CN105152486A - 一种废水生物处理反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水生物处理反应器，包括依次连通的进水快速稀释降毒区(1)、碳源反硝化利用区(2)、气流提升区(3)、螺旋活塞流氧化区(4)、脱气区(8)和升流通道(9)，所述升流通道(9)与所述进水快速稀释降毒区(1)相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区(4)相连，所述沉淀单元包括预沉淀区(6)、沉淀区(5)和污泥回流区(7)。本发明所述废水生物处理反应器可实现有毒有机废水中有机物和氮的去除，设备简单，运行维护方便，污泥浓度高，抗冲击负荷能力强，出水水质好，能耗低。

Description

一种废水生物处理反应器

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别是涉及一种废水生物处理反应器。

背景技术

近年来，工业废水排放标准不断提高，除COD等排放限值降低外，氨氮、总氮等指标也被列入许多工业废水排放标准。因此，对同时去除废水中有机物和氮的处理技术需求显著。生物处理技术是去除废水中可生物降解有机物和氮的常用技术，具有投资省、运行费用低等优点，在城市生活污水处理中已被广泛采用。化工生产过程中排放的废水多为高浓度有毒有机废水。由于废水中含有毒有机物，导致生物处理系统易受到有毒物质冲击，而造成反应器出水水质不稳定，特别是废水生物脱氮过程中起关键作用的硝化细菌对有毒污染物尤为敏感。当废水含有高浓度有机氮或氨氮条件下，系统更易受到有毒有机物的冲击。对于此类废水，传统的处理方式是用大量低浓度低毒废水大量稀释后进行处理，导致处理负荷低，占地面积大，基建投资高。迫切需要开发针对高浓度含氮有毒有机废水的处理方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种废水生物处理反应器，所述废水生物处理反应器可实现有毒有机废水中有机物和氮的去除，设备简单，运行维护方便，污泥浓度高，抗冲击负荷能力强，出水水质好，能耗低。

一种废水生物处理反应器，包括依次连通的进水快速稀释降毒区、碳源反硝化利用区、气流提升区、螺旋活塞流氧化区、脱气区和升流通道，所述升流通道与所述进水快速稀释降毒区相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区相连，所述沉淀单元包括预沉淀区、沉淀区和污泥回流区，适合高污泥浓度混合液的泥水分离。(进水快速稀释降毒区为碳源反硝化利用区的一部分，设置在碳源反硝化利用区的最前端)

以上所有区都设置在一个反应器内，不需污泥回流泵和混合液回流泵即可实现污泥回流和混合液循环流动。

本发明所述的废水生物处理反应器，其中所述进水快速稀释降毒区的后端与所述碳源反硝化利用区的前端相连，所述碳源反硝化利用区的后端通过气流提升区与所述螺旋活塞流氧化区的前端相连，所述螺旋活塞流氧化区的后端通过脱气区与所述升流通道的前端相连，所述升流通道的后端与所述进水快速稀释降毒区的前端相连，在所述进水快速稀释降毒区设置有进水口，通过穿孔管或布水槽布水，在所述沉淀区上设置有出水口，所述出水口与出水堰和集水槽相连通，通过溢流堰收集出水。依靠气流提升区的气流提升作用，实现反应器内混合液在进水快速稀释降毒区、碳源反硝化利用区和螺旋活塞流氧化区之间的循环流动，通过控制气流提升区曝气量的大小，调节混合液回流比。

长污泥龄(>15d)条件运行，反应器污泥浓度可达6000～8000mg/LMLSS，短污泥龄(≤15d)条件运行，可实现短程硝化、反硝化。

本发明所述的废水生物处理反应器，其中，沿所述螺旋活塞流氧化区长度方向上分别设置有挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述螺旋活塞流氧化区内形成水平方向的螺旋流。

