一种植物果壳生物载体污水处理系统及方法

本发明涉及污水治理，更具体地说，涉及一种植物果壳生物载体污水处理系统及方法。

背景技术：

1、生物载体(简称载体，也称为填料)作为固着型活性污泥微生物的附着介质，广泛地应用于生物膜法污水处理中。生物膜中微生物利用自身的新陈代谢作用，分解污水中有机污染物，净化污水。生物载体是生物膜法中的关键，其材质、比表面积、孔隙率、表面化学组成等影响着生物膜的形成、结构及其污水净化效果。

2、目前在水处理中，常用载体按照材质可分为无机载体、有机载体两大类。无机载体有陶粒、沸石、活性炭等，比表面积大，附着微生物量大，但易磨损、成本高；有机载体材质为聚烯烃等高分子材料，有悬浮的球形、柱状填料，悬挂的软性、半软性及组合填料，生物相容性较差、生物膜附着难、生产成本高，使用后的废载体难降解，容易产生二次污染。为了减少生产载体的巨大资源消耗，降低生产成本，达到更易附着生物膜、降低二次污染，需要来源广泛、成本低的、可降解的生物载体。

3、植物果壳坚硬、表面空隙大、生物相容性好，来源丰富，是一种很有前途的生物载体。但在使用过程中，部分植物果壳生物载体会慢慢变软变形，甚至破碎而失去附着生物膜的功能，需要及时分离去除，否则会影响污水处理系统的正常功能。因此，就需要有适合植物果壳生物载体使用的污水处理反应器系统。

4、经检索，有关载体反应器的技术已有专利公开，如中国专利公开号为：cn112047489a，公开了一种基于生物膜法的微生物污水处理填料载体及工作方法，通过填料在生物滤池中浸没于污水内的设置方式确保污水净化处理的持续，但该技术仅适用于堆积载体的生物滤池，无法进行填料的快速更新。

5、中国专利公开号cn 101514051a，公开了一种自脱膜生物载体内循环过滤技术及其装置，该申请案由生物滤池反应器、载体提升管组合和污水进入单元组成，载体提升管组合位于生物滤池反应器中部，载体提升管设置在污水进入单元内部。该申请案使得生物载体可以在反应装置内循环，循环过程中脱除老化的生物膜，保障生物膜活性并避免老化生物膜堵塞滤层。但该申请案一来是一体化、小型化的设计，导致其结构设计较复杂，二来并没有实现丧失功能的生物载体的去除，因此在应用上存在局限性。

6、针对上述现有技术存在的问题，本领域中需要有适应植物果壳载体使用、分离与再挂膜循环使用的污水处理反应器及系统，为实现植物果壳废物资源化、污水处理载体化提供技术支撑。

技术实现思路

1、1.发明要解决的技术问题

2、现有技术中存在污水处理现有反应器不能及时分离去除功能丧失的植物果壳生物载体、生物载体不能循环快速挂膜的问题。这些问题的存在，使得实际工程无法将植物果壳真正作为生物载体使用。为了解决所述问题，本发明提供了一种植物果壳生物载体污水处理系统及方法，实现了植物果壳在污水处理中载体化、资源化利用的目标。

3、2.技术方案

4、为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

5、本发明的一种植物果壳生物载体污水处理系统，包括供水供气管，还包括新料挂膜池、处理反应池、回料挂膜池、筛分器和回料器；所述的供水供气管分别连接新料挂膜池、处理反应池、回料挂膜池，新料挂膜池、回料挂膜池均连通处理反应池，处理反应池连接筛分器，筛分器连接回料器；回料器可选择的输送生物载体至新料挂膜池或回料挂膜池。

6、更进一步地，所述的处理反应池为圆形结构，该处理反应池内设置多组同心排布、且间隔均匀的第二曝气环管。

7、更进一步地，所述的新料挂膜池底部设置多组第一曝气环管，新料挂膜池侧边设置投加口；新料挂膜池设置第一出口，该第一出口与处理反应池相通。

8、更进一步地，所述的回料挂膜池底部设置第三曝气环管；该回料挂膜池设置第三出口，第三出口与处理反应池相连通。

9、更进一步地，所述的新料挂膜池容积为处理反应池的1/5，回料挂膜池3容积为处理反应池的1/20。

10、更进一步地，所述的筛分器包括筛网、承接斗和喷淋装置，喷淋装置设置于筛网上方，承接斗设置于筛网下方，筛网的孔径大于破损的植物果壳粒径。

11、更进一步地，所述的回料器包括输送机和回料槽，输送机的传送轮带动输送带旋转，输送带上设有刮板，所述回料槽进口与筛网相接，回料槽出口端设置转动闸板，转动闸板控制生物载体经第一进口进入新料挂膜池，或经第二进口进入回料挂膜池。

12、更进一步地，所述供水供气管包括污水管和空气管，污水管分别与新料挂膜池、处理反应池及回料挂膜池相连，所述空气管与第一曝气环管、第二曝气环管和第三曝气环管相连。

13、本发明的一种利用所述系统进行污水处理的方法，包括以下步骤：

14、s1：污水进入新料挂膜池，将生物载体从投加口投加到新料挂膜池中；第一曝气环管进行曝气，生物载体表面形成成熟生物膜，成为附膜载体，在水流作用下从第一出口进入处理反应池中；第二曝气环管进行曝气，生物膜吸收分解污水中污染物；

