CN108298775B - 一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，包括生物移动床和设置在生物移动床侧壁外周的沉淀池，生物移动床内装有悬浮填料，底部边缘设置有曝气装置，底部中央还设置有射流布水器，且具有进水口，侧壁上还开设有沉淀池入口，沉淀池下方具有污泥回流口，从污泥回流口流出的污泥与进水混合后通过射流布水器向生物移动床底部边缘射出，继而与所述悬浮填料接触形成混合液，再通过曝气装置向上提升形成好氧‑缺氧交替的水力循环脱氮环境。本装置实现高效脱氮的同时集沉淀功能于一体，解决了塔式脱氮反应器中悬浮填料易流失、运行流化不均匀的技术问题，结构紧凑、占地面积小、运行简单，又可实现污泥及时无动力回流，节能明显。

Description

一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔

技术领域

本发明属于环保设备领域，涉及一种有机废水生物脱氮装置，特别是涉及一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔。

背景技术

流化床生物膜反应器是近来脱氮反应工艺中的新型生物膜反应器，一般配合厌氧池、缺氧池、流化床反应器和沉淀池按照顺序连接而成。整个工艺在运行过程存在设备分散、控制难度大，填料流失严重等情况；作为主要设备的流化床生物膜反应器随着运行时间增长，填料生物膜增厚，加以传统的微孔曝气及不合理的布置方式会造成填料逐渐运动不均匀、分层的情况，从而设备通常会存在较大死角，进而严重影响系统处理能力。

授权公告号为CN102134149B的中国发明专利公开了“一种复合式移动床物生膜反应器”，设计了一种一体式构造，但是该反应器存在问题：采用传统的曝气方式，悬浮填料在反应器内部不能形成均匀的流化状态，且悬浮填料容易在反应器本体底部的边缘处堆积从而流失，影响反应器运行；另外该反应器本体下方侧壁沉淀池污泥回流处直接设置进水口，没有均匀布水设计，设备底部易堆积填料、污泥，这进一步阻碍了悬浮填料的回流循流，使得该设备存在填料流失、运行流化不均匀的缺点。

针对以上问题需要简化系统工艺，开发更好的集成设备，改善填料流失、运行流化不均匀的难题，在尽量少的占地面积、方便快捷施工安装以及不增加能耗的情况下，保证设备处理能力，以满足中小型工业废水处理站的现有脱氮系统的快速改造需求。

发明内容

本发明目的是要提供一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，解决了塔式脱氮反应器中悬浮填料易流失、运行流化不均匀的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，包括生物移动床和设置在所述生物移动床侧壁外周的沉淀池，所述生物移动床内装有悬浮填料，所述生物移动床内侧底部设置有曝气装置，所述生物移动床具有进水口，所述生物移动床的侧壁上开设有通向所述沉淀池的沉淀池入口，所述沉淀池下方具有污泥回流口，所述污泥回流口通入所述生物移动床内，所述曝气装置分布在所述生物移动床内侧底部的边缘，所述生物移动床内侧底部的中央还设置有射流布水器，从所述污泥回流口流出的污泥与污水混合后经所述进水口进入所述生物移动床内，通过所述射流布水器向所述生物移动床底部边缘射出，继而与所述悬浮填料（5）接触形成混合液，再通过所述曝气装置向上提升实现水力循环。

