CN105712477A - 一种好氧-缺氧-厌氧生化反应器及连续处理污水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种好氧-缺氧-厌氧一体化生化反应器，外观呈圆柱形，以反应器纵向截面中心线为中心，设置六块隔板将反应器内部分成六个反应单元，依次为好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区，每块隔板上部平行设置若干道可开闭的止回过水板，用于维持污水流向并调节反应区容积。本发明利用上述反应器连续处理污水的方法，当某一反应区污染物浓度变高时，可以由下而上依次关闭止回过水板，延长污水停留时间。本发明根据待处理污水水质，可以在一个反应器中灵活选择各功能单元及其反应容积，并能有效隔离不同反应段的活性污泥，充分发挥其对不同污染物的高效降解，提高了污水处理效率，实现了污水处理的一体化和连续化。

Description

一种好氧-缺氧-厌氧生化反应器及连续处理污水的方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种好氧-缺氧-厌氧生化反应器及连续处理污水的方法，特别适用于污水生物法脱碳、脱氮和除磷。

背景技术

近年来，随着对生物脱氮除磷机理研究的不断深入，以及各种新材料、新技术的不断运用，生化反应器的种类也越来越多，有的反应装置将厌氧池、缺氧池和好氧池串联，有的反应装置将缺氧池倒置，有的反应装置将厌氧池与缺氧池并联。对于不同的污水处理工艺，经常需要调换反应池的顺序，才能满足工艺的要求。目前大多数的反应装置，虽然处理效果好，但是结构较固定，往往不能适应多种工艺的要求。对于污水处理厂而言，往往处理的污水水质多样，迫切的需要一种结构灵活，能够适应多种工艺条件的一体化反应器。

CN201310680970.6公开了一种回转式可调型厌氧-缺氧-好氧生化反应器。该反应器呈回转廊道式，设置了4条连续等宽等高的过水廊道，分别为厌氧段、缺氧段和好氧段，通过可移动隔板位置的改变实现厌氧段、缺氧段和好氧段分配容积的调整。该反应器虽然可根据待处理废水水质情况调节厌氧段、缺氧段和好氧段的相对水力停留时间，但是该反应器不能调节3个反应段的先后次序，结构设计不灵活，同时通过可移动隔板位置的改变调整反应器容积，污泥的隔离性不好，影响不同工段的处理效果。

CN201310375066.4公开了一种分格可调型厌氧-缺氧-好氧生化反应器，该反应器呈廊道式，包括24个分隔池，分隔池间设有卡槽，卡槽内插入隔板实现厌氧段、缺氧段和好氧段的分段，卡槽下部设置过水孔口。该装置通过调节分隔池的数量来调节反应池的容积，分隔池数较多，反应器占地面积较大，另外该反应器在隔板底部设置过水孔口，容易使不同反应池的污泥相互混淆，影响不同工段的处理效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种好氧-缺氧-厌氧生化反应器及连续处理污水的方法。本发明根据待处理污水水质，可以在一个反应器中灵活选择不同功能单元并调节其水力停留时间，能够有效隔离不同反应段的活性污泥，充分发挥其对不同污染物的高效降解，提高了污水处理效率，实现了污水处理的一体化和连续化。

本发明好氧-缺氧-厌氧生化反应器，外观呈圆柱形，以反应器纵向截面中心线为中心，设置六块隔板将反应器内部分成六个功能单元，依次为好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区，每块隔板上部平行设置若干道可以开闭的止回过水板，允许污水按照上述排列方向溢流并调节上游反应区的容积。

本发明中，所述的六块隔板为长方形，与反应器等高，宽度为反应器宽度的一半，与反应器固定连接。反应器的高径比为2~10，六块隔板将反应器内部分成六个等体积的功能单元。

本发明中，在每块隔板上部平行设置2~6道止回过水板，止回过水板的长度为隔板宽的3/5~4/5，止回过水板宽度为隔板长的1/10~1/20。每道止回过水板安装在转动轴上，转动轴的两端嵌入隔板内，只允许液体朝一个方向溢流。每道止回过水板可以在上端或者下端安装转动轴，优选上端安装转动轴，当污水连续注入反应池后，控制止回过水板开度为5-50°。当污水由反应区溢流到沉淀区时，控制止回过水板开度为5-50°，不仅可以有效防止部分泥水混合物直接由反应区流经沉淀区进入下一反应区，而且可以防止溢流对沉淀区的搅扰，减少上游反应段污泥对下游反应段的不利影响，为不同反应区的微生物提供更适宜的生长条件。所有的止回过水板全部打开时，反应池的容积最小，当要求延长上游反应区的水利停留时间或增大上游反应池容积时，可以从下往上顺次关闭一定数量的止回过水板。由于污水采用溢流的方式进行流动，在调节各反应池的容积时，需满足上游反应池的容积始终大于等于下游反应池的容积。每道止回过水板两端设置两个插销，用于控制止回过水板的开闭。

