CN108358314A - 污泥临近回流生物反应器与其组合设施及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污泥临近回流生物反应器，包括泥水混合反应池，泥水混合反应池侧边接有泥水分离池，泥水混合反应池底部设有导泥管，导泥管进泥端与所述泥水分离池底部相接、出泥端接有套筒，套筒垂直设置于泥水混合反应池中且内部设有提升污泥的螺旋搅拌器；还公开了一种污泥临近回流生物反应器组合设施，由四个污泥临近回流生物反应器首尾依次相接构成周向的环式泥水混合反应区和中心区域的泥水分离区；还公开了所述污泥临近回流生物反应器与其组合设施的应用，所述污泥临近回流生物反应器及其组合设施有效保持菌种的特异性、活性及浓度，避免不必要的污泥驯化时间，极大提高污水处理效率，且管理操作方便，显著降低污水处理成本。

Description

污泥临近回流生物反应器与其组合设施及应用
技术领域
本发明属于污水的生化处理技术领域，具体为污泥临近回流生物反应器与其组合设施及应用。
背景技术
现有的生物处理工艺单元，包括好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、水解酸化预处理工艺、厌氧-缺氧-好氧(A2/O)工艺、多段缺氧-好氧(多段AO，或称Bardenpho)，厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧(Phoredox)工艺等，各工艺单元中的微生物活性是污水处理效果最为主要的影响因子。
而各反应单元中，针对不同的生化阶段，有不同的微生物需求，水解酸化池中有效菌种为兼氧的水解与发酵菌，厌氧池中所需有效菌种为产氢产乙酸菌、产甲烷菌和含磷的聚磷菌，缺氧池中有效菌种为反硝化菌，好氧池中有效菌种为硝化菌以及产碱杆菌、芽孢杆菌、黄杆菌属等COD降解菌。
为保持生物反应器中污泥的浓度与活性，通常将二沉池中的污泥回流到各反应池中，但是二沉池中的污泥成分多样，且多为好氧池的沉淀污泥，缺乏特异性，为满足不同的反应池中的生物需求，需要一定时间的污泥驯化，导致各反应单元生物有效性未得到充分发挥。
发明内容
为了解决上述问题，为了保持污泥活性，减少传统污泥回流后的驯化时间，提高各反应单位的生物反应效率，本发明提出一种具有临近回流功能的生物反应器(Near RefluxBio-Reactor，简称NRBR)，即污泥临近回流生物反应器，以及其组合设施及两者的应用，所述污泥临近回流生物反应器及其组合设施有效保持菌种的特异性、活性及浓度，避免不必要的污泥驯化时间，极大提高污水处理效率，且管理操作方便，显著降低污水处理成本。
本发明的技术方案为：一种污泥临近回流生物反应器，其特征在于，所述污泥临近回流生物反应器包括泥水混合反应池，所述泥水混合反应池一侧接有泥水分离池；所述泥水分离池内设有导流板，所述导流板插入所述泥水分离池中且底部与所述泥水分离池底面设有间隙；所述导流板与相邻泥水混合反应池侧壁之间形成泥水混合反应池的泥水导流通道；所述泥水混合反应池底部设有导泥管，所述导泥管进泥端与所述泥水分离池底部相接、出泥端接有套筒，所述套筒垂直设置于泥水混合反应池中且内部设有提升污泥的螺旋搅拌器；所述泥水分离池上部设有出水口；
所述泥水混合反应池内设有若干均匀分布的泥水混合搅拌器。
所述泥水分离池内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种。
所述泥水混合反应池底部设有曝气装置，所述泥水分离池底部设有排泥管。
一种污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于，包括四个所述污泥临近回流生物反应器，所述四个污泥临近回流生物反应器首尾依次相接构成周向的环式泥水混合反应区和中心区域的泥水分离区。
