模块化好氧生物降解装置
阅读说明：本技术 模块化好氧生物降解装置 (Modularized aerobic biodegradation device ) 是由 林晨星 卢育发 宋伟龙 宋启豪 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明给出了一种模块化好氧生物降解装置；包括曝气组件、排气组件和生物净化组件；曝气组件的曝气器处于曝气管内部下侧,曝气泵的出气口与曝气器连接；生物净化组件的生物膜管顶部具有第一通孔,若干生物膜载体布置在生物膜管内；排气组件的气液分离器的进口与生物膜管顶部具有第一通孔连通,气液分离器的出口与外部连通；曝气管与生物膜管通过管路构成循环净化水路,污水通过进水端阀门进入循环净化水路内,完成净化的过滤水通过出水端阀门流出循环净化水路,变频水泵也安装在循环净化水路的管路上。本装置的有益技术效果为：用料简单、便宜,易于搭建,也容易拓展,微生物降解效果显著。(The invention provides a modularized aerobic biodegradation device; comprises an aeration component, an exhaust component and a biological purification component; an aerator of the aeration component is positioned at the lower side inside the aeration pipe, and an air outlet of an aeration pump is connected with the aerator; the top of a biological membrane tube of the biological purification component is provided with a first through hole, and a plurality of biological membrane carriers are arranged in the biological membrane tube; an inlet of a gas-liquid separator of the exhaust assembly is communicated with a first through hole formed in the top of the biomembrane tube, and an outlet of the gas-liquid separator is communicated with the outside; the aeration pipe and the biomembrane pipe form a circulating purification water path through a pipeline, sewage enters the circulating purification water path through the water inlet end valve, the purified filtered water flows out of the circulating purification water path through the water outlet end valve, and the variable frequency water pump is also installed on the pipeline of the circulating purification water path. The beneficial technical effect of this device does: the material is simple and cheap, the construction and the development are easy, and the microbial degradation effect is obvious.)
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，特别是一种涉及好氧反应的生物降解设备。
背景技术
生活污水处理设备是现代文明社会不可或缺的其中一种设施。这类设施一般用于集中式的处理人类的生活污水，比如说，通过市政地下污水管道收集来自于生活区，办公楼和商场等地方的生活污水并集中汇总于污水处理站，站内配备了大型的污水处理装置，其中包括沉淀池，调节池，曝气池，过了池和消毒池等。这些设备的特征是：体积庞大，污水处理量较大，比如说处理量为100T/天。
除此之外，市场上还有一种处理量较小的一体式生活污水处理集装箱，其处理量一般为5T/天到50T/天不等，一般用于某个没有市政污水管网的集散地，比如说旅游景点，或者偏远地区的公共区域，或者新农村；这种设备的硬件投入成本较高。
还有一种应用场景就是采用地埋式化粪罐来处理生活污水，一般的化粪罐的处理量为0.1～0.5T/天,多用较于小群众的集散地，或者是一个大家庭的生活污水的处理。这种设备的成本非常低，然而，化粪罐一般有排放不达标的问题，其污水处理效率较低，抗冲击能力较差，可管理性较差。在改善地下水源质量的攻坚战中，地埋式化粪罐，户用地埋式化粪池的问题日益被重视。