优化地，所述曝气装置包括曝气管和连接在所述曝气管上的旋流曝气器，所述旋流曝气器为竖直设置，所述旋流曝气器从下方吸流，向上方射流。

进一步地，所述旋流曝气器在以所述射流布水器为圆心不同径长的两个圆周上间隔15°~30°均匀交错布置。

优化地，所述进水口中设置有混合射流器，所述沉淀池的污泥回流口设置在所述混合射流器上，所述混合射流器连通到所述射流布水器上。

进一步地，所述沉淀池具有污泥沉淀槽，所述污泥沉淀槽的下方设置污泥回流管，所述污泥回流管下方设置有所述污泥回流口。

更进一步地，所述污泥回流管有多个，所述污泥回流管均布在所述污泥沉淀槽下方，所述进水口的数量与所述污泥回流管的数量相对应且所述进水口均布在所述生物移动床侧壁上。

进一步地，与所述污泥回流管相连接设置有排泥管，所述排泥管上设置有控制阀。

优化地，所述沉淀池入口中设置有过滤筛板。

优化地，所述悬浮填料为尺寸1cm~2cm的立方体亲水性聚氨酯填料，比表面积大于4000m²/m³。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，由于生物移动床内侧底部的中央设置有射流布水器，曝气装置设置在所述生物移动床内侧底部的边缘，这样射流布水器从底部的中央向底部的边缘射出水流，在底部边缘设置的曝气系统进而将水流带向上升，水流沿着生物移动床的内壁上升，随后水流会在生物移动床的上部从边缘向中央汇集然后向下流动，到达底部后，再由于射流布水器射出水流的动力作用，水流会进行下一个如上的循环，在这过程中，悬浮填料随着水流一起运行，由于设置在生物移动床底部的边缘有曝气系统，悬浮填料不会在生物移动床底部的边缘聚集不流动，因此悬浮填料不会流失而且运行均匀。

进一步地，本发明的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，曝气装置包括旋流曝气器，它能在曝气的同时向上形成大的水流，而且能随水流同时吸取和喷出悬浮填料，有利于悬浮填料在水流中流化均匀运行。

进一步地，旋流曝气器在以射流布水器为圆心不同径长的两个圆周上间隔15°~30°均匀交错布置，这有利于生物移动床底部边缘的水流均匀向上被提升，为生物移动床内部沿水流循环形成好氧-缺氧的脱氮环境提供动力条件，即在反应塔的内部形成四周好氧混合液向中心流动而形成缺氧混合液的循环流动状态，为高效生物脱氮提供必备的溶解氧环境。

进一步地，在进水口上设置有混合射流器，混合射流器利用进水动力在其内腔形成局部真空为污泥回流提供吸力，有利于将进水和回流污泥在混合射流器内腔处预先混合，再共同输送到射流布水器中进行射流布水，有利于提高污泥回流效率。

进一步地，沉淀池具有污泥沉淀槽，有利于污泥在污泥沉淀槽中聚集，进而流入污泥沉淀槽下方的污泥回流管中。

进一步地，污泥回流管有多个，均布在污泥沉淀槽下方，进水口也相应地设置多个，污泥在进水口中的混合射流器中与进水混合进入生物移动床中，这有利于提高污泥回流的效率以及进水的效率。

进一步地，污泥回流管上设置有排泥管，排泥管上设置有控制阀，可根据设备工作情况选择是否排除污泥以及排除多少污泥。

进一步地，沉淀池入口中设置有过滤筛板，这能够防止悬浮填料从沉淀池入口流出从而流失，进而保障反应塔内的生物量，维持其较高的脱氮效果。

进一步地，悬浮填料的尺寸是1cm~2cm的立方体亲水性聚氨酯填料，这能保证悬浮填料在生物移动床中自由地流转，即使在旋流曝气器中，也能正常流转；大于4000m²/m³的比表面积为微生物附着提供优良载体，并且在单个悬浮填料内部从里到外也可形成缺氧-好氧的脱氮环境，进而加强了反应塔的脱氮效果。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔的结构示意图；

图2是图1所示实施例的俯视图；

其中，附图标记说明如下：

1、生物移动床；2、沉淀池；3、射流布水器；4、曝气装置；5、悬浮填料；6、沉淀池入口；7、污泥沉淀槽；8、污泥回流管；9、进水口；10、出水环堰；11、排泥管；12、旋流曝气器；13、混合射流器；14、过滤筛板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。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。

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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是根据本发明一个实施例的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔的结构示意图，图2是图1所示实施例的俯视图。生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔一般性地包括生物移动床1和沉淀池2。生物移动床1主要用于污水的生物脱氮，沉淀池2主要用于污水的污泥沉淀。

