包括
[0009] -污水蓄水池，所述污水蓄水池底部設(shè)有增氧口，所述污水蓄水池的上部設(shè)有溢 流口；
[0010] -設(shè)置在所述污水蓄水池內(nèi)的生物膜增氧曝氣板，所述生物曝氣板的外緣與所述 污水蓄水池的內(nèi)壁相配合；
[0011] -用于向中空纖維膜上的固氮藍(lán)藻提供營養(yǎng)成份的生物配藥箱，所述生物配藥箱 加藥管穿過所述生物膜增氧曝氣板上的生物培養(yǎng)液投料孔，并豎直伸入所述曝氣板內(nèi)，所 述加藥管的外徑與所述生物培養(yǎng)液投料孔的內(nèi)徑相配合；
[0012] -用于監(jiān)測水體中含氧濃度的溶解氧監(jiān)測設(shè)備，所述溶解氧監(jiān)測設(shè)備的檢測端伸 入污水中。
[0013] 本實(shí)用新型所述生物膜增氧曝氣板及曝氣裝置，通過在曝氣板上分別鋪設(shè)有固氮 生物膜材料，利用固氮藻類生物的特性將曝氣裝置排出的空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x，并形 成一個(gè)阻止氧氣通過的粘液層，使下層氧氣充分與污水中微生物接觸，提高水體中的含氧 濃度，W實(shí)現(xiàn)對污水的凈化作用，同時(shí)采用溶解氧監(jiān)測設(shè)備對水體中的含氧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí) 監(jiān)測，并根據(jù)固氮藍(lán)藻的生長情況，實(shí)時(shí)調(diào)控生物營養(yǎng)液的投加量及污水停留時(shí)間，從而提 高曝氣效率，減少水力停留時(shí)間。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本實(shí)用新型所述的生物膜增氧曝氣板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本實(shí)用新型所述的生物膜增氧曝氣裝置的示意圖；
[0016] 圖3為本實(shí)用新型所述的生物膜增氧曝氣裝置中控制原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0018] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種生物膜增氧曝氣板1，其包括多層級疊加設(shè)置的 曝氣板11，所述每層曝氣板11上分別鋪設(shè)有膜材料12,且所述膜材料12上附著有固氮藻類 生物13。
[0019] 其中，所述膜材料12的過濾精度由下至上逐漸增大。所述膜材料12的過濾精度是 通過其流道寬度和有效膜面積來綜合體現(xiàn)的，所述流道寬度和有效膜面積越大，所述膜材 料12的過濾精度越大，因此，所述膜材料12的流道寬度由下至上逐漸增大，所述膜材料12的 有效膜面積亦逐漸增大。具體的，所述頂層膜材料12的流道寬度大于33mil，有效膜面積大 于400ft2;所述中層膜材料12的流道寬度31-33mil，有效膜面積300-400ft2;所述底層膜材 料12的流道寬度小于28mil，有效膜面積小于300ft2。
[0020] 所述膜材料12的過濾精度越高，其過濾效果越好，根據(jù)曝氣板11的應(yīng)用，所述水質(zhì) 的流向均是由下往上，因此，所述膜材料12的過濾精度由下至上逐漸增大，最終得到的水質(zhì) 更清澈，雜質(zhì)更少。
[0021] 所述曝氣板11的材質(zhì)優(yōu)選為無色透明的PVC支架板，所述生物膜增氧曝氣板1包括 S層曝氣板11，分別為底層PVC支架板111、中層PVC支架板112、頂層PVC支架板113,每層無 色透明的PVC支架板上均勻分布著直徑尺寸小于0.0 Olmm的曝氣孔桐101。
[0022] 且所述S層曝氣板11的厚度逐層遞增，其中，所述頂層PVC支架板113的厚度為中 層PVC支架板112厚度的1/2;所述中層PVC支架板112的厚度為底層PVC支架板111厚度的1/ 2。
