水处理流化载体嵌入式拼接模块及组装方法

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体涉及一种水处理流化载体嵌入式拼接模块及组装方法。

背景技术

移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor)是污水厂提标改造的主流工艺之一，其应用方式为向生化池内投加MBBR悬浮载体形成生物膜来富集功能菌群，实现生化池处理效能的原位提升。单个MBBR生化池内投加的MBBR悬浮载体数以亿计，直接投加MBBR悬浮载体的方式需进行停水施工，安装拦截筛网，耗时长、工程量大且审批压力大，若采用蛙人带水施工则费用较高。现有的技术采用筛网箱将MBBR悬浮载体封装在其内部，但需要将筛网箱固定在底部或安装支架，仍需停水施工且对池体强度要求高。

此外水处理反应池的池型及尺寸有多种规格，需根据池型定制筛网箱，针对某一池型需要与其尺寸相匹配的筛网箱，项目完成后，筛网箱难以用于其他的项目中，只能做拆解处理，造成极大的浪费，对于不同项目、不同池型适应性差，无法通用，导致成本过高。因此，现有技术有待于进一步改进和提高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的一个目的在于提出水处理流化载体嵌入式拼接模块，解决现有技术需针对某一池型需要与其尺寸相匹配的筛网箱，项目完成后，筛网箱难以用于其他的项目中，只能做拆解处理，造成极大的浪费，导致成本过高，对于不同项目、不同池型存在通用性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种水处理流化载体嵌入式拼接模块，包括笼式网箱、框板套、顶盖及加强机构，所述笼式网箱为顶部敞口的方形箱体结构，笼式网箱的底板和四个侧板均是由若干个第一网板单体拼接构成的。

顶盖位于笼式网箱的上方，其边缘通过框板套与笼式网箱的上端固定相连，可将MBBR悬浮载体封存于笼式网箱内。

所述框板套为与笼式网箱的上端口相匹配的环形壳体，是由方形的多个框板单体首尾依次固定相连构成的。

所述顶盖包括规则间隔分布的多个球冠基板，球冠基板具有上凸的球冠，球冠的内侧是与笼式网箱相通的空腔结构，任意相邻两个球冠基板之间均通过第二网板单体相连。

加强机构设置在笼式网箱和顶盖的外部，包括位于方形箱体六个面上的六个支架组件，支架组件包括纵向杆体、十字管套、横向杆体和直线管套，各支架组件与位置对应的笼式网箱或顶盖的外壁固定相连，任意相邻的支架组件固定相连。