如图1和图2所示，生物移动床1为带底圆筒，具有底壁和侧壁，生物移动床1直径可为6m~8m，高度可为8m~11m。生物移动床1内装有悬浮填料5，悬浮填料5为亲水性聚氨酯填料，悬浮填料5为尺寸1cm~2cm的立方体，投放密度20%~35%。悬浮填料5直接投放入污水中，无需填料支架，该悬浮填料5在设备运行时随水流运动的流动性好。悬浮填料5的比表面积大于4000m²/m³，为微生物附着提供优良载体，并且在单个悬浮填料5内部从里到外也可形成缺氧-好氧的脱氮环境，进而加强了反应塔的脱氮效果。生物移动床1内侧底部的中央设置有水平射流的射流布水器3，射流布水器3具有4个水平射流口。生物移动床1的内侧底部的边缘设置有曝气装置4，曝气装置4包括旋流曝气器12，旋流曝气器12是本领域技术人员知晓的一种即能强力带动水流又能产生均匀的曝气气泡的曝气器，旋流曝气器12的曝气服务面积为4 m²~6m²/只。旋流曝气器12在生物移动床1底壁上在以射流布水器3为圆心不同径长的两个圆周上间隔15°~30°均匀交错布置，也就是说，以15°为例，旋流曝气器12在两个圆周上分布，不妨称这两个圆周为大圆和小圆，这两个圆周的半径不一样，这两个圆周均是以射流布水器3为圆心，在小圆上相邻的两个旋流曝气器12到射流布水器3之间的连线形成一个夹角，该夹角大小是30°，该夹角的平分线经过大圆上的一个旋流曝气器12，而且小圆和大圆上的所有旋流曝气器12相互对应均有这样的关系，大圆与小圆上的所有旋流曝气器12与射流布水器3的连线形成从射流布水器3发出的均匀间隔15 °的线段。这样的均匀交错布置能够使得旋流曝气器12有较大的工作范围，且使得水流在生物移动床1底部边缘均匀地被提升。在本发明的其它实施例中，还可以将旋流曝气器12在以射流布水器3为圆心的一个圆周上间隔15°~30°均匀布置，这同样能使水流在生物移动床1底部边缘均匀地被提升。生物移动床1的下方侧壁上设置有进水口9。

如图1和图2所示，生物移动床1侧壁外周设置沉淀池2，生物移动床1的侧壁上开设有通向沉淀池2的沉淀池入口6。在沉淀池入口6中设置有过滤筛板14，过滤筛板14的高度0.8m~1.0m，开孔孔径5mm~8mm，过滤筛板14能阻止生物移动床1中的悬浮填料5漏出到沉淀池2中。沉淀池2的上方设置有出水环堰10。出水环堰10设置在沉淀池2上方的内壁，沉淀池2中的经过脱氮和沉淀后的水会从出水环堰10溢出，出环环堰10围绕沉淀池2内壁一周，能够从沉淀池2的一周收集出水，出水效率高而且均匀。与出水环堰10连通设置有出水口（图中未示出）。沉淀池2具有污泥沉淀槽7，污泥沉淀槽7有利于污泥在其中沉积。污泥沉淀槽7的下方设置污泥回流管8，污泥回流管8下方设置有污泥回流口（位于污泥回流管8和混合射流器13相接处）。与污泥回流管8相连接设置有排泥管11，排泥管11上设置有控制阀，可根据设备工作情况选择是否排除污泥以及排除多少污泥（悬浮填料5在与污水接触脱氮时，会有生物从悬浮填料5上脱落产生污泥，因此设备工作一段时间后需要排除设备中的部分污泥）。

在进水口9中设置有混合射流器13，沉淀池2的污泥回流口设置在混合射流器13上，混合射流器13连通到射流布水器3上。混合射流器13将回流污泥与进水混合，打入到射流布水器3中，有利于提高污泥回流效率。在混合射流器13射流时，在其内部会形成真空促使污泥的吸入，混合效果较好。

