CN102659236B - 连续清洗多功能反应器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种连续清洗多功能反应器，其涉及一种应用于污水处理的生物反应器，其目的是克服普通反硝化器和硝化器的缺陷，提供一种利用压力水提砂清洗的多功能反应器。总的特征是连续清洗多功能反应器由罐体、提砂器、提砂管、配水管、布气管、回水分配管和洗砂器组成。作为硝化器、反硝化器运行时，滤料膨胀至临界流化状态，滤料颗粒之间会相互磨擦碰撞，附着在滤料上的微生物所生成的生物膜厚度会被限制在一定的范围内，位于滤料层底层的滤料被输送至洗砂器中脱膜清洗，再洒落在滤料层的上表面。附着在滤料上的微生物所生成的生物膜不断的更新，确保连续清洗多功能反应器高效运行。

Description

连续清洗多功能反应器

技术领域

本发明是一种连续清洗多功能反应器，其涉及一种应用于污水处理的生物反应器，特别是涉及一种连续清洗多功能反应器。

背景技术

在水处理设备中有利用深层过滤原理去除水中悬浮物的砂滤器，和利用微生物去除水中有机物的生物反应器。砂滤器里装填的是滤料，是深层过滤的介质。生物反应器里装填的是填料，用于附着微生物。有些滤料可以作为填料，例如石英砂、活性碳和粉煤灰陶粒等。生物反应器中依据微生物对氧气的好恶，分为厌氧的反硝化器和好氧的硝化器。砂滤器、反硝化器和硝化器有一个共性，就是滤料需要反清洗，砂滤器的滤料需要清洗截留的水中悬浮物，反硝化器和硝化器的滤料需要清洗微生物死亡后脱落的生物膜。

现有技术中，砂滤器、反硝化器和硝化器均有采用压缩空气连续清洗的产品。利用射流泵的原理，压缩空气把一部分滤料和水的混合物提升至洗砂器进行清洗。其不足之处，首先是无法控制吸入的滤料在提砂水中所占的比例。该比例过大会堵塞提砂管，尤其是在停止运行后，滞留在提砂管中的滤料为下一次启动带来麻烦。其次是压缩空气中的氧气会加速溶解在水中，而水中的溶解氧会抑制厌氧微生物的繁殖，从而降低了厌氧的反硝化器的处理效率。再次是波纹管式的洗砂器清洗效率低下。最后是固定式的滤床高度有一定限制，反硝化器和硝化器中所容纳的微生物数量和浓度有限，这是造成反硝化器和硝化器占地面积庞大的根源。

发明内容

本发明的目的是克服普通反硝化器和硝化器的缺陷，提供一种利用压力水提砂清洗的多功能反应器。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是连续清洗多功能反应器由罐体、提砂器、提砂管、配水管、布气管、回水分配管和洗砂器组成。提砂器、提砂管、配水管、布气管、回水分配管和洗砂器自下而上依次安装在罐体内部。

罐体自下而上依次由罐体下法兰、筒节、锥形封头、筒体、罐体上法兰焊接在一起。上盖的上表面焊接有排气接管和上盖横梁，排气接管的中间是管子，上端有一个法兰，上盖中间有一个大的通孔，其周围有若干个螺栓孔。上盖与罐体上法兰通过螺栓连接在一起。罐体的筒体自下而上依次焊接有进水接管、压缩空气接管、回水接管、排污接管、出水接管。出水接管的中间是管子，外侧有一个法兰，其余接管的中间是管子，两端各有一个法兰。筒体的内壁自下而上依次焊接有配水固定支架、布气固定支架、回水固定支架，每个支架上均有U形螺栓与螺母配套使用，筒体的内壁焊接有洗砂器横梁，筒体的内壁与出水接管相连接的部分焊接有出水箱，出水箱由侧板和底板组成，出水箱的侧板上端是出水堰。筒体自下而上焊接有手孔、人孔。

