组合式生物转笼成套装置 本发明涉及一种有机废水生化处理设备，更具体地是指具有装填填料的转笼的成套装置。
本申请人的关联单位曾提出了一项关于“多功能高效生物转笼”的专利申请(专利申请号：99104657.9)。它由进水管116、生物转笼总成(120)，生物转笼反应槽(110)，电控系统(133)及驱动控制机构(130)等所组成。
参见图1、2、3、4，该多功能高效生物转笼的显著特点在于它的生物转笼总成(120)。该生物转笼总成(120)由转轴(121)、(n+1)个网格园盘形转笼(122)、套管(128)、大密封盒(123)和小密封盒(124)、轴端密封盒(125)，轴承盒(126)等所组成。网格园盘形转笼(122)由转笼骨架(1221)、两侧板(1222)、1个内圆网格圈(1223)、K个弧形或梯形六面网格箱(1224)所组成。K为大于3的自然数。内圆网格圈(1223)，两侧板(1222)，套管(128)所包围的空间是一个环形的连通体，其中放置有大量的各种球形或卵形球或卵形生物填料(1225)。K个弧形或梯形六面网格箱(1224)其中也放置有大量的球形或卵形球或卵形生物填料(1225)。球形或卵形球或卵形生物填料(1225)是易于微生物挂膜生长的，具有极大比表面积，具有极佳的传质通道等等综合性能。
该多功能高效生物转笼的工艺过程如下：
有机废水经过预沉调节池去除了粗渣及粗悬浮物后，从进水管(116)流入反应槽(110)的第一个反应室(112)。在第一个反应室内，水流从网格园盘转笼(122)的周边向轴心流动，先穿流过六面网格箱(1224)，再穿过内圆网格圈(1223)，从套管(128)上的条形开口(1282)流入套管(128)与转轴(121)及环形封板(1281)形成的通道(1211)内，并从该套管(121)上的条形开口(1283)流出，进入第二反应室(112)。
在第二反应室(112)内，水流径向离心流动，先穿流过内圆网格圈(1223)，再穿流过六面网格箱(1224)，然后流入该反应室(112)底部的多孔集布水管(1121)，并从该多孔集布水管(1121)流入到第三个反应室(112)。
在第三个和以后的第奇数个反应室(112)内流动状况与第一个反应室(112)内地流动状况相同；在第四个和以后的第偶数个反应室(112)内的流动状况与第二个反应室外(112)内的流动状况相同。
在最后1个即第(n+1)反应室(112)内，水流离心流出网格园盘形转笼(122)后，汇流入溢流槽(1101)，从排清水管(117)流出该多功能高效生物转笼。
随着转笼总成(120)的不断旋转，内圆网格圈内的球形或卵形球或卵形生物填料(1225)在此环形封闭空间内不断地滚动，相互间不断轻微碰撞、摩擦，不停地改变相互间的位置；不停地吞吐污水，与其擦肩而过和穿肠而过的污水进行着传质运动。
在污水进行着传质运动。六面网格箱(1224)内的这种富氧状况为好氧菌群提供了极佳的微生物环境。
该多功能高效生物转笼分为两种工艺区域：1种为好氧区，即O区(O：英语OXiC的缩写)，另1种为兼性厌氧区，即A区(A:Anacrobic，或Anoxic的缩写)。六面网格箱(1224)的内空为O区，内圆网格圈(1223)的内空是A区。一般A区容积与O区容积比为1∶2.5～3.5。
无论是A区或O区，当其中的球形或卵形球或卵形生物填料(1225)浸没于污水中时，污水中的有机物被填料上的生物膜吸附；微生物的代谢产物(H2O，各种有机酸、醇等有机小分子，氨氮、NO3-等无机小分子)也被排泄于水中。当球形或卵形球或卵形生物填料(1225)曝露于空气中时，生物膜上的附着水层将空气中的氧吸附并溶解；将微生物代谢产生的CO2↑和N2↑等气体排入空气中，另一方面，附着水层的溶氧较高，当其又转到水下时，就将溶氧传递到水中。
在转笼总成(120)不断旋转的过程中，生物填料(1225)无论在何位置上，其上的生物膜持续不断地对所吸附的有机物进行着生化降解反应。然而在不同的工艺区域，其生化方式和功能是不一样的。
在O区，生物填料(1225)内的生物膜上生长繁殖着大量的好氧菌群，包括炭化菌群，氨化菌群，硝化菌群等。它们对有机物同时进行着多个方面的生化反应过程，主要有下列3种：
1、有机炭氢化合物的炭化反应过程。好氧炭化菌群利用好氧呼吸小分子有机物(比如醇类、有机酸类、简单的糖等)氧化分解为水和二氧化碳，并将产生的分解能量供自身生命活动之用。其反应式如下：(以葡萄糖被彻底氧化为例)
2、有机氮化合物的氨化反应过程。好氧氨化菌群利用好氧呼吸将含氮的有机大分子氧化分解为有机小分子，并释放出氨氮(NH4+)。其反应式如下：(以氨基酸脱氨为例)
