專利名稱：一種帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物化工領域中的固液分離技術和生化反應技術，特別涉及既可以進行生化反應，同時又能進行固液分離的裝置。
背景技術：
專利CN1363526A報道了一種對生物反應器混合液過濾的方法和裝置，是由多孔過濾基材形成的過濾膜，將密封空腔及出水口的動態(tài)膜過濾組件放置在生物反應器內(nèi)的液面下；過濾組件單元的出水口與生物反應器的出水口相連通。微生物會在過濾膜上形成生物膜，在反應器水位和出水井水位壓差的驅(qū)動下，混合液經(jīng)生物膜過濾出水。由于該裝置是靜止安裝在含微生物的混合液液面下，一段時間后，生物膜會生長過厚，必須通過加大流過膜面的氣量，使生物膜脫落。為了清除過剩的生物膜，通常設置清洗設施，清洗時易導致生物膜破裂，因而該過濾方法和裝置存在生物膜不穩(wěn)定而導致出水水量變化不穩(wěn)定問題，而且生物膜破裂會導致出水質(zhì)量下降的問題；且該方法的生物膜全部生長在混合液中，生物所需氧氣靠曝氣設施供給，供氧效率較低，而且由于生物密度大，對供氧系統(tǒng)要求高，使成本增高，系統(tǒng)除污能力降低。
現(xiàn)有生物轉(zhuǎn)盤技術，如專利CN98218494.8，采用塑料或金屬等制成的盤片，固定安裝在氧化槽中的水平軸上，部分盤片浸沒在污水下；盤片上會生長一層生物膜，污水與之接觸后可被凈化。通過轉(zhuǎn)動盤片到空氣中，使盤片上生長的生物不斷獲得生長所需要的氧氣，同時不斷與污水作用，降解水中污染物，生物膜逐漸變厚，過剩的生物膜由于污水水流與盤面之間產(chǎn)生剪力的作用而剝落。但現(xiàn)有生物轉(zhuǎn)盤本身無固液分離功能，在生物轉(zhuǎn)盤完成生化反應之后，需要另外配套固液分離設施分離微生物和水，因而系統(tǒng)流程多，設施龐大，效率低，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將生物膜過濾與生物轉(zhuǎn)盤技術相結(jié)合的帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，可在進行生化反應的同時，完成混合液固液分離，并提高生物膜過濾功能的穩(wěn)定性，高效供氧，從而提高生化反應能力和效率。
本發(fā)明的帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，包括轉(zhuǎn)軸，其兩端裝有軸承和軸承座，及驅(qū)動裝置；其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸為空心管轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上安裝有過濾腔，該過濾腔由多孔材料做成的過濾膜封閉而成，空心管轉(zhuǎn)軸穿過過濾腔，處于過濾腔內(nèi)的空心管轉(zhuǎn)軸壁上有孔和過濾腔相通，軸承座上裝有與空心管轉(zhuǎn)軸相通的管道。
所述的過濾腔也可由安裝在空心管上的圓形支架外包覆有具有一定篩分孔徑的多孔材料組成。
所述的空心管轉(zhuǎn)軸上可平行排列安裝多個過濾腔。
所述空心管轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動，可采用電機經(jīng)減速器驅(qū)動空心管轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，或在過濾腔的外壁上安裝有多個氣罩，通過氣體驅(qū)動空心管轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
可供選用的多孔材料包括金屬網(wǎng)、尼龍網(wǎng)、或無紡布。
使用時，將本發(fā)明的帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置放入生物反應器之中，使空心管轉(zhuǎn)軸被生物反應混合液完全淹沒。將軸承座上的管道與反應器的出水口相連通，使反應器內(nèi)的液面高于反應器的出水口，形成1-20cm的液位差；啟動驅(qū)動裝置使空心管主軸和過濾腔不斷轉(zhuǎn)動；在水位差的驅(qū)動下，反應器混合液中液體透過過濾膜，進入過濾腔，經(jīng)轉(zhuǎn)軸上的孔進入轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔，再經(jīng)軸承座上管道流過反應器的出水口流出反應器，將初期濾液返回生物反應器或棄去；隨著過濾的不斷進行，反應器內(nèi)微生物代謝產(chǎn)物和微生物等在過濾膜表面逐漸形成生物膜，當出水中懸浮固體濃度逐步降低并接近為零時，即可進行正常的過濾出水不斷轉(zhuǎn)動的過濾腔產(chǎn)生的剪切力使老化的生物膜脫落，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動速度在1-3轉(zhuǎn)/分鐘，就能維持生物膜厚度，保證出水質(zhì)量和出水能力。所述過濾腔放置在反應池時，還可以部分或全部位于水面以下。反應混合液中固體會沉降在反應器底部，可定期排出。