进一步地，所述第一网板单体为方形平板，其四个侧边均具有弯折成直角的第一折边，第一网板单体具有呈矩阵分布的若干通气孔。

位于同一个面上的各第一网板单体固定相连构成所述笼式网箱的底板或侧板，笼式网箱的底板及各侧板螺栓固定相连。

进一步地，框板单体为方形平板，其四个侧边均具弯折成直角的第二折边。

框板单体竖向布置，其宽度与第一网板单体的宽度一致，各框板单体的下端与其下方对应的第一网板单体螺栓固定相连。

框板套下端至顶盖中心的连线与竖直方向的夹角为β，70°≤β≤75°。

进一步地，所述球冠基板为方形板壳结构，球冠是在球冠基板的中心处冲压成型的半球状壳体，球冠基板的四个侧边均具有弯折成直角的第三折边。

进一步地，各所述球冠基板通过呈线性布置的若干个第二网板单体固定相连构成方形的所述顶盖，第二网板单体为方形平板，其四个侧边均具有弯折形成的第四折边。

第二网板单体具有呈矩阵分布的若干个排气孔，所述顶盖的四个边均与框板套的上端螺栓固定相连。

进一步地，所述十字管套固定于笼式网箱或顶盖外壁的中部，纵向杆体穿过十字管套相对的两个端口并与其固定相连。

纵向杆体沿其长度方向的两侧对称设置有两个横向杆体，两个横向杆体相对的一端分别与十字管套另外的两个端口插接并固定相连。

纵向杆体和各横向杆体的外部均具有沿其长度布置的多个直线管套，直线管套固定于笼式网箱或顶盖的外壁上，纵向杆体和各横向杆体穿过位置对应的直线管套并与其螺栓固定相连。

进一步地，位于同一个面上的支架组件的端部与其相邻面上的其它支架组件的对应端螺栓固定相连。

进一步地，笼式网箱侧壁的第一网板单体按照由下往上的顺序依次分为三组，每组第一网板单体包括至少一层第一网板单体。

三组第一网板单体的开孔率分别为35％～40％、45％～50％、55％～60％，所述第二网板单体的开孔率为50％～60％，所述通气孔和排气孔的直径均小于MBBR悬浮载体的尺寸。

本发明的另一个目的在于提出上述水处理流化载体嵌入式拼接模块的组装方法。

水处理流化载体嵌入式拼接模块的组装方法，包括如下步骤：

步骤1，根据好氧池的大小确定笼式网箱的尺寸，计算得到笼式网箱的底面和各侧面所使用第一网板单体的数量，并确定排布方式。

之后，将位于同一个面上的各第一网板单体依次螺栓固定相连，分别组装成所述笼式网箱的底板和各侧板。

步骤2，将底板水平放置于地面上，各侧板分别竖向放置于底板的四个边上，各侧板的下端与底板的对应边螺栓固定相连，各侧板的相邻侧边通过螺栓固定相连构成所述笼式网箱。

拼接后的笼式网箱与好氧池长边侧壁的距离大于0.25倍的筛网箱底面长度，小于0.75倍的筛网箱底板长度。

将位于同一个面上的框板单体首尾依次相连，分别组成框板套的各侧板，再连接构成环状的框板套，将框板套放置在笼式网箱的端面上，框板套的下端与笼式网箱的上端螺栓固定相连成一体。

步骤3，根据步骤1中笼式网箱的尺寸计算出球冠基板和第一网板单体的数量，并确定排布方式，将多个球冠基板在地面上间隔排列，各第二网板单体在球冠基板之间依次摆放，球冠基板的侧边与第二网板单体的相邻边螺栓固定相连，形成一体结构的所述顶盖。

步骤4，向步骤2中组装成的笼式网箱内投入预定数量的MBBR悬浮载体，之后将顶盖放置于笼式网箱的顶部，将顶盖的四个边分别与框板套上端的四个边一一对应，通过螺栓固定相连成一体。

步骤5，在笼式网箱底板的中心位置固定一个十字管套，十字管套内均穿设一个纵向杆体，纵向杆体的中部与十字管套固定相连。

在纵向杆体的两侧分别布置两组直线管套，两组的各直线管套沿着与纵向杆体长度方向垂直的方向布置，且与十字管套的端口正对，直线管套通过螺栓固定在笼式网箱底板的下方。所述纵向杆体和横向杆体的长度根据步骤1中笼式网箱的尺寸确定，进行现场切割、打孔。

横向杆体穿过同组的各直线管套，其一端与十字管套的端口插接并螺栓固定，将横向杆体与外部套设的直线管套螺栓固定相连。

步骤6，安装步骤5的方式将其余支架组件分别固定在顶板外壁和笼式网箱各侧板外壁上。

之后，将各纵向杆体的端部与相邻面上的其它纵向杆体的对应端螺栓连接，各横向杆体的另一端与相邻面上的其它横向杆体的对应端螺栓连接，六个支架组件与笼式网箱、顶盖固定相连成一体。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：

1)施工安装简单：本拼接模块装置可实现不停水施工，通过顶部球冠为自身提供浮力，只需要与池体侧壁固定，不需要进行底部固定，无需进行排空污水池进行清淤，大幅节省工作量。

2)安装速度快：通过提前预制可实现项目现场的无焊接安装，各单板直接通过螺栓链接，对安装拆卸人员操作要求低。

3)通用性强：本拼接模块装置通过数个单板拼接而成，可更具不同项目、不同池型进行装置形状的改变，通用性强，不受池型尺寸限制，可重复利用。

4)自稳定性好：本拼接模块装置通过加强结构的设置使整体装置更加牢固可靠，顶部球冠可实现装置在污水中悬浮，侧壁连接件仅起到限制平面移动的功能，同时通过顶部排气孔和侧壁连接件的设置，减少了底部曝气造成的箱体晃动，对池体拉扯力小，对池体的结构强度要求低。