本发明中，所述反应区的外部器壁上部设有过水孔口，用于进水或出水。每个过水孔口配有流量调节阀，可以灵活调节过水孔口的开闭，实现多种工艺过程。

本发明中，在好氧区底部设置曝气装置，包括曝气管、曝气头和控气阀等常规曝气组件。在缺氧区、厌氧区底部设置搅拌装置。在3个沉淀区的底部设置污泥孔口和回流泵，可以将沉淀的污泥输送回各自的反应区或者排出反应器。

本发明利用上述好氧-缺氧-厌氧生化反应器连续处理污水的方法，待处理污水由不同功能单元设置的过水孔口进入相应反应区，反应一定时间后通过开启的止回过水板溢流到相应沉淀区，沉淀污泥后污水进入下一个反应区；污水按照好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区的顺时针方向进行溢流，从而实现不同区域污水的连续处理；当上游反应区的污染物浓度变高时，可由下而上依次关闭该反应区隔板上的止回过水板，增大反应池容积，延长污水停留时间；当污染物浓度回落后，逐渐由上而下依次打开止回过水板。

本发明中，当所有的止回过水板全部打开时，反应池的容积最小。当污水水质出现波动或者微生物出现异常，需要延长水力停留时间时，即需要增大反应池的容积，可以从下往上顺次关闭一定数量的止回过水板。当出水水质较低，需要缩短水利停留时间时，可以从上往下顺次开启止回过水板，缩短处理周期。由于污水采用溢流的方式进行流动，因此在调节各反应池容积时，需满足上游反应池的容积始终大于等于下游反应池的容积。

本发明中，在好氧池底部设置曝气搅拌装置，控制溶解氧浓度为1-5mg/L；在缺氧和厌氧池底部设置搅拌装置，控制缺氧池的溶解氧浓度不高于1.0mg/L，控制厌氧池的溶解氧浓度低于0.2mg/L。控制每个反应区的温度为20-40℃，pH为6.0-9.0。

本发明的好氧-缺氧-厌氧生化反应器，可以根据待处理污水的水质情况及突发状况，通过简单改变止回过水板的开闭，即可起到维持污水流向及改变反应池容积的作用，可以灵活调节各功能单元的水力停留时间，充分发挥其在相应反应段的作用性能，可以灵活实现单独脱氮、单独除磷及脱氮除磷等多种工艺过程，特别适用于污水的生物法脱氮除磷，进一步提高装置的连续处理效率，真正实现装置的一体化连续运行。

本发明按照好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区的顺时针方向进行溢流，每个反应段分别设置污泥沉淀区，可以降低上游反应段污泥进入下游反应段带来的不利影响，为微生物提供更适宜的生长条件。

本发明的反应器设计简单，结构紧凑，操作简单灵活，占地面积小，处理成本低的特点，具有很好的环境效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明一体化生化反应器立体结构示意图；

其中，1-隔板1，2-隔板2，3-隔板3，4-隔板4，5-隔板5，6-隔板6；7-沉淀池1污泥孔口，8-沉淀池2污泥孔口，9-沉淀池3污泥孔口；10-好氧池曝气装置，11-缺氧池搅拌装置，12-厌氧池搅拌装置。

图2为本发明一体化生化反应器俯视图；

其中，13-好氧池过水孔口，14-沉淀池1过水孔口，15-缺氧池过水孔口，16-沉淀池2过水孔口，17-厌氧池过水孔口，18-沉淀池3过水孔口。

图3为本发明隔板的结构示意图（以设置3道止回过水板为图例）；

其中，1-隔板；19-止回过水板；20-转动轴；21-插销。

图4为本发明止回过水板过水挡水示意图。

图5为本发明止回过水板的插销结构图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明的方案和效果。

采用附图1所示的一体化生化反应器，反应器的高径比为5:1，反应器体积为100L，有机玻璃材质。以反应器纵向截面中心线为中心，设置六块隔板，分别为隔板1至隔板6，将反应器内部平均分成六个反应区，依次为好氧池、沉淀池1、缺氧池、沉淀池2、厌氧池，沉淀池3，每块隔板上平行设置3道止回过水板19，用于维持污水流向及调节反应区的容积，止回过水板的长度为隔板宽的3/5，止回过水板的宽度约为隔板长的1/10，止回过水板只允许液体朝一个方向溢流，保证液体按照好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区的顺时针顺序进行溢流。每道止回过水板上端由转动抽20固定，两端设置两个插销21，用于控制止回过水板关闭。当污水连续注入反应池后，控制每道止回过水板开度为45°。