本發(fā)明所使用的濾布材料可以是金屬網(wǎng)、尼龍網(wǎng)、無紡布等多孔材料，選用較大孔徑的膜材料，可以提高出水速度，但出水水質(zhì)較差；選用較小孔徑的膜材料，可以提高出水水質(zhì)，但出水速度降低；可以根據(jù)出水水質(zhì)水量的要求，選擇合適的膜材料，一般孔徑為0.1-0.5mm。
現(xiàn)有技術將由過濾膜組成的過濾腔靜止安裝在生物反應器混合液中，在生物反應器混合液中，生物會在過濾膜表面不斷生長，在過濾膜過量生長的生物膜會減小過濾膜過濾能力，現(xiàn)有技術是通過定期提供大氣流等措施，清除過多的生物膜，因此，生物膜不穩(wěn)定，導致過濾能力不穩(wěn)定；有時大氣流沖刷會使過濾膜上生物膜破裂，使過濾出水質(zhì)量變差。維持一定厚度的生物膜能夠維持穩(wěn)定的過濾能力和過濾液質(zhì)量。本發(fā)明提出了旋轉(zhuǎn)生物膜對生物反應器混合液進行過濾的方法，其主要技術措施是將多孔材料構成的過濾膜做成的過濾腔安裝在空心管轉(zhuǎn)軸上，通過驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，使過濾腔和過濾膜轉(zhuǎn)動，從而使過濾膜與混合液產(chǎn)生剪切作用，通過控制轉(zhuǎn)動速度，可以控制這種剪切作用，使過濾膜上生物膜保持穩(wěn)定，從而保持了穩(wěn)定的過濾能力和過濾質(zhì)量。與現(xiàn)有技術相比，現(xiàn)有技術將全部過濾膜放置在混合液液面下，需要為過濾膜上生長的生物提供氧氣，因此，需要配置曝氣系統(tǒng)，本發(fā)明將過濾膜部分置于混合液中，部分置于空氣中，通過轉(zhuǎn)動，使過濾膜交替與空氣和混合液接觸，使過濾膜上生物既能在空氣中直接獲得氧氣，又能在混合液中獲得養(yǎng)分，進行生化過程并對混合液進行過濾，這種為過濾膜表面生物供氧的方式比現(xiàn)有技術采用的曝氣方法效率高，節(jié)省能源。
本發(fā)明與現(xiàn)有生物轉(zhuǎn)盤技術相比，生物轉(zhuǎn)盤只能凈化污水，不能過濾污水，本發(fā)明由于用過濾腔代替盤片，應用到污水處理中，既能凈化污水，又能過濾污水。
本發(fā)明的一種帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置既能進行生化反應，又能進行固液分離，由于充氧效率高，使生化反應能夠高效進行，而且采用旋轉(zhuǎn)生物膜使生物膜與混合液產(chǎn)生速度差除去過剩生物膜的方式，使生物膜能夠保持穩(wěn)定，從而得到穩(wěn)定的固液分離效果和需要的固液分離能力。


圖1為在反應池上應用本發(fā)明的示意圖。
具體實施例方式實施例1應用本發(fā)明處理城市污水。
在本實施例中，采用孔徑為0.5毫米的耐生物降解的塑料網(wǎng)為過濾膜材料，如圖1所示的工作中的旋轉(zhuǎn)生物膜裝置，1為過濾膜，2為由兩片過濾膜組成的空腔，3為空腔支架，4為旋轉(zhuǎn)生物膜裝置主軸，一端封閉，另一端敞開，5為主軸在空腔內(nèi)部開的過水小孔，7為安裝在過濾腔上的氣杯。6為反應池水位，8為反應池，9為曝氣管，布置在反應池底，10為底座，底座在反應池中，底座上裝有軸承座和軸承11，旋轉(zhuǎn)生物膜裝置12的主軸5的兩端放在軸承里，放置主軸敞開端的軸承座上裝有連接到反應池的出水口13的連接管14，15為位于反應池底部的排泥管，16為出水井，其進水口17有水管18與反應池出水口13相連，出水井的出水管19上裝有閥門20，可以控制出水井水位22。污水通過反應池進水口13連續(xù)進入反應池，水位控制在將旋轉(zhuǎn)生物膜裝置的主軸淹沒，由風機21提供的具有壓力大約為5米水柱的氣體，通過管道輸送到曝氣管，從曝氣管噴出，撞擊氣杯7，帶動旋轉(zhuǎn)生物膜裝置轉(zhuǎn)動，控制轉(zhuǎn)速在1-2轉(zhuǎn)/分鐘，在運行開始階段，過濾腔上生物膜還未形成，出水中含有大量懸浮污泥，水質(zhì)較差，通過一段時間運行，根據(jù)實際情況的不同，在3-10天之間，就會形成很好的生物膜，當進水水質(zhì)在COD200-400mg/l，固體懸浮物在100-200mg/l，出水水質(zhì)在30-50mg/lCOD，固體懸浮物濃度控制在5mg/l以下。通常轉(zhuǎn)速在1-4轉(zhuǎn)/分，使反應池8水位與出水井16水位差控制在10-20cm以內(nèi)。水位差過大時，通常是生物膜較厚，這時出水流量小，水位差較小時，通常生物膜較薄，這時生物膜容易破壞，使混合液中固體流失，影響固液分離效果；同時會導致流速過快，使混合液在生物膜上停留時間縮短，生化反應進行不充分，從而影響出水水質(zhì)。一般控制水位差在1-20cm，優(yōu)選的水位差范圍是10-20cm。