污泥回流管8有8个，均匀分布在污泥沉淀槽7下方，与之相对应进水口9也设置有8个，均布在生物移动床1侧壁。有多个污泥回流管8一起回流，污泥回流效率高；有多个进水口9一起进水，进水的效率高。这提高了设备的工作效率。

生物移动床1和沉淀池2的主体均为碳钢材料制成，表面涂覆沥青达到防腐目的，耐热要求大于60℃。整个设备水力停留时间保持在18h~20h。沉淀池2的表面负荷保持在0.8m³/m²·h ~1.0 m³/m²·h。

与现有技术中授权公告号为CN102134149B的中国发明专利相比，由于旋流曝气器12是设置在生物移动床1底部的边缘，旋流曝气器12带动边缘的水流向上提升，这样悬浮填料5不会在底部边缘聚集。另外由于在生物移动床1底部的中央设置了水平射流的射流布水器3，射流布水器3和旋流曝气器12均能大功率地带动水流流动，射流布水器3和旋流曝气器12配合工作带动水流进行有效地循环，因此无需在悬浮填料5中设置隔板来区分有氧区和厌氧区并限制水流的流向，水流会自动如图1中的箭头所指那样循环往复地流动，在一个循环过程中形成脱氮所需要的好氧-缺氧环境，加上单个填料内部形成的好氧-缺氧微环境，可以说本发明的设备更加简捷、高效。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，包括生物移动床（1）和设置在所述生物移动床（1）侧壁外周的沉淀池（2），所述生物移动床（1）内装有悬浮填料（5），所述生物移动床（1）内侧底部设置有曝气装置（4），所述生物移动床（1）具有进水口（9），所述生物移动床（1）的侧壁上开设有通向所述沉淀池（2）的沉淀池入口（6），所述沉淀池（2）下方具有污泥回流口，所述污泥回流口通入所述生物移动床（1）内，其特征在于：所述曝气装置（4）分布在所述生物移动床（1）内侧底部的边缘，所述生物移动床（1）内侧底部的中央还设置有射流布水器（3），从所述污泥回流口流出的污泥与污水混合后经所述进水口（9）进入所述生物移动床（1）内，通过所述射流布水器（3）向所述生物移动床（1）底部边缘射出，继而与所述悬浮填料（5）接触形成混合液，再通过所述曝气装置（4）向上提升实现水力循环，所述曝气装置（4）包括曝气管和连接在所述曝气管上的旋流曝气器（12），所述旋流曝气器（12）为竖直设置，所述旋流曝气器（12）从下方吸流，向上方射流，所述旋流曝气器（12）在以所述射流布水器（3）为圆心不同径长的两个圆周上间隔15°~ 30°均匀交错布置，所述进水口（9）中设置有混合射流器（13），所述沉淀池（2）的污泥回流口设置在所述混合射流器（13）上，所述混合射流器（13）连通到所述射流布水器（3）上。

2.根据权利要求1所述的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，其特征在于：所述沉淀池（2）具有污泥沉淀槽（7），所述污泥沉淀槽（7）的下方设置污泥回流管（8），所述污泥回流管（8）下方设置有所述污泥回流口。

3.根据权利要求2所述的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，其特征在于：所述污泥回流管（8）有多个，所述污泥回流管（8）均布在所述污泥沉淀槽（7）下方，所述进水口（9）的数量与所述污泥回流管（8）的数量相对应且所述进水口（9）均布在所述生物移动床（1）侧壁上。

4.根据权利要求2所述的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，其特征在于：与所述污泥回流管（8）相连接设置有排泥管（11），所述排泥管（11）上设置有控制阀。

5.根据权利要求1所述的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，其特征在于：所述沉淀池入口（6）中设置有过滤筛板（14）。

6.根据权利要求1所述的生物移动床沉淀一体化脱氮反应塔，其特征在于：所述悬浮填料（5）为尺寸1cm ~ 2cm的立方体亲水性聚氨酯填料，比表面积大于4000 m ² /m³。