本发明所述的废水生物处理反应器，其中所述预沉淀区和所述污泥回流区设置在所述沉淀区的一侧或两侧；在所述碳源反硝化利用区内的泥水混合方式为以下两种中的一种：

(A)采用挡板将所述碳源反硝化利用区分隔为多个混合空间，在每个所述混合空间内设置有搅拌装置；所述挡板数量为偶数，所述挡板为部分重叠的双层板，混合液通过双层板之间的空隙从一个空间流入下一个空间内；在所述进水快速稀释降毒区内设置有搅拌装置，其中，最前端的挡板与反应器壁形成的混合空间为所述进水快速稀释降毒区；

(B)沿所述碳源反硝化利用区和所述进水快速稀释降毒区的长度方向设置挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述碳源反硝化利用区和所述进水快速稀释降毒区内形成水平方向的螺旋流。

本发明所述的废水生物处理反应器，当所述预沉淀区和所述污泥回流区设置在所述沉淀区的两侧，且垂直于所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述螺旋活塞流氧化区的后端与所述预沉淀区的前端相连，所述预沉淀区的后端与所述沉淀区的前端相连，所述沉淀区的后端与所述污泥回流区的前端相连，所述污泥回流区的后端与所述脱气区相连；

其中，所述预沉淀区底部为面向所述螺旋活塞流氧化区的斜面，所述沉淀区的底部为面向所述污泥回流区的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区和所述沉淀区之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区和所述污泥回流区之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔。

本发明所述的废水生物处理反应器，当所述预沉淀区和所述污泥回流区设置在所述沉淀区的两侧，且平行于所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述预沉淀区的前端与所述螺旋活塞流氧化区的后端相连，所述预沉淀区的后端与所述沉淀区的前端相连，所述沉淀区的后端与所述污泥回流区的前端相连，所述污泥回流区的后端与所述螺旋活塞流氧化区的前端相连；

其中，所述预沉淀区的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区的斜面，所述沉淀区的底部为面向所述污泥回流区的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区和所述沉淀区之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区和所述污泥回流区之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔；在所述双层挡板结构的处于所述沉淀区一侧的挡板的下端连接有第一防扰流板，所述第一防扰流板为与水平面夹角为60°的斜面板，在所述沉淀区内，沿所述沉淀区的长度方向均匀设置有多个与所述第一防扰流板平行的第二防扰流板。

本发明所述的废水生物处理反应器，当所述预沉淀区和所述污泥回流区设置在所述沉淀区的一侧，且垂直于所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述沉淀单元的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区和所述碳源反硝化区的斜面，所述预沉淀区设置在所述污泥回流区和所述沉淀区之间，所述预沉淀区、沉淀区、污泥回流区、升流通道均由挡板和反应器壁围成，所述污泥回流区的面向所述螺旋活塞流氧化区的一侧挡板的顶部高度设置在所述出水堰高度以下；在所述污泥回流区设置有曝气管，高度设置在围成所述污泥回流区的挡板的下沿之上，在所述污泥回流区和所述预沉淀区之间的挡板的一侧的中部设置有泥水混合液入口，与所述螺旋活塞流氧化区相连通，所述预沉淀区和所述沉淀区之间由双层挡板构成，其中，在面向所述预沉淀区的一侧挡板上部设置有预沉淀后清液入口，所述预沉淀后清液入口和所述泥水混合液入口设置在反应器相对的两侧，所述螺旋活塞流氧化区中的泥水混合液从所述泥水混合液入口进入到所述预沉淀区，经过预沉淀后的清液通过所述预沉淀后清液入口进入双层挡板之间的空隙并下折后进入所述沉淀区，所述预沉淀区、所述沉淀区和所述污泥回流区的底部通过沉淀单元隔板下沿与底部斜面围成的通道相连通，所述预沉淀区和所述污泥回流区底部的污泥通过污泥回流区的气流提升作用返回到所述螺旋活塞流氧化区中。