5)挂膜效果好：通过在筛网箱侧板上设置梯度开孔率以及合理规划模块装置与池壁的距离，可实现利用水力流态强化悬浮载体流化的效果，较传统笼式悬浮载体箱等装置传质优，挂膜速度快，冬季处理常规生活污水硝化负荷可达到0.75gN/m

本发明悬浮网箱采用模块化的网板单体拼接构成，并在其上方配置带有球冠的顶盖，实现MBBR悬浮载体的模块化投放、打捞及转移，可快速捞取MBBR悬浮载体便于进行检修，球冠对筛网箱提供浮力，减小对好氧池侧壁的拉力，排气孔的开设及布置方式可保持筛网箱的稳定性，顶盖遮挡紫外线可防止MBBR悬浮载体老化。另外，本发明可实现成熟MBBR悬浮载体在不同项目中的转移，通过进行MBBR悬浮载体的预挂膜，缩短启动时间。

附图说明

图1是本发明水处理流化载体嵌入式拼接模块的主视示意图。

图2是本发明水处理流化载体嵌入式拼接模块的俯视示意图。

图3是本发明水处理流化载体嵌入式拼接模块的仰视示意图。

图4是图1中某一部分的结构示意图，示出的是第一网板单体。

图5是本发明水处理流化载体嵌入式拼接模块的局部剖视图。

图6是图1中另一部分的结构示意图，示出的是框板单体。

图7是图2中本发明球冠基板的结构示意图。

图8是图2中本发明第二网板单体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1，某污水处理厂进行提标改造，采用MBBR工艺将好氧区改造为好氧MBBR区，采用水处理流化载体嵌入式拼接模块，结合图1至图8，其包括笼式网箱1、框板套2、顶盖3及加强机构，所述笼式网箱1为顶部敞口的方形箱体结构，笼式网箱1的底板和四个侧板均是由若干个第一网板单体11拼接构成的，底板和四个侧板均由多个第一网板单体11依次排列并通过螺栓固定相连组成的方形板状结构。

所述第一网板单体11为方形平板，其四个侧边均具有向外侧面弯折成直角的第一折边13，第一网板单体11的四个第一折边13上均开设有螺栓孔，第一网板单体11具有呈矩阵分布的若干通气孔12。位于同一个面上的各第一网板单体11固定相连构成所述笼式网箱1的底板或侧板，笼式网箱1的底板及各侧板螺栓固定相连，所述笼式网箱1的左侧板和右侧板的尺寸相同，其前侧板和后侧板的尺寸相同。

顶盖3位于笼式网箱1的上方，顶盖3的边缘通过框板套2与笼式网箱1的上端固定相连，可将MBBR悬浮载体封存于笼式网箱1内。框板套2下端至顶盖3中心的连线与竖直方向的夹角为70°，所述框板套2的侧壁与顶盖2配合形成相对封闭的空间，有效防止球冠21内的气体从笼式网箱1的侧面泄露，在球冠21内部保持气压稳定。顶盖3固定于筛网箱1顶部，使用状态下，顶盖3将MBBR悬浮载体封存于笼式网箱1的内部，便于MBBR悬浮载体的投加、打捞，可实现MBBR工艺的模块化控制。

所述框板套2为与笼式网箱1的上端口相匹配的环形壳体，是由方形的多个框板单体21首尾依次固定相连构成的，框板套2的侧壁不开孔。框板单体21为方形平板，其四个侧边均具向外侧面弯折成直角的第二折边22，所述第二折边22上开设有螺栓孔。框板单体21竖向布置，其宽度与第一网板单体11的宽度一致，各框板单体21的下端与其下方对应的第一网板单体11螺栓固定相连，所述框板套2的各侧壁长度分别与笼式网箱1对应侧壁的长度一致。各框板单体21下侧的第二折边22与其下方相邻的第一网板单体11上侧的第一折边13螺栓连接，各框板单体21通过左右两侧的第二折边22与相邻的框板单体21螺栓连接。

