CN104108785A - 一种全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，包括反应器主体、悬浮填料、分离罩、分离环和内套筒；反应器主体由圆筒外壳、安装在圆筒外壳顶部和底部的上盖以及下盖组成，分离罩的上端通过第一连接杆与上盖相连，分离罩下端的周边与设置在圆筒外壳内壁上的分离环之间的间隙为出水缝，分离罩将圆筒外壳的内腔分隔为上部的沉淀区和下部的生物反应区，内套筒为圆筒体，安装在生物反应区中，悬浮填料填充在生物反应区内；圆筒外壳的下部或下盖上设置有与生物反应区相通的进气口和进水口，进气口与位于生物反应区中的曝气头连接，圆筒外壳的上部设置有与沉淀区相通的回流水出口和已处理水出口，上盖上设置有与沉淀区相通的出气口。
Description
技术领域
本发明属于废水生物处理技术领域，特别涉及一种内循环悬浮填料生物脱氮反应器。
背景技术
废水处理方法主要分为物化处理和生物处理，生物处理技术以其低廉的处理成本和稳定的运行效果在废水处理中应用得最为广泛。生物处理技术主要依靠微生物的新陈代谢作用去除废水中含有的污染物，相应的生物处理工艺主要包括活性污泥法和生物膜法。悬浮填料生物反应器，又称作移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)，应用于以生物膜法为主体的废水生物处理工艺中。现有的移动床生物膜反应器的结构为方形池体，单个池体较大，池体的底部设置有曝气管，池体的出水一侧设置有筛网或者转笼用于出水时将生物填料截留在池体中，池体中投放有填料，采用该种结构的移动床生物膜反应器处理废水存在以下缺点：(1)处理废水时，废水在曝气作用下在池体中循环流动，但由于池体为方形、并且池体积较大，导致池体中存在大面积的死区，特别是池体的上下角落，池体下部角落中的废水运动非常缓慢，废水中的污染物在此沉积，得不到有效处理，影响废水处理效率；(2)在反应器启动初期进行生物膜培养时，填料会漂浮在水体表面，随着生物膜的生长，填料才会逐渐悬浮在水体中发挥废水处理作用，但由于池体上部角落中的废水几乎不运动，填料会漂浮聚集在池体上部角落，导致填料生物膜培养的时间过长，一般需要三到四个星期左右才能完成填料的生物膜培养；(3)出水一侧采用筛网或转笼截留生物填料，而填料容易在筛网或转笼内壁堆积，填料堆积会导致反应器局部堵塞，影响出水，堵塞严重时会造成筛网或转笼被挤压变形，最终导致填料流出反应器，对废水处理效果造成不利影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，该反应器可有效减小反应死区，避免出水堵塞，能提高废水处理效率和强化废水处理效果。
本发明所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，包括反应器主体、悬浮填料、分离罩、分离环和内套筒；所述反应器主体由圆筒外壳、安装在圆筒外壳顶部的上盖和安装在圆筒外壳底部的下盖组成，所述分离罩的上端通过第一连接杆与上盖相连，分离罩下端的周边与设置在圆筒外壳内壁上的分离环之间的间隙为出水缝，分离罩将圆筒外壳的内腔分隔为上部的沉淀区和下部的生物反应区，所述内套筒为圆筒体，安装在生物反应区中，其外壁通过第二连接杆与外壳的内壁相连，所述悬浮填料填充在生物反应区内；圆筒外壳的下部或下盖上设置有与生物反应区相通的进气口和进水口，所述进气口与位于所述生物反应区中的曝气头连接，圆筒外壳的上部设置有与沉淀区相通的回流水出口和已处理水出口，已处理水出口位于回流水出口之上，上盖上设置有与沉淀区相通的出气口。
上述反应器中，所述圆筒外壳上设置有与生物反应区相通的取样口。
上述反应器中，所述进水口设置在下盖上且位于下盖的底部，所述进气口设置在圆筒外壳下部的侧壁；或者所述进气口设置在下盖上且位于下盖的底部，所述进水口设置在圆筒外壳下部的侧壁；反应器中废水的流态会随着进水口和进气口位置的改变而改变，可根据不同的废水处理要求，选择合适的进水口和进气口位置。
上述反应器中，所述出水缝的宽度应满足悬浮填料不能通过出水缝从生物反应区进入沉淀区。
上述反应器中，已处理水出口处的圆筒外壳内壁上设置有溢流堰，该溢流堰具有稳定出水的作用。
上述反应器中，所述圆筒外壳的高度与其内径之比为(2～5):1。
上述反应器中，所述悬浮填料的量为该生物脱氮反应器有效容积的20～40％；所述悬浮填料的材质为聚乙烯或其改性材料，密度为0.96～0.98g/cm3，其上覆盖生物膜(挂膜)后密度与废水的密度接近，挂膜后填料在废水中呈悬浮状态。
上述反应器中，所述分离罩为上小下大、开口向下的圆锥罩。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供了一种新型结构的生物脱氮反应器，该反应器具有良好的水力流动条件，可缩短填料挂膜时间、有效减小反应死区，能提高废水处理效率，该反应器的出水方式能避免出水堵塞的问题，其可调整的废水循环方式能强化废水处理效果。
