一种微动力自充氧生化处理装置的制作方法

1.本发明涉及污水处理装置技术领域，特别是指一种微动力自充氧生化处理装置。


背景技术：

2.生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少以及便于运行管理等优点，在处理中等规模的低浓度城市污水方面较活性污泥法更具竞争力。生物膜法处理工艺中需要进行好氧曝气处理过程，常规的好氧曝气多采用鼓风机、风管、微孔充氧装置对待处理污水进行充氧曝气，优点是充氧效率高，但缺点是设备价格高、能耗高，并且易损坏维护成本高、导致运维难度大及运维成本高等问题。
3.公开号为cn110713252a的中国发明专利公开了一种高效生物好氧反应装置及其污水处理方法。其所公开的生物好氧反应装置，为圆柱体或立方体，且包括位于下方的活性污泥反应单元和位于上方的生物膜反应单元，所述活性污泥反应单元与所述生物膜反应单元相连通；所述生物好氧反应装置还包括一水循环系统，其由导流管、循环泵、射流曝气管组成。该方案在进行污水处理时要持续利用曝气风机对穿孔曝气管持续进行曝气，从而提高水中溶解氧的含量。但是该方案存在曝气能耗高导致污水处理成本高的问题，且存在曝气产生的气体利用率低导致曝气效率低的问题。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种微动力自充氧生化处理装置，解决了现有技术中常规曝气充氧效率低、曝气能耗高导致污水处理成本高的问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种微动力自充氧生化处理装置，包括好氧生物处理池，所述好氧生物处理池内设有若干个自充氧生化床，所述自充氧生化床包括固定设在好氧生物处理池内的导向组件，导向组件上滑动连接有框架，框架上横向设置有若干组高效生物载体组件、竖向设置有若干自充氧胶囊，框架底部与气浮组件相连接，气浮组件均与充气控制组件相连接。
6.优选的，所述导向组件包括若干升降导杆，升降导杆底部与好氧生物处理池固定连接，框架上固定设有若干滑块且通过滑块与升降导杆滑动连接。
7.优选的，所述气浮组件包括固定设在框架底部的气囊，气囊上设有进气口和出气口，进气口与充气控制组件相连接，出气口与排气组件相连接。
8.优选的，所述充气控制组件包括空气泵，空气泵通过充气管与若干气囊的进气口相连接，进气口和出气口上均设有电磁阀，空气泵和电磁阀均与控制器电性连接。
9.优选的，所述排气组件包括若干个固定设在框架上的排气管，排气管一端均与出气口相连接，排气管的数量与高效生物载体组件数量一致且对应设在其下方，排气管侧壁开设有若干排气孔。
10.优选的，所述自充氧胶囊包括囊体，框架上部和下部均设有若干插接环架，囊体两
端分别与插接环架插接配合，囊体上竖向开设有若干气室，且气室在囊体两侧交替开设有开口，开口位于气室侧壁下部，气室顶部和/或侧壁均上设有若干个气孔。
11.进一步，所述开口的下底边与气室最低点齐平。所述囊体为环状pe材质囊体，开口分别开设在环状pe材质囊体的外环面和内环面上。所述气室的竖向截面为等腰梯形或矩形。
12.优选的，所述高效生物载体组件包括固定设在框架上的承载绳或承载杆，承载绳或承载杆上转动设有若干填料，相邻填料之间的承载绳或承载杆上均设有限位件。进一步，所述填料为空心球填料、条状填料或组合填料，所述限位件为套管。
13.本发明的有益效果：1：通过在好氧生物处理池内设置多组自充氧生化床，从而使污水处理单元的自充氧生化床模块化设计，方便安装、维护、检修，使得长期维护更换成本更低，检修时不停水、不暂停污水处理，不影响生产效率。
14.2：设置充气控制组件能够给气浮组件充气，利用气浮组件产生浮力将自充氧生化床上浮进行充气，气浮组件排气后自充氧生化床在重力作用下下沉进行气体释放，从而完成对污水的曝气过程，全过程仅需要开启充气控制组件对气浮组件进行充放气，装机功率大幅降低，能耗远远低于传统曝气设备。进一步将气浮组件的出气口与排气组件相连接，并将排气组件对应设在高效生物载体组件下方，从而在对气浮组件排气时排出的气体经过排气组件排出并释放在高效生物载体组件上，既能够实现曝气过程，增加气体利用率和水体传质效率，又能够便于随气体上浮带动水体流动使高效生物载体组件上老化的生物膜脱落。
