CN107344761A - 一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器及其制作方法，属于水质净化环境领域。根据不同地区的农田排水特点，采用模块化设计，对于不同流量和水质的排水特性，通过不同填料、不同数量的模块组合，达到最佳和最经济的水质净化效果。本发明采用室内模块化的方式，简单易行、花费较低、耗时较少。最重要的是，可以根据不同污水处理量选取单元组合。完全用生物除磷很难达到排放标准，同时脱氮除磷会使系统变得更为复杂，可以针对不同污染物使用不同的填料单元，从而提高去除效率。多个单元自由组合可以更好地控制环境条件，如pH、温度等。

Description

一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应 器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器及其制作方法，属于水质净化环境领域，可以用于非点源污染源的治理。

背景技术

生物法是废水处理技术中应用最久最广且相当有效的一种方法，主要是利用水中微生物以有机物为营养物质将水中的有机物氧化分解转化为无机物，采取一定的人工方法，创造一个有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及细微悬浮状态的有机污染物，转化为稳定、无害的无机物的废水处理方法。

从研究的范围上来看，生物反应器目前己经在多个领域得到应用，如垃圾填埋场/堆肥沥滤液处理、城市污水处理及回用、粪便污水处理、工业废水处理，和饮用水生产等，用于去除污水中的化学需氧量(COD)、总氮(TN),氨氮、总磷(TP),硝酸盐、亚硝酸盐等水质指标。目前，有一种新型分格复合填料曝气生物滤池(专利号:ZL201320648450.2)，通过分格创造了缺氧和好氧环境，进而提高了脱氮效率，同时采用3种不同粒径的填料(复合填料)，提高过滤性能，强化了悬浮物的去除。若所需处理的污染源不断变化，上述专利则需每次都制造相对应的生物滤池，工艺流程较为繁琐且造价较高。

生物反应器技术传统上属于污水处理和水处理领域，但是无论是废水还是原水的水质以及流量都相对稳定，或者随季节、昼夜有着规律性的变化。然而，无论是农业还是城市暴雨性形成的非点源污染在水量还是水质，变化都更为明显，需要有着更为灵活的技术方案。利用生物反应器技术净化农田排水是一种利用原来的水质净化技术的一种尝试，但是以农田排水和城市径流为代表的非点源在水量和水质上都差别很大，成套的生物反应器往往难以做到经济有效。

发明内容

针对上述现有技术的不足，针对非点源污染的特点，结合以下3个问题点:1）非点源污染水质特点及相应的处理需求、2）非点源污染水量变化、3）填料组成及模块单元设计方案，本发明提出一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器及其制作方法。本发明根据不同地区的农田排水特点，采用模块化设计，对于不同流量和水质的排水特性，通过不同填料、不同数量的模块组合，达到最佳和最经济的水质净化效果；同时，模块化的设计有利于系统的维护、保养及布置。

本发明的技术方案是：一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，该反应器为长方体结构，该反应器内沿长度方向设有若干单元填料模块盒；该反应器右侧下部设有入流管，入流管伸入反应器内部并连接于最右端的单元填料模块盒右侧下部，且入流管与该单元填料模块盒连通；该反应器左侧下部设有出流管，出流管伸入反应器内部并与最左端的单元填料模块盒左侧下部连接，且出流管与该单元填料模块盒连通；该反应器内相邻两个单元填料模块盒之间通过连接管连通，连接管的一端与右侧单元填料模块盒的左侧上部连接，连接管的另一端与左侧单元填料模块盒的右侧下部连接。

进一步地，每个单元填料模块盒内放置不同的填料。

进一步地，所述填料为活性炭、木屑、矿渣、煤渣。

进一步地，所述反应器为敞口式结构。

进一步地，所述单元填料模块盒为敞口式结构。

上述一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）制作单元：根据污水处理量确定单元填料模块盒个数及具体尺寸，确定生物反应器尺寸；

2）调查水质和水文：所需处理的非点源污染物种类和含量；

3）确定介质材料：根据所需处理的污水类型确定填料的种类；

4）确定介质水力特性：根据所需处理的污水污染程度选择填料粒径；

5）确定单元组成：确定填料浓度，合理制定确定单元填料模块盒组合顺序；

6）安装系统：将填料按浓度放入单元填料模块盒中，并将单元填料模块盒按事先拟定顺序连接；

7）实验结束后实测污水处理效果，如果满足要求可以按照该系统处理；若不满足，更改单元填料模块盒组成，即改变填料的种类、数量，直到满足污水处理要求为止。

本发明根据当地暴雨特征以及集雨区特性确定入流过程,以及填料特性确定生物反应器尺寸；根据不同的处理需求设计填料盒单元大小且针对不同的水质状况采用不同填料的模块，如为了加强N的去除，可以增加添加了活性炭的单元；而为了改善P去除，则可以增加添加铁矿渣的单元；根据不同的水力需求，合理确定不同透水特性的材质组成，如通过选用不同颗粒大小的有机物及矿物材料，调节生物反应器的水力性能。

