CN103274521B - 一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,特别是涉及一种具有内循环、生物接触絮凝、过滤功能的好氧颗粒污泥生物反应器,包括筒体、底板、倒截头圆锥筒、上环形集水槽、上集水管、下环形集水槽、下集水管、上出水管、下出水管、整流板、高压鼓风机、进气总管、环形曝气管、循环泵、连通进水管、循环泵出水管、连通出水管、污泥回流泵、上部出泥管、中部出泥管、下部出泥管、集泥管、集泥筒、污泥回流管、污泥排放管、进水管、布泥管、布水孔、通孔、环形布水槽和挡气板。本发明设备高径比高,可以充分利用前段IC厌氧反应器的水头,并产生大量粒径较大、活性较好的好氧颗粒生物污泥,氧的利用率较高,有机物容积负荷率较高,COD去除率较高,并可以多种方式运行,调节灵活,占地小,节省电耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种好氧生物反应器,特别是涉及一种具有内循环、生物接触絮凝、过滤功能的好氧颗粒污泥生物反应器
背景技术
众所周知,好氧颗粒污泥反应器具有不易发生污泥膨胀、抗冲击能力强、能承受高有机负荷,集不同性质的微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体等特点。近年的研究成果表明好氧颗粒污泥能用于处理高浓度有机废水、高含盐度废水及许多工业废水。传统的好氧反应器除BAS、SBR外如普通曝气池、接触氧化池等很难形成好氧颗粒污泥。另外,处理高浓度有机废水时,传统IC反应器出水直接跌落到后续好氧池,浪费了IC反应器的水头。普通好氧池水深浅,氧的利用率低,容积负荷低,占地较大。
中国专利公告号为200520019972的内循环好氧生物氧化反应器,其四周布置了1-20个隔离式曝气器,中间区为填料区。虽然经过填料增加了生物污泥量,但是氧的利用率还不是很高。
中国申请号为200810137631的一种气升式内循环间歇好氧颗粒污泥反应器,其反应器的高径比为15,循环流程长,能形成较好的颗粒污泥,但是中心筒气泡和水是同样的向上流,气水接触时间短,氧的利用率也不是很高。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,特别是涉及一种具有内循环、生物接触絮凝、过滤功能的好氧颗粒污泥生物反应器。本发明的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器包括,包括筒体、底板、倒截头圆锥筒、上环形集水槽、上集水管、下环形集水槽、下集水管、上出水管、下出水管、整流板、高压鼓风机、进气总管、环形曝气管、循环泵、连通进水管、循环泵出水管、连通出水管、污泥回流泵、上部出泥管、中部出泥管、下部出泥管、集泥管、集泥筒、污泥回流管、污泥排放管、进水管、布泥管、布水孔、通孔、环形布水槽和挡气板;
所述筒体的底部设置有底板,顶部无盖,所述倒截头圆锥筒为直圆锥筒,设置在所述筒体的内部,与所述筒体同轴,上底直径比所述筒体直径略小,比下底直径大,下底圆周与底板焊死。倒截头圆锥筒把筒体内部分为主反应区、接触过滤区。所述主反应区通过连通进水管和连通出水管与接触过滤区相通。所述主反应区通过连通进水管、循环泵和循环泵出水管与接触过滤区相通;
所述筒体的顶部设置有集泥筒,所述集泥筒与所述筒体同轴;
所述筒体的上部内侧设置有环形布水槽,所述环形布水槽的垂直中心对称轴和所述筒体同轴;
所述倒截头圆锥筒内部上方设置有上环形集水槽,上环形集水槽垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒同轴,上环形集水槽顶端与倒截头圆锥筒顶端位于同一水平位置;
所述筒体下部主反应区中设置有环形曝气管,所述环形曝气管中心垂直对称轴和筒体同轴,并且管上设置有多个斜向下的曝气微孔;
所述倒截头圆锥筒顶部设置有多根布泥管,所述布泥管上端和所述集泥筒底部相通,下端置于倒截头圆锥筒上缘和环形布水槽堰壁之间,均布;
所述筒体上部设置有进水管,所述进水管通过筒体与环形布水槽相通;
所述倒截头圆锥筒内部的上方设置有上集水管,上集水管顶部与上环形集水槽底部相通,上集水管下部与上出水管相通,上出水管穿过筒体与后续构筑物相通;
