CN106517519A - 一种好氧‑缺氧一体式移动床生物膜反应器及其处理污水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域，特别涉及一种好氧‑缺氧一体式移动床生物膜反应器及其处理污水的方法。反应器中部设置打孔的横隔板，形成在结构上相对独立、功能上互补的上下两个填料区，填料一区主要提供好氧环境并消耗碱度，填料二区主要提供缺氧环境并产生碱度，实现碱度互补。反应器序批式地进行进水、反应和出水的操作，填料二区中装填聚氨酯或其它多孔填料，可以更多地吸纳和保存进水中的颗粒性和溶解性有机物，既可以为反硝化持续提供碳源，实现充分去除有机物和脱氮的目标，又可以抵抗冲击负荷。本发明反应器结构简单、紧凑，污水处理过程无需补充碱度和外加碳源，除碳脱氮效率高且抗冲击负荷，既节约基建成本，又节约运行成本。
Description
一、技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器及其处理污水的方法。
二、背景技术
乡村生活污水分散处理是乡村污染综合治理的重要组成部分，其工艺设计、运行维护、设备研发、技术经济分析等长期成为研究热点。考虑到国情，在我国以村组或户为单位开展中小规模的污水分散处理，是乡村生活污水治理的主要形式。
采用移动床生物膜和序批式活性污泥法的复合工艺，十分适合小规模污水处理。移动床生物膜法由于生物膜填料密度与水接近，易于流化，无需专门的反冲洗设施；填料的流化及与气泡的碰撞切割，促进了微生物、溶解氧和污染物之间的传质，填料的挂膜和脱膜速度快，因此生物膜很薄，活性高，具有高效的除碳及硝化特性。然而，常规的移动床生物膜法不具备反硝化脱氮的能力，需要将反硝化过程前置或后置，不利于降低处理装置的体积。序批式活性污泥法可以在同一个反应器内周期性地进行进水、反应和排水等操作，在反应阶段又可交替呈现好氧和厌氧/缺氧的环境，从而达到去除有机物、氨氮和总氮的目的。其主要缺点是运行不稳定，可能产生污泥膨胀或出现污泥流失。二者结合的复合工艺可互补优势，有利于提高处理效率和出水水质，并降低装置体积。然而，常规的序批式移动床生物膜工艺处理碳氮比例失调的生活污水时，容易出现碳源不足或硝化作用受阻的情况，难以达到高效稳定的脱氮目的；而分步进水的方式又容易降低反硝化容积反应效率。
三、发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器及其处理污水的方法，该反应器不但结合了移动床生物膜法和序批式活性污法的优势，而且具有结构紧凑、适应冲击负荷、运行稳定、低耗高效的优点。
本发明涉及的一种好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器，其特征在于：它包括反应器本体和填料；反应器本体中部设置一块打孔的横隔板，将反应器纵向分成两个区，从上至下分别为填料一区和填料二区，填料一区的底部设置有曝气器，填料二区的底部设置有搅拌装置；反应器本体侧壁、靠近底部处开设出水口；所述填料一区的填料为聚烯烃悬浮填料，其充填率为填料一区容积的30％～70％；所述填料二区的填料为聚氨酯或其它多孔填料，其充填率为填料二区容积的20％～50％；所述反应器本体中部的打孔的横隔板，其孔的尺寸同时小于所述填料一区和填料二区中填料的尺寸，防止两区的填料混合。
本反应器处理污水的方法，其特征在于：反应器按照序批式的方式顺序进行进水、反应和出水的操作；进水阶段，采用瞬时进水的方式，将污水一次性泵入反应器填料一区，进入填料一区的污水通过反应器中部带孔的横隔板自流进入填料二区，填料二区的聚氨酯或其它多孔填料开始吸纳污水中的颗粒性有机物和溶解性有机物，进水完成后，开启搅拌装置，使填料与污水混合均匀；反应阶段，填料一区在时控程序下间歇曝气，一个曝气周期为4～7h，即曝气3～5h、停曝1～2h，填料二区连续搅拌，该搅拌的混合作用可以通过反应器中部横隔板的孔传递到填料一区，最终使两区的传质达到平衡，通过两区中生物膜和活性污泥的共同作用进行有机物的降解、氨氮的氧化(硝化)和反硝化脱氮，其中，好氧反应主要在填料一区中进行，实现充分去除氨氮和硝化的目标，并消耗碱度，而缺氧反应主要在填料二区中进行，填料二区中的聚氨酯或其它多孔填料吸纳的颗粒性有机物和溶解性有机物可以持续提供碳源，实现充分去除有机物和脱氮的目标，并产生碱度，从而无需补充碱度和外加碳源；在出水阶段，停止曝气和搅拌操作，将处理后的水从出水口全部排出；完成出水后的反应器进入下一个序批式的操作周期，一个操作周期为1～3天。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下有益效果：
1.反应器中部设置打孔的横隔板，可以形成上下两个在结构上相对独立、功能上相互补充的两个填料区，提高了反应器的容积利用率，而且无需设置硝化液回流装置，使得反应器结构紧凑，节约基建成本。
2.反应器两个填料区分别装填不同性能的填料，避免了进水后完全混合的流态，填料二区中装填聚氨酯或其它多孔填料，可以更多地吸纳和保存进水中的颗粒性有机物和溶解性有机物，既可以为反硝化持续提供碳源，实现充分去除有机物和脱氮的目标，又可以抵抗冲击负荷；此外，填料一区主要消耗碱度，填料二区主要产生碱度，实现碱度互补。因此，处理过程无需补充碱度和外加碳源，节约运行成本。
四、附图说明