本发明的有益效果：

本发明采用室内模块化的方式，简单易行、花费较低、耗时较少。最重要的是，可以根据不同污水处理量选取单元组合。完全用生物除磷很难达到排放标准，同时脱氮除磷会使系统变得更为复杂，可以针对不同污染物使用不同的填料单元，从而提高去除效率。多个单元自由组合可以更好地控制环境条件，如pH、温度等。

相对于背景技术中的专利案例，本发明采用含有不同填料的单元，可根据实际情况组合使用，经济实用，且单元化更利于装置的维修与保养。

随着我国水资源保护和水环境的深入，以农业污染为代表的非点源污染逐渐成为水质改善的焦点。但是由于非点源污染的特点，难以采用传统水处理技术的生物反应器。本专利进行模块化，可以更有针对性地适用于变化更大的非点源治理。

附图说明

图1为本发明的生物反应器模型；

图2为本发明单元填料模块盒组成的示意图；

图3为填充介质（填料）的筛选(分堆图)；

图中：1. 反应器、2. 单元填料模块盒、3. 入流管、4. 出流管、5. 连接管。

具体实施方式

如图2所示，一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，该反应器1为长方体结构（敞口式结构），该反应器内沿长度方向设有若干单元填料模块盒（敞口式结构）2，每个单元填料模块盒内放置不同的填料，该填料为活性炭、木屑、矿渣、煤渣等。

该反应器右侧下部设有入流管3，入流管伸入反应器内部并连接于最右端的单元填料模块盒右侧下部，且入流管与该单元填料模块盒连通；该反应器左侧下部设有出流管4，出流管伸入反应器内部并与最左端的单元填料模块盒左侧下部连接，且出流管与该单元填料模块盒连通；该反应器内相邻两个单元填料模块盒之间通过连接管5连通，连接管的一端与右侧单元填料模块盒的左侧上部连接，连接管的另一端与左侧单元填料模块盒的右侧下部连接。

一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）制作单元：根据污水处理量确定单元个数及具体尺寸。

2）调查水质和水文：所需处理的非点源污染物种类和含量。

3）确定介质材料：根据所需处理的污水类型确定填料的种类，例如活性炭、矿渣、煤渣、木屑等。

4）确定介质水力特性：根据所需处理的污水污染程度选择填料粒径。

5）确定单元组成：确定填料浓度，合理制定单元组合顺序。

6）安装系统：将填料按浓度放入单元中，并将单元按事先拟定顺序连接。

7）实验结束后实测污水处理效果，如果满足要求可以按照该系统处理。若不满足，更改单元组成(填料的种类、数量等)，直到满足要求为止。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，该反应器（1）为长方体结构，该反应器内沿长度方向设有若干单元填料模块盒（2）；该反应器右侧下部设有入流管（3），入流管伸入反应器内部并连接于最右端的单元填料模块盒右侧下部，且入流管与该单元填料模块盒连通；该反应器左侧下部设有出流管（4），出流管伸入反应器内部并与最左端的单元填料模块盒左侧下部连接，且出流管与该单元填料模块盒连通；该反应器内相邻两个单元填料模块盒之间通过连接管（5）连通，连接管的一端与右侧单元填料模块盒的左侧上部连接，连接管的另一端与左侧单元填料模块盒的右侧下部连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，每个单元填料模块盒内放置不同的填料。

3.根据权利要求2所述的一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，所述填料为活性炭、木屑、矿渣、煤渣。

4.根据权利要求1所述的一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，所述反应器为敞口式结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器，其特征是，所述单元填料模块盒为敞口式结构。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种基于功能及容量模块化设计的非点源水质净化生物反应器的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

1）制作单元：根据污水处理量确定单元填料模块盒个数及具体尺寸，确定生物反应器尺寸；

2）调查水质和水文：所需处理的非点源污染物种类和含量；

3）确定介质材料：根据所需处理的污水类型确定填料的种类；

4）确定介质水力特性：根据所需处理的污水污染程度选择填料粒径；

5）确定单元组成：确定填料浓度，合理制定确定单元填料模块盒组合顺序；

6）安装系统：将填料按浓度放入单元填料模块盒中，并将单元填料模块盒按事先拟定顺序连接；

7）实验结束后实测污水处理效果，如果满足要求可以按照该系统处理；若不满足，更改单元填料模块盒组成，即改变填料的种类、数量，直到满足污水处理要求为止。