所述顶盖3包括规则间隔分布的四个球冠基板31，球冠基板31具有上凸的球冠32，球冠32的内侧是与笼式网箱1相通的空腔结构。具体地，所述球冠基板31为方形板壳结构，球冠32是在球冠基板31的中心处冲压成型的半球状壳体，球冠基板31的四个侧边均具有向外侧面弯折成直角的第三折边33。

任意相邻两个球冠基板31之间均通过第二网板单体34相连，第一网板单体11、第二网板单体34、框板单体21及球冠基板31均是由不锈钢板材制成的。

各所述球冠基板31通过呈线性布置的若干个第二网板单体34固定相连构成方形的所述顶盖3，第二网板单体34为方形平板，其四个侧边均具有向上弯折形成的第四折边35。所述第三折边33和第四折边35上均开设有螺栓孔，各所述第二网板单体34通过其第四折边35与相邻的第二网板单体34螺栓固定相连，球冠基板31通过其侧面的第三折边33与相邻侧的第二网板单体34螺栓连接，组合成方形的顶盖3，所述球冠基板31的第三折边33和第二网板单体34的第四折边35均与框板套2上侧的第二折边22螺栓连接。

第二网板单体34具有呈矩阵分布的若干个排气孔341，所述顶盖3的四个边均与框板套2的上端螺栓固定相连。曝气在笼式网箱1的水体中向上运动，可通过顶盖3的排气孔341排出，保持球冠21内部封存空气的压力稳定，避免笼式网箱1在垂直方向的震荡过大。

笼式网箱1侧壁的第一网板单体11按照由下往上的顺序依次分为三组，每组第一网板单体11包括至少一层第一网板单体11。

按照由下往上顺序的三组第一网板单体11的开孔率分别为40％、50％、60％，所述第二网板单体的开孔率为60％，所述通气孔和排气孔的直径均小于MBBR悬浮载体的尺寸。以保证有充足的曝气由底板进入笼式网箱1内，笼式网箱1内的曝气可通过其侧板上的通气孔12自由进出，降低曝气对笼式网箱1的冲击，保持其稳定性，为MBBR悬浮载体挂膜提供充足的氧气。

所述通气孔12和排气孔341的直径均小于MBBR悬浮载体的尺寸，可避免MBBR悬浮载体从笼式网箱1内漏出。所述好氧池的底部安装有曝气装置，使用状态下，曝气可通过笼式网箱1底部的通气孔12进入笼式网箱1的内部，为笼式网箱1的MBBR悬浮载体提供好氧条件和流化动力，促进生物膜生长挂膜，实现对污染物的去除。

加强机构设置在笼式网箱1和顶盖3的外部，包括位于方形箱体六个面上的六个支架组件，支架组件包括纵向杆体41、十字管套42、横向杆体43和直线管套44，各支架组件与位置对应的笼式网箱1或顶盖3的外壁固定相连，任意相邻的支架组件固定相连。

具体地，所述十字管套42固定于笼式网箱1或顶盖3外壁的中部，纵向杆体41穿过十字管套42相对的两个端口并与其固定相连。纵向杆体41沿其长度方向的两侧对称设置有两个横向杆体43，两个横向杆体43相对的一端分别与十字管套42另外的两个端口插接并固定相连。

纵向杆体41和各横向杆体43的外部均具有沿其长度布置的多个直线管套44，直线管套44固定于笼式网箱1或顶盖3的外壁上，纵向杆体41和各横向杆体43穿过位置对应的直线管套44并与其螺栓固定相连。位于同一个面上的支架组件的端部与其相邻面上的其它支架组件的对应端螺栓固定相连，组成一体的刚性结构，并与悬浮网箱六个面固定相连，对拼接式悬浮网箱起到加固的作用。

另外，在笼式网箱1的两侧需要配置两组连接件5，两组连接件5对称布置在笼式网箱1的两侧。每组连接件5均包括两个连接件5，连接件5优选采用链条或钢索同组的两个连接件5一前一后间隔布置，每个连接件的一端与笼式网箱1的侧壁相连，另一端与好氧池的侧壁相连，在笼式网箱1及其上方顶盖2的重力作用下，连接件3处于拉伸状态，筛网箱1约束在好氧池的中间位置。

