CN101955302A - 一种耦合过滤间歇曝气生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耦合过滤间歇曝气生物反应器，属于污水深度处理装置。该反应器克服现有技术的不足，达到高效低耗脱氮除磷并进一步降低悬浮物浓度的目的。本发明结构上分为生化反应区、沉淀区、三相分离区及过滤区四部分，箱型反应器由三块竖板依次分隔：生化反应区装有激波传质曝气装置和搅拌器。中间隔区有三相分离区及沉淀区，另一隔区设置石英砂和无烟煤双层滤料过滤区。本发明可实现恒水位、连续进出水、污泥自回流，滤池自动反冲洗，提高系统耐冲击负荷能力，达到高效低耗脱氮除磷并进一步减低浊度提高出水水质的目的。

Description

一种耦合过滤间歇曝气生物反应器

技术领域

本发明属于污水处理装置，具体涉及一种污水深度处理装置。

背景技术

污水深度处理是指城市污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的回用水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水(废水)的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的少量COD和BOD₅、SS、氮磷等营养物质及盐类。

一级二级处理通常是利用空间序列操作，即用多个反应器在空间序列上创造好氧、缺氧及厌氧环境，或者是在单池内在时间序列上创造好氧、缺氧及厌氧环境从而完成硝化和反硝化及磷的厌氧释放和好氧过量吸收，达到生物脱氮除磷的目的。空间序列的优点在于多个反应器的排列可以强化单元功能，具有稳定的脱氮除磷效果；缺点在于需要单独设置前置厌氧池、二沉池，无法避免增加系统的复杂性，并增加了污泥回流及硝化液回流能耗，且季节适应性较差。时间序列存在的问题在于需要多组交替运行，单池间歇进水、间歇排水，需配备昂贵的变水位出水设备，容积利用率低、设备闲置率高。且其曝气设备主要采用膜片式微孔曝气装置，而膜片式曝气装置存在易堵塞、易老化，且需配置相应的搅拌设备方可保证污泥处于悬浮状态，所以运行维护费用较高。

三级或多级处理包括颗粒介质过滤、吸附、膜技术等，处理工艺的缺点是基建和运行费用较高，且容易产生亚硝酸盐等致癌物，突发性污染适应性差。膜技术存在强度低、寿命短、易受污染、通量低的膜材料等关键缺陷，且不适用于小城镇污水处理深度处理只需达到生活杂用水水质的要求。过滤工艺运行操作简便，但是往往需单独修建反冲洗水池，造价高，管理麻烦。

发明内容

本发明的目的是提出一种低成本、简单有效的耦合过滤间歇曝气生物反应器(FIBR，Filtration Intermittent-aeration Biological Reactor)，弥补上述工艺在处理城镇生活污水与有机废水深度处理工程中的不足，实现恒水位、连续进出水、污泥自回流，自动反冲洗，省去反冲洗水箱，提高系统耐冲击负荷能力，达到高效低耗脱氮除磷并降低水中悬浮固体及胶体的目的。

功能上分为生化反应区、沉淀区、三相分离区及过滤区四部分，其特征在于：

(A)箱式反应器底部封闭，其内设有两竖板，其中一个竖板与箱式反应器外壁之间为生化反应区，生化进水管直达生化反应区中央；两竖板之间，竖板与两个裙形斜板之间为三相分离区；三相分离区上部为沉淀区；另一个斜板与箱式反应器外壁之间为过滤区；

(B)沉淀区上部装有波形沉淀斜板；沉淀区的下部为三项分离区其构成为：在内筒中下部开有排气孔，紧贴排气孔的上方连接裙形斜板；在内筒底部开有一圈回流缝，紧贴回流缝的下缘连接倒裙形斜板；倒裙形斜板与回流缝上缘之间、裙形斜板与倒裙形斜板之间均存在间距；

(C)竖板的顶端部分装有三角堰，三角堰出水管通过竖板均匀喷洒至滤料表面，出水管中心线低于三角堰齿底；

(D)过滤区上部设置反冲洗出水管，其在距离滤料上表面为滤料高度的1.5倍位置以上，并通过箱式反应器外壁与外界连通。反冲洗管与高于滤料表面50％滤料高度之间设置液位传感器，液位达到该处时启动反冲洗水泵；