所述筒体下部设置有进气总管,所述进气总管一端和所述环形曝气管相通,另一端穿过筒体与外部的高压鼓风机相通;
所述筒体外侧设置有竖直集泥管;
所述筒体中部设置有上部出泥管,上部出泥管一端和接触过滤区内部相通,另一端和集泥管相通;
所述筒体中下部设置有中部出泥管,中部出泥管一端和接触过滤区内部相通,另一端和集泥管相通;
所述筒体中下部设置有下部出泥管,下部出泥管一端和接触过滤区内部相通,另一端和集泥管相通;
所述筒体外侧下部设置有污泥回流泵,所述污泥回流泵的进口和集泥管相通,出口和污泥回流管相通。污泥回流管出口和集泥筒相通。剩余污泥排放管和污泥回流管相通。
进一步地,所述上环形集水槽下部设置有下环形集水槽,下环形集水槽垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒同轴,下环形集水槽顶端低于进水管的底部。
进一步地,所述下环形集水槽下方设置有下集水管,下集水管顶部与下环形集水槽底部相通,下集水管下部与下出水管相通,下出水管穿过筒体与后续处理构筑物相通。
进一步地,所述接触过滤区底部设置有多个整流板,所述整流板上开有一定数量和直径的通孔,上下相邻整流板的通孔在竖直方向上相互错开。
进一步地,所述筒体的高径比为4-12。
进一步地,所述循环泵和污泥回流泵为转子泵。
进一步地,所述回流污泥通过集泥筒和均布的布泥管均匀进入主反应区上部。
进一步地,所述环形布水槽采用底部孔洞布水的方式。
进一步地,所述进水管可接入集水箱,通过一对一支管的方式进行均匀布水。
与现有技术相比本发明的有益效果为:
1)高径比大,水流循环流程长,可以形成活性较高的好氧颗粒生物污泥,有机负荷较高,抗冲击负荷能力较强,有机物去除率较高;
2)倒截头圆锥筒内会发生污泥自絮凝现象,形成优质的颗粒污泥层,可以对废水中的有机物进行进一步的絮凝、吸附、吸收降解。
3)倒截头圆锥筒内形成下部粒径大颗粒污泥,上部粒径小的颗粒污泥,污泥的分级即保持了反应器中的污泥数量,在每层也形成了相应的优势菌种,具有多种微生物种群的这种反应器对水质适应性强,提高了难降解物质的处理效果。
4)结构紧凑,占地小,节省投资。
5)尤其适用于前端为IC厌氧反应器的流程中,可以充分利用IC反应器剩余水头,节省运行成本。
6)转子泵作为循环泵、污泥回流泵,防止了好氧颗粒生物污泥被传统的离心泵破坏。
7)由于主反应器的水流方向和微气泡方向运动方向相反,增加了微气泡和水流的接触时间,另外由于水深比传统的构筑物要深,主反应区底部的氧传质系数大、氧的利用率增加,增大了对水质有机物的出去能力。高压鼓风机的气量可减小,功率可减小,也节省了运行费用。
8)运行灵活。当进水水质较好时,没必要进行循环稀释,可停循环泵,从接触过滤区处理的处理水靠水位差从下集水槽即可排出。节省了电费。
9)好氧活性污泥颗粒内部存在缺氧和厌氧环境,有一定的同步脱氮除磷的作用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为图1中C-C剖视图。
图3为图1中D-D剖视图。
图4为图1中E-E剖视图。
图5为图1中F-F向的剖视图。
图6为图1中G-G向的剖视图。
其中:
3、筒体,4、底板,5、倒截头圆锥筒,6、上环形集水槽,7、上集水管,8、下环形集水槽,9、下集水管,10、上出水管,11、下出水管,12、整流板,13、高压鼓风机,14、进气总管,15、环形曝气管,16、循环泵,17、连通进水管,18、循环泵出水管,19、连通出水管,20、污泥回流泵,21、上部出泥管,22、中部出泥管,23、下部出泥管,24、集泥管,25、集泥筒,26、污泥回流管,27、污泥排放管,28、进水管,29、布泥管,30、布水孔,31、通孔,32、环形布水槽,33、挡气板。
A、主反应区,B、接触过滤区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1至图6所示,本发明的一种内循环好氧生物反应器,包括筒体3、底板4、倒截头圆锥筒5、上环形集水槽6、上集水管7、下环形集水槽8、下集水管9、上出水管10、下出水管11、整流板12、高压鼓风机13、进气总管14、环形曝气管15、循环泵16、连通进水管17、循环泵出水管18、连通出水管19、污泥回流泵20、上部出泥管21、中部出泥管22、下部出泥管23、集泥管24、集泥筒25、污泥回流管26、污泥排放管27、进水管28、布泥管29、布水孔30、通孔31、环形布水槽32和挡气板33;