提砂器由提砂器法兰盖部件、提砂座、提砂套组成。提砂器法兰盖部件、提砂座、提砂套之间通过螺纹联接。提砂器法兰盖部件由动力水接管、调砂水接管、提砂法兰盖、提砂柱组成。提砂法兰盖有二个通孔，提砂柱焊接在中间通孔中。提砂柱是圆柱形，中间有一个通孔，上端外表面有外螺纹。动力水接管外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂柱的下端焊接在一起。调砂水接管外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂法兰盖的另一个通孔焊接在一起。提砂器通过提砂法兰盖安装在罐体下法兰的下端。

提砂座的下端是一个圆盘形，圆盘的上表面有若干圈环隙，中间外表面是多面棱体结构，上端是一个圆柱形，圆柱外表面有外螺纹，圆柱上端是一个圆锥台形，圆锥台的中间有喷嘴。提砂座下端圆盘的中间有内螺纹，与喷嘴相通。圆盘的下表面有一个环形的分配槽，分配槽与环隙之间有若干个连通孔相通。提砂座下端圆盘的内螺纹与提砂柱上端外表面的外螺纹连接时，分配槽与调砂水接管相通。

提砂套是一个圆柱形，中间外表面是多面棱体结构，提砂套上端有一个圆锥形的扩散管，提砂套下端的中间有内螺纹，内螺纹上端是低压腔，低压腔通过喉管与扩散管相通。低压腔与提砂套外表面之间有若干个吸入孔。提砂套上表面是法兰密封面，周围有若干个内螺纹孔。提砂套下端内螺纹与提砂座上端外螺纹连接时，使低压腔成环形内腔。

提砂管的中间是管子，两端各有一个法兰。提砂管下端的法兰与提砂套上表面法兰密封面相连接，提砂管上端的法兰与输砂口相连接。

配水管由配水进口管、配水环管、配水固定管、喷水管组成。配水进口管的中间是管子，外侧一端有一个法兰，另一端与配水环管内腔相通，配水环管是环形管子，配水环管下表面有若干个分配孔，每个分配孔焊接有一个喷水管。配水环管外表面与若干个配水固定管焊接，配水固定管不与配水环管内腔相通。配水固定管固定在配水固定支架上。配水进口管与进水接管内侧法兰相连接。

回水分配管的中间是管子，一端有一个法兰，另一端焊接有盲板，回水分配管中间管子上焊接有若干个螺纹接头，螺纹接头与若干个滤芯相连接。回水分配管的法兰与回水接管内侧法兰相连接。回水分配管有盲板的一端固定在回水固定支架上。

布气管的结构与回水分配管的结构相同。布气管的法兰与压缩空气接管内侧法兰相连接。布气管有盲板的一端固定在布气固定支架上。

洗砂器由洗砂斗和旋流器组成。洗砂斗是一个多层的筒形结构，由外向内依次是洗砂外筒、洗砂内筒、防波筒。洗砂排污管的中间是管子，外侧一端有一个法兰，另一端与洗砂外筒下端侧面焊接。洗砂排污管的法兰与排污接管内侧法兰相连接。洗砂外筒下端面焊接在洗砂底板上表面，洗砂底板为矩形，中间有一个通孔，该通孔与洗砂内筒中间外表面焊接。洗砂底板周围有若干个螺栓孔，洗砂底板安装在洗砂器横梁上，用螺栓固定。洗砂内筒的上端是排污堰，洗砂内筒向下依次焊接有集砂锥、落砂管。防波筒的中间外表面有若干个条形筋板，筋板焊接在洗砂内筒上端内表面。洗砂外筒上端外表面焊接有若干个导向柱。临时支架的中间有一个圆环，周围有若干个滑套，圆环与滑套之间焊接有筋条。滑套中间有一个通孔，通过该通孔把临时支架安装在导向柱上，滑套的侧面有一个内螺纹孔，用紧定螺钉和螺母锁定临时支架。

旋流器由旋流器壳体、旋流器上盖组成。旋流器上盖中间是一个法兰盖，中心管穿过法兰盖，法兰盖周围有若干个内螺纹孔，中心管的上端是溢流口，溢流口外侧是法兰。旋流器壳体上端有一个法兰，与旋流器上盖固定在一起。旋流器壳体中间是圆筒形，圆筒的外表面有一个环形的搁圈和输砂口，输砂口外侧是法兰，输砂口的管子沿切方向与旋流器壳体圆筒的内腔相连。旋流器壳体下端是圆锥形，圆锥的底面是底流口。总装配时，旋流器的搁圈放置在临时支架上，再安装上盖，溢流口穿过上盖中间大的通孔，之后把旋流器固定在上盖的下表面。

