多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置及方法与流程

本发明涉及滤料制备的，尤其涉及多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置及方法。

背景技术：

1、多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料是一种先进的水处理材料，主要用于去除水体中的氮和磷，特别是在市政污水、养殖废水和微污染河水处理等领域具有重要的应用价值。这种滤料克服了传统硫基自养滤料因产酸和产硫酸盐导致的系统运行不稳定、应用场景受限等问题，其配方复杂、功能多样，通常由多种材料组成，包括多孔载体、功能填料和生物膜载体；功能填料为硫磺、硫化亚铁与碳酸亚铁的熔融混合物；当滤料使用牡蛎壳作为生物膜载体时，因牡蛎壳表面分布有不规则的孔洞，便于微生物附着；同时具有丰富的微量元素及多种氨基酸，能够促进微生物的生长。同时牡蛎壳内部填料经碳酸氢钠发泡后呈多孔结构，使得滤料能够更加高效的对污水进行处理，将熔融混合物与牡蛎壳混合冷凝成型后得到滤料。滤料工作原理为，复合式生物脱氮除磷滤料利用内部的生物膜和微生物群落进行氮和磷的去除，微生物通过硝化作用将水中的氨氮转化为硝态氮，然后通过反硝化作用将硝态氮还原为气态氮气，从而去除污水中的氮；微生物能够吸附和沉淀水中的磷，将其转化为无机磷盐或通过内部吸收去除。同时牡蛎等贝壳的主要成分为碳酸钙，可与嗜硫菌产生的酸产生化学反应，释放出的二氧化碳可作为自养微生物反硝化碳源；化学反应产生的钙可与水中的硫酸根、磷酸根反应形成沉淀，强化了除磷、除硫效果，克服了传统硫基自养微生物产生硫酸根的不足。

2、现有制备方法过程中，需先将碳酸氢钠加入到硫磺与碳酸亚铁的熔融混合物中，以碳酸氢钠作为发泡剂，随后通过缓慢搅拌使得碳酸氢钠受热分解二氧化碳并与熔融混合物融合产生大量气泡，但现有发泡装置中存在以下问题，因发泡产生的气泡非常脆弱，使得搅拌装置在对发泡过程中的熔融混合物搅拌过程中，因无法精准控制搅拌力度，使得产生的气泡出现破裂，气泡破裂导致二氧化碳溢出并位于熔融混合物的上方，无法再有效的与熔融混合物进行有效融合，进而导致发泡过程中大量二氧化碳未被利用而导致浪费，以及发泡产生的气泡较少，因最后制备得到的滤料中的多孔结构与熔融混合物内的气泡多少成正比，当发泡产生的气泡越少时，最后冷凝成型的滤料多孔结构越少，进而使滤料对废水的处理效果越差，因此需设计一款滤料制备设备，使在对熔融混合物发泡过程中，能够将未被利用的二氧化碳重新输入到熔融混合物中进行融合，同时压缩的气体带动出气轮缓慢转动，在不对气泡造成破坏的同时，能够产生更多的气泡。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的发泡过程中因搅拌力度无法精准控制导致气泡破裂气体溢出的问题，提出了多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置。

2、本技术提供了多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其目的在于：通过设置发泡单元，使得装置在对硫磺以及碳酸亚铁熔融混合物进行发泡过程中，能够持续的将位于熔融混合物上方溢出的二氧化碳重新输入到熔融混合物的内部，并通过挤压气体使得加压后的二氧化碳驱使出气轮缓慢转动达到搅拌的效果，同时缓慢转动的出气轮不会使较多气泡破裂，提高发泡过程中气泡产生的数量，进而提高制备得到的滤料的多孔结构的数量。

3、本发明的技术方案为：多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，包括安装座板，设置于安装座板上端的两个支撑侧板，设置于两个支撑侧板之间的发泡筒，设置于发泡筒侧壁上的进料管，设置于发泡筒侧端上的出料管，设置于发泡筒远离出料管一端的安装筒，还包括设置于发泡筒内部的发泡单元，所述发泡单元包括设置于发泡筒内部的换气部件以及设置于安装筒内的驱动部件；