[0023] 同時(shí)，為便于向附著在層疊鋪設(shè)的膜材料12上的固氮藻類生物13提供生物培養(yǎng) 液，層疊鋪設(shè)在底層PVC支架板111上的中層PVC支架板112、頂層PVC支架板113均沿同一豎 直方向設(shè)有生物培養(yǎng)液投料孔110,通過所述生物培養(yǎng)液投料孔110可W向底層膜材料12上 的提供固氮藻類生物13提供生物培養(yǎng)液，在曝氣水流向上運(yùn)動的過程中，所述生物培養(yǎng)液 也會通過曝氣板11上的曝氣孔桐101向上擴(kuò)散，從而使中層膜材料12、頂層膜材料12上的固 氮藻類生物13吸收到生物培養(yǎng)液。優(yōu)選的，孔徑大小為3.4mm。
[0024] 所述膜材料12為中空纖維膜，所述中空纖維膜由纖維素或高分子材料制成，利用 其均一孔徑，來截留水中的微粒、細(xì)菌等，使其不能通過濾膜而被去除，其過濾效果相比其 他膜材料12更優(yōu)化。
[0025] 應(yīng)用上述生物膜增氧曝氣板1，本實(shí)用新型制作一種生物膜增氧曝氣裝置，如圖2 所示，其包括一污水蓄水池2、生物膜增氧曝氣板1、生物配藥箱3W及溶解氧監(jiān)測設(shè)備4。
[0026] 其中，所述污水蓄水池2為無色透明的箱體，其容積為Im3-Sm3,所述污水蓄水池2的 上部設(shè)有溢流口 21，其底部設(shè)有增氧口 22和進(jìn)水口 23，所述增氧口 22通過一供氧通道221與 壓縮空氣機(jī)5的增壓口向連接，且所述供氧管道上還設(shè)有一管道止回閥223,所述進(jìn)水口23 設(shè)有進(jìn)水閥231。
[0027] 所述生物膜增氧曝氣板1設(shè)置在所述污水蓄水池2內(nèi)，其外緣與所述污水蓄水池2 的內(nèi)壁相配合;具體的，所述PVC支架板的外緣與污水蓄水池2的內(nèi)壁之間設(shè)置有橡膠密封 件，從而實(shí)現(xiàn)PVC支架板能夠無縫裝入污水蓄水池2中，杜絕氣體從PVC支架板的邊緣溢出。
[0028] 所述生物配藥箱3用于向中空纖維膜上的固氮藍(lán)藻提供營養(yǎng)成份，其加藥管31穿 過所述生物膜增氧曝氣板1上的生物培養(yǎng)液投料孔110,并豎直伸入所述生物膜增氧曝氣板 1內(nèi)，且所述加藥管31上設(shè)有投藥管道閥口 32。
[0029] 所述加藥管31的外徑與所述生物培養(yǎng)液投料孔110的內(nèi)徑相配合，進(jìn)一步的，可W 在所述加藥管31相對生物培養(yǎng)液投料孔110的外壁上設(shè)置橡膠密封件，使加藥管31對生物 培養(yǎng)液投料孔110形成密封設(shè)置；
[0030] 具體的，由上文可知，本實(shí)用新型所述生物膜增氧曝氣板1包括底層PVC支架板 111、中層PVC支架板112、頂層PVC支架板113，所述加藥管31的出藥口設(shè)置在所述底層PVC支 架板和中層PVC支架板之間，在曝氣水流向上運(yùn)動的過程中，所述生物培養(yǎng)液也會通過PVC 支架板上的曝氣孔桐101向上擴(kuò)散，從而使中層膜材料12、頂層膜材料12上的固氮藻類生物 13吸收到生物培養(yǎng)液。
[0031 ] 所述溶解氧監(jiān)測設(shè)備4用于監(jiān)測水體中含氧濃度，其檢測端伸入污水中，通過監(jiān)測 水體中含氧濃度，從而判斷經(jīng)曝氣處理后的水體是否合格。
[0032] 同時(shí)，所述溶解氧監(jiān)測設(shè)備4還可W監(jiān)測固氮藍(lán)藻的生長情況，因此，如圖3所示， 所述生物膜增氧曝氣裝置還包括一控制模塊6,所述控制模塊6與所述生物配藥箱3的投藥 管道閥口 32、溶解氧監(jiān)測設(shè)備4W及污水蓄水池2的進(jìn)水口 23電連接。
[0033] 將所述生物配藥箱3的投藥管道閥口 32與所述溶解氧監(jiān)測設(shè)備4、W及進(jìn)水口 23的 進(jìn)水閥231通過一個(gè)控制模塊6關(guān)聯(lián)控制，從而能夠根據(jù)固氮藍(lán)藻的生長情況，實(shí)時(shí)調(diào)控生 物營養(yǎng)液的投加量及污水停留時(shí)間。