筒体3的底部设置有底板4,顶部无盖,所述倒截头圆锥筒5为直圆锥筒,设置在所述筒体3的内部,与所述筒体3同轴,上底直径比所述筒体3直径略小,比下底直径大,下底圆周与底板4焊死。倒截头圆锥筒5把筒体3内部分为主反应区A、接触过滤区B。所述主反应区A通过连通进水管17和连通出水管19与接触过滤区B相通。所述主反应区A通过连通进水管17、循环泵16和循环泵出水管18与接触过滤区B相通;
筒体3的顶部设置有集泥筒25,所述集泥筒25与所述筒体3同轴;
筒体3的上部内侧设置有环形布水槽32,所述环形布水槽32的垂直中心对称轴和所述筒体3同轴;
倒截头圆锥筒5内部上方设置有上环形集水槽6,上环形集水槽6垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒5同轴,上环形集水槽6顶端与倒截头圆锥筒5顶端位于同一水平位置;
筒体3下部主反应区A中设置有环形曝气管15,所述环形曝气管15中心垂直对称轴和筒体3同轴,并且管上设置有多个斜向下的曝气微孔;
倒截头圆锥筒5顶部设置有多根布泥管29,所述布泥管29上端和所述集泥筒25底部相通,下端置于倒截头圆锥筒5上缘和环形布水槽32堰壁之间,均布;
筒体3上部设置有进水管28,所述进水管28通过筒体3与环形布水槽32相通;
倒截头圆锥筒5内部的上方设置有上集水管7,上集水管7顶部与上环形集水槽6底部相通,上集水管7下部与上出水管10相通,上出水管10穿过筒体3与后续构筑物相通;
筒体3下部设置有进气总管14,所述进气总管14一端和所述环形曝气管15相通,另一端穿过筒体3与外部的高压鼓风机13相通;
筒体3外侧垂直方向设置有集泥管24;
筒体3中部设置有上部出泥管21,上部出泥管21一端和接触过滤区B内部相通,另一端和集泥管24相通;
筒体3中下部设置有中部出泥管22,中部出泥管22一端和接触过滤区B内部相通,另一端和集泥管24相通;
筒体3中下部设置有下部出泥管23,下部出泥管23一端和接触过滤区B内部相通,另一端和集泥管24相通;
筒体3外侧下部设置有污泥回流泵20,所述污泥回流泵20的进口和集泥管24相通,出口和污泥回流管26相通。污泥回流管26出口和集泥筒25相通。剩余污泥排放管27和污泥回流管26相通。
为了增加运行的灵活性,增加出水方式,上环形集水槽6下部设置有下环形集水槽8,下环形集水槽8垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒5同轴,下环形集水槽8顶端低于进水管28的底部。
为了和下出水管11所在的系统分开操作,便于操作,下环形集水槽8下方设置有下集水管9,下集水管9顶部与下环形集水槽8底部相通,下集水管9下部与下出水管11相通,下出水管11穿过筒体3与后续处理构筑物相通。
为了在接触过滤区B内形成均匀的上升水流,保证颗粒污泥的沉淀效果、颗粒污泥对水中有机物的絮凝、吸附、吸收的降解效果,接触过滤区B底部设置有多个整流板12,所述整流板12上开有一定数量和直径的通孔31,上下相邻整流板的通孔31在竖直方向上相互错开。
为了保证形成粒径大、密实度大、活性好的颗粒生物污泥,筒体3的高径比采用4-12。
为了保证形成的颗粒污泥不被传统的离心泵打碎,循环泵16、污泥回流泵20采用转子泵。
为了保证颗粒污泥均匀进入进水端和废水进行良好的混合,回流污泥通过集泥筒25和均布的布泥管29均匀进入主反应区A上部
为了保证进水均匀进入主反应区A上部,避免传统溢流式布水槽底部集泥现象,环形布水槽32采用底部孔洞布水的方式。
为了保证进水均匀进入主反应区A上部,避免传统溢流式布水槽底部集泥现象,进水管28已可接入集水箱,通过一对一支管的方式进行均匀布水。
