CN107010798A - 一种废水处理反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水领域，具体而言，公开了一种废水处理反应器。该废水处理反应器通过采用扇形布置方式布置多组生物转盘，并且在扇形的生物转盘外设置进水总管，将进水总管连通于多个进水分管，多个进水分管连接了环形水渠，实现了扇形进水，极大地改善了生物转盘的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。整个装置扇形生化反应池与沉淀池一体化，占地面积小。并且废水处理反应器能够加快生物膜的脱落与代谢，提高了废水处理反应器的处理效率。

Description

一种废水处理反应器

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种废水处理反应器。

背景技术

生物转盘工艺是生物膜法废水生物处理技术的一种，是废水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥——生物膜。

现有技术中存在多种限制生物转盘应用的问题，主要有：处理能力不足；首级转盘或起端转盘负荷过大；生物膜过度生长等。还有脱氮除磷效果一般。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废水处理反应器，其能够有效解决生物转盘处理废水时，首级转盘或起端转盘负荷过大；生物膜过度生长等问题。同时反应器废水处理效率高，处理效果好。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种废水处理反应器，废水处理反应器设置为圆形的池体，池体包括内环池和外环池，内环池与外环池之间设置有隔离的环形集水槽；外环池分成2-5个扇形生化反应池，扇形生化反应池内部设置多组用于处理废水的生物转盘；内环池设置为沉淀池；扇形生化反应池的外周设置有环形水渠，环形水渠上设置有进水总管以及多根进水支管；多根进水支管的进水口均连通于进水总管的出水口；多根进水支管的出水口均连通于环形水渠。

在本发明较佳的实施例中，扇形生化反应池的存水位为安装好的生物转盘盘片高度的二分之一到三分之二。

在本发明较佳的实施例中，每两组生物转盘之间设置有用于为生物膜的生长提供载体的悬浮填料，每一组生物转盘均设置为从废水处理反应器的外侧来看呈逆时针旋转。

在本发明较佳的实施例中，悬浮填料包括球形壳体以及设置于壳体内的生物膜的载体，壳体的直径10～30mm，直径大于每一组生物转盘的每两个盘片之间的距离，壳体由高分子聚合物注塑而成，高分子聚合物为聚丙烯或聚乙烯；内置的所述载体的材料为比重小于1的多孔材料，多孔材料的密度0.90～0.96g/cm³。

在本发明较佳的实施例中，废水处理反应器还包括沉淀池，废水处理反应器的内环池设置为沉淀池，沉淀池连通于所述扇形生化反应池。

在本发明较佳的实施例中，沉淀池的边缘设置有集水槽，集水槽连通于扇形生化反应池。

在本发明较佳的实施例中，沉淀池池底具有坡度，坡度为30°-60°

在本发明较佳的实施例中，沉淀池内设置有支架，所述支架上设置有环形出水管，所述环形出水管连通于总出水管。

在本发明较佳的实施例中，扇形生化反应池底部设置有曝气装置，曝气装置采用间歇曝气的方式。

本发明提供的废水处理反应器具有以下的有益效果：

1、通过采用扇形布置方式布置生物转盘，实现了扇形进水，极大地改善了现有技术中的生物转盘的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。扇形进水与转盘转动的导流作用在反应器中形成了优于普通推流的混合流，水力条件良好。反应器的扇形生化反应池的容积利用率变高，废水处理反应器的生物处理效率能提高10％-20％。

2、整个装置扇形生化反应池与沉淀池一体化，占地面积小。“宽口进水，窄口出水”使得废水处理反应器能够加快生物膜的脱落与代谢。提高了废水处理反应器的处理效率，增强了处理效果。

3、扇形布置及集成化优化的结构使得本发明提供的反应器调控灵活，适合多种类型废水处理的需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1本发明实施例提供的废水处理反应器的第一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的废水处理反应器的第二视角的结构示意图。