连续清洗多功能反应器有三种设备功能，可以分别作为硝化器、反硝化器、砂滤器使用。其中作为硝化器使用时，需要开启所有设备接口。作为反硝化器使用时，需要关闭压缩空气接管。作为砂滤器使用时，需要关闭压缩空气接管和回水接管。连续清洗多功能反应器运行前滤料由人孔装填至罐体内，高度至人孔下端。设备内部维修时滤料由手孔卸料。作为硝化器、反硝化器运行时，滤料膨胀至临界流化状态，滤料上附着微生物。作为砂滤器运行时，滤料不膨胀呈固定床的堆积状态。

作为硝化器运行的连续清洗多功能反应器工艺流程是：原水由原水泵从进水接管输入至罐体内，原水经配水管的喷水管向下喷射，水流遇到锥形封头内壁后折返向上流动，原水流经滤料层时，原水中的有机物被附着在滤料上的微生物分解，原水变为清水进入清水区。连续清洗多功能反应器的罐体水容积有限，罐体内的水面高度位于出水堰处，超过罐体水容积的一部分水量越过出水堰进入出水箱，经出水接管排出。另外一部分水量经回水分配管由回水接管排出，回水分配管上的滤芯则阻挡滤料颗粒随水流排出。排出的回水再由回水泵从进水接管输入至罐体内。原水和回水的总流量使罐体内向上流动的水流流速增加，并使滤料层膨胀至临界流化状态，滤料颗粒之间的间距增加，为微生物的生长提供了更大的空间。同时原水中的有机物能均匀的分布在滤料层中，滤料层的高度不再受滤料层中有机物浓度的限制，滤料层的高度可以适当增加，滤料层中微生物的浓度也会增加。另外，滤料层处于临界流化状态，滤料颗粒之间会相互磨擦碰撞，附着在滤料上的微生物所生成的生物膜厚度会被限制在一定的范围内，不会出现因生物膜厚度过大阻断营养物质向膜内输送，而导致膜内的微生物死亡生物膜脱落。

连续清洗多功能反应器运行时，压力水由压力水泵从动力水接管输入至提砂器内，水流从喷嘴高速流向喉管，在低压腔内形成低压，把一部分滤料和水的混合物经吸入孔吸至低压腔内，与压力水一起经喉管、扩散管、提砂管、输砂口输送至旋流器内。提砂器外表面与筒节内壁之间的空间呈半封闭状态，当调砂水由调砂水泵从调砂水接管输入至提砂器内，水流经分配槽、连通孔从环隙向上喷射，此处的滤料膨胀至流化状态，调整调砂水的压力和流量，可以使此处的滤料处于不同程度的流化状态，流化程度越高，滤料颗粒之间的间距越大，被吸入提砂器内的提砂水中滤料所占的比例越小，可以控制该比例在适当的范围内运行。

提砂水从输砂口沿切线方向输送至旋流器内，滤料颗粒剧烈相互碰撞，附着在滤料上的微生物所生成的生物膜脱落，经中心管由溢流口排出，滤料颗粒则在离心力的作用下，沿着旋流器壳体的内壁旋转向下滑落，经底流口排至防波筒内的水中。滤料颗粒经落砂管洒落在滤料层的上表面。由此位于滤料层顶层的滤料颗粒不断的下移，之后被输送至洗砂器中脱膜清洗，再洒落在滤料层的上表面。附着在滤料上的微生物所生成的生物膜不断的更新，确保连续清洗多功能反应器高效运行。

洗砂斗内的水面高度位于排污堰处，排污堰的高度比出水堰低，在此水位差的作用下，一部分清水从落砂管的下端向上流动，在洗砂内筒内侧与从底流口排至防波筒内的污水汇合，从洗砂内筒内侧与防波筒外侧的间隙向上流动，越过排污堰，流至洗砂内筒外侧与洗砂外筒内侧之间，最后由洗砂排污管排出。

