CN104211176B - 一种高速紊流生物反应器及污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供高速紊流生物反应器及污水处理系统。反应器包括缺氧反应池、好氧反应池、射流池、高速紊流器、内置式超滤膜和反清洗装置，缺氧反应池内的污水可通过溢流堰I流入射流池，射流池内的污水通过泵和高速紊流器作用进入好氧反应池，超滤膜设置在好氧反应池内，好氧反应池内的污水可通过溢流堰II和溢流堰III分别流入缺氧反应池和射流池，好氧反应池内的污水通过泵机作用经由超滤膜抽出，反清洗装置与超滤膜出水口相连接。与现有技术相比，本发明通过设置高速紊流器器和内置式超滤膜，使得好氧反应池内具有较高的污泥浓度从而确保了生化降解的效率，不需设置二沉池及独立的污泥回流系统亦可保证出水的高水质要求，可降低能耗及运行成本。

Description

一种高速紊流生物反应器及污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理的技术领域，特别涉及一种高速紊流生物反应器及污水处理系统。

背景技术

活性污泥法是以活性污泥为主体，利用好氧细菌分解水中的有机物质的处理方法。活性污泥是废水中具有生命力的多种微生物类群组成的肉眼可见的絮绒物，主体生物是好氧微生物及其他原生物，利用其对废水中的酚、氰等有机物进行吸附，而后进行氧化分解，将有机物最终转化为水和二氧化碳。

活性污泥法为现阶段处理工业废水最为广泛的方法，其能够从废水中去除溶解的有机物质和胶体类可生物降解的有机物质，以及能被活性污泥吸附的悬浮物质及一些无机盐等。同时，随着工业生产特别是化工工业的发展，工业废水的数量增多，性质复杂，一些人工合成的有机物往往难以被微生物所降解，有的还具有致癌、致畸、致突变的物性；另外，无机性营养物质如N、P等也会引起水生植物包括藻类的过量生长，进而使水中的溶解氧含量下降导致水质下降，这也使得对该种废水生物处理方法提出了更严峻的要求。目前的A/O工艺，俗称厌氧-好氧工艺，是从传统的活性污泥法中演变而来的，其主要目的是在实现去除水中有机物的同时，通过控制水中不同的溶解氧来实现脱氮除磷的效果，综合提高出水的水质，常用于生活污水或是B/C较高的污水处理。

A/O工艺是将A段缺氧段和O段好氧段串联在一起，A段的DO不大于0.2mg/L，O段的DO＝2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，使不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化游离出氨(NH₃、NH₄ ⁺)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N(NH₄ ⁺)氧化为NO₃ ^-，通过回流控制返回至A段，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃ ^-还原为分子态氮(N₂)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。经好氧段处理的出水流至二沉池。废水中的污泥在二沉池内沉淀，沉淀后的污泥一部分回流至缺氧段内以保证反应器内的污泥浓度，剩余污泥进入污泥处理系统，经泥水分离后的上清液则达标排放。

但是，目前的处理污水的A/O工艺存在以下缺陷：

1、目前的A/O工艺需要设置二沉池及独立的污泥回流系统，能耗较高，从而导致运行成本较高；

2、目前的A/O工艺一般利用泵将好氧池内的污水抽回缺氧池内进行反硝化，抽回缺氧池内的污水流速较大，使得进入缺氧池内的氧较多，且扰动大，使缺氧池难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果；

3、目前的A/O工艺一般用到缺氧池、好氧池和二沉池，以缺氧池-好氧池-二沉池串联的形式横向布置在平面空间内，占地面积较大，同时好氧池的高度受制于曝气鼓风机的出口风压，因此好氧池的高径比一般很小，从而导致整个处理系统占用较多的横向空间；

4、目前的A/O工艺在处理高浓度有机废水时在设计上往往采用较长的停留时间(一般为3d～5d)和较大的回流比例来稀释进水，避免进水的冲击导致整个好氧系统运行不稳定，但在实际运行中，由于工业废水水质变化大，成分复杂，在某些情况下依然会出现处理能力不足的情况，从而导致出水水质超标；