2.由于本发明所述生物脱氮反应器为圆形结构，比现有方形结构的反应器具有更好的水力流动特性，加之该反应器设置有内套筒，在曝气和进水作用下，废水在反应器具有更充分的循环流动，处理废水时反应器中死区较少，解决了现有技术中由于死区过大而导致的废水处理效率低、填料挂膜不易和挂膜时间长的问题，因而采用本发明所述反应器处理废水，可以提高废水处理效率。
3.本发明所述生物脱氮反应器中设置有分离罩和分离环，生物反应区的废水经分离罩和分离环之间的出水缝进入沉淀区，同时填料被分离罩截留，由于分离罩位于圆筒外壳的上部，因此被截留的填料在重力作用和水体循环流动作用下会快速地再次悬浮到生物反应区的废水中，因而可避免因填料堵塞造成的出水困难，甚至填料流失的问题。
4.由于本发明所述生物脱氮反应器的进水口和进气口的位置可以互换，根据不同的水质条件，可以选择不同的进水口和进口气位置来调整反应器中废水的流动方式，以强化废水处理效果，从而提高传统移动床生物膜反应器的处理效率，具有非常好的实际应用价值。
附图说明
图1为本发明所述生物脱氮反应器的一种结构示意图；
图2为本发明所述生物脱氮反应器的内套筒与外壳的连接示意图；
图3为本发明所述悬浮填料生物脱氮反应器中的一种废水循环方式；
图4为本发明所述悬浮填料生物脱氮反应器的另一种结构示意图以及其中的废水循环方式；
图中，1—进水口，2—进气口，3—取样口，4—回流水出口，5—曝气头，6—已处理水出口，7—出气口，8—悬浮填料，9—分离环、10—分离罩、11—第一连接杆，12—生物反应区，13—内套筒，14—沉淀区，15—溢流堰，16—上盖，17—圆筒外壳，18—下盖，19—第二连接杆。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器的结构和工作过程作进一步说明。
实施例1
本实施例中，全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器的结构示意图见图1，该反应器包括反应器主体、悬浮填料8、分离罩10、分离环9和内套筒13；所述反应器主体由圆筒外壳17、安装在圆筒外壳顶部的上盖16和安装在圆筒外壳底部的下盖18组成，圆筒外壳17的高度与其内径之比为5:1；所述分离罩10为上小下大、开口向下的圆锥罩，分离罩10的上端通过第一连接杆11与上盖16相连，分离罩下端的周边与设置在圆筒外壳内壁上的分离环9之间的间隙为出水缝，出水缝的宽度为15mm，分离罩将圆筒外壳的内腔分隔为上部的沉淀区14和下部的生物反应区12；所述内套筒13为圆筒体，安装在生物反应区中，其外壁的上部和下部分别通过四根第二连接杆19与外壳的内壁相连(见图2)；所述悬浮填料8填充在生物反应区内，其尺寸为Φ20×20mm，悬浮填料8的量为生物脱氮反应器有效容积的20％；圆筒外壳17下部的两侧壁上各设置了一个与生物反应器相通的进气口2，进气口与位于生物反应区中的曝气头5连接，下盖的底部上设置有与生物反应区相通的进水口1，且进水口1位于内套筒的正下方；圆筒外壳17的上部设置有与沉淀区相通的回流水出口4和已处理水出口6，已处理水出口6位于回流水出口4之上，已处理水出口6处的圆筒外壳内壁上设置有溢流堰15，圆筒外壳17的两侧壁上各设置了两个与生物反应区相通的取样口3，上盖上设置有与沉淀区相通的出气口7。
使用该全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器处理废水的工作过程为：废水由下盖18上的进水口1进入生物反应区12中，与生物反应区中的悬浮填料8充分接触，同时，采用曝气泵通过进气口2向其内侧的曝气头5间歇泵入空气，为悬浮填料上的微生物的活动提供氧气，悬浮填料8随着废水按图3中箭头所示的运动方向在反应器中循环运动，悬浮填料上的生物膜中的微生物将废水中的污染物逐渐去除，废水随后由分离罩10的周边与分离环9之间的出水缝进入沉淀区14中，悬浮填料8被分离罩截留到生物反应区12中；然后将沉淀区14中的废水经回流水出口4后通过进水口1回流到反应器中，废水处理过程中，从取样口3取样检测废水的水质情况，水质达标后，将处理后的废水经堰流堰15后从已处理水出口6排出；废水处理过程中产生的氮气和曝气剩余气体通过出气口7排出反应器。
上述废水处理过程中，在曝气时，生物膜内的硝化菌群将废水中的含氮污染物转化为硝态氮或亚硝态氮，在停止曝气时，生物膜内的反硝化菌群实现生物脱氮过程，生物脱氮过程产生的氮气和曝气剩余气体通过出气口7排出反应器。
实施例2
本实施例中，全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器的结构示意图见图4，该反应器包括反应器主体、悬浮填料8、分离罩10、分离环9和内套筒13；所述反应器主体由圆筒外壳17、安装在圆筒外壳顶部的上盖16和安装在圆筒外壳底部的下盖18组成，圆筒外壳17的高度与其内径之比为2:1；所述分离罩10为上小下大、开口向下的圆锥罩，分离罩10的上端通过第一连接杆11与上盖16相连，分离罩下端的周边与设置在圆筒外壳内壁上的分离环9之间的间隙为出水缝，出水缝的宽度为20mm，分离罩将圆筒外壳的内腔分隔为上部的沉淀区14和下部的生物反应区12；所述内套筒13为圆筒体，安装在生物反应区中，其外壁的上部和下部分别通过四根第二连接杆19与外壳的内壁相连；所述悬浮填料8填充在生物反应区内，其尺寸为Φ25×25mm，悬浮填料8的量为生物脱氮反应器有效容积的40％；圆筒外壳17下部的两侧壁上各设置了一个与生物反应器相通的进水口1，下盖的底部上设置有与生物反应区相通的进气口2，进气口2位于内套筒的正下方，且进气口与位于生物反应区中的曝气头5连接；圆筒外壳17的上部设置有与沉淀区相通的回流水出口4和已处理水出口6，已处理水出口6位于回流水出口4之上，已处理水出口6处的圆筒外壳内壁上设置有溢流堰15，圆筒外壳17的两侧壁上各设置了两个与生物反应区相通的取样口3，上盖上设置有与沉淀区相通的出气口7。
