自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是污水處理行業(yè)中污水處理設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)明。
【背景技術(shù)】
[0002]好氧生化治理是污染治理的一個重要技術(shù)手段。常規(guī)的好氧生化治理往往需要消耗大量的能源。以廈門市為例，采用活性污泥法處理并達二級排放標準的情況下，動力消耗費用往往占運營成本的25-45%，為運營成本中最大的支出。因此，通過技術(shù)手段降低動力消耗的支出是有效降低污水處理運營成本的關(guān)鍵。
[0003]《2013年中國環(huán)境狀況公報》十大流域的國控斷面中，I?III類、IV?V類和劣V類水質(zhì)斷面比例分別為71.7%、19.3%和9.0%。主要污染指標為化學需氧量、高錳酸鹽指數(shù)和五日生化需氧量。在未來的較長時期內(nèi)，威脅國人健康的河流污染治理仍然是我國環(huán)境工作者的重要使命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]自然界的水體往往存在著一定的重力勢能和動能。如果盡量利用水體自身攜帶的重力勢能和動能進行污水處理，往往可大大降低能源的消耗。本發(fā)明主要針對河流污染治理，在大量采用已申報(在審)專利2015204075026 “漂浮式水輪機”和2015103851823 “浮筒式生物轉(zhuǎn)筒”相關(guān)技術(shù)(申請人和本專利申請人相同)的同時，對生物轉(zhuǎn)筒技術(shù)進行了進一步的改進和創(chuàng)新，提出全新低能耗的好氧水力生物轉(zhuǎn)筒的污染治理解決方案。
[0005]為系統(tǒng)性地說明
【發(fā)明內(nèi)容】
，有必要先闡述河流污染好氧治理的難點。
[0006]1、河水流量大，采用常規(guī)技術(shù)需較大的建設(shè)成本和運營成本。生物轉(zhuǎn)筒技術(shù)一般采用1-2小時的水力停留時間，即使河水流量僅為I立方米/秒，單單氧化池即需占用3600-7200立方米的池容，因此建設(shè)成本較高。大流量也意味著將產(chǎn)生高昂電耗和藥耗以及較大的運營管理費用。
[0007]2、河面一般都較寬，常規(guī)生物轉(zhuǎn)筒設(shè)備使用困難。即使占用河面進行污水處理，常規(guī)生物轉(zhuǎn)筒設(shè)備7-8米的轉(zhuǎn)軸長度往往無法橫跨水面，僅能對河流的部分污水進行處理。采用筑壩的方式縮短或分割河面寬度的情況下，又將大大增加了土建投資。
[0008]3、較嚴重有機污染的河流往往存在淤泥處理的問題。淤泥處理不當將產(chǎn)生臭氣溢出的問題，嚴重影響處理效果。
[0009]4、河水流量變化大。豐水期的流量往往是枯水期流量的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，因此需要處理設(shè)備具有良好的耐沖擊負荷的特性。
[0010]為了解決以上問題，”自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒”(以下簡稱“水力轉(zhuǎn)筒”)通過采用了以下的技術(shù)方案，很好地解決了以上問題。
[0011 ] 1、采用水輪機和生物轉(zhuǎn)筒結(jié)合一體化的方案。
[0012]生物轉(zhuǎn)筒技術(shù)耐沖擊負荷和動力消耗低的特性是自生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)發(fā)展以來就具有的明顯特點。本發(fā)明繼承了生物轉(zhuǎn)筒技術(shù)的這一優(yōu)勢，和水輪機一體化，使用水力為主要動力源的特征，又使得本發(fā)明在運營成本上具有更加明顯的優(yōu)勢。