5、目前的A/O工艺需要通过内、外回流确保反应池污泥浓度和生物脱氮效果，即需要实时监控回流比以确保处理效率，因此在实际运行过程中会出现参数难以控制，运营管理复杂的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种高速紊流生物反应器，以解决现有的A/O工艺需要设置二沉池及独立的污泥回流系统，能耗较高，从而导致运行成本较高的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供包括上述的高速紊流生物反应器的污水处理系统，以解决现有的A/O工艺需要设置二沉池及独立的污泥回流系统，能耗较高，从而导致运行成本较高的技术性问题。

本发明目的通过以下的技术方案实现：

一种高速紊流生物反应器，用于处理污水，包括缺氧反应池、好氧反应池、射流池、高速紊流器、内置式超滤膜和反清洗装置，所述缺氧反应池内设有溢流堰I，缺氧反应池内的污水可通过所述溢流堰I流入所述射流池，所述射流池内的污水可通过循环泵和所述高速紊流器进入所述好氧反应池，所述超滤膜设置在所述好氧反应池内，所述好氧反应池内设有溢流堰II和溢流堰III，所述好氧反应池内的污水可通过所述溢流堰II和所述溢流堰III分别流入所述缺氧反应池和所述射流池，所述好氧反应池内的污水可通过所述超滤膜出水口排出，所述反清洗装置与所述超滤膜出水口相连接。

优选地，所述反清洗装置包括反清洗泵和储水罐，所述超滤膜出水口通过出水泵与所述储水罐连接，所述反清洗泵分别与所述超滤膜出水口和所述储水罐连接。

优选地，还包括调节池和提升泵，调节池内的污水可通过所述提升泵进入所述缺氧反应池。

优选地，所述缺氧反应池、所述好氧反应池和所述射流池设置在一容器内。

优选地，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述提升泵、循环泵、出水泵和反清洗泵连接。

优选地，所述缺氧反应池、所述好氧反应池、所述射流池、所述调节池和所述储水罐内各设有至少一液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置连接。

一种高速紊流生物反应器，用于处理污水，包括调节池、缺氧反应池、好氧反应池、射流池、高速紊流器、内置式超滤膜和反清洗装置，调节池内的污水可通过提升泵进入所述缺氧反应池，所述缺氧反应池内设有溢流堰I，缺氧反应池内的污水可通过所述溢流堰I流入所述射流池，所述射流池内的污水可通过循环泵和所述高速紊流器进入所述好氧反应池，所述超滤膜设置在所述好氧反应池内，所述好氧反应池内设有溢流堰II和溢流堰III，所述好氧反应池内的污水可通过所述溢流堰II和所述溢流堰III分别流入所述缺氧反应池和所述射流池，所述好氧反应池内的污水可通过所述超滤膜出水口排出；所述反清洗装置包括反清洗泵和储水罐，所述超滤膜出水口通过出水泵与所述储水罐连接，所述反清洗泵分别与所述超滤膜出水口和所述储水罐连接；所述缺氧反应池、所述好氧反应池和所述射流池设置在一容器内。

优选地，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述提升泵、循环泵、出水泵和反清洗泵连接；所述缺氧反应池、所述好氧反应池、所述射流池、所述调节池和所述储水罐内各设有至少一液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置连接。

一种污水处理系统，包括上述的高速紊流生物反应器。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明的高速紊流生物反应器通过设置高速紊流器和内置式超滤膜，使得好氧反应池内具有较高的污泥浓度从而确保了生化降解的效率，不需设置二沉池及独立的污泥回流系统亦可保证出水的高水质要求，可降低能耗，从而降低运行成本；

