CN107215952B - 一种内循环微正压固定床生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内循环微正压固定床生物反应器，包括池体、转换器、生物滤料层、承托层、水气配送核岛及反冲洗压缩管道，转换器一端与进水管连接，转换器中部与反冲进水管连接，水气配送核岛包括反洗水分配器、内循环曝气器和微正压消泡器，反洗水分配器包括分配器、配水孔及配水层，内循环曝气器设置在分配器的上部，内循环曝气器包括内循环曝气提升器及曝气器，微正压消泡器设置在内循环曝气器的顶部，用于污水处理过程中的消泡。与现有技术相比，本发明的一种内循环微正压固定床生物反应器将污水处理的等功能均集中于水气配送核岛，造价低，集成度高，布水收水均匀，突破了原有曝气生物滤池功能单一面积过大的限制。

Description

一种内循环微正压固定床生物反应器

技术领域

本发明涉及污水处理设备领域，具体地说是内循环式污水处理生物反应器。

背景技术

随着工业的发展和环境容量的剧减，企业的污染治理提出愈来愈严格的要求，污水和微污染水源水的深度处理技术是目前企业排污达标和回用水处理的热点和难点，曝气生物滤池（BAF）是其中采用较普遍的技术之一。

曝气生物滤池是一种高负荷淹没式固定床三相反应器，充分运用了给水处理中的过滤技术，将过滤技术和生化法有机地结合起来，不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期更替。生物曝气滤池的主要特点是采用粒径较小的粒状材料作为滤料，滤料浸没在水中，利用鼓风曝气供氧。滤料层起两方面的作用，一是作为微生物的载体，与一般的生物滤池相比，由于其具有更大的比表面积，污水与生物膜实际的接触时间长，可使生物化学反应进行得更为彻底；二是可作为过滤介质，截留进水中的悬浮固体和新形成的生物固体，取得优质的出水。

传统曝气生物滤池中污水必须经过提升筒外的隔离区、曝气提升筒、内回流筒、生物填料层循环流动，也就是必须经过4次流动，生物填料处理1次，造成曝气提升、回流部分占据滤池体积过大，内循环流道过长，动力消耗大，无效部分占据滤池体积过大，滤池泡沫多，污堵严重，同时存在长时间运行后存在滤料板结，布水不均匀，反洗不彻底，且反洗后需较长时间的滤料的生物菌才能恢复,脱氮和脱碳需要分开设置等问题，总体设备投资造价高，占地面积大，无效的动力消耗大，污水处理的效率低。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述现有技术所存在的不足，提供一种投资少、占地面积小、运行稳定、效率高的生物反应器，通过水气配送核岛的设置，充分利用污水处理池的空间，提高了污水处理的效率，实现污水的循环处理，同时利用微正压消泡器集成无动力解决污水曝气时形成的大量泡沫。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种内循环微正压固定床生物反应器，包括池体、转换器、生物滤料层、承托层、水气配送核岛及反冲洗压缩管道，所述的承托层设置在池体的下部，用于支撑生物滤料，所述的生物滤料层设置在承托层上部，用于污水内生物杂质的过滤，所述的转换器一端与进水管连接，转换器与进水管相对一端与出水管连接，所述的转换器中部与反冲进水管连接，所述的水气配送核岛包括反洗水分配器、内循环曝气器和微正压消泡器，所述的反洗水分配器设置在池体的底部，包括分配器、配水孔及配水层，用于在反冲洗时擦洗去除生物膜，所述的分配器设置在反应器池体的底部，分配器两侧壁上设置有配水孔，配水层设置在分配器与池体之间的空腔中，所述的内循环曝气器设置在分配器的上部，分配器与内循环曝气器之间设置有隔板，所述的内循环曝气器包括内循环曝气提升器及曝气器，所述的内循环曝气提升器设置在池体的中部，提供污水提升的通道，所述的曝气器设置在内循环提升器内，一端与空气管连接；所述的微正压消泡器设置在内循环曝气器的顶部，用于污水处理过程中的消泡；所述的反冲洗压缩气管道包括穿过生物料层设置的主压缩风管及均布设置在承托层的松动风管。

