一种集成式接触氧化/除磷脱氮-过滤分离生物反应器

摘要

本发明提供一种集成式接触氧化/除磷脱氮－过滤分离生物反应器，反应器由反应器池体、安装于反应器池体上的机电设备、控制阀件、与各机电设备和控制阀件连接的工控机以及各类填料组成，构造形式为塔式结构，集成了四个功能区。其上部为进水及生物氧化区，中部设有通风口，通过自然通风方式向附着于填料表面的生物膜供氧，反应器下部为过滤分离区，反应器外设置有与反应器上部相通的反硝化罐。本发明提供了一种高效污水处理装置。该装置可在一个反应器内完成污水的生物氧化、除氮脱磷及悬浮物分离过程，处理效率高，采用自然充氧方式，能耗低，产泥量少、构造简单，占地面积小，运行管理方便，自动化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及水污染治理技术领域，尤其涉及一种集成式接触氧化/除磷脱氮－过滤分离生物反应器。

背景技术

随着地球水资源日趋紧缺，人们越来越重视水资源的再生，除城市集中式污水处理厂外，还需建设大量的分散式污水处理站，如农村乡镇（或社区）污水处理站。这类处理站处理规模相对微小（<1000m³/d），因而从技术经济诸方面，产生了对污水处理工艺系统及装置多样化的需求。现行污水处理工艺系统通常设有多个具有不同功能的单元构筑物，以完成处理过程并达到要求的处理效果，配套机电设备多，操作技术性强，通常适用于规模较大的城市污水处理厂，若不加改进直接用于乡镇或分散式污水处理站，往往导致其建不好、用不起、管不了。由于适用工艺技术及装置的缺乏，使这类微小型污水处理站的建设处于两难的境地，不建不行，建了又未必好用。因此，亟待开发针对性、适用强的多样化污水处理装置，以满足社会及市场需求。

发明内容

为满足小型污水处理站建设技术需求，本发明提供了一种高效污水处理装置——集成式接触氧化/除磷脱氮－过滤分离生物反应器，该装置可在一个反应器内完成污水的生物氧化、除氮脱磷及悬浮物分离过程，处理效率高，能耗低，产泥量少、构造简单，运行管理方便，自动化程度高。

本发明提供的技术方案为：

一种集成式接触氧化/除磷脱氮－过滤分离生物反应器，其特征在于：包括反应器池罐体（5），所述反应器池罐体（5）内上部从上至下依次设置有进水布水器（4）和人工轻质填料层（6）；反应器池罐体（5）内中部设置有通风区，通风区相对应的反应器池罐体（5）的罐壁上设置有通风口（7）；反应器池罐体（5）内下部设置有过滤分离区，所述过滤分离区包括反冲洗废水集水槽（15）、位于反冲洗废水集水槽（15）下方的粒料滤料层（8），位于粒料滤料层（8）下方的集配水装置，集配水装置下方设置有底部集水配气区（14）；所述反应器池罐体（5）上设置有与反冲洗废水集水槽（15）相通的反冲洗废水排水阀（16），与底部集水配气区（14）相通的滤后水流量控制出水阀（11）、反冲洗进水阀（12）和反冲洗进气阀（13）；所述反冲洗废水集水槽（15）上方、通风口（7）下方的反应器池罐体（5）的罐壁上设置有硝化液回流管（17）；所述反应器池罐体（5）外设置有与硝化液回流管（17）相通的缺氧反硝化罐（18），缺氧反硝化罐（18）侧壁上方设置有进水管（1），缺氧反硝化罐（18）通过管道（19）与进水布水器（4）连通。