4、所述换气部件包括转动设置于发泡筒内部的换气筒，设置于发泡筒侧端外侧的驱动电机，开设在发泡筒内部的第一腔室以及第二腔室，滑动设置于第一腔室内的变压板一，滑动设置于第二腔室内的变压板二，设置于变压板一以及变压板二上端之间的连接绳，设置于变压板一下端的拉绳一，设置于变压板二下端的拉绳二，设置于发泡筒靠近安装筒一侧侧壁上的两个连通圆杆，设置于发泡筒靠近驱动电机一侧侧壁上的两个填气杆；

5、两个所述支撑侧板的相邻一侧均为弧形，所述进料管以及出料管均与发泡筒固定连通，所述驱动电机的驱动端密封转动贯穿于发泡筒的侧端并与换气筒一端固定连接，所述第一腔室以及第二腔室的端面均为半圆形，所述变压板一以及变压板二均设置为于第一腔室以及第二腔室内壁相同的形状大小，所述拉绳一以及拉绳二的下端均密封滑动贯穿于发泡筒的一端，且位于安装筒内，两个所述连通圆杆以及填气杆分别与第一腔室以及第二腔室固定连通，两个所述连通圆杆分别与对应的填气杆之间安装有出气组件。

6、进一步的，所述出气组件包括设置于连通圆杆与对应填气杆之间的多个传气杆，设置于每个传气杆上的多个出气轮，开设在出气轮内部的输气槽，开设在传气杆上的出气孔，设置于输气槽内部的单向阀一，多个所述传气杆均转动安装在对应连通圆杆以及填气杆之间，每个所述传气杆的内部均设置为空心，且每个传气杆的一端均与对应的连通圆杆固定连通，每个所述出气轮的输气槽均于对应的传气杆固定连通。

7、进一步的，所述驱动部件包括密封转动贯穿设置于发泡筒靠近安装筒侧端的转动轴，设置于转动轴上的驱动齿轮，设置于转动轴上的十字杆，设置于十字杆横向两侧的受动齿轮，设置于十字杆竖向两侧之间的齿柱，设置于两个受动齿轮上的联动轴，设置于两个联动轴之间的连杆，所述连杆的上端一体成型有齿板，且齿板与齿柱相啮合，两个所述受动齿轮均与驱动齿轮相啮合。

8、进一步的，所述收放组件包括设置于齿柱两端的收线辊一以及收线辊二，所述拉绳一以及拉绳二位于安装筒的一端分别与收线辊一以及收线辊二固定连接，所述安装筒内设置有提供张力的转向元件。

9、进一步的，所述转向元件包括转动安装于转动轴上的圆盘，设置于圆盘上的多个安装板，设置于相对应的两个安装板之间的转向辊，所述拉绳一以及拉绳二均传引过对应的转向辊上。

10、进一步的，两个所述填气杆的侧端均开设有进气口，两个所述进气口内均固定安装有单向阀二。

11、进一步的，多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备方法，采用污水处理用复合式生物脱氮除磷滤料制备装置，包括以下步骤：

12、s1：将硫磺和碳酸亚铁混合，加热熔融得到熔融混合物；

13、s2：将得到的熔融混合物通入到发泡筒内；

14、s3：向发泡筒内通入碳酸氢钠，对熔融混合物进行发泡；

15、s4：将牡蛎壳添加到步骤s2中搅拌；

16、s5：对搅拌得到的混合物进行冷却成型得到复合式发泡生物滤料。

17、进一步的，硫及碳酸亚铁作为自养脱氮过程的电子来源，牡蛎壳中的有机组分作为异养脱氮过程的电子来源，实现了自养生物脱氮与异养生物脱氮的耦合。

18、本发明的有益效果：

19、通过设置换气部件以及驱动部件，使得拉绳一以及拉绳二在驱动部件的作用下间歇往复运动，同时变压板一以及变压板二间歇往复运动，使得当填气杆位于熔融混合物上方时进行吸气，当填气杆位于熔融混合物内部时放气，将溢出未被利用的二氧化碳重新输入到熔融混合物中再次利用，进而在不增加碳酸氢钠的前提下，产生更多的气泡，提高制备出的滤料的质量。

20、通过设置出气组件，使得当二氧化碳被重新输入到熔融混合物内部的同时，经过加压后的二氧化碳排出出气轮时，会对出气轮产生反向的冲力，使得出气轮带动对应的传气杆缓慢转动，缓慢转动的出气轮起到对熔融混合物与二氧化碳的缓慢搅拌，进一步提高气泡产生的同时，有效防止搅拌力度过大气泡破裂的情况。

