CN103319001A - 一种经济型混合动力生物膜工艺 - Google Patents

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王飞
李星星
张金红
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张效刚
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Abstract

本发明公开了一种经济型混合动力生物膜工艺，其特征在于：在生物膜组下面的污水池底部设置一个引流曝气槽，来自引流曝气槽中曝气管的空气顺着水流沿着生物膜组的表面或进入生物膜组内部往下游往上自然上升时，产生持续曝气作用，从而大幅提高生物膜组的处理效果。同时，气泡上升产生的浮力，污水从生物膜组与污水池底部之间流过产生的水力驱动力，来自太阳能、风能和市电的电力，共同构成混合动力，驱动生物膜组运行。因此，本发明实施后的有益效果是：一方面，持续曝气可有效提高生物膜组的处理效果；另一方面，混合动力的设计，可使生物膜组的运行成本大幅降低。

Description

一种经济型混合动力生物膜工艺
技术领域
本发明涉及一种经济型混合动力生物膜工艺，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对环境保护的意识也在不断加强，特别是对水资源的保护更是引起全社会的广泛重视。污水必须经过严格处理才能对水体排放，已成为共识，而且污水处理后的排放指标也越来越高。在污水处理设备中，生物膜法工艺因其生物量多、净化率高、适应性强、出水水质较好、生物膜上生物的食物链长、污泥产生量少等显著特点而大量应用于中小型污水处理站。但生物膜法工艺也有其缺陷，一方面生物膜法工艺处理效果虽好但处理量有限，因而同等处理规模的污水处理厂，使用生物膜法工艺与使用其他工艺相比，因需要的生物膜组数量更多而所需的场地要更大。另一方面，生物膜组数量的增多，意味着驱动膜组运行所需的能耗也越大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有生物膜法工艺技术的不足，从两个方面进行了改进：一是提高生物膜法的处理效果，使同样的生物膜组可以处理更多的污水，或者，为处理同样多的污水可以使用更少数量的生物膜组；二是通过混合动力设计，减少生物膜组运行所需要的能耗。
本发明所提供的技术方案如下：一种经济型混合动力生物膜工艺，包括：风力发电机、风能控制器、蓄电池组、太阳能光伏组件、太阳能控制器、逆变器、电源切换箱、生物膜组、膜组配套电机、空压机/气泵、储气罐、控制阀门、曝气管、引流曝气槽组成。
通常生物膜组在运行时，膜组下部浸没在污水池中的污水中，膜组的上部暴露在空气中，膜组表面生长有生物群落。膜组周而复始地转动，反复地接触池中的污水和空气中的氧，使附在膜组上的微生物膜吸附和生物氧化污水中的有机污染物，使污水获得净化。也就是说，膜组暴露在污水水面以上的空气中的那部分生物膜进行好氧作用，而旋转到污水水面以下的那部分生物膜进行缺氧作用。这样，通常生物膜组中进行好氧和缺氧作用的体积比例约为1∶1。本发明为提高生物膜法的处理效果，在生物膜组下面的污水池底部设置一个引流曝气槽，来自引流曝气槽中曝气管的空气顺着水流往上往后自然上升时，沿着生物膜组的表面或进入生物膜组内部的空隙上升，产生自然曝气效果。持续的曝气，使膜组体积中好氧与缺氧作用的比例从约1∶1提高到约3∶1，提高了生物膜组的好氧作用，生物膜组对污水中COD的去除效果因此得到大幅提高。
本发明为尽量减少生物膜组运行所需要的能耗，采用了混合动力设计，并从以下三个方面进行了处理：(1)通过引流曝气槽的设置，使污水从生物膜组与污水池底部之间流过，产生水力驱动生物膜组的效果；(2)引流曝气槽内曝气管中出来的空气沿着生物膜组背水面的表面和/或内表面持续上升产生的浮力形成空气驱动生物膜组的效果；(3)通过风力发动机和太阳能光伏组件同时或分别产生的清洁电源全部替代或部分替代市电，驱动生物膜组配套电机的运行，此为电力驱动生物膜组。水力、空气力、电力共同构成混合动力源，使生物膜组运行更经济。
因此，本发明实施后的有益效果是：一方面，可以有效提高生物膜组的处理效果，使同样的污水处理规模所需的生物膜组数量减少，从而降低初始投资成本，或者，同样数量的生物膜组可以处理更多的污水，使投资收益更大；另一方面，混合动力的设计，可以使生物膜组的运行成本大幅降低。
附图说明
附图1一种经济型混合动力生物膜工艺示意图
其中，1-风力发电机，2-太阳能光伏组件，3-风能控制器，4-蓄电池组，5-太阳能控制器，6-逆变器，7-电源切换箱，8-生物膜组，9-膜组配套电机，10-空压机/气泵，11-储气罐，12-控制阀门，13-曝气管，14-引流曝气槽。
附图2引流曝气槽的一些做法示意图
具体实施方式
本发明涉及一种经济型混合动力生物膜工艺，如附图1所示，包括：风力发电机1，太阳能光伏组件2，风能控制器3，蓄电池组4，太阳能控制器5，逆变器6，电源切换箱7，生物膜组8，膜组配套电机9，空压机/气泵10，储气罐11，控制阀门12，曝气管13，引流曝气槽14等。
本发明一种经济型混合动力生物膜工艺，如附图1，在光照条件下，太阳能光伏组件2通过串并联形成太阳能光伏电池方阵并产生一定的电压。通过太阳能控制器5经逆变器6转成220V或380V交流电后向负载供电，多余的电量对蓄电池组4进行充电，将由光能转换而来的电能再转成化学能贮存起来。在没有光照的情况下，蓄电池组4经太阳能控制器5通过逆变器6转成市电将化学能释放出来向负载供电。
风力发电机1输出的交流电，经风能控制器3整流后再经逆变器6转成220V或380V交流电后向负载供电，多余的电量对蓄电池组4进行充电。在风力发电机因风力不足等原因停止运行时，蓄电池组4经太阳能控制器5通过逆变器6转成市电向负载供电。
目前市面上已经出现风电控制器与太阳能控制器合二为一的产品，原理与上述描述类似，均可以自动控制蓄电池的充放电，防止过充电和过放电。
电源切换箱7用于对220V/380V市电与来自逆变器的太阳能电力/风能电力的切换，在太阳能电力和风能电力均不能保障***供电的情况下，切换成市电供电，保证***的正常供电，即实现多电力源的切换。本工艺主要耗电设备有两个，一是膜组配套电机9，用来电力驱动模组运行；另一个是空压机/气泵10。空压机/气泵10产生的压缩空气储存于储气罐11内，通过控制阀门12的调节，经引流曝气槽14内的曝气管13以0.2kg/cm2左右的压力对生物膜组8进行持续曝气提高生物膜组8的处理效果；曝气的气泡产生浮力，作用在生物膜组8的外缘，实现空气驱动生物膜组8运行。在混合动力自动切换的作用下，生物膜组以10～20m/min的线速度运行，取得理想的污水处理效果。
引流曝气槽14的一些做法，参见附图2，可以是圆弧形切面，也可以是锥形切面。圆弧形切面以与膜组同心圆或近似同心圆，锥形切面的切角为10°～60°。曝气管13可以安装在引流曝气槽14内底部的正中心(如附图1)，也可以预埋安装在引流曝气槽14的底部。根据污水流的流速，引流曝气槽14的中心一般位于生物膜组圆心前后的±0.5R以内(R为膜组的半径)，以保证空气驱动的效果。而膜组外径距引流曝气槽14的最近距离以0.02R～0.2R为宜，以便保持最佳流速，确保水力驱动效果。