图标：100-废水处理反应器；110-扇形生化反应池；101-进水总管；102-进水支管；111-生物转盘；112-盘片；113-环形水渠；114-输水管；115-转移泵；116-控制阀；120-悬浮填料；130-沉淀池；131-集水槽；133-环形出水管；134-总出水管；135-出流孔口；136-排泥管；137-支架；140-曝气装置；210-第一级扇形生化反应池；220-第二级扇形生化反应池。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种废水处理反应器100。请参看图1和图2。废水处理反应器100设置为圆形的池体，池体包括内环池和外环池。内环池与外环池之间设置有隔离的环形集水槽131；外环池分成2-5个扇形生化反应池110，优选地，本实施例采用2个扇形生化反应池110。本扇形生化反应池110内部设置多组用于处理废水的生物转盘111；内环池设置为沉淀池130。扇形生化反应池110的外周设置有环形水渠113，环形水渠113上设置有进水总管101以及多根进水支管102；多根进水支管102的进水口均连通于进水总管101的出水口；多根进水支管102的出水口均连通于环形水渠113。

通过将扇形生化反应池110设置为扇形，从而使得多组生物转盘111也呈扇形布置于扇形生化反应池110的内部。

进一步地，扇形生化反应池110内部设置有多组生物转盘111，生物转盘111的每一个盘片112上均附着有生物膜，从而对废水进行处理。由于环形进水渠平均分布进水把原本大量的废水布置到整个扇形生化反应池110的外延，使得进水渠单位长度上的水流量较其它反应器降低很多，大大改善了生物转盘111的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。(首级转盘指多级生物转盘进行串联处理，其中的第一级生化反应池中的生物转盘称为首级转盘，首级转盘也可以是多组转盘同时处理，一个转轴串起多个盘片被称为一组转盘。起端转盘指每组生物转盘中，沿着水流流动方向，首先接触到废水的几片转盘。)

请参照图1，上述的废水处理反应器100外环池分成2个扇形生化反应池110。当废水的受污染程度较高时，能够实现对废水的多级处理，进而能够延长水力在生物膜上的停留时间。扇形布置解决了第一级扇形生化反应池210中的首级生物转盘111的负荷过大的问题。同时也使得每个扇形生化反应池110中的生物转盘111的起端转盘的处理负荷得到降低。这样使得整个废水处理反应器100的废水处理效率得到极大地提升。

具体地，废水处理反应器100外围的进水总管101上设置有输水管114、转移泵115以及控制阀116。输水管114连通于集水槽131，从而能够将经过第一级扇形生化反应池210处理过的水输送至第二级扇形生化反应池220，进而进行第二级的废水处理。请结合图1和图2，使用时，关闭控制阀116，打开转移泵115，使得右侧的第二级扇形生化反应池220接收了左侧第一级扇形生化反应池210处理后的出水，左侧和右侧的扇形生化反应池110构成了串联运行的两级生物转盘处理。左侧为第一级生物转盘，废水经处理后通过打开转移泵115转移到右侧环形水渠113，进而继续第二级生物转盘的处理工序。经过第二级生物转盘废水处理完毕之后，进入沉淀池130进行沉淀，达标后，就可以通过总出水管134排出。

将上述提供的废水处理反应器100用于较高污染程度的废水处理。具体地，处理前废水中的COD、氨氮和总磷分别为500～1000mg/L、30～80mg/L和3～5mg/L，采用上述提供的废水处理反应器100处理后废水的COD、氨氮和总磷分别为50～80mg/L、15mg/L和1mg/L。由此可见，本实施例提供的废水处理反应器100能够有效地对废水进行处理，处理效果显著。

具体地，上述的环形水渠113的深度为0.3m。从而能够进一步降低进水渠单位长度上的水流量，进一步改善生物转盘的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。

进一步地，废水经进水总管101经过各个进水支管102后，进入到环形水渠113的废水从环形水渠113中溢出进入到扇形生化反应池110，进而能够通过扇形生化反应池110内的生物转盘111的运作，对废水进行处理。扇形生化反应池110内存水位反应池的存水位为安装好的生物转盘111的盘片112高度的二分之一到三分之二。优选地，为安装好的生物转盘111的盘片112的高度的2/3，留出生物转盘111高度的1/3跟空气接触，从而能够保证生物转盘111充分的充氧过程。进而有利于提高整个废水处理反应器100的处理废水的效率以及处理废水的效果。