所述四个污泥临近回流生物反应器分别为两个好氧型污泥临近回流生物反应器和两个厌氧型污泥临近回流生物反应器；
所述每个好氧型污泥临近回流生物反应器包括好氧泥水混合反应池和好氧段泥水分离池；所述每个厌氧型污泥临近回流生物反应器包括厌氧泥水混合反应池和厌氧段泥水分离池；所述好氧泥水混合反应池中设有曝气装置；
所述两个好氧泥水混合反应池分别位于所述环式泥水混合反应区两端；所述两个厌氧泥水混合反应池分别位于所述环式泥水混合反应区两侧；
所述两个好氧段泥水分离池分别位于所述泥水分离区两端；所述两个厌氧段泥水分离池位于所述泥水分离区两侧；所述两个厌氧段泥水分离池内部相连通；
所述好氧段泥水分离池设有内循环出水管，所述内循环出水管沿所述泥水混合反应区内泥水的循环流向导入相邻好氧泥水混合反应池内；
所述好氧段泥水分离池和厌氧段泥水分离池内均设有直接出水管。
所述好氧段泥水分离池内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种；
所述厌氧段泥水分离池内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种。
所述好氧泥水混合反应池和厌氧泥水混合反应池内均设有水平推流器。
所述厌氧段泥水分离池底部设有排泥管。
所述污泥临近回流生物反应器在污水处理方面的应用。
所述污泥临近回流生物反应器组合设施在污水处理方面的应用。
本发明包括污泥临近回流生物反应器，和由污泥临近回流生物反应器衍生而成的污泥临近回流生物反应器组合设施。
两种生物反应器均由泥水混合反应池、泥水分离池及污泥回流系统组成。在泥水混合反应区，具有混合搅拌器，充分进行生物反应，该区域水流通过堰，经导流板进入泥水分离池，泥水分离池内设有泥水沉淀结构和/或泥水分离膜结构，清水即为该池出水；泥水分离池底部沉淀的活性污泥经导泥管输送至泥水混合反应池，导泥管端部的设有竖立于池中的套筒，套筒内设有螺旋搅拌器，螺旋搅拌器在套筒内形成对底部污泥的提升力，将污泥带入泥水混合反应池的上层水体中，并将污泥均匀分布于池内，套筒高度可根据污泥回流量的需要进行调节。
污泥临近回流生物反应器可用作厌氧池、水解酸化池，在池底加装曝气装置后，通过调节不同的溶解氧浓度，可分别用作好氧池和缺氧池。也可将多个污泥临近回流生物反应器串联使用，组成A/O、A2/O、Bardenpho、Phoredox等多种组合工艺。
污泥临近回流生物反应器组合设施，采用连续环式泥水混合反应池结构，环形外部为泥水混合反应区，缺氧段(A段)、好氧段(O段)交替布置，内部为泥水分离区，实现A段、O段污泥分别临近回流功能。所述污泥临近回流生物反应器组合设施独立运行时，为Bardenpho工艺，前端串联污泥临近回流生物反应器时，可组成Phoredox工艺。
本发明的技术效果：
1.所述污泥临近回流生物反应器单独使用或组成的各种工艺，实现了厌氧段、缺氧段、好氧段污泥分别临近回流功能，有利于保持有效菌种的特异性、活性及浓度，提高了生物反应效率。
2.所述污泥临近回流生物反应器组合设施实现了各个好氧和厌氧反应段污泥临近回流的功能，在保持了有效菌种的特异性、活性及浓度，提高了生物反应效率的同时，其连续环式反应池结构，结合推流和完全混合的特点，有利于克服短流和提高缓冲能力，进一步节省用地及能耗，充分发挥生物反应的有机物降解及营养物质去除的作用。
3.本发明所述污泥临近回流生物反应器和污泥临近回流生物反应器组合设施，可组成A/O、A2/O、Bardenpho、Phoredox等多种组合工艺，应用灵活，功能多样，适应性极强，避免不必要的污泥驯化时间，极大提高污水处理效率，且管理操作方便，显著降低污水处理成本。
附图说明
图1污泥临近回流生物反应器剖面图。
图2污泥临近回流生物反应器平面布置图。
