生物膜增氧曝气板及曝气装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种生物膜增氧曝气板及曝气装置，通过在曝气板上分别铺设有固氮生物膜材料，利用固氮藻类生物的特性将曝气装置排出的空气中的氮气和氧气分离，并形成一个阻止氧气通过的粘液层，使下层氧气充分与污水中微生物接触，提高水体中的含氧浓度，以实现对污水的净化作用，同时采用溶解氧监测设备对水体中的含氧浓度进行实时监测，并根据固氮蓝藻的生长情况，实时调控生物营养液的投加量及污水停留时间，从而提高曝气效率，减少水力停留时间。
【专利说明】
生物膜増氧曝气板及曝气装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于污水处理领域，具体设及一种生物膜增氧曝气板及曝气装置。
【背景技术】
[0002] 曝气，指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。在 水处理工艺中，曝气作用主要在两方面:一是充氧供微生物好氧降解污染物;二是充气揽拌 水体，增强水体的素动，有利于氧的传递、扩散W及和水体的混合。合理的曝气可有效的增 加溶解氧含量，并能保证有机物及微生物充分接触从而加速污染物的生物降解过程，即提 高污水处理效率。
[0003] W上，运两个方面的焦点都集中在曝气工艺中氧的利用率。为满足曝气工艺对溶 解氧的需求，必须采用曝气设备向污水中充氧，常见的曝气设备有机械曝气和鼓风曝气。运 两种曝气方式一方面由于设备结构设置的不合理，曝气效率较低，如鼓风曝气中所使用的 单个空气扩散装置，每小时只能达到60m3,不能满足现有水处理曝气要求。另一方面由于曝 气时间较短，导致与氧气接触少、混合不充分，充氧效率低，同时整体结构复杂，组装、维护 较繁琐。
[0004] 为此，有技术人员提出了膜法无泡曝气机(专利号:ZL200720030464.2)，采用高分 子强疏水性中空纤维膜材料分离气体，W提高曝气的通量，增大液体溶氧效率。另外，随着 膜法富氧技术的发展，一种膜分离供氧方法及系统(专利号:ZL 201310468909.5)也被应用 于水处理领域，视膜材料的氧氮分离系数不同，单级分离可获得纯度约为23-60 %的富氧， 毫无疑问，膜分离方法为富氧提取开辟了一条新途径，但，传统采用有机膜或是无机陶瓷膜 的富氧曝气方式，在使用过程中，必须考虑空气供给系统连续运行的稳定性，W及膜片组前 后的气体压力，必然导致设备运行能耗的增加，且此类设备结构复杂，在使用中需要考虑设 备的占地面积。
[0005] 随着生物技术的发展，一种球形折流式生物曝气装置（专利申请号： 201510657927.7)在水处理领域被推荐。该装置由多个倒扣且相互嵌套的半球形壳体组成， 半球形的壳体是黑色PVC材料，各半球形壳体内填充有塑料填料。运些塑料填料比表面积巨 大，为附着生长微生物提供了载体，大大增加了球体内的生物量和微生物与污染物的接触 面积，从而大幅提高微生物活性和生物降解能力。如此生物曝气的方法，实际上是弱化了曝 气工艺而旨在强调生物水处理的方式，对水质的改善有一定的帮助，运是生物水处理的一 大优点。因此，为进一步体现生物对曝气工艺所做的贡献:提高曝气效率，减少水力停留时 间，增加曝气装置供氧浓度，延长装置使用寿命长，方能减少设备建造与运行成本，增强水 处理效果。 【实用新型内容】
[0006] 有鉴于此，有必要提供一种能够提高曝气效率，减少水力停留时间，同时增加曝气 装置供氧浓度的生物膜增氧曝气板及曝气装置。
[0007] -种生物膜增氧曝气板，其包括多层级叠加设置的曝气板，所述每层曝气板上分 别铺设有膜材料，且所述膜材料上附着有固氮藻类生物，其中，所述膜材料的过滤精度由下 至上逐渐增大。
[0008] -种采用所述生物膜增氧曝气板构成的生物膜增氧曝气装置，其包括
[0009] -污水蓄水池，所述污水蓄水池底部设有增氧口，所述污水蓄水池的上部设有溢 流口；
[0010] -设置在所述污水蓄水池内的生物膜增氧曝气板，所述生物曝气板的外缘与所述 污水蓄水池的内壁相配合；