3、氨氮的硝化反应过程，好氧自养型硝化菌群利用好氧呼吸将原水中的和(2)式反应释放的氨氮(NH4+)氧化成硝酸氮(NO3-)反应式如下：
在A区，生物填料内的生物膜上生长繁殖着大量的兼性厌氧菌群，包括酸化水解兼性厌氧菌群和兼性厌氧反硝化菌群。它们对其吸附的有机物和硝酸氮(NO3-)同时进行着两个方面的生化反应过程：
1、大分子有机物被酸化水解菌群降解为酸类、醇类等有机小分子，并排入水中为本A区反硝化供炭源和为下一O区供炭化底物。其反应式如下：(以葡萄糖在丙酸菌厌氧作用下生成丙酸和醋酸为例子)
2、反硝化菌群将O区排下来的NO3+还原为N2↑同时将有机炭化合物氧化降解，其反应式如下：
由(5)式可见A区反应使PH有所提高，由(3)式可见O区的反应使PH有所降低，这会使该区内的微生物的生长和反应速率受到反馈抑制作用。为了使各工艺面对PH值变化互补，使PH值稳定在微生物最佳范围，该多功能高效生物转笼设计为多个A区和O区交替串联运行，即多段落式(N段式)OAO工艺串联运行。N为自然数，N=n+12]]>，n为自然数中的奇数；
n=1,3,5,7,9,11……
N=1,2,3,4,5,6……
n为接触反应槽(110)内的半园平板隔板(111)的数量。n的数量由污水中BOD5及NH4+的浓度确定，浓度越高，n越大。
上述生物转笼总成特别适合于大流量的污水，因此，网格圆盘形转笼能做得比较大，对于小流量的污水，网格圆盘形转笼可以做得较小，而且不需在其中设内圆网格圈(1223)。相应地在网格圆盘形转笼内间隔填充好氧和厌氧生物填料，A/O工艺串联运行，其工作原理相同。A笼与A区相对应，O笼与O区相对应。
在上述N×(OAO)或预曝后N(A/O)工艺流程中，除上述五种主要的生化反应之外，还同时进行着剩余污泥的被消化的生化过程。即某一区的正常脱落下来的生物膜流入下一区和后几区被反复好氧加厌消化分解。因此该设备产污泥量极少。也易于被后续工艺固液分离和压滤脱水。
另外污水的有机磷被生物膜吸附，作为微生物细菌的无机营养，随着生物膜脱落而被反复消化的过程中，在A区以正磷酸盐的形式释放出来，而在O区又被好氧菌超大量的摄取，最后固定在最末段的O区生物膜上，以污泥的形式排出该设备外。因此该设备有较强的除磷能力。
但其不足是：经过生物转笼脱膜的菌团仍存有75％左右的活性，没有加以利用。虽然污泥极少但仍有污染，需下一级工艺进一步去除。
本发明的目的提供一种能进一步降低污泥量，不需后续工艺去除污泥的组合式生物转笼成套装置。
本发明充分利用多功能高效生物转笼的极优的细菌更新性能及残存污泥的活性，而在原设备内增加了活性污泥法。本发明的技术方案是：进水管系统(201)与生物转笼总成(204)之间增设初沉池(202)，在生物转笼总成(204)与排清水管(2079)之间增设二沉池(207)；二沉池(207)通过污泥回流管(206)与进水管系统(201)连通；在初沉池(202)和二沉池(207)内充填有生物填料。
在水流连续流动的每个时刻，在初沉池(202)中，反硝化菌群将进来的有机废水中的有机碳化合物氧化降解，其反应式如下：
由于充分利用了生物转笼脱膜下来的活性污泥，从而具有良好的酸化水解能力，使有机物在此段工艺中立即被去除30％以上。然后再进入生物转笼反应槽(203)中进行进一步处理。
在二沉池(207)中，活性污泥被沉降下来，通过污泥回流管(206)被输送至进水管系统中，与有机废水一起在进入初沉池。
本发明将活性污泥法引用到机械转动类生化成套装置中来，达到了污泥基本不排放的目的，而且进一步提高了组合式生物转笼成套装置的污水处理能力。
图1是现有技术提供的多功能高效生物转笼立面局部剖视图；
图2是现有技术提供的多功能高效生物转笼截面图；
图3是现有技术提供的多功能高效生物转笼的俯视图；
图4是现有技术提供的多功能高效生物转笼的前端板示意图；
图5是本发明提供的组合式生物转笼成套装置的前端板示意图；
图6是本发明提供的组合式生物转笼成套装置的后端板示意图；
图7是本发明提供的组合式生物转笼成套装置的俯视图；
图8是本发明提供的组合式生物转笼成套装置的截面图；
图9是本发明提供的组合式生物转笼成套装置中的工艺流程图。
实施例
参见图5、6、7、8，本发明提供的组合式生物转笼成套装置由进水管系统201、初沉池202、上午转笼反应槽203，生物转笼总成204，污泥回流管206、二沉池207、电控系统208以及驱动系统205。
进水管系统201由进水管2011与阀门2012、吸泥射流泵2013、Y形管2014、多孔布水管2015等依次联接而组成；而多孔布水管2015安装在初沉池202内的反应区2025中。