综合上述几种污水净化设备的缺点，市场上亟需一种高效率、低成本、可管理、易安装和处理量介于0～2T/天的新型生活污水设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化好氧生物降解装置，该模块化好氧生物降解装置具有低成本，易生产，易安装，易管理，模块化，易集成，高效率，处理量可弹性调配的优势，是一种在应用定位上可以用于替代地埋式化粪罐、户用地埋式化粪池的新装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种模块化好氧生物降解装置；
包括进水端阀门、出水端阀门、变频水泵、曝气组件、至少一组排气组件和至少一组生物净化组件；
曝气组件包括曝气管、曝气泵和曝气器，曝气管具有第一进水口和第一出水口，曝气器处于曝气管内部下侧，曝气泵的出气口与曝气器连接；
所述生物净化组件包括生物膜管和若干生物膜载体，生物膜管竖直布置，生物膜管顶部具有第一通孔，生物膜管具有第二进水口和第二出水口，若干生物膜载体布置在生物膜管内；
所述排气组件与所述生物净化组件为一一对应关系，排气组件包括气液分离器，气液分离器的进口与生物膜管顶部具有第一通孔连通，气液分离器的出口与外部连通；
曝气管的第一进水口和第一出水口与生物膜管的第二进水口和第二出水口通过管路构成循环净化水路，进水端阀门设置在循环净化水路的管路上，外部污水通过进水端阀门进入循环净化水路内，出水端阀门也设置在循环净化水路的管路上，完成净化的过滤水通过出水端阀门流出循环净化水路，变频水泵也安装在循环净化水路的管路上。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述的生物膜载体为粗丝加密生物绳挂膜载体、辫形生物挂膜填料、多毛型片状组合生物挂膜填料、弹性体生物膜填料、空心球生物膜填料、网状生物挂膜填料或生化棉材料。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述曝气组件还包括挂架，挂架布置在生物膜管内，若干生物膜载体挂载在挂架上。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述生物净化组件还包括缓冲盘，所述缓冲盘安装在生物膜管上端靠近第一通孔位置处，缓冲盘具有若干贯穿其上下端面的导流孔。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述生物净化组件包括至少两组长条形的生物挂膜载体，所有长条形的生物挂膜载体沿生物膜管轴向方向螺旋布置。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述曝气组件的曝气泵固定安装在曝气管外侧，曝气泵的出气口通过软管与曝气器连接。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，本模块化好氧生物降解装置包括若干组生物净化组件，曝气管的第一进水口和第一出水口分别与所有生物净化组件的生物膜管第二进水口和第二出水口通过管路构成循环净化水路。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述生物净化组件的生物膜管的第二进水口处于生物膜管的上端，生物膜管的第二出水口处于生物膜管的下端，所有生物净化组件的生物膜管的第二出水口分别与曝气管的第一进水口通过管路连通，变频水泵安装在生物膜管的第二出水口于曝气管的第一进水口之间的管路上，所有生物净化组件的生物膜管的第二进水口分别与曝气管的第一出水口通过管路连通。
作为本模块化好氧生物降解装置的优选，所述生物净化组件的生物膜管的第二进水口处于生物膜管的下端，生物膜管的第二出水口处于生物膜管的上端，所有生物净化组件的生物膜管的第二进水口分别与曝气管的第一出水口通过管路连通，变频水泵安装在生物膜管的第二进水口于曝气管的第一出水口之间的管路上，所有生物净化组件的生物膜管的第二出水口分别与曝气管的第一进水口通过管路连通。
本模块化好氧生物降解装置的有益技术效果为：
1.用料简单、便宜，易于搭建，也容易拓展，无需掘地三尺建设污水处理池子，可以集成到房子内、一体化的设备内或者集装箱房子内；
2.微生物降解效果显著，降解效果不亚于体积庞大、一次性投入成本高、无中小型处理量的传统工艺的污水处理站；
3.适合用于生活污水日处理量介于0～2T/天的应用场景，特别是用来替代地埋式的化粪罐，或者作为一体化专业污水处理站(集装箱)的迷你经济版；
4.采用了模块化的反应室设计，有利于培菌、微生物的运维管理和在线活体更换；
5.处理效果比地埋式的化粪罐好，有效处理量比化粪罐略大并且无污染地下水源的隐患，一次性投入成本和化粪罐相似或略高。
附图说明
图1是本模块化好氧生物降解装置实施例一的结构示意图。
图2是本模块化好氧生物降解装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示
本模块化好氧生物降解装置包括进水端阀门41、出水端阀门51、变频水泵6、曝气组件、两组排气组件和两组生物净化组件。
曝气组件包括曝气管11、曝气泵13和曝气器12。
曝气管11为Φ160mm PVC-U管，两端各安装一个端盖，在端盖上安装上下水管道界面，形成了液体反应器容器，曝气管11用于给液体增加容氧量，同时也可以作为活性污泥法反应室。