优选地，在本实施例中，从废水处理反应器100的外侧来看，生物转盘111均设置为从废水处理反应器100的外侧来看呈逆时针旋转。

进一步地，每两组生物转盘111之间设置有用于为生物膜的生长提供载体的悬浮填料120。由于扇形生化反应池110内部的多组生物转盘111整体也呈扇形布置，因此，在每两组生物转盘111之间会留出一个扇形的间隙。在上述的各个间隙中布置悬浮填料120，不仅能够充分利用上述的各个扇形的间隙，也能够更进一步提高废水处理反应器100的整体的废水处理效率。通过环形水渠113平均分布进水，使得原本大量的废水被布置到整个扇形生化反应池110的外延，进而使得环形水渠113单位长度上的水流量相对于传统的生物转盘111反应器降低很多。大大改善了普通生物转盘反应器首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。

承上所述，具体地，悬浮填料120包括球形壳体以及设置于壳体内的生物膜的载体，壳体的直径大于每一组生物转盘111的每两个盘片112之间的距离。从而能够有效地避免悬浮填料120卡塞在盘片112之间，影响生物转盘111的正常运作。具体地，上述的悬浮填料120，是由网格球形壳体与内置载体两部分组成，壳体由高分子聚合物注塑而成，内置载体材料为比重小于1的多孔材料，密度在0.90～0.96g/cm³，填料直径10～30mm，材质为聚丙烯或聚乙烯。通过设置上述的悬浮填料120，实现了生物转盘111与悬浮填料120共同作用，因而对于普通生物转盘反应器而言，本发明中的扇形生化反应池110能够进一步改善首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。

应理解，上述的悬浮填料120的具体的形状是不限定的。悬浮填料120的形状可以选择本实施例中提供的球形的壳体，也可以选择其他形状的壳体，例如，正方体、长方体或者根据实际的需要加工成其他适宜的形状。

请继续参照图1，废水处理反应器100还包括沉淀池130，沉淀池130设置于扇形生化反应池110的圆心角处，沉淀池130连通于扇形生化反应池110。在沉淀池130的顶部边缘处设置有集水槽131。优选地，集水槽131也呈弧形布置。在集水槽131与沉淀池130连接的交界处设置有出流孔口135，从而能够保证当废水经过第二级生物转盘处理之后，能够从出流孔口135流出至集水槽131，再溢入到沉淀池130。这种扇形的集水槽131采用孔口出流，由于大的外围，紧缩到内圈的集水槽131出水，使得废水能冲开悬浮填料120的束缚，使得经过首级生物转盘处理的水顺利地流入到集水槽131内。并且，相对于环形水渠113上的单位长度的水流负荷，集水槽131上的单位长度的水流负荷比成倍增加，从而达到水流扰动的作用，对生物膜形成剪切，冲击的作用，从而加快了生物膜的脱落与代谢，极大地改善了生物转盘111上的生物膜过度生长的问题。进而增强了废水处理的效果和提高了废水处理的效率。

进一步地，沉淀池130的池底具有坡度。在本实施例中，优选地，上述的池底的坡度选择30°-60°。当池底的坡度选择在30°-60°时，此时经过首级的生物转盘111处理之后的废水，进入到沉淀池130之后，经过一段时间的沉淀，沉淀物能够沿着具有坡度的池底滑入沉淀池130的池底的水平区域，污泥以及其他的一些沉淀物则统一沉淀储存于此处。

进一步地，沉淀池130的池底设置有排泥管136。优选地，排泥管136连通于环形的池底的水平区域，即污泥杂质沉淀的区域。从而保证了当生物膜工艺形成的污泥，在沉淀池130中沉淀下来，聚集之后，能够通过排泥管136排出。优选地，在本实施例中，排泥管136选择采用间歇排泥。进而能够保证整个废水处理反应器100持续循环使用，连续地进行废水处理，并且不断地进行污泥的排出。

进一步地，沉淀池130内设置有支架137、支架137上设置有环形出水管133。其中，环形出水管133为环形穿孔管，环形出水管133连通于总出水管134。从而废水经处理达标经过环形出水管133后，由总出水管134排出。进而保证了废水处理反应器100的连续循环使用。通过上述的设置，使得废水经过废水处理反应器100处理之后，达标后，能够统一排出，扇形生化反应池110与沉淀池130的一体化设计，节约了用地。