[0011] -用于向中空纤维膜上的固氮蓝藻提供营养成份的生物配药箱，所述生物配药箱 加药管穿过所述生物膜增氧曝气板上的生物培养液投料孔，并竖直伸入所述曝气板内，所 述加药管的外径与所述生物培养液投料孔的内径相配合；
[0012] -用于监测水体中含氧浓度的溶解氧监测设备，所述溶解氧监测设备的检测端伸 入污水中。
[0013] 本实用新型所述生物膜增氧曝气板及曝气装置，通过在曝气板上分别铺设有固氮 生物膜材料，利用固氮藻类生物的特性将曝气装置排出的空气中的氮气和氧气分离，并形 成一个阻止氧气通过的粘液层，使下层氧气充分与污水中微生物接触，提高水体中的含氧 浓度，W实现对污水的净化作用，同时采用溶解氧监测设备对水体中的含氧浓度进行实时 监测，并根据固氮蓝藻的生长情况，实时调控生物营养液的投加量及污水停留时间，从而提 高曝气效率，减少水力停留时间。
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型所述的生物膜增氧曝气板的结构示意图；
[0015] 图2为本实用新型所述的生物膜增氧曝气装置的示意图；
[0016] 图3为本实用新型所述的生物膜增氧曝气装置中控制原理框图。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0018] 如图1所示，本实用新型提供一种生物膜增氧曝气板1，其包括多层级叠加设置的 曝气板11，所述每层曝气板11上分别铺设有膜材料12,且所述膜材料12上附着有固氮藻类 生物13。
[0019] 其中，所述膜材料12的过滤精度由下至上逐渐增大。所述膜材料12的过滤精度是 通过其流道宽度和有效膜面积来综合体现的，所述流道宽度和有效膜面积越大，所述膜材 料12的过滤精度越大，因此，所述膜材料12的流道宽度由下至上逐渐增大，所述膜材料12的 有效膜面积亦逐渐增大。具体的，所述顶层膜材料12的流道宽度大于33mil，有效膜面积大 于400ft2;所述中层膜材料12的流道宽度31-33mil，有效膜面积300-400ft2;所述底层膜材 料12的流道宽度小于28mil，有效膜面积小于300ft2。
[0020] 所述膜材料12的过滤精度越高，其过滤效果越好，根据曝气板11的应用，所述水质 的流向均是由下往上，因此，所述膜材料12的过滤精度由下至上逐渐增大，最终得到的水质 更清澈，杂质更少。
[0021] 所述曝气板11的材质优选为无色透明的PVC支架板，所述生物膜增氧曝气板1包括 S层曝气板11，分别为底层PVC支架板111、中层PVC支架板112、顶层PVC支架板113,每层无 色透明的PVC支架板上均匀分布着直径尺寸小于0.0 Olmm的曝气孔桐101。
[0022] 且所述S层曝气板11的厚度逐层递增，其中，所述顶层PVC支架板113的厚度为中 层PVC支架板112厚度的1/2;所述中层PVC支架板112的厚度为底层PVC支架板111厚度的1/ 2。
[0023] 同时，为便于向附着在层叠铺设的膜材料12上的固氮藻类生物13提供生物培养 液，层叠铺设在底层PVC支架板111上的中层PVC支架板112、顶层PVC支架板113均沿同一竖 直方向设有生物培养液投料孔110,通过所述生物培养液投料孔110可W向底层膜材料12上 的提供固氮藻类生物13提供生物培养液，在曝气水流向上运动的过程中，所述生物培养液 也会通过曝气板11上的曝气孔桐101向上扩散，从而使中层膜材料12、顶层膜材料12上的固 氮藻类生物13吸收到生物培养液。优选的，孔径大小为3.4mm。
[0024] 所述膜材料12为中空纤维膜，所述中空纤维膜由纤维素或高分子材料制成，利用 其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除，其过滤效果相比其 他膜材料12更优化。
[0025] 应用上述生物膜增氧曝气板1，本实用新型制作一种生物膜增氧曝气装置，如图2 所示，其包括一污水蓄水池2、生物膜增氧曝气板1、生物配药箱3W及溶解氧监测设备4。