本发明所述的废水生物处理反应器，其中所述升流通道由反应器壁和挡板围成，所述升流通道与所述脱气区之间通过底部开口的挡板相连通，所述升流通道与所述进水快速稀释降毒区之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下；

所述气流提升区由挡板和反应器壁构成，所述气流提升区与所述碳源反硝化利用区之间通过底部开口的挡板相连通，所述气流提升区与所述螺旋活塞流氧化区之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下。

采用本发明所述的废水生物处理反应器进行废水处理的方法，包括如下步骤：待处理废水从进水口进入进水快速稀释降毒区，在机械搅拌或曝气作用下，待处理废水依次经过碳源反硝化利用区、气流提升区、螺旋活塞流氧化区后，一部分通过脱气区、升流通道回到所述进水快速稀释降毒区，另一部分经沉淀单元泥水分离后通过沉淀区上的出水口排出。

本发明所述的废水处理的方法，其中所述废水处理过程在0.1～2mg/L的溶解氧条件下进行，所述预沉淀区HRT为5～30min。

本发明废水生物处理反应器与现有技术不同之处在于：

本发明废水生物处理反应器具有以下优点：

1)耐冲击能力强、脱氮效果好：本发明所述废水生物处理反应器内污泥浓度可达6000～8000mg/LMLSS,高于传统的3000～4000mg/LMLSS，提高了反应器的处理能力和耐冲击能力。此外，依靠气流提升作用，可用较小的能量实现反应器混合液的循环流动，使废水进入反应器后在快速得到稀释，毒性降低，减小废水对系统的冲击作用，且在废水进入碳源反硝化利用区，经部分解毒后再进入螺旋活塞流氧化区，从减小对硝化细菌的影响，保证反应器脱氮效果的稳定。混合液较大比例的循环流动，也可提高废水反硝化程度，提高反应器对总氮的去除率。

2)处理负荷高：由于反应器内污泥浓度高，耐冲击能力强，因此较高浓度的废水可直接进水，保证了反应器的处理负荷。碳源反硝化利用区设置了挡板分格，螺旋活塞流氧化区形成了螺旋活塞流流态，有效避免了废水短流，因此可在较高的处理负荷下保证处理效果。

3)处理成本低：废水进入碳源反硝化利用区，其中的易降解有机物可作为反硝化碳源，从而减少用于脱氮的碳源投加成本；碳源反硝化利用区的反硝化可实现废水大量有机物的去除，从而减少螺旋活塞流氧化区氧化有机物所需的曝气能耗，并为螺旋活塞流氧化区的氨氧化过程提供碱度；反应器内维持较高的污泥浓度和较长的污泥龄，污泥产量少，污泥处理处置成本低。螺旋活塞流氧化区根据废水脱氮要求，可在0.1～2mg/L的溶解氧条件下运行，满足污泥悬浮所需的曝气量也低于传统曝气池，降低了曝气能耗。通过合理控制条件，本发明所述反应器内还可实现短程硝化反硝化，从而进一步降低反硝化所需的有机碳源。反应器依靠气流提升作用实现污泥回流和混合液回流，能耗低，可节约运行成本，和设备维修所需的费用。气流提升也可起到曝气作用，减少曝气能耗。

4)污泥回流效果好：活性污泥易在沉淀区淤积造成回流效果差，影响污染物降解微生物在生物反应器内的保留。传统的沉淀池多采用刮泥机、吸泥机、回流泵等机械设备保证污泥的回流效果，沉淀池建设投资大，维护复杂。本发明通过沉淀区挡板、坡度和流场设计，实现了沉淀污泥不淤积、回流稳定、回流量可调节，特别是在沉淀区底部形成可携带污泥回流的混合液流动，保证了反应区较高的污泥浓度，为反应器实现较高的处理负荷提供了保障。沉淀区之前设置预沉淀区，降低进入沉淀区的污泥浓度，有效解决了高混合液污泥浓度条件下沉淀区泥位高，所需污泥回流比大，泥水分离负荷高，效果差的问题。

