CN103183456A - 一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置，包括多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)、沉淀池(3)、水封(10)和控制间(4)；多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)和沉淀池(3)通过多组折流板(11)顺次连接；各池体均采用下进水上出水形式，每组折流板为双层板，包括上流板(26)和下流板(27)；上流板(26)顶部过水，下流板(27)底部过水；沿水流方向，上流板(26)过水高度逐步降低；沉淀池中澄清液部分由内回流泵(20)泵至第一级缺氧池(1)，沉淀池(3)底部的水和污泥由污泥回流泵(16)泵至第一级好氧池(2)。该装置具有一体化程度高、结构紧凑、操作简便、运行稳定、脱氮效果好等优点。

Description

一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备

技术领域

本发明属于废水处理领域，尤其是小规模分散式废水处理装置领域，具体地说是涉及一种一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置。

背景技术

近年来，随着工农业的快速发展，我国水环境遭受到严重的破坏。2011年中国环境状况公报指出，全国地表水总体呈现轻度污染，湖泊(水库)富营养化问题突出。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的46个国控断面中，I～III类、IV～V类和劣V类水质断面比例分别为61.0％、25.3％和13.7％，其中含氮污染物超标极为普遍。面源污染是造成地表水氮含量超标诱发富营养化现象的重要原因之一。例如，滇池周边分散式的农业和养殖业所产生的废水未经收集处理直接排放至滇池中，导致湖水水质总体处于劣V类，水华现象频发。因此开发分散式水处理装置，特别是具有脱氮能力的分散式水处理装置，对于从技术层面解决地表水面源污染至关重要。

目前具备同步除碳脱氮功能的分散式水处理装置主要基于吸附法和生物法。专利CN202576084U涉及一种农村污水脱氮装置，该装置由一个圆柱形反应器构成，装置内设沸石填料，通过吸附实现脱氮。吸附法具有装置结构紧凑、占地面积小、清洁美观等优点，但由于填料存在堵塞、饱和等问题，操作维护难度较大，填料再生、更换费用昂贵。专利CN101045583A涉及一种具有脱氮功能的污水处理装置，池体分为厌氧除碳区、好氧硝化区和厌氧脱氮区，生物厌氧除碳区和厌氧脱氮区填充固定填料，通过微生物的硝化、反硝化作用实现脱氮。该装置不设污泥回流，动力能耗较低，但易造成厌氧脱氮区碳源不足问题，从而影响脱氮效果。生物法具有操作简单、运行维护成本低、脱氮效果好等优点，但如何协调自养硝化菌与异养菌世代时间的矛盾、保证反硝化所需碳源、提高装置一体化程度是开发生物法水处理脱氮装置的关键。

随着国家对水环境污染问题的日趋重视，污水排放管理越发严格，高效、稳定、可靠的分散式水处理装置，特别是具有同步脱氮功能的新型水处理装置亟待开发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，提供一种运行稳定、污泥产量低、脱氮效果优异且结构紧凑，便于安装和运输、操作维护简单的一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置。

一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备，包括多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)、沉淀池(3)、水封(10)、控制间(4)；多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)和沉淀池(3)通过多组折流板(11)顺次连接；各池体均采用下进水上出水形式，每组折流板为双层板，包括上流板(26)和下流板(27)；上流板(26)顶部过水，下流板(27)底部过水；沿水流方向，上流板(26)过水高度逐步降低，以保证装置内废水依靠重力沿缺氧池(1)、好氧池(2)和沉淀池(3)间流动；各级缺氧池的顶部通过集气管连通到水封(10)；各级好氧池(2)底部设置有通过管路与气泵(15)连接的曝气盘(14)；沉淀池中澄清液部分由内回流泵(20)泵至第一级缺氧池(1)，沉淀池(3)底部的水和污泥由污泥回流泵(16)泵至第一级好氧池(2)。

作为优选实施方式，缺氧池(1)中垂直安装有软性填料(12)软性填料为球状的聚氨酯，填料直径150～250mm，装填密度为40～110支/m²；好氧池(2)中垂直安装弹性立体填料(13)，弹性立体填料为呈放射状的聚氯乙烯，填料直径120～200mm，装填密度为50～120支/m²下流板(27)与池体底部的导流板(28)间夹角为100～140°；在两个相邻的折流板(11)夹层中部设有取样口(8)，每个池体的底部均设有排泥口(7)；多级缺氧池为4级，多级好氧池为3级，整个装置分成并列的两排，一排为多级缺氧池，第二排多级好氧池和沉淀池，外观为集装箱形式，进水、曝气及回流的控制均在控制间(4)进行。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置外观为集装箱结构，一体化程度高，结构紧凑，占地面积小，运输、安装方便，外形简洁、美观，尤其适合分散式水处理系统；