[0026] 其中，所述污水蓄水池2为无色透明的箱体，其容积为Im3-Sm3,所述污水蓄水池2的 上部设有溢流口 21，其底部设有增氧口 22和进水口 23，所述增氧口 22通过一供氧通道221与 压缩空气机5的增压口向连接，且所述供氧管道上还设有一管道止回阀223,所述进水口23 设有进水阀231。
[0027] 所述生物膜增氧曝气板1设置在所述污水蓄水池2内，其外缘与所述污水蓄水池2 的内壁相配合;具体的，所述PVC支架板的外缘与污水蓄水池2的内壁之间设置有橡胶密封 件，从而实现PVC支架板能够无缝装入污水蓄水池2中，杜绝气体从PVC支架板的边缘溢出。
[0028] 所述生物配药箱3用于向中空纤维膜上的固氮蓝藻提供营养成份，其加药管31穿 过所述生物膜增氧曝气板1上的生物培养液投料孔110,并竖直伸入所述生物膜增氧曝气板 1内，且所述加药管31上设有投药管道阀口 32。
[0029] 所述加药管31的外径与所述生物培养液投料孔110的内径相配合，进一步的，可W 在所述加药管31相对生物培养液投料孔110的外壁上设置橡胶密封件，使加药管31对生物 培养液投料孔110形成密封设置；
[0030] 具体的，由上文可知，本实用新型所述生物膜增氧曝气板1包括底层PVC支架板 111、中层PVC支架板112、顶层PVC支架板113，所述加药管31的出药口设置在所述底层PVC支 架板和中层PVC支架板之间，在曝气水流向上运动的过程中，所述生物培养液也会通过PVC 支架板上的曝气孔桐101向上扩散，从而使中层膜材料12、顶层膜材料12上的固氮藻类生物 13吸收到生物培养液。
[0031 ] 所述溶解氧监测设备4用于监测水体中含氧浓度，其检测端伸入污水中，通过监测 水体中含氧浓度，从而判断经曝气处理后的水体是否合格。
[0032] 同时，所述溶解氧监测设备4还可W监测固氮蓝藻的生长情况，因此，如图3所示， 所述生物膜增氧曝气装置还包括一控制模块6,所述控制模块6与所述生物配药箱3的投药 管道阀口 32、溶解氧监测设备4W及污水蓄水池2的进水口 23电连接。
[0033] 将所述生物配药箱3的投药管道阀口 32与所述溶解氧监测设备4、W及进水口 23的 进水阀231通过一个控制模块6关联控制，从而能够根据固氮蓝藻的生长情况，实时调控生 物营养液的投加量及污水停留时间。
[0034] 当溶解氧监测设备4监测到水体中的溶氧量达标时，所述控制模块控制关闭投药 管道阀口32,并开启污水蓄水池2的进水口 23,使溶氧量达标的水体通过溢流口 21溢流出 去。
[0035] 当溶解氧监测设备4监测到水体中的溶氧量降低时，所述控制模块控制开启投药 管道阀口 32,并关闭污水蓄水池2的进水口 23,从而加快固氮蓝藻的生长速度，增加水体中 的溶氧量。
[0036] 为便于固氮藻类生物13在见光的环境中分泌固氮酶，所述生物膜增氧曝气板1的 总体高度为水体底部到水面高度的3/5-9/10。
[0037] 采用上述生物膜增氧曝气装置，实现一种生物膜增氧曝气方法，所述生物膜增氧 曝气方法包括如下步骤：
[0038] S1、将表面吸附有固氮藻类生物13的多层级曝气板11自藻类生物培养液中取出， 并迅速置于生物膜增氧曝气装置中；
[0039] S2、在室溫的条件下连续培养固氮藻类生物13时间为48-72小时，至涵养水体中溶 氧浓度稳定维持在7-12mg/l;
[0040] S3、W I-SmVmin的速度向水槽通入空气，并逐渐增加通气压力；
[0041 ] S4、当水体中溶解氧的指标能长期稳定在8-16mg/L，在保持通气气压为0.5Mpa的 条件下，向水槽内通入待处理的废水；
[0042] S5、向待处理的废水中按照1-10L/小时的剂量连续投加藻类生物营养液，废水在 污水蓄水池2中的停留5-60分钟，并从污水蓄水池2的溢流口 21排出。
[0043] 具体的，将表面吸附有固氮藻类生物13的膜材料12及PVC支架从藻类生物培养液 中取出后迅速置于存有浓度为50-100mL/L固氮藻类生物13营养液的生物膜增氧曝气装置， 在室溫的条件下连续培养固氮藻类生物13时间为48-72小时，同时连续监测日光照射条件 及水中溶解氧的参数，当水体中溶解氧的指标长期稳定在7-12mg/L，则可确认固氮藻类生 物13移植工序完成。在此过程中，无需投加固氮藻类生物13营养液。