使用该全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器处理废水的工作过程为：废水由圆筒外壳17下部的侧壁上的进水口1进入生物反应区12中，与生物反应区中的悬浮填料8充分接触，同时，采用曝气泵通过进气口2向其内侧的曝气头5间歇泵入空气，为悬浮填料上的微生物的活动提供氧气，悬浮填料8随着废水按图4中箭头所示的运动方向在反应器中循环运动，悬浮填料上的生物膜中的微生物将废水中的污染物逐渐去除，废水随后由分离罩10的周边与分离环9之间的出水缝进入沉淀区14中，悬浮填料8被分离罩截留到生物反应区12中；然后将沉淀区14中的废水经回流水出口4后通过进水口1回流到反应器中，废水处理过程中，从取样口3取样检测废水的水质情况，水质达标后，将处理后的废水经堰流堰15后从已处理水出口6排出；废水处理过程中产生的氮气和曝气剩余气体通过出气口7排出反应器。
上述废水处理过程中，在曝气时，生物膜内的硝化菌群将废水中的含氮污染物转化为硝态氮或亚硝态氮，在停止曝气时，生物膜内的反硝化菌群实现生物脱氮过程，生物脱氮过程产生的氮气和曝气剩余气体通过出气口7排出反应器。
Claims (10)
1.一种全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，包括反应器主体、悬浮填料(8)，其特征在于还包括分离罩(10)、分离环(9)和内套筒(13)；所述反应器主体由圆筒外壳(17)、安装在圆筒外壳顶部的上盖(16)和安装在圆筒外壳底部的下盖(18)组成，所述分离罩(10)的上端通过第一连接杆(11)与上盖(16)相连，分离罩下端的周边与设置在圆筒外壳内壁上的分离环(9)之间的间隙为出水缝，分离罩将圆筒外壳的内腔分隔为上部的沉淀区(14)和下部的生物反应区(12)，所述内套筒(13)为圆筒体，安装在生物反应区中，其外壁通过第二连接杆(19)与外壳的内壁相连，所述悬浮填料(8)填充在生物反应区内；圆筒外壳(17)的下部或下盖上设置有与生物反应区相通的进气口(2)和进水口(1)，所述进气口与位于所述生物反应区中的曝气头(5)连接，圆筒外壳(17)的上部设置有与沉淀区相通的回流水出口(4)和已处理水出口(6)，已处理水出口(6)位于回流水出口(4)之上，上盖上设置有与沉淀区相通的出气口(7)。
2.根据权利要求1所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述圆筒外壳(17)上设置有与生物反应区相通的取样口(3)。
3.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述进水口(1)设置在下盖(18)上且位于下盖的底部，所述进气口(2)设置在圆筒外壳(17)下部的侧壁；或者所述进气口(2)设置在下盖(18)上且位于下盖的底部，所述进水口(1)设置在圆筒外壳(17)下部的侧壁。
4.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述出水缝的宽度应满足悬浮填料不能通过出水缝从生物反应区(12)进入沉淀区(14)。
5.根据权利要求3所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述出水缝的宽度应满足悬浮填料不能通过出水缝从生物反应区(12)进入沉淀区(14)。
6.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述已处理水出口(6)处的圆筒外壳内壁上设置有溢流堰(15)。
7.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述圆筒外壳(17)的高度与其内径之比为(2～5):1。
8.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述悬浮填料(8)的量为该生物脱氮反应器有效容积的20～40％。
9.根据权利要求1或2所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述分离罩(10)为上小下大、开口向下的圆锥罩。
10.根据权利要求3所述全混合内循环悬浮填料生物脱氮反应器，其特征在于所述分离罩(10)为上小下大、开口向下的圆锥罩。
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