连续清洗多功能反应器运行时，微生物分解有机物所产生的气体由排气接管排出。

作为硝化器运行的连续清洗多功能反应器运行时，压缩空气经压缩空气接管输入，由布气管上的滤芯向水中曝气。

附图说明

说明书附图是连续清洗多功能反应器的结构图。其中图1是连续清洗多功能反应器的轴测图。图2是连续清洗多功能反应器的轴测剖视图，图中反应器的罐体做剖视处理。图3是连续清洗多功能反应器的罐体轴测剖视图。图4是提砂器的轴测剖视图。图5是提砂器法兰盖部件的轴测图。图6是提砂柱的轴测图。图7是提砂座的轴测图。图8是提砂套的轴测图。图9是提砂管的轴测图。图10是配水管的轴测剖视图。图11是回水分配管的轴测图。图12是洗砂器的轴测剖视图，图中洗砂斗的临时支架未做剖视处理。图13是洗砂斗的轴测剖视图，图中临时支架未做剖视处理。图14是旋流器的轴测剖视图。

图中标注有动力水接管1、调砂水接管2、提砂器3、提砂管4、锥形封头5、进水接管6、配水管7、布气管8、回水分配管9、回水接管10、排污接管11、筒体12、洗砂器13、输砂口14、上盖15、溢流口16、排气接管17、罐体上法兰18、出水接管19、人孔20、压缩空气接管21、手孔22、筒节23、罐体下法兰24、配水固定支架25、布气固定支架26、U形螺栓27、出水箱28、出水堰29、上盖横梁30、洗砂器横梁31、提砂法兰盖32、连通孔33、环隙34、吸入孔35、低压腔36、扩散管37、喉管38、喷嘴39、提砂套40、提砂柱41、提砂座42、分配槽43、配水进口管44、分配孔45、喷水管46、配水环管47、配水固定管48、滤芯49、落砂管50、集砂锥51、洗砂内筒52、洗砂排污管53、洗砂外筒54、排污堰55、筋板56、防波筒57、导向柱58、临时支架59、旋流器壳体60、旋流器上盖61、搁圈62、底流口63、洗砂底板64。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2和图3，连续清洗多功能反应器由罐体、提砂器3、提砂管4、配水管7、布气管8、回水分配管9和洗砂器13组成。提砂器3、提砂管4、配水管7、布气管8、回水分配管9和洗砂器13自下而上依次安装在罐体内部。

罐体自下而上依次由罐体下法兰24、筒节23、锥形封头5、筒体12、罐体上法兰18焊接在一起。上盖15的上表面焊接有排气接管17和上盖横梁30，排气接管17的中间是管子，上端有一个法兰，上盖15中间有一个大的通孔，其周围有若干个螺栓孔。上盖15与罐体上法兰18通过螺栓连接在一起。罐体的筒体12自下而上依次焊接有进水接管6、压缩空气接管21、回水接管10、排污接管11、出水接管19。出水接管19的中间是管子，外侧有一个法兰，其余接管的中间是管子，两端各有一个法兰。筒体12的内壁自下而上依次焊接有配水固定支架25、布气固定支架26、回水固定支架，每个支架上均有U形螺栓27与螺母配套使用，筒体12的内壁焊接有洗砂器横梁31，筒体12的内壁与出水接管19相连接的部分焊接有出水箱28，出水箱28由侧板和底板组成，出水箱28的侧板上端是出水堰29。筒体12自下而上焊接有手孔22、人孔20。

参照图4、图5、图6、图7和图8，提砂器3由提砂器法兰盖部件、提砂座42、提砂套40组成。提砂器法兰盖部件、提砂座42、提砂套40之间通过螺纹联接。提砂器法兰盖部件由动力水接管1、调砂水接管2、提砂法兰盖32、提砂柱41组成。提砂法兰盖32有二个通孔，提砂柱41焊接在中间通孔中。提砂柱41是圆柱形，中间有一个通孔，上端外表面有外螺纹。动力水接管1外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂柱41的下端焊接在一起。调砂水接管2外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂法兰盖32的另一个通孔焊接在一起。提砂器3通过提砂法兰盖32安装在罐体下法兰24的下端。