15.3：随着框架在气浮组件的作用下上浮和下沉，自充氧胶囊进行充气和缓释曝气过程，实现气室内水/气交替改变，达到低能耗充氧目的，而缓慢释放气体的过程能够提高对气体中氧气的吸收率，提高了曝气的效率。进一步释放的气体在自充氧胶囊的结构作用下进行多重缓释释放，能够进一步提高曝气的效率。同时随自充氧生化床的升降能够对污水进行搅拌混合，既保证好氧池充足的氧气含量又起到了混合均匀作用；高效生物载体组件也随着交替的漏出与淹没在水体形成好氧/缺氧的环境，更加充分降解水中污染物。
16.4：每个自充氧生化床的升降频率由充气控制组件控制，可根据实际进水、水质情况需求对自充氧生化床的升降单个控制或者组合控制，并能够控制升降高度及升降时间间隔，控制模式灵活智能，且适应性强。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明微动力自充氧生化处理装置平面结构示意图；图2为本发明自充氧生化床结构示意图；图3为本发明排气管和插接环架结构示意图；图4为本发明气室的截面为矩形时的剖面结构示意图；图5为本发明图4中气室截面结构放大示意图；
图6为本发明气室截面为等腰梯形时的剖面结构示意图；图7为本发明气室内设置隔板的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.如图1、2所示，实施例1，一种微动力自充氧生化处理装置，包括好氧生物处理池，好氧生物处理池1内设有若干个自充氧生化床2，在实际应用时自充氧生化床2的数量根据实际好氧生物处理池的面积来设定，以满足整个好氧生物处理池的曝气需要。自充氧生化床2包括固定设在好氧生物处理池1内的导向组件，具体的，导向组件竖向设置且下端与好氧生物处理池固定连接。导向组件上竖向滑动连接有框架21，框架21上横向设置有若干组高效生物载体组件8、竖向设置有若干自充氧胶囊3，本实施例中，高效生物载体组件与自充氧胶囊交替设置，若干自充氧胶囊3和高效生物载体组件均呈矩形阵列设置。框架11底部与气浮组件相连接，气浮组件均与充气控制组件相连接，充气控制组件能够控制气浮组件的充气和放气。
21.该实施例在应用的时候，在进行污水的好氧处理时，初始阶段充气装置对所有气浮组件进行充气，使所有自充氧生化床在气浮组件的作用下沿导向组件上浮至水面，升起过程中自充氧胶囊内的水流出，从而对所有自充氧胶囊进行新鲜空气的补充。同时高效生物载体组件也离开水体，附着在高效生物载体组件上的微生物与空气充分接触吸氧，此时整个自充氧生化床暴露在空气中，充分接触空气中的氧气。随后气浮组件放气，失去气浮组件承载的自充氧生化床在重力作用下沉入水下，自充氧胶囊持续进行气体释放，逐级释放的气体对好氧池污水进行充氧，同时对污水进行混合搅拌，实现对水体进行曝气目的。当某组自充氧生化床的自充氧胶囊的气体释放减慢或释放完毕时，充气装置再次工作，对释放完毕的自充氧生化床底部的气浮组件进行充气，从而将其浮起对其上的自充氧胶囊进行气体补充。本装置的全过程仅需要完成充气装置对气浮组件的充气过程以及对气囊气体的释放过程需要消耗能量，同时由于自充氧生化床整体升降也对污水进行搅拌混合，既保证给水体充足的氧气含量，又起到了混合均匀作用，整个过程通过智能化控制方式对不同组别的自充氧胶囊按需进行单独控制，控制模式灵活方便。同时使高效生物载体组件交替的漏出及淹没在水体形成好氧/缺氧的环境，从而能够更加充分降解水中污染物。通过本装置的污水处理过程绿色环保，能源消耗极低，并且简化了设备结构，增加使用寿命，降低运维难度，有效降低运维成本。
22.实施例2，在实施例1的基础上，导向组件包括若干升降导杆7，升降导杆7底部固定设有脚板，通过脚板与设在好氧生物处理池1底部的地脚螺栓相连接。本实施例中，每组自充氧生化床共对应设置四根升降导杆，框架21上固定设有若干滑块且通过滑块与升降导杆7滑动连接。设置滑块与升降导杆配合能够使框架的升降更顺滑，阻力更小。本实施例中，每组导向组件共包括四根矩形分布的升降导杆7，框架与每根升降导杆之间通过两块滑块滑动配合。当气浮组件带动框架上浮时，在滑块与升降导杆的配合作用下竖向滑动更稳定、平
顺。可选的，四根升降导杆顶部通过矩形框架连接，以提高结构稳定性。
23.如图2、3所示，气浮组件包括固定设在框架21底部的气囊4，本实施例中气囊4为弹性气囊，在充气时膨胀，放气时自动收缩。气囊4上设有进气口和出气口，进气口与充气控制组件相连接，出气口与排气组件相连接。