2、本发明通过设置出水堰溢流循环的方式，即在出水区域设置溢流堰并将部分水通过循环方式回流到缺氧反应池，回流到缺氧反应池内的污水流速缓慢，使得进入缺氧池内的氧较少，且扰动小，从而保证了缺氧段的理想缺氧状态，以确保高脱氮除磷的效果，同时可节省能耗以及降低运行成本，提高处理污水的效率；

3、本发明采用高速紊流器代替曝气鼓风机，可使得好氧池的高径比可以设置得较高，不会占用较多的横向空间，本发明还将缺氧-好氧-泥水分离三个处理单元集成于一个容器内，可大大节省整个系统的占地面积；

4、本发明采用高速紊流器，具有较高的充氧曝气效率，在处理高浓度有机废水时所需停留时间较短(一般为1d～2d)，并且抗冲击负荷高，无需设置较长的停留时间来稀释进水以避免系统运行不稳定，可实现处理能力提高一倍的情况下减少20％的能耗；

5、本发明的高速紊流生物反应器通过设置控制装置实现无人值守的操作模式，从而克服了常规工艺运行管理复杂的缺陷。

附图说明

图1为本发明的高速紊流生物反应器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。为了使本领域的技术人员能够清楚、完整的知晓本发明的内容并可以实施本发明的技术方案，实施例中公开了大量的细节。但是，很显然地，没有这些细节本领域的技术人员也能够实施本发明的技术方案，达到本发明的目的，实现本发明的效果。这些细节是发明人经过大量的实验而选择的最优的实施方式，并不用来限制本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准，本领域的技术人员根据本申请文件公开的内容无需创造性劳动而得到的技术方案也在本发明的保护范围内。

实施例1

请参阅图1，一种高速紊流生物反应器，用于处理污水，包括缺氧反应池3、好氧反应池11、射流池4、高速紊流器6、内置式超滤膜5和反清洗装置，所述缺氧反应池3的上部设有溢流堰I，缺氧反应池3内的污水可通过所述溢流堰I流入所述射流池4，所述射流池4内的污水可通过循环泵8和所述高速紊流器6进入所述好氧反应池11，所述内置式超滤膜5设置在所述好氧反应池11的中部，所述好氧反应池11的上部设有溢流堰II和溢流堰III，所述好氧反应池11内的污水可通过所述溢流堰II和所述溢流堰III分别流入所述缺氧反应池3和所述射流池4，所述好氧反应池11内的污水可通过所述超滤膜5的出水口排出，所述反清洗装置与所述超滤膜5的出水口连接。

本发明的高速紊流生物反应器通过设置高速紊流器和内置式超滤膜，使得好氧反应池内具有较高的污泥浓度从而确保了生化降解的效率，不需设置二沉池及独立的污泥回流系统亦可保证出水的高水质要求，可降低能耗，从而降低运行成本。本发明通过设置出水堰溢流循环的方式，即在出水区域设置溢流堰并将部分水通过循环方式回流到缺氧反应池，回流到缺氧反应池内的污水流速缓慢，使得进入缺氧池内的氧较少，且扰动小，从而保证了缺氧段的理想缺氧状态，以确保高脱氮除磷的效果，同时可节省能耗以及降低运行成本，提高处理污水的效率。

所述反清洗装置包括反清洗泵9和储水罐10，所述内置式超滤膜5的出水口通过出水泵7与所述储水罐10连接，所述反清洗泵9分别与所述内置式超滤膜5的出水口和所述储水罐10连接。储水罐10用于存储处理后的废水，并为反冲洗提供水源。反清洗泵9用于反冲洗内置式超滤膜5。

高速紊流生物反应器还可包括调节池1和提升泵2，调节池1内的污水可通过所述提升泵2进入所述缺氧反应池3。其中，调节池1用于存储待处理的污水。

所述缺氧反应池3、所述好氧反应池11和所述射流池4设置在一容器内。本发明采用高速紊流器代替曝气鼓风机，可使得好氧池的高径比可以设置得较高，不会占用较多的横向空间。本发明将缺氧-好氧-泥水分离三个处理单元集成于一个容器内，可进一步节省整个系统的占地面积。本发明采用高速紊流器，具有较高的充氧曝气效率，在处理高浓度有机废水时所需停留时间较短(一般为1d～2d)，并且抗冲击负荷高，无需设置较长的停留时间来稀释进水以避免系统运行不稳定，可实现处理能力提高一倍的情况下减少20％的能耗。