(E)反冲洗管；连接自沉淀区出水，经反冲洗泵至滤料底部；拍门可在反冲洗泵启动后自动将过滤区总出水管关闭。

所述的一体化FIBR污水深度处理方法，其特征在于，通过维持厌氧、缺氧和好氧的交替运行，实现了单池连续流同步脱氮除磷。由PLC程序控制或由实时模糊控制曝气与搅拌装置，进行好氧曝气、缺氧搅拌及厌氧沉淀的交替操作，在反应区内营造出A/A/O环境，实现脱氮除磷。

所述的一体化FIBR污水深度处理方法，其特征在于，其构成为：在反应器侧壁中下部开有排气孔，紧贴排气孔的上方连接裙形斜板；在侧壁底部开有一圈回流缝，紧贴回流缝的下缘连接倒裙形斜板；倒裙形斜板与回流缝上缘之间、裙形斜板与倒裙形斜板之间均存在间距，下滑回流污泥、上升分离气体，完成泥、水、气三相分离过程，使沉淀区固液有效分离。

所述的一体化FIBR污水深度处理方法，其特征在于，波形斜板的间距为50-80mm，倾角为55°-60°度，由角钢支撑，水力条件使得水中悬浮物浓度可进一步降低。

所述的一体化FIBR污水深度处理方法，其特征在于，反冲洗水来自于沉淀区上部清水，利用过滤区填料上方液位控制系统输出电信号以在必要时启闭反冲洗泵。反冲洗管靠近出水管处设置拍门。反冲洗滤料后的废水经滤料上方反洗排水管排走。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)一体化构造：采用一体化构造，将生化反应区、沉淀区、过滤区有机结合在一起。

(2)功能上反应与沉淀，沉淀与过滤的耦合：不仅能在单池内实现好氧、缺氧和厌氧交替运行实现同步脱氮除磷，而且有机结合三相分离器与斜板，可将泥水分离后的污泥自行回流到生化反应区，还可将污泥中所携带气体分离并送回到生化反应区，经斜板后可实现泥水的进一步分离，并可在连续进水条件下恒水位出水；过滤区滤料去除沉淀出水SS、胶体等等，进一步提高出水水质。

(3)调控能力：自动控制系统实现反应器内曝气、搅拌与静沉状态，液位传感器实现滤池自动反冲洗。反冲洗管设置拍门，反冲洗时自动关闭过滤出水管。

(5)节省基建造价：反冲洗水利用沉淀池上清液，不设置反冲洗滤池。

附图说明

图1为本发明实施例的平面布置图；

图2为图1的1-1剖面图；

图3为图1的2-2剖面图；

图4为图1出水管与反冲洗管连接处拍门的工作详图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明在外观上呈箱式，底部封闭，其内设有两竖板2和3，其中竖板2将箱式反应器分割，左侧的空间为生化反应区；两竖板2和3之间，竖板4与两个裙形斜板5和6之间为三相分离区；三相分离区上部为沉淀区；竖板3右侧空间(竖板3与外壁1右半部分围成的空间)为过滤区；也即在结构上分为生化反应区、沉淀区、三相分离区及过滤区四部分：

生化反应区位于反应器竖板2与竖板4左侧，来自外部的进水管11直达生化反应区中央，将需要处理的污水送至反应器。反应区内部设置曝气和搅拌装置，提供反应过程需要的氧气并使污水污泥混合均匀。

三相分离区其构成为：在竖板2与竖版4之间开有排气孔18，紧贴排气孔的上方连接裙形斜板6；在竖板4底部开有回流缝19，紧贴回流缝的下缘连接倒裙形斜板5；排气孔18与回流缝19的作用是将气和泥从水中分离。倒裙形斜板5与回流缝上缘之间、裙形斜板6与倒裙形斜板5之间均存在一定间距，具体数值根据水量计算确定，一般为10-40cm；

沉淀区位于三相分离区上部，装有沉淀斜板15，创造较好的水力条件是水中的悬浮胶体和杂质沉淀去除；竖板3的顶端部分装有三角堰7，沉淀后较清的出水流经三角堰7，并流入出水管16穿过竖板3接入穿孔布水管17，使得水均匀喷洒至滤料表面。出水管16中心线低于三角堰齿底；