连接件5采用倾斜布置的链条或者钢索，拉直状态下，连接件5的轴线与水平方向的夹角为20°，连接件5采用较小的倾斜角度，能够较好地使笼式网箱1在好氧池中保持平衡，有效减小笼式网箱1在水平方向的移动范围，保持笼式网箱1在好氧池内的稳定性。

实施例2，结合图1至图8，水处理流化载体嵌入式拼接模块的组装方法，其包括如下步骤：

步骤1，根据好氧池横截面的大小确定笼式网箱1的尺寸，计算得到笼式网箱1的底面和各侧面所使用第一网板单体11的数量，并确定排布方式。

之后，将位于同一个面上的各第一网板单体11依次螺栓固定相连，分别组装成所述笼式网箱1的底板和各侧板，各第一网板单体11通过位于其侧边的第一折边13与相邻的第一网板单体11螺栓固定相连。

步骤2，将底板水平放置于地面上，各侧板分别竖向放置于底板的四个边上，其下端与底板的对应边螺栓固定相连，各侧板的相邻侧边通过螺栓固定相连构成所述笼式网箱1。

拼接后的笼式网箱1与好氧池长边侧壁的距离大于0.25倍的筛网箱底面长度，小于0.75倍的筛网箱底板长度。

将位于同一个面上的框板单体21首尾依次相连，分别组成框板套2的各侧板，再连接构成环状的框板套2，将框板套2放置在笼式网箱1的端面上，框板套2的下端与笼式网箱1的上端螺栓固定相连成一体。

步骤3，根据步骤1中笼式网箱1的尺寸计算出球冠基板31和第一网板单体11的数量，并确定排布方式，将多个球冠基板31在地面上间隔排列，各第二网板单体34在球冠基板31之间依次摆放，球冠基板31的侧边与第二网板单体34的相邻边螺栓固定相连，形成一体结构的所述顶盖3。

步骤4，向步骤2中组装成的笼式网箱1内投入预定数量的悬浮载体，之后将顶盖3放置于笼式网箱1的顶部，将顶盖3的四个边分别与框板套2上端的四个边一一对应，通过螺栓固定相连成一体。

步骤5，在笼式网箱1底板的中心位置固定一个十字管套42，十字管套42内均穿设一个纵向杆体41，纵向杆体41的中部与十字管套42固定相连。

在纵向杆体41的两侧分别布置两组直线管套44，两组的各直线管套44沿着与纵向杆体41长度方向垂直的方向布置，且与十字管套42的端口正对，直线管套44通过螺栓固定在笼式网箱1底板的下方。

横向杆体43穿过同组的各直线管套44，其一端与十字管套42的端口插接并螺栓固定，将横向杆体43与外部套设的直线管套44螺栓固定相连。所述纵向杆体41和横向杆体43的长度根据步骤1中笼式网箱1的尺寸确定，进行现场切割、打孔。

步骤6，安装步骤5的方式将其余支架组件分别固定在顶板外壁和笼式网箱1各侧板外壁上。之后，将各纵向杆体41的端部与相邻面上的其它纵向杆体41的对应端螺栓连接，各横向杆体43的另一端与相邻面上的其它横向杆体43的对应端螺栓连接，六个支架组件与笼式网箱1、顶盖3固定相连成一体。

实施例3，某污水处理厂进行提标改造，采用MBBR工艺将好氧区改造为好氧MBBR区，采用本拼接模块装置，直接悬浮于好氧池中，通过铰链与池壁相连，底部无需固定，大幅减少了工作量。该项目生化段好氧池尺寸为18m×7m×7m，模块装置下拼接后为长方体形式，筛网箱尺寸为8m×5m×5m，厚度5mm，不锈钢材质，密度8g/cm

校核模块装置扣除自身浮力重量＝7040.8kg＜12560kg，可实现自浮，无需借助外力。项目实施后测定悬浮载体硝化负荷达到0.87gN/m

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。