21、通过将发泡筒以及换气筒横放，当发泡完成后，能够直接将牡蛎壳通入到发泡筒内与发泡后的熔融混合物进行搅拌混合，同时位于最外侧的传气杆能够对沉入熔融混合物下方的牡蛎壳进行向上方向的搅拌，有效提高两者的混合效果，防止牡蛎壳因自身重量导致沉积，影响两者的搅拌效果。

技术特征：

1.多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，包括安装座板（1），设置于安装座板（1）上端的两个支撑侧板（2），设置于两个支撑侧板（2）之间的发泡筒（3），设置于发泡筒（3）侧壁上的进料管（4），设置于发泡筒（3）侧端上的出料管（5），设置于发泡筒（3）远离出料管（5）一端的安装筒（6），其特征在于：还包括设置于发泡筒（3）内部的发泡单元，所述发泡单元包括设置于发泡筒（3）内部的换气部件以及设置于安装筒（6）内的驱动部件；

2.根据权利要求1所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于：所述出气组件包括设置于连通圆杆（16）与对应填气杆（17）之间的多个传气杆（18），设置于每个传气杆（18）上的多个出气轮（19），开设在出气轮（19）内部的输气槽（20），开设在传气杆（18）上的出气孔（21），设置于输气槽（20）内部的单向阀一（22），多个所述传气杆（18）均转动安装在对应连通圆杆（16）以及填气杆（17）之间，每个所述传气杆（18）的内部均设置为空心，且每个传气杆（18）的一端均与对应的连通圆杆（16）固定连通，每个所述出气轮（19）的输气槽（20）均于对应的传气杆（18）固定连通。

3.根据权利要求2所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于：所述驱动部件包括密封转动贯穿设置于发泡筒（3）靠近安装筒（6）侧端的转动轴（23），设置于转动轴（23）上的驱动齿轮（24），设置于转动轴（23）上的十字杆（25），设置于十字杆（25）横向两侧的受动齿轮（26），设置于十字杆（25）竖向两侧之间的齿柱（27），设置于两个受动齿轮（26）上的联动轴（28），设置于两个联动轴（28）之间的连杆（29），所述连杆（29）的上端一体成型有齿板，且齿板与齿柱（27）相啮合，两个所述受动齿轮（26）均与驱动齿轮（24）相啮合，所述安装筒（6）内设置有收放组件。

4.根据权利要求3所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于：所述收放组件包括设置于齿柱（27）两端的收线辊一（30）以及收线辊二（31），所述拉绳一（14）以及拉绳二（15）位于安装筒（6）的一端分别与收线辊一（30）以及收线辊二（31）固定连接，所述安装筒（6）内设置有提供张力的转向元件。

5.根据权利要求4所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于：所述转向元件包括转动安装于转动轴（23）上的圆盘（32），设置于圆盘（32）上的多个安装板（33），设置于相对应的两个安装板（33）之间的转向辊（34），所述拉绳一（14）以及拉绳二（15）均传引过对应的转向辊（34）上。

6.根据权利要求1所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于：两个所述填气杆（17）的侧端均开设有进气口，两个所述进气口内均固定安装有单向阀二（35）。

7.多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备方法，采用权利要求1中所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备方法，其特征在于：所述硫及碳酸亚铁作为自养脱氮过程的电子来源，牡蛎壳中的有机组分作为异养脱氮过程的电子来源，实现了自养生物脱氮与异养生物脱氮的耦合。

技术总结
本发明涉及滤料制备的技术领域，公开了多源废物耦合硫基自养深度脱氮除磷滤料制备装置及方法，其中污水处理用复合式生物脱氮除磷滤料制备装置，包括安装座板，设置于安装座板上端的两个支撑侧板，设置于两个支撑侧板之间的发泡筒，还包括设置于发泡筒内部的发泡单元，发泡单元包括设置于发泡筒内部的换气部件以及设置于安装筒内的驱动部件，通过设置发泡单元，能够持续的将位于熔融混合物上方溢出的二氧化碳重新输入到熔融混合物的内部，并通过挤压气体使得加压后的二氧化碳驱使出气轮缓慢转动达到搅拌的效果，同时缓慢转动的出气轮不会使较多气泡破裂。

技术研发人员：陈修波,肖静
受保护的技术使用者：日照城投环境科技集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23