图1为本发明的实施例的一种好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器的结构示意图，1-反应器本体，2-打孔的横隔板，3-聚烯烃悬浮填料，4-聚氨酯填料，5-曝气器，6-搅拌器，7-出水管。
五、具体实施方式
为能清楚说明本技术方案的特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本技术方案进行阐述。
如附图1所示，好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器由反应器本体1、聚烯烃悬浮填料3和聚氨酯填料4组成。反应器本体1中部设置一块打孔的横隔板2，将反应器纵向分成两个区，从上至下分别为填料一区和填料二区，填料一区的底部设置有曝气器5，填料二区的底部设置有搅拌器6；反应器本体1侧壁、靠近底部处开设出水口7；所述填料一区的填料为聚烯烃悬浮填料3，其充填率为填料一区容积的35％；所述填料二区的填料为聚氨酯填料4，其充填率为填料二区容积的30％；所述反应器本体1中部的打孔的横隔板2，其孔的直径为8mm，同时小于所述填料一区和填料二区中填料的尺寸，防止两区的填料混合。
如图1所示，好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器处理污水的过程中，反应器按照序批式的方式顺序进行进水、反应和出水的操作；进水阶段，采用瞬时进水的方式，将小区化粪池出水(总COD为557.2～9480.0mg/L，溶解性COD为191.0～603.5mg/L，氨氮为91.5～133.5mg/L，总氮为95.6～159.2mg/L)一次性泵入反应器填料一区，进入填料一区的污水通过反应器中部带孔的横隔板2自流进入填料二区，填料二区的聚氨酯填料4开始吸纳污水中的颗粒性有机物和溶解性有机物，进水完成后，开启搅拌器6，使填料与污水混合均匀；反应阶段，填料一区在时控程序下间歇曝气，一个曝气周期为6h，即曝气4h、停曝2h，填料二区连续搅拌，该搅拌的混合作用可以通过反应器中部横隔板2的孔传递到填料一区，最终使两区的传质达到平衡，通过两区中生物膜和活性污泥的共同作用进行有机物的降解、氨氮的氧化(硝化)和反硝化脱氮，其中，好氧反应主要在填料一区中进行，实现充分去除氨氮和硝化的目标，并消耗碱度，而缺氧反应主要在填料二区中进行，填料二区中的聚氨酯填料4吸纳的颗粒性有机物和溶解性有机物可以持续提供碳源，实现充分去除有机物和脱氮的目标，并产生碱度，从而无需补充碱度和外加碳源；在出水阶段，停止曝气和搅拌操作，将处理后的水从出水口7全部排出；完成出水后的反应器进入下一个序批式的操作周期，一个操作周期为3天，出水COD为13.93～105.2mg/L，氨氮为0～2.0mg/L，硝酸盐氮为0～4.5mg/L，总氮为0～11.2mg/L，脱氮率达90％以上。
本发明的技术特征不局限于上述的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，对本实施例所做的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器，其特征在于：反应器本体(1)中部设置一块打孔的横隔板(2)，将反应器纵向分成两个区，从上至下分别为填料一区和填料二区，填料一区的底部设置有曝气器(5)，填料二区的底部设置有搅拌装置(6)；反应器本体(1)侧壁、靠近底部处开设出水口(7)。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述填料一区的填料为聚烯烃悬浮填料(3)，其充填率为填料一区容积的30％～70％；所述填料二区的填料为聚氨酯或其它多孔填料(4)，其充填率为填料二区容积的20％～50％。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应器本体(1)中部的打孔的横隔板(2)，其孔的尺寸同时小于所述填料一区中聚烯烃悬浮填料(3)和填料二区中聚氨酯或其它多孔填料(4)的尺寸，防止两区的填料混合。
4.根据权利要求1所述好氧-缺氧一体式移动床生物膜反应器处理污水的方法，其特征在于：反应器按照序批式的方式顺序进行进水、反应和出水的操作；进水阶段，采用瞬时进水的方式，将污水一次性泵入反应器填料一区，进入填料一区的污水通过反应器中部带孔的横隔板自流进入填料二区，填料二区的聚氨酯或其它多孔填料开始吸纳污水中的颗粒性有机物和溶解性有机物，进水完成后，开启搅拌装置，使填料与污水混合均匀；反应阶段，填料一区在时控程序下间歇曝气，一个曝气周期为4～7h，即曝气3～5h、停曝1～2h，填料二区连续搅拌，该搅拌的混合作用可以通过反应器中部横隔板的孔传递到填料一区，最终使两区的传质达到平衡，通过两区中生物膜和活性污泥的共同作用进行有机物的降解、氨氮的氧化(硝化)和反硝化脱氮，其中，好氧反应主要在填料一区中进行，实现充分去除氨氮和硝化的目标，并消耗碱度，而缺氧反应主要在填料二区中进行，填料二区中的聚氨酯或其他多孔填料吸纳的颗粒性有机物和溶解性有机物可以持续提供碳源，实现充分去除有机物和脱氮的目标，并产生碱度，从而无需补充碱度和外加碳源；在出水阶段，停止曝气和搅拌操作，将处理后的水从出水口全部排出；完成出水后的反应器进入下一个序批式的操作周期，一个操作周期为1～3天。
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