24.其中，充气控制组件包括空气泵5，空气泵5通过充气管6与若干气囊4的进气口相连接，气囊4的进气口和出气口上均设有电磁阀12，空气泵5和所有电磁阀12均与控制器9电性连接，通过控制器能够控制电磁阀的通断和空气泵的开闭，从而在充气时控制进气口的电磁阀开启、出气口的电磁阀关闭，放气时进气口的电磁阀关闭、出气口的电磁阀开启。
25.排气组件包括若干个固定设在框架21上的排气管11，排气管11一端均与对应气囊的出气口相连接，排气管11的数量与高效生物载体组件8数量一致且对应设在其下方，排气管11侧壁开设有若干排气孔。气囊4的出气口处的电磁阀开启时，气囊内放出的气体经过排气管上的排气孔释放进入水中，从而进行曝气增氧，并且由于排气孔设在高效生物载体组件下方，能够在放气时产生的气泡上浮时触动高效生物载体，促进其上的老化生物膜层脱落。
26.实施例3，在实施例2的基础上，自充氧胶囊3包括囊体22，框架21上部和下部均设有若干插接环架40，囊体22两端分别与插接环架40插接配合。本实施例中，囊体22为环状pe材质囊体，插接环架上设有圆形环，安装时囊体两端分别与圆形环插接配合。囊体22上竖向开设有若干气室23，且气室23在囊体22两侧交替开设有开口41，开口41位于气室23侧壁下部，气室23顶部和/或侧壁均上设有若干个气孔24。本实施例中，自充氧胶囊为pe材质结构，具有成本低、较传统好氧曝气膜片结构简单且使用年限长的特点。开口41的下底边与气室23最低点齐平，且开口41分别开设在环状pe材质囊体的外环面和内环面上。
27.如图4、5所示，气室23的竖向截面结构为矩形，气孔24开设在矩形气室顶部和内外两侧的侧壁上，此种结构能够节省空间，在有限体积的囊体条件下设置更多的气室。
28.另外，如图6所示，作为另一种可选方案，气室23的竖向截面为等腰梯形，开口41位于等腰梯形的下底对应的气室侧壁上，气孔开设在腰所对应的顶部侧壁及上下底对应的侧壁上，图6为顶部侧壁的气孔设置位置示意，上下底对应的侧壁上的气孔开设在侧壁上半部分，从而利用腰所对应的气室底部侧壁为倾斜的设置方式，避免沉淀物沉积在气室底部堵塞气孔24，又能够使气室顶部为斜面，利于气体从顶部气孔排出。
29.本实施例中，如图4、6所示，气室23优选为圆环型气室，即每层仅设有一个气室，结构更加简单容易加工。另外作为可选方案，如图7所示，可选在囊体侧壁通过隔板42分隔成设置若干列气室，若干列气室等间距周向排列在囊体侧壁，设置隔板，能够增加结构的坚固程度，提高连接稳定性。
30.当自充氧胶囊随框架在气囊4充气膨胀的带动下上浮至水面时，气室23内的水自然经过开口41排出，新鲜气体充满气室23，随着气囊放气，框架重力作用下带动自充氧胶囊下沉进入水中，气室内低于开口部分的气体随进入水中的过程大部分直接经过开口释放在水中，同时随着气体排出，污水逐渐经过开口进入气室内部，其余部分及高于开口部分的气体经过气室顶部和侧壁的气孔缓慢释放进入上方气室内或释放入囊体22周围水中，进入上方气室内的气体随机经过开口处释放或逐级向上方气室缓慢释放，释放过程中对进入气室内部的污水进行曝气，增加其氧气含量。并且部分经过气室侧壁的气孔释放的气体在上浮
至上方气室开口处时会产生剪切作用，进一步搅动水体。随着下级气室的气体释放在上级气室内的污水中，能够搅动污水并促进气室内污水和气室外污水经过开口流动交换。通过多级的缓慢释放，增加了气体与污水接触时间，提高了气体释放利用率从而提高了曝气溶氧效率。同时经过开口及气孔释放的气体气泡更加细小，增加氧气利用率。
31.实施例4，在实施例3的基础上，高效生物载体组件8包括固定设在框架上的承载绳或承载杆25，承载绳或承载杆25上转动设有若干填料26，相邻填料26之间的承载绳或承载杆25上均设有限位件27。本实施例中优选限位件为套管，套管能够限制相邻填料之间的距离。本实施例中，优选框架上固定设置承载杆25，填料转动设在承载杆上，填料26可选为空心球填料、条状填料或组合填料，具有挂膜快、生物膜发育良好的特点，便于在填料上形成丰富的生物群落，构成细菌、藻类、原生动物、后生动物等长的食物链。填料在承载杆上分布均匀，并且高效生物载体组件均匀设在框架上，克服了传统污水处理设备中载体填料堵塞拦截装置、填料上浮等弊端。载体在水中的碰撞和剪切作用下，使附着在其上的空气气泡更加细小，增加氧气的利用率。在换气上浮或者在排气管11排出气体过程中，载体在水流冲击下发生震颤或以承载杆为轴发生转动，加快传质效率，并加速载体上老化的生物膜脱落的进程。