作为优化，所述的转换器包括主管、封闭隔板及检测管，所述主管长度方向的一端固定设置有进水管，沿着主管长度方向的另一端与水处理反应器的底部连接，所述的进水管与主管接触处的侧壁上设置有与封闭隔板配合使用的凸起；所述的反冲洗管设置在主管的宽度方向，所述的反冲洗管与主管接触处的侧壁上设置有与封闭隔板配合使用的凸起；所述的封闭隔板通过转轴固定在主管上，所述封闭隔板的密封面积大于进水管、反冲洗管的管道面积，所述封闭隔板包括接触层和支撑层，所述的接触层为橡胶层，设置在支撑层的两侧；所述的支撑层为金属层；所述的进水管及反冲洗管分别设置有用于检测管道的密封性的检测管。

作为优化，所述的微正压消泡器包括隔离罩、出气口、出液口及尖刺隔板，所述微正压消泡器与内循环曝气提升器配合使用，设置在内循环曝气提升器的顶部；所述的隔离罩通过尖刺隔板设置在内循环曝气提升器管路的顶部并形成空间；所述尖刺隔板设置有纵横筋板；所述的隔离罩下部设置有出气口，所述出气口下部设置有出液口。

作为优化，所述的内循环微正压固定床生物反应器可以布置多个水气配送核岛；

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种内循环微正压固定床生物反应器将曝气充氧提升、进水分配、反洗水分配、压缩空气分配、正压消解泡沫等功能均集中于水气配送核岛，核岛内的结构利用流体力学原理完成各自的功能，免检修、免维护、造价低集成度高，布水收水均匀，突破了原有曝气生物滤池单一面积不能过大的限制，简化了管道布局，减轻了操作强度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为转换器结构放大示意图；

图3为微正压消泡器结构放大示意图；

其中，1进水管、2反洗进水管、3转换器、31主管、34转轴、351接触层、352支撑层、36凸起、37检测管、4压缩风管、5空气管、6微正压消泡器、61隔离罩、63出气口、64出液口、66尖刺隔板、7排水管、8池体 、9清水区、10生物滤料层、11内循环曝气提升器、12曝气器、13承托层、14松动风管、15分配器、151隔板、16 分配孔、17配水层。

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做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。

一种内循环微正压固定床生物反应器，包括池体8、转换器3、生物滤料层10、承托层13、水气配送核岛及反冲洗压缩管道，所述的承托层13设置在池体8的下部，用于支撑生物滤料，所述的生物滤料层10设置在承托层13上部，用于污水生物杂质过滤，所述的转换器3一端与进水管1连接，转换器3与进水管1相对一端与出水管连接，所述的转换器3中部与反洗进水管2连接，所述的水气配送核岛包括反洗水分配器、内循环曝气器和微正压消泡器6，所述的反洗水分配器设置在池体8的底部，包括分配器15、配水孔16及配水层17，用于在反冲洗时生物膜擦洗去除，所述的分配器15设置在反应器池体8的底部，分配器15两侧壁上设置有配水孔16，配水层17设置在分配器15与池体8之间的空腔中，所述的内循环曝气器设置在分配器15的上部，分配器15与内循环曝气器之间设置有活动隔板151，所述的内循环曝气器包括内循环曝气提升器11、曝气器12，所述的内循环曝气提升器11设置在池体8中部，用于提供污水提升的通道，所述的曝气器12设置在内循环提升器11内，一端与空气管5连接；所述的微正压消泡器6设置在内循环曝气器的顶部，用于污水处理过程中的消泡；所述的反冲洗压缩气管道包括穿过生物料层设置的压缩风管4及均布设置在承托层13的松动风管，处理后的水经过排水口7排出。

所述的微正压消泡器6，包括隔离罩61、出气口63、出液口64及尖刺隔板66，所述微正压消泡器6与内循环曝气提升器11配合使用，设置在内循环曝气提升器11的顶部；所述的隔离罩61通过尖刺隔板66设置在内循环曝气提升器11的顶部并形成空间；所述尖刺隔板66设置有纵横筋板，所述的隔离罩61下部设置有出气口，所述出气口63下部设置有出液口64；

所述的转换器包括主管31、封闭隔板及检测管37，所述主管31长度方向的一端固定设置有进水管1，沿着主管31长度方向的另一端与出水管连接，所述的进水管1与主管31接触处的侧壁上设置有凸起36，与封闭隔板配合使用；所述的反冲洗管2设置在主管31的宽度方向，所述的反冲洗管2与主管31接触处的侧壁上设置有凸起36，与封闭隔板配合使用；所述的封闭隔板通过转轴34固定在主管31上，所述封闭隔板的密封面积大于进水管1、反冲洗管2的管道面积，所述封闭隔板由包括接触层351和支撑层352，用于封闭管道内水流方向变换，所述的接触层351为橡胶层，设置在支撑层352的两侧，可以增强密封性，所述的支撑层352为金属层，保证封闭隔壁的强度；所述的进水管1及反冲洗管2分别设置有检测管37，用于检测管道的密封性；