图3污泥临近回流生物反应器组合设施平面布置图。
图4污泥临近回流生物反应器组合设施A段剖面图。
图5污泥临近回流生物反应器组合设施O段剖面图。
图中，污泥临近回流生物反应器1；泥水混合反应池1.1；好氧泥水混合反应池1.1.1；厌氧泥水混合反应池1.1.2；泥水分离池1.2；好氧段泥水分离池1.2.1；厌氧段泥水分离池1.2.2；导泥管1.3；套筒1.4；螺旋搅拌器1.5；泥水混合搅拌器1.6；导流板1.7；排泥管1.8；泥水混合反应区1.9；泥水分离区1.10；内循环出水管1.11；直接出水管1.12；水平推流器1.13。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
图1-2所示，一种污泥临近回流生物反应器1，污泥临近回流生物反应器1包括泥水混合反应池1.1，泥水混合反应池1.1一侧接有泥水分离池1.2；泥水分离池1.2内设有导流板1.7，导流板1.7插入泥水分离池1.2中且底部与泥水分离池1.2底面设有间隙；导流板1.7与相邻泥水混合反应池1.1侧壁之间形成泥水混合反应池1.1的泥水导流通道；泥水混合反应池1.1底部设有导泥管1.3，导泥管1.3进泥端与泥水分离池1.2底部相接、出泥端接有套筒1.4，套筒1.4垂直设置于泥水混合反应池1.1中且内部设有提升污泥的螺旋搅拌器1.5；泥水分离池1.2上部设有出水口；泥水混合反应池1.1内设有若干均匀分布的泥水混合搅拌器1.6。泥水分离池1.2内设有泥水沉淀结构和/或泥水分离膜结构。泥水混合反应池1.1底部根据应用需要可以设有曝气装置，泥水分离池1.2底部设有排泥管1.8。
图3-5所示，一种污泥临近回流生物反应器组合设施，包括四个上述污泥临近回流生物反应器1，四个污泥临近回流生物反应器1首尾依次相接构成周向的环式泥水混合反应区1.9和中心区域的泥水分离区1.10；四个污泥临近回流生物反应器1分别为两个好氧型污泥临近回流生物反应器和两个厌氧型污泥临近回流生物反应器；每个好氧型污泥临近回流生物反应器包括好氧泥水混合反应池1.1.1和好氧段泥水分离池1.2.1；好氧段泥水分离池1.2.1内设有泥水沉淀结构和/或泥水分离膜结构；好氧泥水混合反应池1.1.1中设有曝气装置；每个厌氧型污泥临近回流生物反应器包括厌氧泥水混合反应池1.1.2和厌氧段泥水分离池1.2.2；厌氧段泥水分离池1.2.2内设有泥水沉淀结构和/或泥水分离膜结构。两个好氧泥水混合反应池1.1.1分别位于所述环式泥水混合反应区1.9两端；两个厌氧泥水混合反应池1.1.2分别位于环式泥水混合反应区1.9两侧；两个好氧段泥水分离池2.1分别位于所述泥水分离区1.10两端；两个厌氧段泥水分离池1.2.2位于泥水分离区1.10两侧；两个厌氧段泥水分离池1.2.2内部相连通；好氧段泥水分离池1.2.1设有内循环出水管1.11，内循环出水管1.11沿所述泥水混合反应区1.9内泥水的循环流向导入相邻好氧泥水混合反应池1.1.1内；好氧段泥水分离池1.2.1和厌氧段泥水分离池1.2.2内均设有直接出水管1.12。好氧泥水混合反应池1.1.1和厌氧泥水混合反应池1.1.2内均设有水平推流器13。厌氧段泥水分离池1.2.2底部设有排泥管1.8。
所述污泥临近回流生物反应器1在污水处理方面的应用，包括单独使用所述污泥临近回流生物反应器1处理污水；或若干个所述污泥临近回流生物反应器1串联使用处理污水。
所述污泥临近回流生物反应器组合设施在污水处理方面的应用，包括单独使用所述污泥临近回流生物反应器组合设施处理污水；或将所述污泥临近回流生物反应器组合设施与所述污泥临近回流生物反应器1串联使用处理污水。