Claims (5)

1.本发明公开了一种经济型混合动力生物膜工艺，其特征在于：包括：风力发电机、风能控制器、蓄电池组、太阳能光伏组件、太阳能控制器、逆变器、电源切换箱、生物膜组、膜组配套电机、空压机/气泵、储气罐、控制阀门、曝气管、引流曝气槽组成。
2.根据权利要求1所述的一种经济型混合动力生物膜工艺，所述生物膜组，在生物膜组件下面的污水池底部设置一个引流曝气槽，来自引流曝气槽中曝气管的空气顺着水流往上往后自然上升时，沿着生物膜组的表面或进入生物膜组内部的空隙上升，产生自然曝气效果。持续的曝气，使膜组体积中好氧与缺氧作用的比例从约1∶1提高到约3∶1，提高了生物膜组的好氧作用，生物膜组对污水中COD的去除效果因此得到大幅提高。
3.根据权利要求1所述的一种经济型混合动力生物膜工艺，所述引流曝气槽可以是圆弧形切面，也可以是锥形切面。圆弧形切面以与膜组同心圆或近似同心圆，锥形切面的切角为10°～60°。
4.根据权利要求1所述的一种经济型混合动力生物膜工艺，所述曝气管可以安装在引流曝气槽内底部的正中心，也可以预埋安装在引流曝气槽的底部；根据污水流的流速，引流曝气槽的中心一般位于生物膜组圆心水平方向前后的±0.5R以内为宜(R为膜组的半径)；生物膜组外径距引流曝气槽的最近距离以0.02R～0.2R为宜。
5.根据权利要求2所述的一种经济型混合动力生物膜工艺，所述产生自然曝气效果，产生该效果的气泡上升产生的浮力，污水从生物膜组与污水池底部之间流过产生的水力驱动力，来自太阳能、风能和市电的电力，共同构成混合动力，驱动生物膜组经济运行。
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