过滤区上部设有反冲洗出水管12，其位置在距离滤料上表面为滤料高度的1.5倍的地方，并通过箱式反应器外壁与外界连通。反冲洗出水管12与高于滤料表面50％的滤料高度之间设置液位传感器8，液位达到该处时启动反冲洗水泵10，将来自反冲洗进水管14的水加压后送至过滤区的底部(反冲洗进水管14始端设置于沉淀区上部，液面以下)；反冲洗时，滤料收到较大的水力扰动，过滤杂质产生的滤料表面泥膜便被洗脱下来，形成反冲洗废水，通过反冲洗出水管12排走；拍门9可在反冲洗泵启动后自动将过滤区的滤后水出水管13关闭。

考虑到进水水质并结合除污效果及能耗等，一体化FIBR污水深度处理方法推荐使用工况2-1-1(曝气2h，搅拌1h，静沉1h)，过滤区反冲洗是自动控制，无需设定反冲洗时间；必要时在过滤区上方投加絮凝剂PAC，提高总磷与SS等的去除率，使出水达到国家一级A标准，COD低于50mg/L、BOD₅低于10mg/L、氨氮低于5mg/L、总磷低于0.5mg/L、SS低于10mg/L。

Claims (8)

1.一种耦合过滤间歇曝气生物反应器，用于污水深度处理，该反应器为底部封闭的箱体(1)，内部竖直设置有第一竖板(2)和第二竖板(3)，将箱体(1)内部分为生化反应区、沉淀区、三相分离区和过滤区，其中，所述第一竖板(2)与箱体(1)内壁形成所述生化反应区，第一竖板(2)和第二竖板(3)之间的空间上部形成所述沉淀区，下部空间形成所述三相分离区，所述第二竖板(3)与箱体(1)另一侧外壁之间形成所述过滤区，污水进入所述生化反应区进行有机物的降解，再在所述三相分离区使水、气、泥三相初步得到分离，然后进入沉淀区去除部分悬浮杂质，最后经所述过滤区进一步去除悬浮胶体和杂质，完成污水处理。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述三相分离区设置有第三竖板(4)以及两个裙形斜板(5，6)，第三竖板(4)设置在第一竖板(2)下部，两竖板之间开有排气孔，在紧贴该排气孔上方处连接有向下倾斜的裙形斜板(6)，第三竖板(4)底部开有回流缝(19)，紧贴回流缝(19)的下缘处连接向上倾斜的另一裙形斜板(5)；两个裙形斜板(5，6)之间形成有出水缝，通过上述结构实现下滑回流污泥、上升分离气体，完成气、泥、水三相分离的过程。

3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，所述沉淀区位于三相分离区上部，其中装有波形沉淀斜板(15)，经三相分离的污水经过上述波形沉淀斜板(15)因层流而沉淀分离其中的悬浮固体和胶体，沉淀出水进入过滤区进行进一步处理。

4.根据权利要求1-3之一所述的反应器，其特征在于，所述第二竖板(3)的顶端部分装有三角堰(7)，三角堰(7)的出水管(16)穿过第二竖板(3)后接入所述过滤区内的穿孔布水管(17)，使得沉淀出水均匀喷洒至滤料表面以进行过滤，其中所述出水管(16)中心线低于三角堰(7)齿底。

5.根据权利要求1-4之一所述的反应器，其特征在于，所述生化反应区内部设置有曝气和搅拌装置，生化进水管(11)直达所述生化反应区中央。

6.根据权利要求1-5之一所述的反应器，其特征在于，所述反应器内设置有反冲洗管，其中反冲洗管的出水管(12)设置在距离滤料上表面为滤料高度的1.5倍距离以上处，并通过箱体(1)外壁与外界连通，反冲洗管的进水管(14)设置在沉淀区上部，在滤料之上的液位达到一定高度时启动反冲洗水泵，将一部分沉淀出水经反冲洗泵(10)送至过滤区的底部并反冲洗滤料，反冲洗后的废水经滤料上方的反冲洗管的出水管(12)排走。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述反冲洗出水管(12)与高于滤料表面50％的高度之间设置有液位传感器(8)，用于在液位达到一定高度时启动反冲洗水泵。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述反冲洗管上设置拍门(9)，可在反冲洗泵启动后自动将过滤区的滤后水出水管(13)关闭。

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