提砂座42的下端是一个圆盘形，圆盘的上表面有若干圈环隙34，中间外表面是多面棱体结构，上端是一个圆柱形，圆柱外表面有外螺纹，圆柱上端是一个圆锥台形，圆锥台的中间有喷嘴39。提砂座42下端圆盘的中间有内螺纹，与喷嘴39相通。圆盘的下表面有一个环形的分配槽43，分配槽43与环隙34之间有若干个连通孔33相通。提砂座42下端圆盘的内螺纹与提砂柱41上端外表面的外螺纹连接时，分配槽43与调砂水接管2相通。

提砂套40是一个圆柱形，中间外表面是多面棱体结构，提砂套40上端有一个圆锥形的扩散管37，提砂套40下端的中间有内螺纹，内螺纹上端是低压腔36，低压腔36通过喉管38与扩散管37相通。低压腔36与提砂套40外表面之间有若干个吸入孔35。提砂套40上表面是法兰密封面，周围有若干个内螺纹孔。提砂套40下端内螺纹与提砂座42上端外螺纹连接时，使低压腔36成环形内腔。

参照图9，提砂管4的中间是管子，两端各有一个法兰。提砂管4下端的法兰与提砂套40上表面法兰密封面相连接，提砂管4上端的法兰与输砂口14相连接。

参照图10，配水管7由配水进口管44、配水环管47、配水固定管48、喷水管46组成。配水进口管44的中间是管子，外侧一端有一个法兰，另一端与配水环管47内腔相通，配水环管47是环形管子，配水环管47下表面有若干个分配孔45，每个分配孔45焊接有一个喷水管46。配水环管47外表面与若干个配水固定管48焊接，配水固定管48不与配水环管47内腔相通。配水固定管48固定在配水固定支架25上。配水进口管44与进水接管6内侧法兰相连接。

参照图11，回水分配管9的中间是管子，一端有一个法兰，另一端焊接有盲板，回水分配管9中间管子上焊接有若干个螺纹接头，螺纹接头与若干个滤芯49相连接。回水分配管9的法兰与回水接管10内侧法兰相连接。回水分配管9有盲板的一端固定在回水固定支架上。

布气管8的结构与回水分配管9的结构相同。布气管8的法兰与压缩空气接管21内侧法兰相连接。布气管8有盲板的一端固定在布气固定支架26上。

参照图12和图13，洗砂器13由洗砂斗和旋流器组成。洗砂斗是一个多层的筒形结构，由外向内依次是洗砂外筒54、洗砂内筒52、防波筒57。洗砂排污管53的中间是管子，外侧一端有一个法兰，另一端与洗砂外筒54下端侧面焊接。洗砂排污管53的法兰与排污接管11内侧法兰相连接。洗砂外筒54下端面焊接在洗砂底板64上表面，洗砂底板64为矩形，中间有一个通孔，该通孔与洗砂内筒52中间外表面焊接。洗砂底板64周围有若干个螺栓孔，洗砂底板64安装在洗砂器横梁31上，用螺栓固定。洗砂内筒52的上端是排污堰55，洗砂内筒52向下依次焊接有集砂锥51、落砂管50。防波筒57的中间外表面有若干个条形筋板56，筋板56焊接在洗砂内筒52上端内表面。洗砂外筒54上端外表面焊接有若干个导向柱58。临时支架59的中间有一个圆环，周围有若干个滑套，圆环与滑套之间焊接有筋条。滑套中间有一个通孔，通过该通孔把临时支架59安装在导向柱58上，滑套的侧面有一个内螺纹孔，用紧定螺钉和螺母锁定临时支架59。

参照图12、图14和图2，旋流器由旋流器壳体60、旋流器上盖61组成。旋流器上盖61中间是一个法兰盖，中心管穿过法兰盖，法兰盖周围有若干个内螺纹孔，中心管的上端是溢流口16，溢流口16外侧是法兰。旋流器壳体60上端有一个法兰，与旋流器上盖61固定在一起。旋流器壳体60中间是圆筒形，圆筒的外表面有一个环形的搁圈62和输砂口14，输砂口14外侧是法兰，输砂口14的管子沿切方向与旋流器壳体60圆筒的内腔相连。旋流器壳体60下端是圆锥形，圆锥的底面是底流口63。总装配时，旋流器的搁圈62放置在临时支架59上，再安装上盖15，溢流口16穿过上盖15中间大的通孔，之后把旋流器固定在上盖15的下表面。