[0013]2、采用模塊化的漂浮式結(jié)構(gòu)。
[0014]模塊化的設(shè)計利于快速加工生產(chǎn)和安裝，漂浮式結(jié)構(gòu)有效地解決了轉(zhuǎn)軸長度增加后，中部將產(chǎn)生較大彎矩的問題，可靈活應對河面寬度的變化。同時，在無條件建設(shè)氧化槽的情況，設(shè)備可直接利用水面進行安裝，省去了征地的費用，因而克服了生物轉(zhuǎn)筒技術(shù)占地大的缺點。
[0015]3、利用水力進行排泥。
[0016]河底淤泥是河水發(fā)臭主要原因，因此不間斷的清理河底淤泥十分必要。一體化的水輪機帶動生物轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的同時也為螺旋排泥設(shè)備提供動力(螺旋排泥設(shè)備經(jīng)過變速后連續(xù)低速運行)，氧化槽和沉淀池合建一舉兩得，進一步降低了土建造價，降低了能耗。
[0017]4、設(shè)置輔助變頻動力和轉(zhuǎn)速監(jiān)控傳感器(或溶解氧傳感器)。
[0018]在枯水期水流量小，水輪機產(chǎn)生的動力不足的情況下，會直接影響生物轉(zhuǎn)筒的好氧處理效果。通過設(shè)置轉(zhuǎn)速監(jiān)控傳感器(或溶解氧傳感器)、變頻電機和單向(離合器)軸承可將水力和外加動力疊加，并實現(xiàn)動力的最小投入。
[0019]自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒的分類。
[0020]由于實際工程的條件往往不同，自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒也必須根據(jù)條件的不同做一些變化。按進水方式的不同大致可以分成四大類，即兩端進水型、中部進水型、徑向進水型和軸流進水型。實際工程也可以是多種型號的組合。所有型號的共同特征是:均設(shè)置漂浮式水輪機、浮筒式生物轉(zhuǎn)筒和水力排泥設(shè)備，水輪機轉(zhuǎn)速可調(diào)且其外徑和生物轉(zhuǎn)筒外徑相等。
[0021]1、兩端進水型。兩端進水型一般由兩個重力型水輪機和生物轉(zhuǎn)筒組合而成，一般都需要設(shè)置溢流堰，通過適當抬高進水的重力勢能來提供整個設(shè)備的動力。污水由兩端進入后沿轉(zhuǎn)軸向中部流動，經(jīng)好氧處理后再經(jīng)中部的出水口排出氧化槽。通過調(diào)整進水流量來調(diào)整轉(zhuǎn)速，多余流量通過旁通管流出或堰頂溢流。
[0022]2、中部進水型。一般由一個重力型水輪機和兩邊的兩個生物轉(zhuǎn)筒組合而成，一般都需要設(shè)置溢流堰。和兩端進水型相反，污水由中部進入后沿轉(zhuǎn)軸向兩端流動，經(jīng)好氧處理后再經(jīng)兩端的兩個出水口分別排出氧化槽。同樣通過調(diào)整進水流量來調(diào)整轉(zhuǎn)速，多余流量通過旁通管或堰頂溢流。
[0023]3、徑向進水型。徑向進入的污水經(jīng)生物轉(zhuǎn)筒處理后同樣徑向排出，水輪機的葉輪外部為二維等變角螺線葉片，其長度和轉(zhuǎn)軸等長，利用葉輪之間的空間設(shè)置輕質(zhì)填料。一般都需要設(shè)置水槽(常年水流量較大能確保水輪機轉(zhuǎn)速時可不設(shè))，確保水力轉(zhuǎn)筒始終處于漂浮狀態(tài)并為水輪機提供穩(wěn)定的動力。水輪機的轉(zhuǎn)速可調(diào)，即通過手動調(diào)整調(diào)速花籃改變?nèi)~輪角度，從而實現(xiàn)調(diào)速。