[0044] 通过与污水蓄水池2的底部增氧口 22连通的空气压缩机向水槽内W I-SmVmin的 速度通入0.3-0.5Mpa的空气，且通气压力随着时间发展逐渐变强，当通气压力达到0.5Mpa 时，观测溶解氧的参数，如果水体中溶解氧的指标能长期稳定在8-16mg/L，10小时后，在保 持通气气压为〇.5Mpa的条件下，向水槽内通入待处理的废水。在此过程中，无需投加固氮藻 类生物13营养液。
[0045] 废水在污水蓄水池 2中的停留时间为5-60分钟，完成曝气工艺后从污水蓄水池 2的 溢流口 21排出。在此过程中，固氮藻类生物13营养液需按照1-10L/小时的剂量连续投加，W 水中溶解氧的浓度作为投药量及污水停留时间的调控依据。
[0046] 具体方法如下表：
[0047]
[0048] 综上所述，本实用新型所述生物膜增氧曝气板I及曝气装置、W及藻类生物驯化方 法，通过在曝气板11上分别铺设有固氮生物膜材料12,利用固氮藻类生物13的特性将曝气 装置排出的空气中的氮气和氧气分离，并形成一个阻止氧气通过的粘液层，使下层氧气充 分与污水中微生物接触，提高水体中的含氧浓度，W实现对污水的净化作用，同时采用溶解 氧监测设备4对水体中的含氧浓度进行实时监测，并根据固氮蓝藻的生长情况，实时调控生 物营养液的投加量及污水停留时间，从而提高曝气效率，减少水力停留时间。
[0049] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用W限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种生物膜增氧曝气板，其特征在于，包括多层级叠加设置的曝气板，所述每层曝气 板上分别铺设有膜材料，且所述膜材料上附着有固氮藻类生物。2. 根据权利要求1所述生物膜增氧曝气板，其特征在于，所述膜材料的流道宽度由下至 上逐渐增大。3. 根据权利要求1所述生物膜增氧曝气板，其特征在于，所述曝气板包括顶层、中层、底 层三层支架板，所述三层支架板的厚度由上至下逐层递增。4. 根据权利要求3所述生物膜增氧曝气板，其特征在于，顶层支架板的厚度为中层支架 板厚度的1/2,中层支架板的厚度为底层支架板厚度的1/2。5. 根据权利要求1所述生物膜增氧曝气板，其特征在于，层叠设置在底层曝气板上的中 层曝气板、顶层曝气板均沿同一竖直方向设有生物培养液投料孔。6. -种采用权利要求1所述生物膜增氧曝气板构成的生物膜增氧曝气装置，其特征在 于，包括 一污水蓄水池，所述污水蓄水池底部设有增氧口，所述污水蓄水池的上部设有溢流口； 一设置在所述污水蓄水池内的生物膜增氧曝气板，所述生物曝气板的外缘与所述污水 蓄水池的内壁相配合； 一用于向中空纤维膜上的固氮蓝藻提供营养成份的生物配药箱，所述生物配药箱加药 管穿过所述生物膜增氧曝气板上的生物培养液投料孔，并竖直伸入所述曝气板内，所述加 药管的外径与所述生物培养液投料孔的内径相配合； 一用于监测水体中含氧浓度的溶解氧监测设备，所述溶解氧监测设备的检测端伸入污 水中。7. 根据权利要求6所述的生物膜增氧曝气装置，其特征在于，所述生物膜增氧曝气板的 外缘与污水蓄水池的内壁之间设置有橡胶密封件。8. 根据权利要求6所述的生物膜增氧曝气装置，其特征在于，所述多层级曝气板的总体 厚度为水体底层到水面高度的3/5-9/10。9. 根据权利要求6所述的生物膜增氧曝气装置，其特征在于，所述生物膜增氧曝气装置 还包括一控制模块，所述控制模块与所述生物配药箱的投药管道阀门、溶解氧监测设备以 及进水口的进水阀电连接。
【文档编号】C02F7/00GK205556206SQ201620099004
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】周泳, 胡金霞, 刘璇, 张磊
【申请人】武汉玻尔科技股份有限公司