[0034] 當(dāng)溶解氧監(jiān)測設(shè)備4監(jiān)測到水體中的溶氧量達(dá)標(biāo)時(shí)，所述控制模塊控制關(guān)閉投藥 管道閥口32,并開啟污水蓄水池2的進(jìn)水口 23,使溶氧量達(dá)標(biāo)的水體通過溢流口 21溢流出 去。
[0035] 當(dāng)溶解氧監(jiān)測設(shè)備4監(jiān)測到水體中的溶氧量降低時(shí)，所述控制模塊控制開啟投藥 管道閥口 32,并關(guān)閉污水蓄水池2的進(jìn)水口 23,從而加快固氮藍(lán)藻的生長速度，增加水體中 的溶氧量。
[0036] 為便于固氮藻類生物13在見光的環(huán)境中分泌固氮酶，所述生物膜增氧曝氣板1的 總體高度為水體底部到水面高度的3/5-9/10。
[0037] 采用上述生物膜增氧曝氣裝置，實(shí)現(xiàn)一種生物膜增氧曝氣方法，所述生物膜增氧 曝氣方法包括如下步驟：
[0038] S1、將表面吸附有固氮藻類生物13的多層級曝氣板11自藻類生物培養(yǎng)液中取出， 并迅速置于生物膜增氧曝氣裝置中；
[0039] S2、在室溫的條件下連續(xù)培養(yǎng)固氮藻類生物13時(shí)間為48-72小時(shí)，至涵養(yǎng)水體中溶 氧濃度穩(wěn)定維持在7-12mg/l;
[0040] S3、W I-SmVmin的速度向水槽通入空氣，并逐漸增加通氣壓力；
[0041 ] S4、當(dāng)水體中溶解氧的指標(biāo)能長期穩(wěn)定在8-16mg/L，在保持通氣氣壓為0.5Mpa的 條件下，向水槽內(nèi)通入待處理的廢水；
[0042] S5、向待處理的廢水中按照1-10L/小時(shí)的劑量連續(xù)投加藻類生物營養(yǎng)液，廢水在 污水蓄水池2中的停留5-60分鐘，并從污水蓄水池2的溢流口 21排出。
[0043] 具體的，將表面吸附有固氮藻類生物13的膜材料12及PVC支架從藻類生物培養(yǎng)液 中取出后迅速置于存有濃度為50-100mL/L固氮藻類生物13營養(yǎng)液的生物膜增氧曝氣裝置， 在室溫的條件下連續(xù)培養(yǎng)固氮藻類生物13時(shí)間為48-72小時(shí)，同時(shí)連續(xù)監(jiān)測日光照射條件 及水中溶解氧的參數(shù)，當(dāng)水體中溶解氧的指標(biāo)長期穩(wěn)定在7-12mg/L，則可確認(rèn)固氮藻類生 物13移植工序完成。在此過程中，無需投加固氮藻類生物13營養(yǎng)液。
[0044] 通過與污水蓄水池2的底部增氧口 22連通的空氣壓縮機(jī)向水槽內(nèi)W I-SmVmin的 速度通入0.3-0.5Mpa的空氣，且通氣壓力隨著時(shí)間發(fā)展逐漸變強(qiáng)，當(dāng)通氣壓力達(dá)到0.5Mpa 時(shí)，觀測溶解氧的參數(shù)，如果水體中溶解氧的指標(biāo)能長期穩(wěn)定在8-16mg/L，10小時(shí)后，在保 持通氣氣壓為〇.5Mpa的條件下，向水槽內(nèi)通入待處理的廢水。在此過程中，無需投加固氮藻 類生物13營養(yǎng)液。
[0045] 廢水在污水蓄水池 2中的停留時(shí)間為5-60分鐘，完成曝氣工藝后從污水蓄水池 2的 溢流口 21排出。在此過程中，固氮藻類生物13營養(yǎng)液需按照1-10L/小時(shí)的劑量連續(xù)投加，W 水中溶解氧的濃度作為投藥量及污水停留時(shí)間的調(diào)控依據(jù)。
[0046] 具體方法如下表：
[0047]