本发明所述污泥临近回流生物反应器1，污水进入泥水混合反应池1.1，在泥水混合反应池1.1充分进行生物反应后，水流通过堰，经导流板1.7，进入泥水分离池1.2，泥水分离池1.2内设有泥水沉淀结构和/或泥水分离膜结构，当污泥临近回流生物反应器1规模较小时，泥水分离池1.2内为泥水沉淀结构，当污泥临近回流生物反应器1规模较大时，泥水分离池1.2内为泥水分离膜结构，必要时，泥水分离池1.2内可同时包含泥水沉淀结构和泥水分离膜结构，清水即为该池出水，泥水分离池1.2底部沉淀的活性污泥经导泥管1.3输送至泥水混合反应池1.1，导泥管1.3端部接有套筒1.4，套筒1.4内设有螺旋搅拌器1.5，螺旋搅拌器1.5在套筒1.4内形成对泥水分离池1.2底部污泥的提升力，将其带入泥水混合反应池1.1上层水体，通过混合搅拌器1.6搅拌后，活性污泥均匀分布于池内，螺旋搅拌器1.5布置于靠近进水端1/4-1/3处，套筒1.4高度可根据污泥回流量的需要进行调节，位置越低，污泥回流量越大，剩余污泥由排泥管1.8排出。
所述污泥临近回流生物反应器，可用作厌氧池、水解酸化池，在池底加装曝气装置后，调节不同的溶解氧(DO)浓度，当DO>2mg/L时，可用作好氧池，当0.2mg/L<DO≤2mg/L时，可用作缺氧池。
将多个污泥临近回流生物反应器串联使用，可组成A/O工艺(缺氧池-好氧池)、A2/O工艺(厌氧池-缺氧池-好氧池)、Bardenpho工艺(缺氧池-好氧池-缺氧池-好氧池)、Phoredox工艺(厌氧池-缺氧池-好氧池-缺氧池-好氧池)等多种组合工艺。
本发明所述污泥临近回流生物反应器组合设施，所述组合设施采用连续环式反应池结构，在水平推流器1.13的带动下，污水顺时针方向流动，好氧型污泥临近回流生物反应器和厌氧型污泥临近回流生物反应器交替设置，即缺氧段(A段)、好氧段(O段)交替布置，O段反应池即好氧泥水混合反应池1.1.1下方设置曝气装置，维持必要的溶解氧；好氧泥水混合反应池1.1.1和厌氧泥水混合反应池1.1.2内根据需要设置若干水平推流器1.9，保持池泥水混合反应区内水体的循环推流状态，从A段起始端，即厌氧泥水混合反应池1.1.2端进水，循环混合液的量较大，一般为2倍污水进水流量左右。
在A段，即厌氧型污泥临近回流生物反应器，厌氧泥水混合反应池1.1.2末端水进入厌氧段泥水分离池1.2.2，出水直接由带动力装置即内循环出水管1.11导入好氧泥水混合反应池1.1.1起始端，一般为0.5～0.8倍污水进水流量，厌氧段泥水分离池2.2污泥全部回流至厌氧泥水混合反应池1.1.2，不排泥。
在O段，即好氧型污泥临近回流生物反应器，好氧泥水混合反应池1.1.1末端水进入好氧段泥水分离池1.2.1，清水即为该池出水，当进水COD易处理达标，而主要控制指标为总氮时，好氧段泥水分离池1.2.1与厌氧段泥水分离池1.2.2分别通过直接出水管1.12同时出水，好氧段泥水分离池1.2.1的部分活性污泥经导泥管3输送至好氧泥水混合反应池1.1.1，其余剩余污泥由排泥管1.8排出。
好氧泥水混合反应池1.1.1曝气量、污水分别在好氧型污泥临近回流生物反应器和厌氧型污泥临近回流生物反应器的停留时间和处理量等参数，可根据水质情况进行调节。
污泥临近回流生物反应器组合设施独立运行时，为Bardenpho工艺，前端串联污泥临近回流生物反应器时，可组成Phoredox工艺。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种污泥临近回流生物反应器，其特征在于，所述污泥临近回流生物反应器(1)包括泥水混合反应池(1.1)，所述泥水混合反应池(1.1)一侧接有泥水分离池(1.2)；所述泥水分离池(1.2)内设有导流板(1.7)，所述导流板(1.7)插入所述泥水分离池(1.2)中且底部与所述泥水分离池(1.2)底面设有间隙；所述导流板(1.7)与相邻泥水混合反应池(1.1)侧壁之间形成泥水混合反应池(1.1)的泥水导流通道；所述泥水混合反应池(1.1)底部设有导泥管(1.3)，所述导泥管(1.3)进泥端与所述泥水分离池(1.2)底部相接、出泥端接有套筒(1.4)，所述套筒(1.4)垂直设置于泥水混合反应池(1.1)中且内部设有提升污泥的螺旋搅拌器(1.5)；所述泥水分离池(1.2)上部设有出水口；