Claims (2)

1.一种连续清洗多功能反应器，其特征在于由罐体、提砂器(3)、提砂管(4)、配水管(7)、布气管(8)、回水分配管(9)和洗砂器(13)组成；提砂器(3)、提砂管(4)、配水管(7)、布气管(8)、回水分配管(9)和洗砂器(13)自下而上依次安装在罐体内部；

提砂器(3)由提砂器法兰盖部件、提砂座(42)、提砂套(40)组成；提砂器法兰盖部件、提砂座(42)、提砂套(40)之间通过螺纹联接；提砂器法兰盖部件由动力水接管(1)、调砂水接管(2)、提砂法兰盖(32)、提砂柱(41)组成；提砂法兰盖(32)有二个通孔，提砂柱(41)焊接在中间通孔中；提砂柱(41)是圆柱形，中间有一个通孔，上端外表面有外螺纹；动力水接管(1)外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂柱(41)的下端焊接在一起；调砂水接管(2)外侧有一个法兰，通过弯头和管子与提砂法兰盖(32)的另一个通孔焊接在一起；提砂器(3)通过提砂法兰盖(32)安装在罐体下法兰(24)的下端；

提砂座(42)的下端是一个圆盘，圆盘的上表面有若干圈环隙(34)，中间外表面是多面棱体结构，上端是一个圆柱，圆柱外表面有外螺纹，圆柱上端是一个圆锥台形，圆锥台的中间有喷嘴(39)；提砂座(42)下端圆盘的中间有内螺纹，与喷嘴(39)相通；圆盘的下表面有一个环形的分配槽(43)，分配槽(43)与环隙(34)之间有若干个连通孔(33)相通；提砂座(42)下端圆盘的内螺纹与提砂柱(41)上端外表面的外螺纹连接时，分配槽(43)与调砂水接管(2)相通；

提砂套(40)是一个圆柱形，中间外表面是多面棱体结构，提砂套(40)上端有一个圆锥形的扩散管(37)，提砂套(40)下端的中间有内螺纹，内螺纹上端是低压腔(36)，低压腔(36)通过喉管(38)与扩散管(37)相通；低压腔(36)与提砂套(40)外表面之间有若干个吸入孔(35)；提砂套(40)上表面是法兰密封面，周围有若干个内螺纹孔；提砂套(40)下端内螺纹与提砂座(42)上端外螺纹连接时，使低压腔(36)成环形内腔。

2.根据权利要求1所述的连续清洗多功能反应器，其特征在于洗砂器(13)由洗砂斗和旋流器组成；洗砂斗是一个多层的筒形结构，由外向内依次是洗砂外筒(54)、洗砂内筒(52)、防波筒(57)；洗砂排污管(53)的中间是管子，外侧一端有一个法兰，另一端与洗砂外筒(54)下端侧面焊接；洗砂排污管(53)的法兰与焊接在筒体(12)上的排污接管(11)内侧法兰相连接；洗砂外筒(54)下端面焊接在洗砂底板(64)上表面，洗砂底板(64)为矩形，中间有一个通孔，该通孔与洗砂内筒(52)中间外表面焊接；洗砂底板(64)周围有若干个螺栓孔，洗砂底板(64)安装在洗砂器横梁(31)上，用螺栓固定；洗砂内筒(52)的上端是排污堰(55)，洗砂内筒(52)向下依次焊接有集砂锥(51)、落砂管(50)；防波筒(57)的中间外表面有若干个条形筋板(56)，筋板(56)焊接在洗砂内筒(52)上端内表面；洗砂外筒(54)上端外表面焊接有若干个导向柱(58)；临时支架(59)的中间有一个圆环，周围有若干个滑套，圆环与滑套之间焊接有筋条；滑套中间有一个通孔，通过该通孔把临时支架(59)安装在导向柱(58)上，滑套的侧面有一个内螺纹孔，用紧定螺钉和螺母锁定临时支架(59)。

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