所述的内循环微正压固定床生物反应器可以同时布置多个水气配送核岛；

在实施例1中，在内循环微正压固定床生物反应器运行时空气由空气管通入内循环曝气提升器，完成对污水的充氧并举升污水，微正压消泡器消泡后进入曝气池的清水区，充氧后的污水下流经过生物滤料层，污染物经滤料及微生物的吸附降解，经反洗分配器再进入曝气提升器，完成的污水在曝气池中的一次充氧、吸附、降解、过滤。附着在滤料上的微生物连续降解污水的有机物和氨氮，完成氨氮的硝化反硝化及污染物的碳化。污水经空气提升充氧后，进入生物填料层，污染物被吸附降解，从底部进入水气配送核岛内，循环流动，如此反复进行，污染物降解更为彻底高效，克服传统上流式或下流式曝气生物滤池的一次与填料接触吸附就被排出的弊端。

具体实施例中，污水由进水管进入，经转换器进入水气配送核岛中。空气由空气管进入水气配送核岛中，经曝气器提升污水并充氧，气水混合液在内循环曝气提升器中向上流动，如充氧过程中产生的泡沫在微正压消泡器中消泡，气水进入清水区中，清水可以通过出水管排出；充氧后的污水中有机污染物在生物滤料层中被吸附、截留、生物氧化去除，经水气配送核岛底部的配水孔进入到内循环曝气提升器中循环流动。

污水经过一段时间的运行，填料层对污染物的不断的吸附降解，富集的较厚生物膜需要适当去除。采用的压缩风进入水气配送核岛，在其底部的环管均匀分配到曝气池中的承托层中，对填料层脉冲松动、搓洗。采用的反洗水经转换器，截断正常进水，进入分配器，阻断内循环水的流入，从配水孔流出到配水层中，对滤料层进行均匀的反洗。反冲洗时，压缩风由压缩风管进入经四周的分配风管均匀分配，脉冲松动生物滤料层，将老化的生物膜搓洗去除。反冲洗水由反洗管道进入，转换器阻断正常运行时污水的进入，经分配器、配水孔进入配水层中，穿越承托层，将生物滤料层中老化的生物膜擦洗去除。

内循环微正压固定床生物反应器将曝气充氧提升、进水分配、反洗水分配、压缩空气分配、正压消解泡沫等功能均集中于水气配送核岛，核岛内的结构利用流体力学原理完成各自的功能，免检修、免维护、造价低集成度高，布水收水均匀，突破了原有曝气生物滤池单一面积不能过大的限制，简化了管道布局，减轻了操作强度。

本发明的固定床微正压生物反应器，具有结构紧凑，主要管道可以布置在池顶，非常适宜利旧现有水池的改造，同时净化效率高，占地面积小，处理效果稳定。与传统的污水反应器相比较，动力效率提高，内部构件的体积减少了7%，生物反应器的占空比由85%提高到95%，填料层高度提高30%。在下表中，内循环生物反应器与传统曝气生物滤池的数据对比：

名称	普通污水反应器	内循环污水反应器	提升率（%）
				有机负荷	2.0-3.0kgBOD/（m³*d）	2.5-4.0kgBOD/（m³*d）	33
过滤滤速	0.8~1.5m/h	1.2-2.2m/h	47
				水力停留时间	1.0~2.0h	1.0-1.5h	25
COD去除率	最高20%	最高40%	50

在实施例2中，结合附图2，转换器包括主管、进水管、反冲洗管、封闭隔板及检测管，封闭隔板设置有配重调节装置，可以用于调节封闭隔板的灵敏度，适应水压的变化保证密封效果；所述的凸起为三角形，增强封闭隔板与进水管、反冲洗管接触时的密封性；所述的检测管设在反应器的外侧，并设置有开关阀门，用于检测密封隔板的密封性；所述的进水管、反冲洗管与主管接触的位置为方管；所述的封闭隔板为方形板，设置在主管底部转轴的长度与隔板的宽度一致，接触面积大，使用寿命长。