设备运行时,有机废水经进水管28进入环形布水槽32,经布水孔30均布后进入主反应区A上部,在此与通过布泥管29回流的好氧颗粒生物污泥进行混合、接触,形成混合液。废水中胶体有机物被好氧颗粒污泥吸附,溶解性有机物直接被好氧颗粒上的微生物吸收。于此同时,空气通过高压鼓风机13、进气总管14、环形布气管15进入主反应区A的底部,在微气泡上升过程中与混合液进行逆向接触,由于挡气块33的挡气作用,上升的微气泡不会影响到环形布水槽32的出水均匀性。主反应区A中的好氧颗粒污泥利用溶解到混合液中的氧气对吸附、吸收的有机物进行降解。混合液从主反应区A的上部向下部流动过程中,废水中的有机物浓度越来越低。主反应区A底部的混合液通过连通进水管17、循环泵16和循环泵出水管18进入接触过滤区B下部,经多个整流板12整流后向接触过滤区B上部流去。进入到接触过滤区B的好氧颗粒污泥由于重力作用在此开始沉降,由于水流在接触过滤区B越往上流速越低,有利于颗粒污泥的形成和分级保持,在接触过滤区B形成粒径大、密实的颗粒污泥,上部形成粒径小、疏松的颗粒污泥。混合液经过粒径大、密实的颗粒污泥层后,其中的有机污染物被颗粒污泥进一步絮凝、吸附、吸收、降解去除。一部分沉淀在接触过滤区B下部的优质颗粒污泥通过上部污泥管21或中部污泥管22或下部污泥管23进入集泥管24,再通过污泥回流泵20、回流管26进入集泥筒25,再由布泥管29均匀布泥至进水端,完成主反应区A中的优质颗粒污泥的补充,另一部分增值的剩余污泥则通过排泥管27排至后续污泥处理处置设施中进一步处理。经过接触过滤区B的上清液一部分溢流入上环形集水槽6,经上集水管7、上出水管10后作为处理水送至后续处理单元,另一部分从倒截头圆锥筒5上缘溢出至主反应区A上方,形成内循环。内循环一则稀释了进水,二则有利于形成活性高的好氧颗粒生物污泥。当水质较好时,可以不启动循环泵16,关闭上出水管10,接通下出水管11,由于进出水水位差,处理水会自动流到下环形集水槽8、下集水管9,最后通过下出水管11送至后续处理单元。
实施例1:
内循环好氧颗粒污泥反应器,筒体3为圆柱形,倒截头圆锥筒5将筒体3内部分为主反应区A和接触过滤区B,倒截头圆锥筒5上部不封顶,主反应区A和接触过滤区B通过筒体3底层的联通管道或循环泵16相通,。筒体3和倒截头圆锥筒5为钢结构,其中,外筒3直径6.2m,有效高25m,高径比4,倒截头圆锥筒5下底直径0.5m,上底直径4.4m,有效高25m。总有效容积754m3,其中主反应区有效容积612m3,接触过滤区有效容积142m3。
进水为马铃薯淀粉废水,来自IC厌氧反应器,水量2000m3/d,进水COD浓度为2000mg/L,反应区接种采用市政污水厂SBR活性污泥,含部分颗粒污泥,经过20天左右驯化和调试在主反应区A中形成大量颗粒污泥,污泥浓度5500mg/L,反应温度29-30℃,废水在主反应区A中的停留时间为7.3h,系统稳定后COD去除率达91%。污水循环比100%,污泥回流比120%,主反应区COD容积负荷6.0kgCOD/m·d。
实施例2:
采用实施例1所述反应器,进水为酒精废水,来自IC厌氧反应区,水量1500m3/d,进水COD浓度为2600mg/L,反应区接种采用市政污水厂普通曝气池的絮状污泥,经过30天左右驯化和调试在反应区形成大量颗粒污泥,污泥浓度6000mg/L,反应温度28-30℃。废水在主反应区停留时间为7.3h,系统稳定后COD去除率达92%。污水循环比100%,污泥回流比120%,主反应区COD容积负荷5.9kgCOD/m3·d。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,包括筒体(3)、底板(4)、倒截头圆锥筒(5)、上环形集水槽(6)、上集水管(7)、下环形集水槽(8)、下集水管(9)、上出水管(10)、下出水管(11)、整流板(12)、高压鼓风机(13)、进气总管(14)、环形曝气管(15)、循环泵(16)、连通进水管(17)、循环泵出水管(18)、连通出水管(19)、污泥回流泵(20)、上部出泥管(21)、中部出泥管(22)、下部出泥管(23)、集泥管(24)、集泥筒(25)、污泥回流管(26)、污泥排放管(27)、进水管(28)、布泥管(29)、布水孔(30)、通孔(31)、环形布水槽(32)和挡气板(33);
所述筒体(3)的底部设置有底板(4),顶部无盖,所述倒截头圆锥筒(5)为直截头圆锥筒,设置在所述筒体(3)的内部,与所述筒体(3)同轴,上底直径比所述筒体(3)直径略小,比下底直径大,下底圆周与底板(4)焊死,倒截头圆锥筒(5)把筒体(3)内部分为主反应区(A)和接触过滤区(B)两部分,所述主反应区(A)通过连通进水管(17)和连通出水管(19)与接触过滤区(B)相通,所述主反应区(A)通过连通进水管(17)、循环泵(16)和循环泵出水管(18)与接触过滤区(B)相通;