曝气管11竖直布置，曝气管11上、下端盖分别设有第一进水口和第一出水口，曝气器12处于曝气管11内部下侧，曝气泵13固定安装在曝气管11外侧，曝气泵13的出气口通过软管14与曝气器12连接。
每组生物净化组件包括生物膜管21、缓冲盘22、上挂架23、下挂架24和三组生物膜载体25。
生物膜管21也选用为Φ160mm PVC-U管，生物膜管21两端各安装一个端盖，生物膜管21用于生物膜法降解反应室。
生物膜管21竖直布置，生物膜管21顶部端盖具有第一通孔，生物膜管21上下端盖具有第二进水口和第二出水口，缓冲盘22安装在生物膜管21上端靠近第一通孔位置处，缓冲盘22具有若干贯穿其上下端面的导流孔，缓冲盘22起到缓和水流的作用，用来减少水流对生物挂膜载体的冲击性，促进挂膜。
缓冲盘22直接下方连接到悬挂5条长1.8m，直径50mm的粗丝加密生物绳挂膜材料作为生物膜载体25。生物绳通过的上挂架23和下挂架24悬挂在生物膜管21内，三组粗丝加密生物绳挂膜载体沿生物膜管21轴向方向螺旋布置。
本实施例选用的生物膜载体25为粗丝加密生物绳挂膜材料(生物膜载体25还可以为辫形生物挂膜填料、多毛型片状组合生物挂膜填料、弹性体生物膜填料、空心球生物膜填料、网状生物挂膜填料或生化棉材料，多空隙的不抑菌材料，也能达到本实施的技术效果)，可以在生物膜载体上吸附硝化杆菌属、亚硝化单胞菌属等微生物，硝化杆菌属、亚硝化单胞菌属等微生物可以直接从市面上购得。
两组排气组件与两组生物净化组件为一一对应关系，排气组件包括气液分离器31，气液分离器31的进口与生物膜管21顶部具有第一通孔连通，气液分离器31的出口与外部连通，两组排气组件的气液分离器31的出口通过管路连通，并且气液分离器31通过管路将产生的废气排出本模块化好氧生物降解装置外。
气液分离器31的功能是避免在污水进行增氧曝气时所产生的大量的泡沫在强大的残余气压的作用下被挤入排气管道并上从出口32排放至本模块化好氧生物降解装置外面。气液分离器31残余气体对上排出，液体对下流入生物膜管21内。
曝气管11的第一进水口和第一出水口与生物膜管21的第二进水口和第二出水口通过管路构成循环净化水路，其中：两组生物净化组件并排布置，生物净化组件的生物膜管21的第二进水口处于生物膜管21的上端，生物膜管21的第二出水口处于生物膜管21的下端，所有生物净化组件的生物膜管21的第二出水口分别与曝气管11的第一进水口通过管路连通，变频水泵6安装在生物膜管21的第二出水口于曝气管11的第一进水口之间的管路上，所有生物净化组件的生物膜管21的第二进水口分别与曝气管11的第一出水口通过管路连通。
进水端阀门41设置在循环净化水路的管路上，外部污水通过进水端阀门41进入循环净化水路内，出水端阀门51也设置在循环净化水路的管路上，完成净化的过滤水通过出水端阀门51流出循环净化水路，变频水泵6也安装在循环净化水路的管路上。
使用时，污水由进水口4通过进水端阀门41进入本模块化好氧生物降解装置内。给本模块化好氧生物降解装置注入约80L待处理的生活污水。启动变频水泵6和曝气泵13，变频水泵6将曝气管11和生物膜管21内的液体按照水处理流向不断地进行循环。
在这个过程中，污水和气泡15进行了大面积的接触，大大的促进了溶氧。由于曝气管11内没有安置生物膜挂膜填料，生物膜挂膜填料是分离式的安置于独立的生物膜管21的，因此无需考虑强大的曝气量会对生物挂膜产生负面影响。
由于从曝气管11流出来的液体的溶氧量非常的高，因此流入生物膜管21的液体的流速可以放缓，这有利于微生物生物膜的生长，也避免生物膜脱落，同时也不影响微生物的氧气供应。在这种结构设计下，生物膜的挂膜和繁殖效率很高，在pH值、温度和营养供应适中的条件下，生物膜起始挂膜时间2～3天，成熟生长期约14-20天。在成熟期后，假设进水的pH＝7.2，COD＝200mg/L，氨氮＝60mg/L，经过12小时的工作周期后，COD＝60mg/L，氨氮<2mg/L，达到污水排放标准，经过出水端阀门51后由出水口5排出。
实施例二
如图2所示
本实施例与实施例一的区别仅仅在于：本模块化好氧生物降解装置的循环净化水路流向、曝气管与生物膜管之间的连接关系。
具体为：生物净化组件的生物膜管21a的第二进水口处于生物膜管21a的下端，生物膜管21a的第二出水口处于生物膜管21a的上端，所有生物净化组件的生物膜管21a的第二进水口分别与曝气管11a的第一出水口通过管路连通，变频水泵6a安装在生物膜管21a的第二进水口于曝气管11a的第一出水口之间的管路上，所有生物净化组件的生物膜管21a的第二出水口分别与曝气管11a的第一进水口通过管路连通。
以上所述的仅是本发明的两种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围，比如：
1.增加生物净化组件的数量，例如说从2组增加到4组，液体装载量则可以从80L增加到约135L；
2.曝气管及生物膜管选用直径更大的PVC-U管，比方说从Φ160mm加粗到Φ280mm,加于以上的增管的拓展方式则可以实现液体装载量405L；
3.以上述1+2的拓展方案为一个模组，多增加几个模组，在模组之间进行进水和出水管路的串并连接，则可以实现液体装载量更庞大的系统；
4.非常弹性的进行单体和模块化的容量拓展，而且弹性的空间利用能力显著：可以往纵向，横向以及纵横双向拓展。
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