在正常运行时，进水通过进水管进入污水处理反应器，在进水压力的作用下，封闭隔板被压在反冲洗管的管口上，同时通过设置在侧壁的凸起实现封闭隔板对管道到的密封，利用橡胶层与凸起的相互嵌入保证了对水的密封，另外可以通过反冲洗管的检测管检测密封性是否良好；在需要进行反冲洗时，关闭进水水泵，反冲洗的压力水进入管道，在反冲洗水的压力下，封闭隔板在压在进水管的管口上，同时通过设置在侧壁的凸起实现封闭隔板对管道到的密封，利用橡胶层与凸起的相互嵌入保证了对水的密封，另外可以通过反冲洗管的检测管检测密封性是否良好。

在实施例3中，结合附图3微正压消泡器，微正压消泡器包括隔离罩、出气口、出液口及尖刺隔板，所述尖刺隔板为两层；所述尖刺隔板的纵横筋板形成的空腔大小不同，便于消除不同的泡沫；所述的出气口的大小是可调整的；所述的出气口、出液口均设置在水下，消减泡沫的同时，还能够起到提高充氧效率的作用。

在实施例中，气水混合液分别经过曝气管及污水管进入水气配送核岛，在管道出口位置，因为形成的气泡较轻，因此气泡集中在隔离罩与内循环曝气提升器顶部形成空间内，同时伴随着气泡的不断增加，气泡相互挤压，部分气泡被挤破，另外一部分气泡在通过尖刺隔板时被斜刺刺破，最终空气通过出气口溢出，消除了泡沫，水则通过出液口排除；同时因为出气口、出液口均设置在水下，消减泡沫的同时，还能够起到提高充氧效率的作用。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种内循环微正压固定床生物反应器且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种内循环微正压固定床生物反应器，包括池体、转换器、生物滤料层、承托层、水气配送核岛及反冲洗压缩管道，所述的承托层设置在池体的下部，用于支撑生物滤料，所述的生物滤料层设置在承托层上部，用于污水内生物杂质的过滤，其特征在于：所述的转换器一端与进水管连接，转换器与进水管相对一端与出水管连接，所述的转换器中部与反冲进水管连接，所述的水气配送核岛包括反洗水分配器、内循环曝气器和微正压消泡器，用于在反冲洗时擦洗去除生物膜的反洗水分配器设置在池体的底部，包括分配器、配水孔及配水层，所述的分配器设置在反应器池体的底部，分配器两侧壁上设置有配水孔，配水层设置在分配器与池体之间的空腔中，所述的内循环曝气器设置在分配器的上部，分配器与内循环曝气器之间设置有隔板，所述的内循环曝气器包括内循环曝气提升器及曝气器，所述的内循环曝气提升器设置在池体的中部，提供污水提升的通道，所述的曝气器设置在内循环提升器内，曝气器的一端与空气管连接；所述的微正压消泡器设置在内循环曝气器的顶部；所述的反冲洗压缩气管道包括穿过生物料层设置的主压缩风管及均布设置在承托层的松动风管；

所述的微正压消泡器包括隔离罩、出气口、出液口及尖刺隔板，所述微正压消泡器与内循环曝气提升器配合使用，设置在内循环曝气提升器的顶部；所述的隔离罩通过尖刺隔板设置在内循环曝气提升器管路的顶部并形成空间；所述尖刺隔板设置有纵横筋板；所述的隔离罩下部设置有出气口，所述出气口下部设置有出液口；

所述尖刺隔板为两层，所述尖刺隔板的纵横筋板形成的空腔大小不同，所述的出气口大小可调，所述的出气口、出液口均设置在水下；

所述的转换器包括主管、封闭隔板及检测管，所述主管长度方向的一端固定设置有进水管，沿着主管长度方向的另一端与水处理反应器的底部连接，所述的进水管与主管接触处的侧壁上设置有与封闭隔板配合使用的凸起；所述的反冲洗管设置在主管的宽度方向，所述的反冲洗管与主管接触处的侧壁上设置有与封闭隔板配合使用的凸起；所述的封闭隔板通过转轴固定在主管上，所述封闭隔板的密封面积大于进水管、反冲洗管的管道面积，所述封闭隔板包括接触层和支撑层，所述的接触层为橡胶层，设置在支撑层的两侧；所述的支撑层为金属层；所述的进水管及反冲洗管分别设置有用于检测管道的密封性的检测管。

2.根据权利要求1所述的一种内循环微正压固定床生物反应器，其特征在于：所述的内循环微正压固定床生物反应器布置多个水气配送核岛。

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