所述筒体(3)的顶部设置有集泥筒(25),所述集泥筒(25)与所述筒体(3)同轴;
所述筒体(3)的上部内侧设置有环形布水槽(32),所述环形布水槽(32)的垂直中心对称轴和所述筒体(3)同轴;
所述倒截头圆锥筒(5)内部上方设置有上环形集水槽(6),所述上环形集水槽(6)垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒(5)同轴,上环形集水槽(6)顶端与倒截头圆锥筒(5)顶端位于同一水平位置;
所述筒体(3)下部主反应区(A)中设置有环形曝气管(15),所述环形曝气管(15)中心垂直对称轴和筒体(3)同轴,并且管上设置有多个斜向下的曝气微孔;
所述倒截头圆锥筒(5)顶部设置有多根布泥管(29),所述布泥管(29)上端和所述集泥筒(25)底部相通,下端置于倒截头圆锥筒(5)上缘和环形布水槽(32)堰壁之间,均布;
所述筒体(3)上部设置有进水管(28),所述进水管(28)通过筒体(3)与环形布水槽(32)相通;
所述倒截头圆锥筒(5)内部的上方设置有上集水管(7),上集水管(7)顶部与上环形集水槽(6)底部相通,上集水管(7)下部与上出水管(10)相通,上出水管(10)穿过筒体(3)与后续构筑物相通;
所述筒体(3)下部设置有进气总管(14),所述进气总管(14)一端和所述环形曝气管(15)相通,另一端穿过筒体(3)与外部的高压鼓风机(13)相通;
所述筒体(3)外侧垂直方向设置有集泥管(24);
所述筒体(3)中部设置有上部出泥管(21),所述上部出泥管(21)一端和接触过滤区(B)内部相通,另一端和集泥管(24)相通;
所述筒体(3)中下部设置有中部出泥管(22),所述中部出泥管(22)一端和接触过滤区(B)内部相通,另一端和集泥管(24)相通;
所述筒体(3)中下部设置有下部出泥管(23),所述下部出泥管(23)一端和接触过滤区(B)内部相通,另一端和集泥管(24)相通;
所述筒体(3)外侧下部设置有污泥回流泵(20),所述污泥回流泵(20)的进口和集泥管(24)相通,出口和污泥回流管(26)相通,污泥回流管(26)出口和集泥筒(25)相通,剩余污泥排放管(27)和污泥回流管(26)相通。
2.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述上环形集水槽(6)下部设置有下环形集水槽(8),下环形集水槽(8)垂直中心对称轴与倒截头圆锥筒(5)同轴,下环形集水槽(8)顶端低于进水管(28)的底部。
3.如权利要求2所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述下环形集水槽(8)下方设置有下集水管(9),下集水管(9)顶部与下环形集水槽(8)底部相通,下集水管(9)下部与下出水管(11)相通,下出水管(11)穿过筒体(3)与后续处理构筑物相通。
4.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述接触过滤区(B)底部设置有多个整流板(12),所述整流板(12)上开有一定数量和直径的通孔(31),上下相邻整流板的通孔(31)在竖直方向上相互错开。
5.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述筒体(3)的高径比为4-12。
6.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述循环泵(16)和污泥回流泵(20)为转子泵。
7.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,回流污泥通过所述集泥筒(25)和均布的布泥管(29)均匀进入主反应区(A)上部。
8.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述环形布水槽(32)采用底部孔洞布水的方式。
9.如权利要求1所述的一种内循环好氧颗粒污泥生物反应器,其特征在于,所述进水管(28)可接入集水箱,通过一对一支管的方式进行均匀布水。
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