在六个功能单元的反应器壁上部设有过水孔口，依次为好氧池过水孔口13，沉淀池1过水孔口14，缺氧池过水孔口15，沉淀池2过水孔口16，厌氧池过水孔口17，沉淀池3过水孔口18，用于进水或出水。每个过水孔口配有流量调节阀，可以灵活调节过水孔口的开闭，实现多种工艺过程。

在好氧区底部设置曝气装置10，在缺氧区、厌氧区底部设置搅拌装置11和12。在3个沉淀区底部设置污泥孔口，依次为沉淀池1污泥孔口7，沉淀池2污泥孔口8，沉淀池3污泥孔口9，可以将沉淀的污泥输送回各自的反应区。

本发明利用上述好氧-缺氧-厌氧生化反应器连续处理污水的方法，待处理污水由不同功能单元设置的过水孔口进入相应反应区，反应一定时间后通过开启的止回过水板19溢流到相应沉淀区，沉淀污泥后污水进入下一个反应区；污水按照好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区的顺时针方向进行溢流，从而实现不同区域污水的连续处理；当某一反应区的污染物浓度变高时，由下而上依次关闭隔板上的止回过水板，延长污水停留时间；当污染物浓度回落后，逐渐由上而下依次打开止回过水板。由于污水采用溢流的方式进行流动，在调节各反应池的容积时，需满足前面反应池的容积大于等于后面反应池的容积。本发明中，在好氧池底部设置曝气搅拌装置，控制溶解氧浓度为2-3mg/L；在缺氧和厌氧池底部设置搅拌装置，控制缺氧池的溶解氧浓度不高于0.5-1.0mg/L，控制厌氧池的溶解氧浓度低于0.2mg/L。控制每个反应区的温度为30℃，pH为7.0-8.0。

实施例1

采用本发明所述的生化反应器用于单独脱氮工艺过程。

污水生物脱氮处理过程中氮的转化主要包括硝化和反硝化作用，其中硝化作用在好氧条件下进行，反硝化作用在缺氧条件下进行。首先，用插销关闭隔板1和5上的所有止回过水板，打开好氧池和沉淀池2的过水孔口，其他过水孔口都关闭，令污水由好氧池过水孔口进入，由沉淀池2的过水孔口出。由于止回过水板的作用，污水按照顺时针方向溢流，即依次流经好氧池-沉淀池1-缺氧池-沉淀池2。污水通过流量调节阀以一定的流量进入好氧池，此时隔板2、3、4上的所有止回过水板全部打开，每个反应池的容积最小。若此时好氧池的出水无法满足要求时，可以延长污水停留时间，增加反应器容积，可以从下往上顺次关闭止回过水板；当出水满足要求时，再逐渐从上往下顺次打开止回过水板，缩短污水处理周期。同样的，可以调节隔板3、4上的止回过水板的开闭，改变缺氧池的容积，此时需同时调整好氧池、沉淀池1的容积，满足V_好氧≥V_沉淀1≥V_缺氧，在满足调节出水要求的情况下，灵活调节相应的污水停留时间和污水处理周期。沉淀池底部的污泥可以根据常规的回流比进行回流，将沉淀池1的污泥回流到好氧池，沉淀池2的污泥回流到缺氧池。

某污水处理厂含氮废水的脱氮处理，废水中的COD含量为1000mg/L、氨氮含量为400mg/L，按照上述流程进行处理。隔板1和5上的止回过水板全部关闭，隔板2、3和4上的止回过水板全部打开，污水依次通过好氧池-沉淀池1-缺氧池-沉淀池2，经反应器处理后废水中的COD、氨氮含量分别为60mg/L、25mg/L，出水中的氨氮含量相对较高，因此将隔板2上的止回过水板关闭1道，运行24h后再关闭第2道，以增大好氧池容积，增加污水的停留时间，运行48h后，沉淀池2出水中的COD、氨氮含量分别为20mg/L、5mg/L，此时每隔12h由上往下顺次关闭止回过水板，运行24h后，出水中的COD、氨氮含量均小于20mg/L和5mg/L，不仅出水满足要求，而且缩短了污水处理周期。