15、s2：经处理反应池处理后的污水及附膜载体在水流作用下运动到筛网上，污水从筛网的网孔中进入承接斗中；在喷淋装置冲刷下，粒径小于筛分网孔径的破碎载体及老化脱落的生物膜落入下方承接斗中，通过底部的排出管排出；

16、s3：电机驱动传送轮带动输送带运动，输送带上刮板将没有破损、粒径大于筛分网孔径的附膜载体带到回料槽中，输送到回料槽出口；

17、s4：当附膜载体上大部分生物膜完好时，旋转转动闸板挡住通往新料挂膜池的第一进口，附膜载体进入到回料挂膜池中；调节工艺条件，脱膜生物载体完成二次挂膜；

18、s5：当附膜载体上大部分生物膜脱落时，旋转转动闸板挡住通往回料挂膜池的第二进口，附膜载体进入到新料挂膜池，与新投加生物载体一道挂膜；

19、s6：当回到新料挂膜池、回料挂膜池的生物载体上生物膜恢复生长到成熟状态后，再次进入处理反应池进行污水处理；如此循环运行。

20、3.有益效果

21、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

22、(1)本发明的一种植物果壳生物载体污水处理系统，可将破碎的、失去生物膜附着功能的生物载体及时地从处理反应池中分离出去，避免了破损的低效或失效载体对生物膜附着与污水处理功能的影响，使得系统运行稳定，可显著提高污水处理效果。

23、(2)本发明的一种植物果壳生物载体污水处理系统，将载体挂膜与污水处理两个过程分离开来，更好地完成挂膜，提高生物膜质量；同时，可根据生物载体上生物膜情况分别在不同挂膜池中进行不同条件的挂膜操作，具有很高的操作灵活性与精准性。

24、(3)本发明的一种植物果壳生物载体污水处理系统，实现了植物果壳在污水处理中的生物载体化利用目标。植物果壳可循环挂膜使用，使得植物果壳利用价值最大化。植物果壳来源广泛、价格低廉，替代价格昂贵的化工产品生物载体，可大大降低污水处理成本。

技术特征：

1.一种植物果壳生物载体污水处理系统，包括供水供气管，其特征在于：还包括新料挂膜池(1)、处理反应池(2)、回料挂膜池(3)、筛分器(4)和回料器(5)；所述的供水供气管分别连接新料挂膜池(1)、处理反应池(2)、回料挂膜池(3)，新料挂膜池(1)、回料挂膜池(3)均连通处理反应池(2)，处理反应池(2)连接筛分器(4)，筛分器(4)连接回料器(5)；回料器(5)输送生物载体(6)至新料挂膜池(1)或回料挂膜池(3)。

2.根据权利要求1所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的新料挂膜池(1)底部设置多组第一曝气环管(11)，新料挂膜池(1)侧边设置投加口(14)；新料挂膜池(1)设置第一出口(13)，该第一出口(13)与处理反应池(2)相通。

3.根据权利要求1或2所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的处理反应池(2)为圆形结构，该处理反应池(2)内设置多组同心排布、且间隔均匀的第二曝气环管(21)。

4.根据权利要求3所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的回料挂膜池(3)底部设置第三曝气环管(31)；该回料挂膜池(3)设置第三出口(33)，第三出口(33)与处理反应池(2)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的新料挂膜池(1)容积为处理反应池(2)的1/5，回料挂膜池3容积为处理反应池(2)的1/20。

6.根据权利要求5所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的筛分器(4)包括筛网(41)、承接斗(42)和喷淋装置(43)，喷淋装置(43)设置于筛网(41)上方，承接斗(42)设置于筛网(41)下方，筛网(41)的孔径大于破损的植物果壳粒径。

7.根据权利要求6所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的喷淋装置(43)采用高压水枪。

8.根据权利要求7所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述的回料器(5)包括输送机和回料槽(54)，输送机的传送轮(52)带动输送带(51)旋转，输送带(51)上设有刮板(53)，所述回料槽(54)进口与筛网(41)相接，回料槽(54)出口端设置转动闸板(55)，转动闸板(55)控制生物载体(6)经第一进口(12)进入新料挂膜池(1)，或经第二进口(32)进入回料挂膜池(3)。

9.根据权利要求8所述的一种植物果壳生物载体污水处理系统，其特征在于：所述供水供气管包括污水管(7)和空气管(8)，污水管(7)分别与新料挂膜池(1)、处理反应池(2)及回料挂膜池(3)相连，所述空气管(8)分别与第一曝气环管(11)、第二曝气环管(21)和第三曝气环管(31)相连。

10.一种利用权利要求9所述系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种植物果壳生物载体污水处理系统及方法，属于污水处理技术领域。该系统包括新料挂膜池、处理反应池、回料挂膜池、筛分器、回料器、供水管和供气管。筛分器的筛网上方固定有喷淋装置，下方设有承接斗。回料器包括输送机与回料槽，回料槽末端连接回料滑槽，由转动闸板控制附膜载体去向。植物果壳在新料挂膜池附着生物膜后在处理反应器中进行污水处理，筛分器分离出的有效植物果壳经回料器在回料挂膜池再次挂膜，循环回到反应池进行污水处理。本发明解决了不能对功能丧失的植物果壳载体的及时分离去除、生物载体不能快速循环挂膜的问题，实现了植物果壳在污水处理中载体化、资源化的循环利用目标。

技术研发人员：胡小兵,翟凯豪,胡江楠,汪明明,沈翼军,陈晓宇
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15