2.缺氧池中采用的软性填料可以附着大量活性污泥，故缺氧池不需要污泥回流，污泥回流泵将沉淀池底部污泥回流至第一级好氧池，实现缺氧池和好氧池的污泥独立生长，使具特定功能的微生物富集程度更高。软性填料和弹性立体填料一方面可以有效截留污泥，延长系统泥龄；另一方面填料表面形成的生物膜可以成为同步硝化反硝化的场所，强化系统脱氮效果。

3.一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置中进水系统、曝气系统、回流系统的控制操作均在控制间进行，系统污泥产生量较少，操作维护简便；

4.一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置结合了经典缺氧-好氧水处理工艺和生物膜技术的优点，对进水水质适应范围广，运行效果稳定可靠；

5.一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置可在较低的曝气强度和较低的回流比下实现有效的总氮去除，系统运行成本相对较低。

附图说明

图1：一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置外观图；

图2：一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置缺氧区内部结构图；

图3：一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置好氧区和沉淀池内部结构图；

图4：一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置控制间内部结构图；

图5：实施例1中处理养猪废水COD去除情况；

图6：实施例1中处理养猪废水氨氮去除情况；

图7：实施例1中处理养猪废水总氮去除情况；

图8：实施例1中处理养猪废水悬浮物去除情况。

图中数字说明：1.缺氧池2.好氧池3.沉淀池4.控制间5.进水口6.排水口7.排泥口8.取样口9.集气管10.水封11.折流板12.软性填料13.弹性立体填料14.曝气盘15.气泵16.污泥回流泵17.进水泵18.进水流量调节阀19.进水流量计20.内回流泵21.内回流流量调节阀22.内回流流量计23.内回流口24.气流流量计25.电控柜26.上流板27.下流板28.底部导流板

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

参见图1至图4，本发明的一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置，在工艺上将经典的缺氧-好氧水处理工艺与生物膜技术相结合，由缺氧池1、好氧池2、沉淀池3、控制间4、进水口5、排水口6、排泥口7、取样口8、集气管9和水封10组成。四组缺氧池1、三组好氧池2和沉淀池3通过多组折流板11顺次连接；以折流板11分隔各级缺氧池1、各级好氧池2和沉淀池3，各池体均采用下进水上出水形式。每组折流板为双层板，包括上流板26和下流板27。上流板26顶部过水，下流板27底部过水，下流板27与其底部导流板28间夹角为100～140°；沿水流方向，上流板26过水高度逐步降低，以保证装置内废水依靠重力沿缺氧池1、好氧池2和沉淀池3间流动。在每组折留板11的双层板夹层中部设有取样口8，池体底部设有排泥口7；

缺氧池1中垂直安装软性填料12，好氧池2中垂直安装弹性立体填料13，。软性填料为聚氨酯材质，球状，填料直径150～250mm，装填密度为40～110支/m²；弹性立体填料为聚氯乙烯材质，放射状，填料直径120～200mm，装填密度为50～120支/m²。缺氧池中采用的软性填料12可以附着大量活性污泥，故缺氧池不需要污泥回流，污泥回流泵将沉淀池底部污泥回流至第一级好氧池，实现缺氧池和好氧池的污泥独立生长，使具特定功能的微生物富集程度更高。软性填料12和弹性立体填料13一方面可以有效截留污泥，延长系统泥龄；另一方面填料表面形成的生物膜可以成为同步硝化反硝化的场所，强化系统脱氮效果。

缺氧池1顶部设有集气管9，并通入水封10；好氧池2底部设有通过管路与气泵15连接的曝气盘14；沉淀池3中设有污泥回流泵16，通过管路与第一级好氧池2相连；控制间4位于装置一侧，内含进水泵17、进水流量调节阀18、进水流量计19、内回流泵20，内回流流量调节阀21、内回流流量计22，气泵14、气体流量计24和电控柜25，内回流泵20通过内回流口23与第一级缺氧池1相连。

待处理废水经初步沉淀后经进水口5由进水泵17泵入缺氧池1，依靠重力依次流经多级缺氧池1和多级好氧池2，出水经沉淀池3后由排水口6排放至装置外，沉淀池中澄清液部分由内回流泵20泵至第一级缺氧池1，沉淀池3底部的水和污泥由污泥回流泵16泵至第一级好氧池2。通过不同填料的使用和污泥回流系统的控制，使该装置成为双污泥系统。