进一步地，请参照图2，扇形生化反应池110底部设置有曝气装置140。优选地，在本实施例中，曝气装置140采用间歇曝气的方式。间歇曝气能够进一步地加快生物膜的脱落与代谢，进一步地改善生物转盘111生物膜过度生长的问题。

应理解，上述的废水处理反应器100不限于二级的扇形生化反应池，扇形生化反应池内设置生物转盘处理。也可以根据实际的需要，废水的污染程度以及废水的浓度，将上述的废水处理反应器设置三级、四级或者五级的扇形生化反应池，进而能够扩大废水处理反应器的应用范围。

总的来说，上述的废水处理反应器100的基本原理如下：

生物转盘工艺是生物膜法废水生物处理技术的一种，是废水灌溉和土地处理的人工强化，这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥——生物膜。设置的悬浮填料上也会生长相应的能进行废水处理的生物膜。

相比于普通的矩形设置的生物转盘，对于多级的生物转盘而言，最大的问题在于首级生物转盘的负荷过大，从而抑制首级生物转盘上生物膜的处理作用。首级生物转盘的负荷大，而后续的生物转盘则会出现“吃不饱”的状况，反应器整体的容积利用率低。

本发明的实施例提供的废水处理反应器，通过采用扇形布置方式布置生物转盘，实现了扇形进水，极大地改善了现有技术中的生物转盘的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。要处理的废水由总进水管分配至进水支管，再进入进水渠，由环形进水渠平均分布进水，再进入到扇形生化反应池，扇形生化反应池为扇形的水池，内部设置生物转盘，生物转盘之间填充悬浮填料，生物转盘上和悬浮填料上固定生长了处理废水的生物膜。由于环形进水渠平均分布进水把原本大量的废水布置到整个扇形生化反应池的外延，使得进水渠单位长度上的水流量较其它反应器降低很多。同时生物转盘之间填充悬浮填料，生物转盘与悬浮填料共同作用，因而对于普通生物转盘反应器而言，大大改善了首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。扇形进水与生物转盘转动的导流作用在反应器中形成了优于普通推流的混合流，水力条件良好。本发明设置生物转盘转动从废水处理反应器来看均为逆时针旋转，生物转盘同向转动能带来对处理水流的导流作用。扇形进水与生物转盘转动的导流作用基本上是垂直方向上的2股作用，最后形成了优于普通推流的混合流。同时转盘转动的导流作用也弥补了多点进水的不均匀性。使得进水负荷能均化、分摊到整个反应器上，减轻了首级转盘或起端转盘的负荷，提高了后续转盘的利用率，因而使得整个反应器的容积利用率变高，废水处理反应器的生物处理效率能提高10％-20％。

同时生物转盘与悬浮填料处理相结合使得反应器的容积利用率变高，提高了废水处理反应器的生物处理效率及效果。生物转盘之间设置填充悬浮填料，悬浮填料上固定生长了处理废水的生物膜。悬浮填料总外形尺寸大于生物转盘盘片之间的间距，以免悬浮填料卡塞在盘片之间，影响盘片上生物膜的充氧过程。悬浮填料上的生物膜和整个扇形生化反应池的废水中悬浮的生物膜与盘片上的生物膜，共同作用，互为接种，互为补充。悬浮填料上的生物膜能运移到盘片上，生长，工作。盘片上的生物膜脱落下来，也能被悬浮填料截留，在悬浮填料上生长，工作。这是生物转盘结合了移动床生物膜的工艺特点，这里的悬浮填料层即为移动床生物膜。

这些效果都是基于本发明独特的发明创造。

“宽口进水，窄口出水”使得废水处理反应器能够加快生物膜的脱落与代谢。提高了废水处理反应器的处理效率，增强了处理效果。“宽口进水，窄口出水”，是指采用环形进水渠进水，扇形的集水槽孔口出流，由于大的外围，紧缩到内圈的集水槽出水，因此集水槽上单位长度的水流负荷比进水渠的上单位长度的水流负荷成倍增加，因此存在水流扰动，对生物膜有剪切，冲击作用；同时能冲开悬浮填料的束缚，实现出水流到集水槽。扇形生化反应池底部设置曝气装置，采用间歇曝气的方式，为悬浮填料上的生物膜提供氧气；同时有水流剪切和扰动作用，促进悬浮的生物膜与盘片上的生物膜代谢；在有氧条件下，进一步消耗产生的过量的生物膜，改善普通生物转盘生物膜过度生长等缺点。