高速紊流生物反应器还可包括控制装置，所述控制装置分别与所述提升泵2、循环泵8、出水泵7和反清洗泵9连接。所述缺氧反应池3、所述好氧反应池11、所述射流池4、所述调节池1和所述储水罐10内各设有至少一液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置连接。控制装置可根据液位传感器反馈的信息对提升泵2、循环泵8、出水泵7和反清洗泵9的工作状态进行自动控制。本发明的高速紊流生物反应器通过设置控制装置实现无人值守的操作模式，从而克服了常规工艺运行管理复杂的缺陷。

以下对本发明的高速紊流生物反应器的工作过程进行描述。

欲处理污水存储于调节池1中，调节池1中的污水通过进水泵2提升，经由进水管进入设置在上方的缺氧反应池3，在低溶解氧的状态下进行氨化反应，随着水位的上升，污水经溢流堰I溢流至射流池4，当射流池4内的水位上升至一定高度时，射流池4内的污水由循环泵8抽出，经高速紊流器与空气高速混合后充入好氧反应池11内部，在好氧反应池11内进行硝化反应，当好氧反应池11内的水位上升至一定高度时，污水经溢流堰II和溢流堰III分别流入缺氧反应池3和射流池4，经好氧反应池11流回缺氧反应池3中的污水进行反硝化反应，之后经由溢流堰I溢流至射流池4进行循环反应；经好氧反应池11流回射流池4中污水进行循环反应，当多次循环反应后，好氧反应池11内的污水在出水泵7的作用下透过超滤膜5发生泥水分离，污泥留在好氧反应池11内，分离后的废水存储于储水罐10中，储水罐10中的废水可进行外排或通过反清洗泵9进行回用。

实施例2

本发明还提供一种污水处理系统，该污水处理系统包括实施例1中的高速紊流生物反应器。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高速紊流生物反应器，用于处理污水，其特征在于，包括缺氧反应池、好氧反应池、射流池、高速紊流器、内置式超滤膜和反清洗装置，所述缺氧反应池内设有溢流堰I，缺氧反应池内的污水可通过所述溢流堰I流入所述射流池，所述射流池内的污水可通过循环泵和所述高速紊流器进入所述好氧反应池，所述超滤膜设置在所述好氧反应池内，所述好氧反应池内设有溢流堰II和溢流堰III，所述好氧反应池内的污水可通过所述溢流堰II和所述溢流堰III分别流入所述缺氧反应池和所述射流池，所述好氧反应池内的污水可通过所述超滤膜出水口排出，所述反清洗装置与所述超滤膜出水口相连接；

所述缺氧反应池、所述好氧反应池和所述射流池设置在一容器内。

2.如权利要求1所述的高速紊流生物反应器，其特征在于，所述反清洗装置包括反清洗泵和储水罐，所述超滤膜出水口通过出水泵与所述储水罐连接，所述反清洗泵分别与所述超滤膜出水口和所述储水罐连接。

3.如权利要求2所述的高速紊流生物反应器，其特征在于，还包括调节池和提升泵，调节池内的污水可通过所述提升泵进入所述缺氧反应池。

4.如权利要求3所述的高速紊流生物反应器，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置分别与所述提升泵、循环泵、出水泵和反清洗泵连接。

5.如权利要求4所述的高速紊流生物反应器，其特征在于，所述缺氧反应池、所述好氧反应池、所述射流池、所述调节池和所述储水罐内各设有至少一液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置连接。

6.一种污水处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-5中任意一项所述的高速紊流生物反应器。