整个装置的外观为集装箱形式，进水系统、曝气系统及回流系统的控制均在控制间(4)进行。可用于分散式水处理系统，如小规模养殖废水、小区生活污水。

本发明的装置原理如下：

本装置中，待处理污水进入缺氧池后与沉淀池回流的硝化液充分混合，缺氧池中的反硝化菌以硝化液中的硝酸盐氮或亚硝酸盐氮作为电子受体，以进水中的有机物作为电子供体，将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮转化为氮气逸出。此外，缺氧池中的异养菌可将水中的不溶性的有机物转化成可溶性有机物，使大分子有机物分解为小分子有机物，提高好氧池进水的可生化性。污水进入好氧池后，自养硝化细菌将污水中原有的氨氮以及缺氧池中异养菌氨化蛋白质和脂肪产生的氨氮，在充足供氧条件下氧化为硝酸盐氮或亚硝酸盐氮。含大量硝态氮的好氧硝化液在沉淀池中回流至缺氧池，从而实现反硝化，即总氮的去除。有机物则在好氧池中被异养菌分解并进一步氧化为H₂O和CO₂。

缺氧池和好氧池加入填料后形成生物膜系统。由于微生物附着于固定填料表面，从而实现水力停留时间(HRT)和泥龄(SRT)的分离，有利于世代时间较长的微生物的生长和富集，例如自养硝化菌。另外也提高了系统的生物量和生物耐受性。好氧池中的生物膜内存在溶解氧梯度，膜内层存在缺氧微环境，使好氧池具备同步硝化反硝化能力，强化了装置的脱氮效率。一体化缺氧-好氧折流板反应器水处理装置在工艺上将经典的缺氧-好氧水处理工艺与生物膜技术相结合，可废水中的有机物和总氮具有稳定高效的处理效果。

具体操作方法：

一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置外观为集装箱式结构，可整体托运至使用场地，现场需具备220V交流电。装置在启动前向其中投加取自污水处理厂或废水处理厂二沉池污泥，投加量为有效池容的1/3～1/2。此后接通电源，启动进水泵向反应池中注入待处理污水或废水，待各池体注满后打开曝气泵和回流泵进行系统驯化，根据进出水和各池体的水质情况分析驯化效果，并最终确定装置运行条件。

实施例1

一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理装置尺寸为3.8m×2m×3m(长×款×高)，总有效容积为15.96m³，其中，四级缺氧池有效容积分别为2.43m³、2.23m³、2.16m³和2.03m³，三级好氧池有效容积分别为1.89m³、1.80m³和1.71m³，沉淀池有效容积为1.71m³。

实施例2

以实例1中的装置处理某养猪场冲圈废水，处理量为5.4m³/d，回流比200％，装置污泥接种量8g/L。由图5至图8可知，装置进水COD_Cr浓度1210～1620mg/L、氨氮浓度676～847mg/L、总氮浓度914～1143mg/L、悬浮物浓度1032～1427mg/L。经调试后出水COD_Cr浓度153～201mg/L、氨氮浓度25～75mg/L、总氮浓度175～360mg/L、悬浮物浓度89～137mg/L，达到《禽畜养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)。

Claims (4)

1.一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备，包括多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)、沉淀池(3)、水封(10)、控制间(4)；多级缺氧池(1)、多级好氧池(2)和沉淀池(3)通过多组折流板(11)顺次连接；各池体均采用下进水上出水形式，每组折流板为双层板，包括上流板(26)和下流板(27)；上流板(26)顶部过水，下流板(27)底部过水；沿水流方向，上流板(26)过水高度逐步降低，以保证装置内废水依靠重力沿缺氧池(1)、好氧池(2)和沉淀池(3)间流动；各级缺氧池的顶部通过集气管连通到水封(10)；各级好氧池(2)底部设置有通过管路与气泵(15)连接的曝气盘(14)；沉淀池中澄清液部分由内回流泵(20)泵至第一级缺氧池(1)，沉淀池(3)底部的水和污泥由污泥回流泵(16)泵至第一级好氧池(2)。

2.根据权利要求1所述的一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备，其特征在于，缺氧池(1)中垂直安装有软性填料(12)软性填料为球状的聚氨酯，填料直径150～250mm，装填密度为40～110支/m²；好氧池(2)中垂直安装弹性立体填料(13)，弹性立体填料为呈放射状的聚氯乙烯，填料直径120～200mm，装填密度为50～120支/m²。

3.根据权利要求1所述的一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备，其特征在于，下流板(27)与池体底部的导流板(28)间夹角为100～140°；在两个相邻的折流板(11)夹层中部设有取样口(8)，每个池体的底部均设有排泥口(7)。

4.根据权利要求1所述的一体式缺氧-好氧折流板反应器水处理设备，其特征在于，多级缺氧池为4级，多级好氧池为3级，整个装置分成并列的两排，一排为多级缺氧池，第二排多级好氧池和沉淀池，外观为集装箱形式，进水、曝气及回流的控制均在控制间(4)进行。

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