[0048] 綜上所述，本實(shí)用新型所述生物膜增氧曝氣板I及曝氣裝置、W及藻類生物馴化方 法，通過在曝氣板11上分別鋪設(shè)有固氮生物膜材料12,利用固氮藻類生物13的特性將曝氣 裝置排出的空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥蛛x，并形成一個(gè)阻止氧氣通過的粘液層，使下層氧氣充 分與污水中微生物接觸，提高水體中的含氧濃度，W實(shí)現(xiàn)對污水的凈化作用，同時(shí)采用溶解 氧監(jiān)測設(shè)備4對水體中的含氧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)固氮藍(lán)藻的生長情況，實(shí)時(shí)調(diào)控生 物營養(yǎng)液的投加量及污水停留時(shí)間，從而提高曝氣效率，減少水力停留時(shí)間。
[0049] W上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用W限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生物膜增氧曝氣板，其特征在于，包括多層級疊加設(shè)置的曝氣板，所述每層曝氣 板上分別鋪設(shè)有膜材料，且所述膜材料上附著有固氮藻類生物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜增氧曝氣板，其特征在于，所述膜材料的流道寬度由下至 上逐漸增大。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜增氧曝氣板，其特征在于，所述曝氣板包括頂層、中層、底 層三層支架板，所述三層支架板的厚度由上至下逐層遞增。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述生物膜增氧曝氣板，其特征在于，頂層支架板的厚度為中層支架 板厚度的1/2,中層支架板的厚度為底層支架板厚度的1/2。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜增氧曝氣板，其特征在于，層疊設(shè)置在底層曝氣板上的中 層曝氣板、頂層曝氣板均沿同一豎直方向設(shè)有生物培養(yǎng)液投料孔。6. -種采用權(quán)利要求1所述生物膜增氧曝氣板構(gòu)成的生物膜增氧曝氣裝置，其特征在 于，包括 一污水蓄水池，所述污水蓄水池底部設(shè)有增氧口，所述污水蓄水池的上部設(shè)有溢流口； 一設(shè)置在所述污水蓄水池內(nèi)的生物膜增氧曝氣板，所述生物曝氣板的外緣與所述污水 蓄水池的內(nèi)壁相配合； 一用于向中空纖維膜上的固氮藍(lán)藻提供營養(yǎng)成份的生物配藥箱，所述生物配藥箱加藥 管穿過所述生物膜增氧曝氣板上的生物培養(yǎng)液投料孔，并豎直伸入所述曝氣板內(nèi)，所述加 藥管的外徑與所述生物培養(yǎng)液投料孔的內(nèi)徑相配合； 一用于監(jiān)測水體中含氧濃度的溶解氧監(jiān)測設(shè)備，所述溶解氧監(jiān)測設(shè)備的檢測端伸入污 水中。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物膜增氧曝氣裝置，其特征在于，所述生物膜增氧曝氣板的 外緣與污水蓄水池的內(nèi)壁之間設(shè)置有橡膠密封件。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物膜增氧曝氣裝置，其特征在于，所述多層級曝氣板的總體 厚度為水體底層到水面高度的3/5-9/10。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物膜增氧曝氣裝置，其特征在于，所述生物膜增氧曝氣裝置 還包括一控制模塊，所述控制模塊與所述生物配藥箱的投藥管道閥門、溶解氧監(jiān)測設(shè)備以 及進(jìn)水口的進(jìn)水閥電連接。
【文檔編號】C02F7/00GK205556206SQ201620099004
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月1日
【發(fā)明人】周泳, 胡金霞, 劉璇, 張磊
【申請人】武漢玻爾科技股份有限公司