初沉池202是一个长箱形池体，其外壳由前后两端板2021、2022、内侧板2023、外侧板2024所组成；该池体下部长箱斗形式，作为污泥消化区2026，其上部为反应区2025，再其上部为斜板沉淀区2027，再其上部为清水区2028；污泥消化区2026的底部安装有多孔排泥管2029，反应区2025内安装有多孔布水管2015，在多孔布水管2015的周围上下放置大量的球形或卵形生物球2042。清水区2028上部安装有多孔集水管2121该多孔集水管2121与生物转笼反应槽203的第一反应室2034相连通。
初沉池202和二沉池207并排安装，生物转笼反应槽203安装在初沉池202和二沉池207之间的上方；初沉池202、二沉池207、反应槽203三者的前后端板2021、2022均在一个平面上(因此用统一代号2021和2022标示)。
生物转笼反应槽203有(n+1)个反应室；生物转笼总成204有(n+1)个转笼。n为0及1、3、5、7……自然奇数，本实施例中n取5。
生物转笼反应槽203的最后一个反应室2031的出水管2032与二沉池207的多孔布水管2074相连通。
二沉池207是一个长箱池体，其外壳由前后两端板2021、2022，内侧板2171、外侧板2172所组成；该池体下部为长箱斗形式，作为污泥浓缩区2071。污泥浓缩区2071的底部装有多孔集泥管2072，该管穿过池端壁与吸泥射流器2013相连；污泥浓缩区2071上方的反应区2073内安装有多孔布水管2074，反应区2073上方的斜板沉淀区2075中安装有斜板组2076，斜板组2076上方放置有大量的球形或卵形生物球2042，球形或卵形生物球2042上方的清水区2077内装有多孔集清水管2078)，多孔集清水管2078下方和球形或卵形生物球2042的上方安装有格栅2079；多孔集清水管2078穿过二沉池207的端壁后通过阀门对外排水。
生物转笼总成204的网格笼2041内的生物球是球形或卵形塑料生物填料2042。生物转笼总成204、网格笼2041和球形或卵形生物球2042与现有技术多功能生物转笼(专利申请号：99104657.9)的生物转笼总成120、网格笼122和球形或卵形生物球1225相同。
本发明提供的组合式生物转笼成套装置中污水处理过程如下：
有机废水从进水管2011流入初沉池202的多孔布水管2015到反应区2025中，然后上升到斜板沉淀区2027，再上升到清水区2028，随后通过清水区2028上部的多孔集水管2121流入到生物转笼反应槽203的第一反应室2034中，在整个生物转笼反应槽203的流态与多功能生物转笼反应槽110中的流态完全相同，之后通过最后一个即第(n+1)个反应室2031的出水管2032到二沉池207的多孔布水管2074进入反应区2073，再穿过斜板沉淀区2075到达上方清水区2077，最后通过多孔集清水管2078穿过二沉池207的端壁后通过阀门对外排水。
而从生物转笼反应槽203随水流带出的活性污泥绝大部分沉降到污泥浓缩区2071中，并不断地通过多孔集泥管2072被吸泥射流器2013抽带到初沉池202的反应区2025，增强碳化水解功能。在水流连续不断地流过该组合式多功能高效生物转笼的整个过程中，转笼总成204由驱动系统205带动连续不断旋转着。
在反应槽203中的过程与现有技术提供的多功能生物转笼的反应槽110中一样，
本发明组合式生物转笼成套装置的工艺流程图如附图9所示
设计例如下：
某小区综合污水量240m3/d
原水：CODcr≤500mg/L
BOD5≤260mg/L
NH4+≤40mg/L
计算每天要去除BOD5为：
(0.26-0.02)kg/m3×240m3/d=57.6kg BOD5
在初沉池：去除25％的BOD5即14.4kg BOD5。其设计总容积10m3,NP球形或卵形生物填料放置2m3，其它按规范设计，废水在此池中停留时间60min，反应区停留时间约12min。
在生物转笼段：采用NP球形或卵形生物填料，负荷率取8Kg BOD5/d·m3，需转笼容积6.4m3，填料5.4m3，平均填充系数为0.85。反应槽长5.2m，宽1.7m，转笼直径1.66m，共有6个转笼，每个转笼宽0.78m，其中O笼与A笼间隔设置。废水在此段工艺中停留45min。
在二沉池：采用NP球形或卵形球或卵形生物填料1m3放置在斜板沉淀上方，其它按规范设计，总容积7.0m3，停留时间40min。
该组合式多功能高效组合式生物转笼成套装置，整体长5m，宽2.9m，高2.8m，配套装机容量0.75kw(实际电耗0.4kwh/h)，转速8～14n/min
进出水管为φ100mm。
处理后水质：
CODcr≤60mg/L BOD5≤20mg/L NH4+≤10mg/L
基本无污泥排放，不产生二次污染。