实施例2

采用本发明所述的生化反应器用于单独除磷工艺过程。

生物除磷最基本的原理是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物厌氧释磷及好氧吸磷的特性，实现除磷的目的。对于此工艺过程，需要厌氧池和好氧池，用插销关闭隔板3和5上的所有止回过水板，打开厌氧池和沉淀池1的过水孔口，其他过水孔口都关闭，令污水由厌氧池的过水孔口进，由沉淀池1的过水孔口出。由于止回过水板的作用，污水按照顺时针的方向溢流，即工艺过程为厌氧池-沉淀池3-好氧池-沉淀池1。污水通过流量调节阀以一定的流量进入厌氧池，此时隔板1、2、6上的所有止回过水板全部打开，每个反应池的容积最小。若此时厌氧池的出水无法满足要求时，可以延长污水停留时间，增加反应器容积，可以从下往上顺次关闭隔板6上的止回过水板；当出水满足要求时，再逐渐从上往下顺次打开止回过水板，缩短污水处理周期。同样的，可以调节隔板1、2上的止回过水板的开闭，改变好氧池的容积，此时需同时调整厌氧池、沉淀池3的容积，满足V_厌氧≥V_沉淀3≥V_好氧，在满足调节出水要求的情况下，灵活调节相应的污水停留时间和污水处理周期。沉淀池底部的污泥可以根据常规的回流比进行回流，将沉淀池3的污泥回流到厌氧池，沉淀池1的污泥回流到好氧池。

某污水处理厂的高磷废水处理，废水中的总磷含量为30mg/L，关闭隔板3和5上的所有止回过水板，将隔板6、1和2上的止回过水板关闭1道，污水依次经过厌氧池-沉淀池3-好氧池-沉淀池1，经反应器处理后，污水中总磷的含量将为10mg/L。出水中的总磷含量仍相对较高，说明原污水在厌氧段释磷不完全或好氧段吸磷不彻底，此时可将隔板6、1和2上的止回过水板关闭2道，只打开最上面的1道，增大厌氧池和好氧池的容积，相应的增加污水在厌氧池和好氧池的污水停留时间，运行24小时后，检测出水中总磷的含量为3mg/L，达到出水要求。此时，每隔12h由上往下顺次关闭止回过水板，连续运行24h后，出水中的总磷的含量始终小于5mg/L，不仅出水满足要求，而且缩短了污水处理周期。

实施例3

采用本发明所述的生化反应器用于脱氮除磷工艺过程。

污水生物脱氮处理过程中氮的氨化可在好氧或厌氧条件下进行，硝化作用在好氧条件下进行，反硝化作用在缺氧条件下进行，而生物除磷需要厌氧池和好氧池的共同作用，则此时可打开厌氧池和沉淀池2中的过水孔口，关闭其他的过水孔口，令污水由厌氧池的过水孔口进，由沉淀池2的过水孔口出。由于止回过水板的作用，污水按照顺时针的方向溢流，即工艺过程为厌氧池-沉淀池3-好氧池-沉淀池1-缺氧池-沉淀池2。此时，将隔板5上部的所有止回过水板全部用插销关闭。其余隔板上的止回过水板，可根据反应池所需的污水停留时间，调节止回过水板的开闭，同时满足V_厌氧≥V_沉淀3≥V_好氧≥V_沉淀1≥V_缺氧≥V_沉淀2。污水首先进入厌氧反应池，聚磷菌在厌氧环境下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。好氧反应池进行氨氮的硝化和磷的吸收，并且可以进一步降解有机物。最后进入缺氧反应池，主要进行脱氮。沉淀池底部的污泥可以根据常规的回流比进行回流，将沉淀池1的污泥回流到好氧池，沉淀池2的污泥回流到缺氧池，沉淀池3的污泥回流到厌氧池。