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微动力自充氧生化处理装置，包括好氧生物处理池（1），其特征在于：所述好氧生物处理池（1）内设有若干个自充氧生化床（2），所述自充氧生化床（2）包括固定设在好氧生物处理池（1）内的导向组件，导向组件上滑动连接有框架（21），框架（21）上横向设置有若干组高效生物载体组件（8）、竖向设置有若干自充氧胶囊（3），框架（21）底部与气浮组件相连接，气浮组件均与充气控制组件相连接。2.根据权利要求1所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述导向组件包括若干升降导杆（7），升降导杆（7）底部与好氧生物处理池（1）固定连接，框架（21）上固定设有若干滑块且通过滑块与升降导杆（7）滑动连接。3.根据权利要求2所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述气浮组件包括固定设在框架（21）底部的气囊（4），气囊（4）上设有进气口和出气口，进气口与充气控制组件相连接，出气口与排气组件相连接。4.根据权利要求3所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述充气控制组件包括空气泵（5），空气泵（5）通过充气管（6）与若干气囊（4）的进气口相连接，进气口和出气口上均设有电磁阀（12），空气泵（5）和电磁阀（12）均与控制器（9）电性连接。5.根据权利要求4所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述排气组件包括若干个固定设在框架（21）上的排气管（11），排气管（11）一端均与出气口相连接，排气管（11）的数量与高效生物载体组件（8）数量一致且对应设在高效生物载体组件（8）下方，排气管（11）侧壁开设有若干排气孔。6.根据权利要求1~5任一项所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述自充氧胶囊（3）包括囊体（22），框架（21）上部和下部均设有若干插接环架（40），囊体（22）两端分别与插接环架（40）插接配合，囊体（22）上竖向开设有若干气室（23），且气室（23）在囊体（22）两侧交替开设有开口（41），开口（41）位于气室（23）侧壁下部，气室（23）顶部和/或侧壁均上设有若干个气孔（24）。7.根据权利要求6所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述开口（41）的下底边与气室（23）最低点齐平；所述囊体（22）为环状pe材质囊体，开口（41）分别开设在环状pe材质囊体的外环面和内环面上。8.根据权利要求7所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述气室（23）的竖向截面为等腰梯形或矩形。9.根据权利要求8所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述高效生物载体组件（8）包括固定设在框架（21）上的承载绳或承载杆（25），承载绳或承载杆（25）上转动设有若干填料（26），相邻填料（26）之间的承载绳或承载杆（25）上设有限位件（27）。10.根据权利要求9所述的微动力自充氧生化处理装置，其特征在于：所述填料（26）为空心球填料、条状填料或组合填料，所述限位件（27）为套管。

技术总结
本发明公开了一种微动力自充氧生化处理装置，涉及污水处理装置技术领域，包括好氧生物处理池，所述好氧生物处理池内设有若干个自充氧生化床，所述自充氧生化床包括固定设在好氧生物处理池内的导向组件，导向组件上滑动连接有框架，框架上横向设置有若干组高效生物载体组件、竖向设置有若干自充氧胶囊，框架底部与气浮组件相连接，气浮组件均与充气控制组件相连接。解决了现有技术中常规曝气充氧效率低、曝气能耗高导致污水处理成本高的问题。曝气能耗高导致污水处理成本高的问题。曝气能耗高导致污水处理成本高的问题。


技术研发人员：马安然 王杨利 赵双双 马小欠
受保护的技术使用者：马安然
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/21