所述集配水装置包括相互配合的滤头（9）和滤板（10）。

所述人工轻质填料层（6）为提供微生物生长的轻质硬性塑料载体，如多面空心球、阶梯环、鲍尔环等，粒料滤料层（8）为无烟煤与石英砂的混合物。

所述缺氧反硝化罐（18）内设置有反硝化填料（20）。

所述反硝化填料（20）为提供微生物生长的轻质硬性、软性、弹性或半软性塑料载体，如多面空心球、阶梯环、鲍尔环、软性纤维状填料等。

所述管道（19）的进水口位于缺氧反硝化罐（18）内底部，管道（19）上设置有进水阀（3），管道（19）的进水口出设置有进水水泵（2）。

反应器池为塔式构造,集成了四个功能区。其上部为进水及生物氧化区，设有进水布（淋）水装置及人工轻质填料层，中部设有通风口，通过自然通风方式向附着于填料表面的生物膜供氧，污水由上而下，在有氧条件下与生物膜接触，其中的有机污染物被氧化，有机氮被硝化；反应器下部为过滤分离区。过滤分离区由待滤水区、滤料层、集配水组件（滤头、滤板各类阀件）、底部集水配气区和各类阀件构成。滤料层上部待滤水区设有硝化液回流管（将硝化液导入反硝化区）及反冲洗集水槽，反冲洗废水通过反冲洗集水槽收集后由排水阀排出反应器；底部集水配气区出水管上设流量控制阀，滤池采用气水反冲洗方式。

反硝化罐内设有反硝化生物填料和混合液提升泵，根据实际情况，反硝化区也可与反应器主体分开单独设置如与污水调节池合建。也可设置在反应器池内部。

本发明提供的集成式生物反应器主要由反应器池体5、安装于反应器池体5上的机电设备、控制阀件、与各机电设备和控制阀件连接的工控机以及各类填料6、8、20组成，工控机用于控制各进水阀3、12，出水阀11，进气阀13及进水水泵2，填料6用于生物接触氧化反应，填料8用于过滤分离，填料20用于生物反硝化。反应器池为塔式构造,集成了四个功能区。其上部为进水及生物氧化区，设有进水布（淋）水器4及人工轻质填料层6；中部为通风区，设有通风口7，通过自然通风方式向附着于填料表面的生物膜供氧；反应器下部为过滤分离区和反硝化区18。过滤分离区由粒料滤料层8、集配水装置（滤头9及滤板10）、底部集水配气区14、滤后水流量控制阀11、反冲洗进水阀12、反冲洗进气阀13、反冲洗废水集水槽15、反冲洗废水排水阀16和硝化液回流管17构成；反硝化区设有混合液提升泵2、进水阀3和缺氧反硝化悬浮填料8。

本发明中反应器罐体为塔式构造，生物接触氧化池与粒料滤池叠合为一体，由自然通风方式供氧。

经集配水装置过滤后的水出水口设置流量控制阀和自控系统，实现恒水位、恒流量过滤方式，滤前硝化液可自动溢流至缺氧反硝化池，且流量可控。

反应器中集成了缺氧反硝化工艺单元，生物接触氧化池硝化液可自动回流至反硝化池，且流量可控。

集配水装置，在过滤时起到集水作用，在反冲洗时起到配水作用。

本发明反应器为连续运行方式，具体流程是：

首次使用时原污水直接进行提升，污水经填料层6好氧硝化后会产生硝化液，因此首次运行时没有硝化液回流。

原污水通过进水管进入缺氧反硝化区，与来自硝化液回流管的硝化液混合，经填料20上的反硝化生物膜完成缺氧反硝化过程，并经混合液提升泵2、进水阀3和布水器4进入反应器5，由上而下以渗滤方式过填料层6进入下部过滤区。渗滤过程中，混合液与填料6表面的生物膜接触，在有氧条件下水中有机污染物被氧化，有机氮被硝化。过滤采用恒水位恒速过滤方式，由设于过滤水出口的流量控制阀11将滤池出水量控制在设计值，多余的滤前混合液通过硝化液回流管17溢流进入缺氧反硝化罐18。

溢流量与原污水量之比（硝化液回流比）一般控制在100%~300%。除硝化液回流比外，本装置主要设计及运行参数还包括生物氧化容积负荷率、水量负荷率及缺氧反硝化区水力停留时间等。以原水浓度和水量为基数，生物氧化容积负荷率为1000~3000克BOD/米³.日，水量负荷率为80~200米³/米².日，硝化区水力停留时间为1.5~2.0小时，并根据原水水质及水温合理取值。

由于原水水质不同，同一原水在不同时间的水质也会有变化，因此运行过程中各项参数会不断进行调整。

由上述技术方案可知，本装置集污染物生物氧化、除磷脱氮与过滤分离为一体，采用连续运行及自然通风充氧方式，利用填料表面附着的生物膜对水中有机污染物进行生物接触氧化降解，同时伴随磷吸附和硝化反硝化过程去除水中的氮和磷，氧化后的悬浮液通过底部滤料层完成固液分离。