整个装置扇形生化反应池与沉淀池一体化，占地面积小。优化合理的利用了扇形布置所带来的中圈地带，设置为沉淀池。由于生物膜法污泥产量低，产生的污泥沉降性能好，因而较小容积的沉淀池即可满足要求。扇形生化反应池与沉淀池一体化，不需要另外建设沉淀池，节省占地面积和设施投资。

扇形布置及集成化优化的结构使得本发明提供的反应器调控灵活，适合多种类型废水处理的需要。本发明提供的废水处理反应器适于处理生活废水或一般低浓度低毒性工业废水。既可以设置为单级生物转盘也可以设置为多级生物转盘。

综上所述，本发明提供的废水处理反应器具有以下的技术效果：

1.通过采用扇形布置方式布置生物转盘，实现了扇形进水，极大地改善了现有技术中的生物转盘的首级转盘或起端转盘负荷过大的问题。扇形进水与生物转盘转动的导流作用在反应器中形成了优于普通推流的混合流，水力条件良好；同时生物转盘与悬浮填料处理相结合；两者都使得反应器的容积利用率变高，提高了废水处理反应器的处理效率，增强了处理效果。

2.整个装置扇形生化反应池与沉淀池一体化，占地面积小。“宽口进水，窄口出水”使得废水处理反应器能够加快生物膜的脱落与代谢。提高了废水处理反应器的处理效率，增强了处理效果。

3.扇形布置及集成化优化的结构使得本发明提供的反应器调控灵活，适合多种类型废水处理的需要。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种废水处理反应器，其特征在于，所述废水处理反应器设置为圆形的池体，所述池体包括内环池和外环池，所述内环池与所述外环池之间设置有隔离的环形集水槽；所述外环池分成2-5个扇形生化反应池，所述扇形生化反应池内部设置多组用于处理废水的生物转盘；所述内环池设置为沉淀池；所述扇形生化反应池的外周设置有环形水渠，所述环形水渠上设置有进水总管以及多根进水支管；多根所述进水支管的进水口均连通于所述进水总管的出水口；多根所述进水支管的出水口均连通于所述环形水渠。

2.根据权利要求1所述的废水处理反应器，其特征在于，所述扇形生化反应池的存水位为安装好的所述生物转盘盘片高度的二分之一到三分之二。

3.根据权利要求2所述的废水处理反应器，其特征在于，每两组所述生物转盘之间设置有用于为生物膜的生长提供载体的悬浮填料，每一组所述生物转盘均设置为从所述废水处理反应器的外侧来看呈逆时针旋转。

4.根据权利要求3所述的废水处理反应器，其特征在于，所述悬浮填料包括球形壳体以及设置于所述壳体内的所述生物膜的载体，所述壳体的直径10～30mm，所述直径大于每一组所述生物转盘的每两个盘片之间的距离，所述壳体由高分子聚合物注塑而成，所述高分子聚合物为聚丙烯或聚乙烯；内置的所述载体的材料为比重小于1的多孔材料，所述多孔材料的密度0.90～0.96g/cm³。

5.根据权利要求1所述的废水处理反应器，其特征在于，所述废水处理反应器的内环池设置为沉淀池，所述沉淀池连通于所述扇形生化反应池。

6.根据权利要求5所述的废水处理反应器，其特征在于，所述沉淀池的边缘设置有集水槽，所述集水槽连通于所述扇形生化反应池。

7.根据权利要求6所述的废水处理反应器，其特征在于，所述沉淀池池底具有坡度，所述坡度为30°-60°。

8.根据权利要求7所述的废水处理反应器，其特征在于，所述沉淀池内设置有支架，所述支架上设置有环形出水管，所述环形出水管连通于总出水管。

9.根据权利要求1所述的废水处理反应器，其特征在于，所述扇形生化反应池底部设置有曝气装置，所述曝气装置采用间歇曝气的方式。