5)出水悬浮物少：在沉淀区之前设置预预沉淀区，大部分污泥在预沉淀区沉淀后，含有较少污泥的清液进入沉淀区进行再次沉淀，因此沉淀效果较好，出水悬浮物少。

下面结合附图对本发明的废水生物处理反应器作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中废水生物处理反应器的俯视图；

图2为图1的左视图中沉淀单元的结构示意图；

图3为本发明实施例2中废水生物处理反应器的俯视图；

图4为图3的正视图中沉淀单元的结构示意图；

图5为图3中碳源反硝化利用区的正视图；

图6为本发明实施例3中废水生物处理反应器的俯视图；

图7为图6的正视图中沉淀单元的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，一种废水生物处理反应器，包括依次连通的进水快速稀释降毒区1、碳源反硝化利用区2、气流提升区3、螺旋活塞流氧化区4、脱气区8和升流通道9，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区4相连，所述沉淀单元包括预沉淀区6、沉淀区5和污泥回流区7。

所述进水快速稀释降毒区1的后端与所述碳源反硝化利用区2的前端相连，所述碳源反硝化利用区2的后端通过气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4的前端相连，所述螺旋活塞流氧化区4的后端通过脱气区8与所述升流通道9的前端相连，所述升流通道9的后端与所述进水快速稀释降毒区1的前端相连，在所述进水快速稀释降毒区1设置有进水口，在所述沉淀区5上设置有出水口，所述出水口与出水堰和集水槽相连通。

沿所述螺旋活塞流氧化区4长度方向上分别设置有挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述螺旋活塞流氧化区4内形成水平方向的螺旋流。

采用偶数个数的挡板将所述碳源反硝化利用区2分隔为多个混合空间，在每个所述混合空间内设置有搅拌装置，其中，最前端的挡板与反应器壁形成的混合空间为所述进水快速稀释降毒区1；所述挡板为部分重叠的双层板，混合液通过双层板之间的空隙从一个混合空间流入下一个混合空间内；

所述预沉淀区6和所述污泥回流区7设置在所述沉淀区5的两侧，所述螺旋活塞流氧化区4的后端与所述预沉淀区6的前端相连，所述预沉淀区6的后端与所述沉淀区5的前端相连，所述沉淀区5的后端与所述污泥回流区7的前端相连，所述污泥回流区7的后端与所述脱气区8相连；

其中，所述预沉淀区6底部为面向所述螺旋活塞流氧化区4的斜面，所述沉淀区5的底部为面向所述污泥回流区7的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区6和所述沉淀区5之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区6一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区5一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区5和所述污泥回流区7之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔。

所述升流通道9由反应器壁和挡板围成，所述升流通道9与所述脱气区8之间通过底部开口的挡板相连通，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下；所述气流提升区3由挡板和反应器壁构成，所述气流提升区3与所述碳源反硝化利用区2之间通过底部开口的挡板相连通，所述气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下。

实施例2

如图3～图5所示，一种废水生物处理反应器，包括依次连通的进水快速稀释降毒区1、碳源反硝化利用区2、气流提升区3、螺旋活塞流氧化区4、脱气区8和升流通道9，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区4相连，所述沉淀单元包括预沉淀区6、沉淀区5和污泥回流区7。

所述进水快速稀释降毒区1的后端与所述碳源反硝化利用区2的前端相连，所述碳源反硝化利用区2的后端通过气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4的前端相连，所述螺旋活塞流氧化区4的后端通过脱气区8与所述升流通道9的前端相连，所述升流通道9的后端与所述进水快速稀释降毒区1的前端相连，在所述进水快速稀释降毒区1设置有进水口，在所述沉淀区5上设置有出水口，所述出水口与出水堰和集水槽相连通。

沿所述螺旋活塞流氧化区4长度方向上分别设置有挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述螺旋活塞流氧化区4内形成水平方向的螺旋流。