某处生活污水的脱氮除磷处理，原生活污水中的COD、氨氮和总磷分别为900mg/L、50mg/L和10mg/L，此时，关闭隔板5上的所有止回过水板，将隔板6、1、2、3和4上的止回过水板全部打开，令污水依次通过厌氧池-沉淀池3-好氧池-沉淀池1-缺氧池-沉淀池2，经反应器处理后出水COD、氨氮和总磷分别为50mg/L、25mg/L和3mg/L。出水中的氨氮含量仍不理想，因此将隔板6、1和2上的止回过水板先关闭最下面的1道，运行12小时后再关闭第2道，以增大厌氧池和好氧池容积，增加污水的停留时间，运行48小时后，沉淀池2出水中的COD、氨氮和总磷分别为35mg/L、15mg/L和2mg/L，不仅出水满足要求，而且缩短了污水处理周期。

实施例4

处理流程和工艺条件同实施例1，不同之处在于：当污水连续注入反应池后，控制止回过水板开度为90°。经反应器处理后废水中的COD、氨氮含量分别为80mg/L、25mg/L，出水中的污染物含量相对较高，因此将隔板2上的止回过水板关闭1道，运行24h后再关闭第2道，以增大好氧池容积，增加污水的停留时间，运行48h后，沉淀池2出水中的COD、氨氮含量分别为35mg/L、6mg/L。由此可见，当止回过水板开度为90°时，由于上游反应池的好氧污泥进入沉淀池1后没有得到及时有效沉降，直接进入下游的厌氧池，造成厌氧池处理效果一定程度的下降，即使通过调节停留时间，也不能达到理想的效果。

实施例5

处理流程和工艺条件同实施例3，不同之处在于：当污水连续注入反应池后，控制每道止回过水板开度为90°。经反应器处理后出水COD、氨氮和总磷分别为70mg/L、25mg/L和15mg/L，出水不满足要求。因此将隔板6、1和2上的止回过水板先关闭最下面的1道，运行12小时后再关闭第2道，以增大厌氧池和好氧池容积，增加污水的停留时间，运行48小时后，沉淀池2出水中的COD、氨氮和总磷分别为45mg/L、20mg/L和5mg/L。由此可见，当止回过水板完全开启时，由于上游反应池的厌氧污泥没有得到及时有效沉降，进入下游的好氧池，好氧污泥没有得到及时有效沉降，进入下游的缺氧池池，造成整个处理体系处理效果一定程度的下降。

Claims (10)

1.一种好氧-缺氧-厌氧一体化生化反应器，其特征在于：反应器外观呈圆柱形，以反应器纵向截面中心线为中心，设置六块隔板将反应器内部分成六个功能单元，依次为好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区，每块隔板上部平行设置若干道可以开闭的止回过水板，允许污水按照上述排列方向溢流并调节上游反应区的容积。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的六块隔板为长方形，与反应器等高，宽度为反应器宽度的一半，与反应器固定连接。

3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：反应器的高径比为2~10，六块隔板将反应器内部分成六个等体积的功能单元。

4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：在每块隔板的上部平行设置2~6道止回过水板，止回过水板的长度为隔板宽的3/5~4/5，止回过水板的宽度为隔板长的1/10~1/20。

5.按照权利要求1或4所述的反应器，其特征在于：每道止回过水板安装在转动轴上，转动轴的两端嵌入隔板内，只允许液体朝一个方向溢流。

6.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于：每道止回过水板上端安装转动轴，当污水连续注入反应池后，控制止回过水板开度为5~50°。

7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：每道止回过水板两端设置两个插销，用于控制止回过水板的关闭。

8.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应区的外部器壁上部设有过水孔口，用于进水或出水；每个过水孔口配有流量调节阀。

9.利用权利要求1至8任一所述反应器连续处理污水的方法，其特征在于：待处理污水由不同功能单元设置的过水孔口进入相应反应区，反应一定时间后通过开启的止回过水板溢流到相应沉淀区，沉淀污泥后污水进入下一个反应区；污水按照好氧区-好氧沉淀区-缺氧区-缺氧沉淀区-厌氧区-厌氧沉淀区的顺时针方向进行溢流，从而实现不同区域污水的连续处理；当上游反应区的污染物浓度变高时，可由下而上依次关闭该反应区隔板上的止回过水板，增大反应池容积，延长污水停留时间；当污染物浓度回落后，逐渐由上而下依次打开止回过水板。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：在好氧池底部设置曝气搅拌装置，控制溶解氧浓度为1-5mg/L；在缺氧和厌氧池底部设置搅拌装置，控制缺氧池的溶解氧浓度不高于1.0mg/L，控制厌氧池的溶解氧浓度低于0.2mg/L；控制每个反应区的温度为20-40℃，pH为6.0-9.0。