本发明提供了一种高效污水处理装置。该装置可在一个反应器内完成污水的生物氧化、除氮脱磷及悬浮物分离过程，处理效率高，采用自然充氧方式，能耗低，产泥量少、构造简单，占地面积小，运行管理方便，自动化程度高。

从上述对技术方案的分析可知，与目前常用的活性污泥工艺相比，本发明具有如下显著特点：

1.      反应器内生物量大，污泥龄长，生物多样性丰富，氧化效率高，处理效果好，产泥量少；

2.      以过滤取代沉淀，分离效果好，提高了运行的可靠性；同时，滤池与上部氧化区为叠合，节省了占地面积；

3.      采用自然通风充氧方式，无需曝气充氧，运行能耗低；

4.      采用生物膜法，省却活性污泥回流系统，处理流程及反应器构造简单、建设投资省，能耗低、管理方便。

附图说明

图1为本发明的构造示意图；

其中进水管 1、进水水泵 2、进水阀 3 、进水布水器 4 、反应器池罐体 5 、人工轻质填料层 6 、通风口 7 、粒料滤料层 8 、滤头 9 、滤板 10 、滤后水流量控制出水阀 11 、反冲洗进水阀 12、反冲洗进气阀 13 、底部集水配气区 14 、反冲洗废水集水槽 15 、反冲洗废水排水阀 16 、硝化液回流管 17 、缺氧反硝化罐 18 、管道 19、反硝化填料 20。

具体实施方式

本发明技术方案要点是：反应器由反应器池体、安装于反应器池体上的机电设备、控制阀件、与各机电设备和控制阀件连接的工控机以及各类填料组成，构造形式为塔式结构，集成了四个功能区。其上部为进水及生物氧化区，中部设有通风口，通过自然通风方式向附着于填料表面的生物膜供氧，反应器下部为过滤分离区和反硝化区。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图所示，一种集成式接触氧化/除磷脱氮－过滤分离生物反应器，其特征在于：包括反应器池罐体（5），所述反应器池罐体（5）内上部从上至下依次设置有进水布水器（4）和人工轻质填料层（6）；反应器池罐体（5）内中部设置有通风区，通风区相对应的反应器池罐体（5）的罐壁上设置有通风口（7）；反应器池罐体（5）内下部设置有过滤分离区，所述过滤分离区包括反冲洗废水集水槽（15）、位于反冲洗废水集水槽（15）下方的粒料滤料层（8），位于粒料滤料层（8）下方的集配水装置，集配水装置下方设置有底部集水配气区（14）；所述反应器池罐体（5）上设置有与反冲洗废水集水槽（15）相通的反冲洗废水排水阀（16），与底部集水配气区（14）相通的滤后水流量控制出水阀（11）、反冲洗进水阀（12）和反冲洗进气阀（13）；所述反冲洗废水集水槽（15）上方、通风口（7）下方的反应器池罐体（5）的罐壁上设置有硝化液回流管（17）；所述反应器池罐体（5）外设置有与硝化液回流管（17）相通的缺氧反硝化罐（18），缺氧反硝化罐（18）侧壁上方设置有进水管（1），缺氧反硝化罐（18）通过管道（19）与进水布水器（4）连通。

所述集配水装置包括相互配合的滤头（9）和滤板（10）。

所述人工轻质填料层（6）为提供微生物生长的轻质硬性塑料载体，如多面空心球、阶梯环、鲍尔环等，粒料滤料层（8）为无烟煤与石英砂的混合物。

所述缺氧反硝化罐（18）内设置有反硝化填料（20）。

所述反硝化填料（20）为提供微生物生长的轻质硬性、软性、弹性或半软性塑料载体，如多面空心球、阶梯环、鲍尔环、软性纤维状填料等。

所述管道（19）的进水口位于缺氧反硝化罐（18）内底部，管道（19）上设置有进水阀（3），管道（19）的进水口出设置有进水水泵（2）。

本发明提供了一种高效污水处理装置。该装置可在一个反应器内完成污水的生物氧化、除氮脱磷及悬浮物分离过程，处理效率高，采用自然充氧方式，能耗低，产泥量少、构造简单，占地面积小，运行管理方便，自动化程度高。