采用偶数个数的挡板将所述碳源反硝化利用区2分隔为多个混合空间，在每个所述混合空间内设置有搅拌装置，其中，最前端的挡板与反应器壁形成的混合空间为所述进水快速稀释降毒区1；所述挡板为部分重叠的双层板，混合液通过双层板之间的空隙从一个混合空间流入下一个混合空间内；

所述预沉淀区6和所述污泥回流区7设置在所述沉淀区5的两侧，所述预沉淀区6的前端与所述螺旋活塞流氧化区4的后端相连，所述预沉淀区6的后端与所述沉淀区5的前端相连，所述沉淀区5的后端与所述污泥回流区7的前端相连，所述污泥回流区7的后端与所述螺旋活塞流氧化区4的前端相连；

其中，所述预沉淀区6的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区4的斜面，所述沉淀区5的底部为面向所述污泥回流区7的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区6和所述沉淀区5之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区6一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区5一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区5和所述污泥回流区7之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔；在所述双层挡板结构的处于所述沉淀区5一侧的挡板的下端连接有第一防扰流板10，所述第一防扰流板10为与水平面夹角为60°的斜面板，在所述沉淀区5内，沿所述沉淀区5的长度方向均匀设置有多个与所述第一防扰流板10平行的第二防扰流板11。

所述升流通道9由反应器壁和挡板围成，所述升流通道9与所述脱气区8之间通过底部开口的挡板相连通，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下；所述气流提升区3由挡板和反应器壁构成，所述气流提升区3与所述碳源反硝化利用区2之间通过底部开口的挡板相连通，所述气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下。

实施例3

如图6和图7所示，一种废水生物处理反应器，包括依次连通的进水快速稀释降毒区1、碳源反硝化利用区2、气流提升区3、螺旋活塞流氧化区4、脱气区8和升流通道9，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区4相连，所述沉淀单元包括预沉淀区6、沉淀区5和污泥回流区7。

所述进水快速稀释降毒区1的后端与所述碳源反硝化利用区2的前端相连，所述碳源反硝化利用区2的后端通过气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4的前端相连，所述螺旋活塞流氧化区4的后端通过脱气区8与所述升流通道9的前端相连，所述升流通道9的后端与所述进水快速稀释降毒区1的前端相连，在所述进水快速稀释降毒区1设置有进水口，在所述沉淀区5上设置有出水口，所述出水口与出水堰和集水槽相连通。

沿所述螺旋活塞流氧化区4长度方向上分别设置有挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述螺旋活塞流氧化区4内形成水平方向的螺旋流。沿所述碳源反硝化利用区2和所述进水快速稀释降毒区1的长度方向设置挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述碳源反硝化利用区2和所述进水快速稀释降毒区1内形成水平方向的螺旋流。

所述预沉淀区6和所述污泥回流区7设置在所述沉淀区5的一侧，所述沉淀单元的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区4和所述碳源反硝化区的斜面，所述预沉淀区6设置在所述污泥回流区7和所述沉淀区5之间，所述预沉淀区6、沉淀区5、污泥回流区7、升流通道9均由挡板和反应器壁围成，所述污泥回流区7的面向所述螺旋活塞流氧化区4的一侧挡板的顶部高度设置在所述出水堰高度以下；在所述污泥回流区7设置有曝气管，高度设置在围成所述污泥回流区7的挡板的下沿之上，在所述污泥回流区7和所述预沉淀区6之间的挡板的一侧的中部设置有泥水混合液入口，与所述螺旋活塞流氧化区4相连通，所述预沉淀区6和所述沉淀区5之间由双层挡板构成，其中，在面向所述预沉淀区6的一侧挡板上部设置有预沉淀后清液入口，所述预沉淀后清液入口和所述泥水混合液入口设置在反应器相对的两侧，所述螺旋活塞流氧化区4中的泥水混合液从所述泥水混合液入口进入到所述预沉淀区6，经过预沉淀后的清液通过所述预沉淀后清液入口进入双层挡板之间的空隙并下折后进入所述沉淀区5，所述预沉淀区6、所述沉淀区5和所述污泥回流区7的底部通过沉淀单元隔板下沿和底部斜面围成的通道相连通，所述预沉淀区6和所述污泥回流区7底部的污泥通过污泥回流区7的气流提升作用返回到所述螺旋活塞流氧化区4中。