[0024]4、軸流進水型。在設(shè)備的一端進水，另一端排水。水輪機采用軸流型簡易水輪機，其數(shù)量可根據(jù)需要選定，位置可在端部，也可在中部。一般都需要設(shè)置溢流堰，確保水力轉(zhuǎn)筒始終處于漂浮狀態(tài)。水輪機的轉(zhuǎn)速可調(diào)，即通過手動調(diào)整調(diào)速花籃改變?nèi)~輪角度，從而實現(xiàn)調(diào)速。
[0025]自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒的有益效果。
[0026]1、利用水力為主的動力源可大大降低運營費用。
[0027]2、四種類型的河流治理水力生物轉(zhuǎn)筒可適應河流的任何寬度。
[0028]3、漂浮式一體化機身可適應河水流量的大幅變化并確保行洪安全。
[0029]4、動力自動補償?shù)奶攸c可做到無人值守。
[0030]5、可作為河流自凈裝置，其好氧處理的運營費用幾乎為零。
[0031]特別申明:自凈型水力生物轉(zhuǎn)筒不僅可用于河流的好氧污水處理，還可運用于常規(guī)的(尤其是大流量和高濃度)污水處理工藝流程之中。本發(fā)明還可進行較大的改進和變形，以“漂浮式的水輪機”和“浮筒式生物轉(zhuǎn)筒”相結(jié)合為特征的污水處理設(shè)備均在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
【附圖說明】
[0032]附圖1和附圖2為具體實施例一兩端進水型河流治理生物轉(zhuǎn)筒平立剖。
[0033]附圖3和附圖4為具體實施例二中間進水型河流治理生物轉(zhuǎn)筒平立剖。
[0034]附圖5和附圖6為具體實施例三徑向進水型河流治理生物轉(zhuǎn)筒平立剖。
[0035]附圖7和附圖8為具體實施例四軸流進水型河流治理生物轉(zhuǎn)筒平立剖。
[0036]所有的附圖中:浮筒轉(zhuǎn)軸1、葉輪2、輕質(zhì)填料3、填料支架4、鏈輪5、鏈條6、鋼軸7、排泥槽8、螺旋排泥轉(zhuǎn)軸9、集泥槽10、排泥管11、氧化槽12、溢流堰13、穩(wěn)定桿14、水輪機側(cè)板15、水斗底板16、進水管及閥門17、排水管及閥門18、動力傳遞鋼絲19、調(diào)速花籃20、架空鋼筋砼大梁21、限位器22。轉(zhuǎn)速監(jiān)控傳感器23、變頻電機及變速器24、單向(離合器)軸承25。
具體實施例
[0037]本發(fā)明的四種水力生物轉(zhuǎn)筒，可運用于多種河流污染治理，其中附圖1至附圖8為具體實施例一至例四，均可做為無需動力的河流自凈裝置，也可為有輔助動力的好氧處理工藝設(shè)備。下面分別詳細介紹。
[0038]具體實施例一為兩端進水型:詳附圖1和附圖2。該型需建設(shè)溢流堰13，水流通過進水管及閥門17進入重力式水輪機(如果存在多余流量則通過進水管及閥門17上的旁通管流出或通過溢流堰堰頂溢流)，水流驅(qū)動水輪機及生物轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動后進入氧化槽12。水輪機的水斗有葉輪2、兩片水輪機側(cè)板15及水斗底板16圍合組成，水輪機的葉輪2采用阻力較小的螺線葉片，葉輪2和水斗底板16連接處可成一定的夾角，也可為90度。水斗底板16和兩片水輪機側(cè)板15也形成了一個圍合的浮筒，水斗底板16也即浮筒的圓形外壁。為了維持浮力的大致平衡，由于水輪機單位長度一般比單位長度的生物轉(zhuǎn)筒更重，因此水輪機浮筒直徑一般大于生物轉(zhuǎn)筒直徑。生物轉(zhuǎn)筒設(shè)纖維(繩)狀輕質(zhì)填料3，僅在生物轉(zhuǎn)筒的兩端設(shè)固定支架4。本例生物轉(zhuǎn)筒由兩個模塊組成，兩個模塊的兩端又分別連接一個單獨的重力式水輪機。從側(cè)面看整個設(shè)備類似一個以穩(wěn)定桿14上端為圓心的鐘擺結(jié)構(gòu)。為了便于穩(wěn)定機身和穩(wěn)定輸出排泥動力，設(shè)鏈輪5、鏈條6、鋼軸7和穩(wěn)定桿14。氧化槽12的底面是由