實施例2應用本發(fā)明處理城市污水。
在本實施例中，采用與實施例1相同的旋轉(zhuǎn)生物膜裝置，其中過濾膜選擇網(wǎng)眼孔徑為0.1毫米的尼龍網(wǎng)，反應池為氧化溝，氧化溝運行參數(shù)為混合液懸浮污泥濃度為8000-9000mg/l，水力停留時間為5小時，污泥停留時間為25天，平均溶解氧濃度控制在1-2mg/l，進水水質(zhì)為在COD200-400mg/l，固體懸浮物在100-200mg/l，將旋轉(zhuǎn)生物膜裝置完全淹沒在水下。實施效果出水水質(zhì)在30-50mg/lCOD，固體懸浮物濃度控制在3mg/l以下。
權利要求
1.一種帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，包括轉(zhuǎn)軸，其兩端裝有軸承和軸承座，及驅(qū)動裝置；其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸為空心管轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上安裝有過濾腔，該過濾腔由多孔材料做成的過濾膜封閉而成，空心管轉(zhuǎn)軸穿過過濾腔，處于過濾腔內(nèi)的空心管轉(zhuǎn)軸壁上有孔和過濾腔相通，軸承座上裝有與空心管轉(zhuǎn)軸相通的管道。
2.如權利要求1所述帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，特征在于所述的過濾腔由安裝在空心管上的圓形支架外包覆有具有一定篩分孔徑的多孔材料組成。
3.如權利要求1所述帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，特征在于所述的空心管轉(zhuǎn)軸上平行排列安裝多個過濾腔。
4.如權利要求1所述帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，特征在于所述空心管轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動采用電機經(jīng)減速器驅(qū)動空心管轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動或在過濾腔的外壁上安裝有多個氣罩，通過氣體驅(qū)動空心管轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
5.如權利要求1所述帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置，特征在于所述可供選用的多孔材料包括金屬網(wǎng)、尼龍網(wǎng)、或無紡布。
全文摘要
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)生物膜裝置，包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸兩端裝有軸承和軸承座，及驅(qū)動裝置；其特征是轉(zhuǎn)軸是空心管，轉(zhuǎn)軸上安裝有過濾腔，過濾腔是有多孔材料構成的過濾膜圍成的空腔，空心管轉(zhuǎn)軸穿過過濾腔，過濾腔內(nèi)的空心管轉(zhuǎn)軸的壁上有孔和過濾腔相通，軸承座上裝有與空心管轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔相通的管道。本發(fā)明的一種帶有過濾腔的生物轉(zhuǎn)盤裝置既能進行生化反應，又能進行固液分離，由于充氧效率高，使生化反應能夠高效進行，而且采用旋轉(zhuǎn)生物膜的方式，使生物膜能夠保持穩(wěn)定，從而得到穩(wěn)定的固液分離效果和需要的固液分離能力。
文檔編號B01D69/04GK1590316SQ03152969
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月5日 優(yōu)先權日2003年9月5日
發(fā)明者黃衛(wèi)東, 陶明清, 儲冬曙 申請人:中國科學技術大學, 鎮(zhèn)江中天城市水務環(huán)保有限公司