所述升流通道9由反应器壁和挡板围成，所述升流通道9与所述脱气区8之间通过底部开口的挡板相连通，所述升流通道9与所述进水快速稀释降毒区1之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下；

所述气流提升区3由挡板和反应器壁构成，所述气流提升区3与所述碳源反硝化利用区2之间通过底部开口的挡板相连通，所述气流提升区3与所述螺旋活塞流氧化区4之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下。

实施例4

采用本发明所述的废水生物处理反应器进行废水处理的方法，包括如下步骤：待处理废水从进水口进入进水快速稀释降毒区1，在机械搅拌或曝气作用下，待处理废水依次经过碳源反硝化利用区2、气流提升区3、螺旋活塞流氧化区4后，一部分通过脱气区8、升流通道9回到所述进水快速稀释降毒区1，另一部分经沉淀单元泥水分离后通过沉淀区5上的出水口排出。所述废水处理过程在0.1～2mg/L的溶解氧条件下进行，所述预沉淀区6的HRT为5～30min。

实施例5

采用本发明所述反应器处理ABS树脂生产废水混凝气浮出水，进水COD为1000mg/L，TN为80～100mg/L，有机氮60～80mg/L，氨氮20～30mg/L，在HRT为24h、污泥停留时间为20d，MLSS为8000mg/L，温度为25℃、进水碱度(以碳酸钙计)200mg/L，混合液回流比为5，碳源反硝化利用区2(机械搅拌)、螺旋活塞流氧化区4体积比为1:1.5，螺旋活塞流氧化区4溶解氧为2mg/L的情况下，出水COD达60mg/L以下，TN达15mg/L以下，氨氮5mg/L以下，有机氮2mg/L以下。

实施例6

采用本发明所述反应器处理高氨氮有机废水，进水COD为500mg/L，TN为100mg/L，氨氮100mg/L，在HRT为30h、污泥停留时间为10d，温度为25℃、进水碱度(以碳酸钙计)150mg/L，混合液回流比为5，碳源反硝化利用区2(机械搅拌)、螺旋活塞流氧化区4体积比为1:1.5，螺旋活塞流氧化区4溶解氧1mg/L的情况下，出水COD达80mg/L以下，TN达15mg/L以下，氨氮5mg/L以下。出水实现亚硝酸盐积累，亚硝酸盐累积率(出水亚硝酸盐氮浓度占出水亚硝酸盐氮浓度和硝酸盐氮浓度之和的百分比)达99％以上。

实施例7

采用本发明所述反应器处理高有机腈废水，进水COD为2000mg/L，TN为80～89mg/L，有机氮60～70mg/L，以有机腈类物质为主，氨氮15～20mg/L，在HRT为36h、污泥停留时间为20d，MLSS为7000mg/L，温度为25℃、进水碱度(以碳酸钙计)150mg/L，混合液回流比为4，碳源反硝化利用区2(微曝气螺旋活塞流)、螺旋活塞流氧化区4体积比为1:3，螺旋活塞流氧化区4溶解氧为0.3mg/L的情况下，出水COD达80mg/L以下，TN达15mg/L以下，氨氮5mg/L以下。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种废水生物处理反应器，其特征在于：包括依次连通的进水快速稀释降毒区(1)、碳源反硝化利用区(2)、气流提升区(3)、螺旋活塞流氧化区(4)、脱气区(8)和升流通道(9)，所述升流通道(9)与所述进水快速稀释降毒区(1)相连，所述废水生物处理反应器还包括沉淀单元，与所述螺旋活塞流氧化区(4)相连，所述沉淀单元包括预沉淀区(6)、沉淀区(5)和污泥回流区(7)。