所述泥水混合反应池(1.1)内设有若干均匀分布的泥水混合搅拌器(1.6)。
2.根据权利要求1所述的污泥临近回流生物反应器，其特征在于，所述泥水分离池(1.2)内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的污泥临近回流生物反应器，其特征在于，所述泥水混合反应池(1.1)底部设有曝气装置，所述泥水分离池(1.2)底部设有排泥管(1.8)。
4.一种污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于，包括四个污泥临近回流生物反应器(1)，所述四个污泥临近回流生物反应器(1)首尾依次相接构成周向的环式泥水混合反应区(1.9)和中心区域的泥水分离区(1.10)。
5.根据权利要求4所述污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于,所述四个污泥临近回流生物反应器(1)分别为两个好氧型污泥临近回流生物反应器和两个厌氧型污泥临近回流生物反应器；
所述每个好氧型污泥临近回流生物反应器包括好氧泥水混合反应池(1.1.1)和好氧段泥水分离池(1.2.1)；所述每个厌氧型污泥临近回流生物反应器包括厌氧泥水混合反应池(1.1.2)和厌氧段泥水分离池(1.2.2)；所述好氧泥水混合反应池(1.1.1)中设有曝气装置；
所述两个好氧泥水混合反应池(1.1.1)分别位于所述环式泥水混合反应区(1.9)两端；所述两个厌氧泥水混合反应池(1.1.2)分别位于所述环式泥水混合反应区(1.9)两侧；
所述两个好氧段泥水分离池(1.2.1)分别位于所述泥水分离区(1.10)两端；所述两个厌氧段泥水分离池(1.2.2)位于所述泥水分离区(1.10)两侧；所述两个厌氧段泥水分离池(1.2.2)内部相连通；
所述好氧段泥水分离池(1.2.1)设有内循环出水管(1.11)，所述内循环出水管(1.11)沿所述泥水混合反应区(1.9)内泥水的循环流向导入相邻好氧泥水混合反应池(1.1.1)内；
所述好氧段泥水分离池(1.2.1)和厌氧段泥水分离池(1.2.2)内均设有直接出水管(1.12)。
6.根据权利要求5所述污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于，所述好氧段泥水分离池(1.2.1)内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种；
所述厌氧段泥水分离池(1.2.2)内设有泥水沉淀结构、泥水分离膜结构中的一种或两种。
7.根据权利要求5所述污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于，所述好氧泥水混合反应池(1.1.1)和厌氧泥水混合反应池(1.1.2)内均设有水平推流器(1.13)。
8.根据权利要求5所述污泥临近回流生物反应器组合设施，其特征在于，所述厌氧段泥水分离池(1.2.2)底部设有排泥管(1.8)。
9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述污泥临近回流生物反应器在污水处理方面的应用。
10.根据权利要求4-8中任一权利要求所述污泥临近回流生物反应器组合设施在污水处理方面的应用。
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