2.根据权利要求1所述的废水生物处理反应器，其特征在于：所述进水快速稀释降毒区(1)的后端与所述碳源反硝化利用区(2)的前端相连，所述碳源反硝化利用区(2)的后端通过气流提升区(3)与所述螺旋活塞流氧化区(4)的前端相连，所述螺旋活塞流氧化区(4)的后端通过脱气区(8)与所述升流通道(9)的前端相连，所述升流通道(9)的后端与所述进水快速稀释降毒区(1)的前端相连，在所述进水快速稀释降毒区(1)设置有进水口，在所述沉淀区(5)上设置有出水口，所述出水口与出水堰和集水槽相连通。

3.根据权利要求2所述的废水生物处理反应器，其特征在于：沿所述螺旋活塞流氧化区(4)长度方向上分别设置有挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述螺旋活塞流氧化区(4)内形成水平方向的螺旋流。

4.根据权利要求3所述的废水生物处理反应器，其特征在于：所述预沉淀区(6)和所述污泥回流区(7)设置在所述沉淀区(5)的一侧或两侧；在所述碳源反硝化利用区(2)内的泥水混合方式为以下两种中的一种：

(A)采用偶数个数的挡板将所述碳源反硝化利用区(2)分隔为多个混合空间，在每个所述混合空间内设置有搅拌装置，其中，最前端的挡板与反应器壁形成的混合空间为所述进水快速稀释降毒区(1)；所述挡板为部分重叠的双层板，混合液通过双层板之间的空隙从一个混合空间流入下一个混合空间内；

(B)沿所述碳源反硝化利用区(2)和所述进水快速稀释降毒区(1)的长度方向设置挡板，在挡板一侧设置有微孔曝气管或微孔曝气盘，通过曝气作用在所述碳源反硝化利用区(2)和所述进水快速稀释降毒区(1)内形成水平方向的螺旋流。

5.根据权利要求4所述的废水生物处理反应器，其特征在于：当所述预沉淀区(6)和所述污泥回流区(7)设置在所述沉淀区(5)的两侧，且垂直于权利要求3所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述螺旋活塞流氧化区(4)的后端与所述预沉淀区(6)的前端相连，所述预沉淀区(6)的后端与所述沉淀区(5)的前端相连，所述沉淀区(5)的后端与所述污泥回流区(7)的前端相连，所述污泥回流区(7)的后端与所述脱气区(8)相连；

其中，所述预沉淀区(6)底部为面向所述螺旋活塞流氧化区(4)的斜面，所述沉淀区(5)的底部为面向所述污泥回流区(7)的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区(6)和所述沉淀区(5)之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区(6)一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区(5)一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区(5)和所述污泥回流区(7)之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔。

6.根据权利要求4所述的废水生物处理反应器，其特征在于：当所述预沉淀区(6)和所述污泥回流区(7)设置在所述沉淀区(5)的两侧，且平行于权利要求3所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述预沉淀区(6)的前端与所述螺旋活塞流氧化区(4)的后端相连，所述预沉淀区(6)的后端与所述沉淀区(5)的前端相连，所述沉淀区(5)的后端与所述污泥回流区(7)的前端相连，所述污泥回流区(7)的后端与所述螺旋活塞流氧化区(4)的前端相连；

其中，所述预沉淀区(6)的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区(4)的斜面，所述沉淀区(5)的底部为面向所述污泥回流区(7)的斜面，斜面上方为挡板和反应器壁围成的泥水分离区；所述预沉淀区(6)和所述沉淀区(5)之间为双层挡板结构，处于所述预沉淀区(6)一侧的挡板上部开口，处于所述沉淀区(5)一侧的挡板下部开口，两个挡板之间形成供泥水混合物流入的通道；所述沉淀区(5)和所述污泥回流区(7)之间为单层挡板，单层挡板的下部开孔；在所述双层挡板结构的处于所述沉淀区(5)一侧的挡板的下端连接有第一防扰流板(10)，所述第一防扰流板(10)为与水平面夹角为60°的斜面板，在所述沉淀区(5)内，沿所述沉淀区(5)的长度方向均匀设置有多个与所述第一防扰流板(10)平行的第二防扰流板(11)。

7.根据权利要求4所述的废水生物处理反应器，其特征在于：当所述预沉淀区(6)和所述污泥回流区(7)设置在所述沉淀区(5)的一侧，且垂直于权利要求3所述螺旋活塞流氧化区长度方向挡板时，所述沉淀单元的底部为面向所述螺旋活塞流氧化区(4)和所述碳源反硝化区的斜面，所述预沉淀区(6)设置在所述污泥回流区(7)和所述沉淀区(5)之间，所述预沉淀区(6)、沉淀区(5)、污泥回流区(7)、升流通道(9)均由挡板和反应器壁围成，所述污泥回流区(7)的面向所述螺旋活塞流氧化区(4)的一侧挡板的顶部高度设置在所述出水堰高度以下；在所述污泥回流区(7)设置有曝气管，高度设置在围成所述污泥回流区(7)的挡板的下沿之上，在所述污泥回流区(7)和所述预沉淀区(6)之间的挡板的一侧的中部设置有泥水混合液入口，与所述螺旋活塞流氧化区(4)相连通，所述预沉淀区(6)和所述沉淀区(5)之间由双层挡板构成，其中，在面向所述预沉淀区(6)的一侧挡板上部设置有预沉淀后清液入口，所述预沉淀后清液入口和所述泥水混合液入口设置在反应器相对的两侧，所述螺旋活塞流氧化区(4)中的泥水混合液从所述泥水混合液入口进入到所述预沉淀区(6)，经过预沉淀后的清液通过所述预沉淀后清液入口进入双层挡板之间的空隙并下折后进入所述沉淀区(5)，所述预沉淀区(6)、所述沉淀区(5)和所述污泥回流区(7)的底部通过沉淀单元挡板下沿与底部斜面围成的通道相连通，所述预沉淀区(6)和所述污泥回流区(7)底部的污泥通过污泥回流区(7)的气流提升作用返回到所述螺旋活塞流氧化区(4)中。

8.根据权利要求1所述的废水生物处理反应器，其特征在于：所述升流通道(9)由反应器壁和挡板围成，所述升流通道(9)与所述脱气区(8)之间通过底部开口的挡板相连通，所述升流通道(9)与所述进水快速稀释降毒区(1)之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下；

所述气流提升区(3)由挡板和反应器壁构成，所述气流提升区(3)与所述碳源反硝化利用区(2)之间通过底部开口的挡板相连通，所述气流提升区(3)与所述螺旋活塞流氧化区(4)之间通过顶部开口的挡板相连通，顶部开口高度在反应器出水口高度以下。

9.采用权利要求1所述的废水生物处理反应器进行废水处理的方法，其特征在于：包括如下步骤：待处理废水从进水口进入进水快速稀释降毒区(1)，在机械搅拌或曝气作用下，待处理废水依次经过碳源反硝化利用区(2)、气流提升区(3)、螺旋活塞流氧化区(4)后，一部分通过脱气区(8)、升流通道(9)回到所述进水快速稀释降毒区(1)，另一部分在沉淀单元经泥水分离后通过沉淀区(5)上的出水口排出。

10.根据权利要求9所述的废水处理的方法，其特征在于：所述废水处理过程在0.1～2mg/L的溶解氧条件下进行，所述预沉淀区(6)HRT为5～30min。