CN109081440B - 一种生物膜反应器污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物膜反应器污水处理装置，属于污水处理技术领域，包括第一生物膜反应器和第二生物膜反应器，第一生物膜反应器内设有厌氧生物膜填料和导流筒；导流筒上方设有第一进水支管，下方设有第二进水支管，每个第一进水支管和其中一个导流筒上端相对，每个第二进水支管和其中一个导流筒下端相对，第一进水支管和第二进水支管交错间隔设置；第一生物膜反应器内设有三相分流器，三相分流器的上方设有生物转盘；第二生物膜反应器内设有环形套筒，环形套筒将第二生物膜反应器分成好氧生物膜反应区及微藻反应区。本发明采用多种生物膜组合工艺对污水进行处理，处理后的污水能达标排放，为农村小规模污水处理提供了一种新的、可行的、易于实现的方法。

Description

一种生物膜反应器污水处理装置

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种生物膜反应器污水处理装置。

背景技术

随着农业生产活动的广泛发展，农村生活污水的来源越来越广泛，主要包括农村居民生活排水、农村民俗旅游排水、农村畜禽养殖业排水、农村水产养殖业排水以及农村周边宾馆饭店排水等，这些排放的污水中污染物的成分复杂多样，主要包括总氮、总磷、COD、BOD等污染物质。

目前我国农村地区发展相对落后，技术条件有限，绝大多数的污水都是直接排入湖泊、河流或者进行土地渗灌，造成了农村地区水体和土壤的大范围污染，严重威胁着农村的生活环境。一些经济条件较好的农村地区会建立生活污水处理设施，但是这些生活污水处理设施占地面积大，结构复杂，运行也复杂，且很难将污水处理达标，很难适用于农村分散型生活污水的处理，因而必须寻求新的既简易方便又稳定可靠的方法，即亟待开发出一种经济实用、符合新农村建设要求的用于农村的污水处理装置。

生物膜法是污水生物处理的主要技术之一，它与活性污泥法并列，既是古老的、又是发展中的污水生物处理技术。生物膜法是根据土壤自净的原理发展起来的，生物膜反应器是在反应器中添加各种填料以便微生物附着生长，使在填料上形成了一层生物构成的类似于膜的结构，利用这种结构实现对污水的生物处理。生物膜法是一种高效的污水生物处理方法，且污泥产生量小，也不产生二次污染，将其用于农村生活污水的处理具备一定的应用前景。

发明内容

本发明提供了一种生物膜反应器污水处理装置，解决了现有的农村生活污水处理设施占地面积大，结构复杂，运行也复杂，且很难将污水处理达标，很难适用于农村分散型生活污水处理的问题。

本发明提供了一种生物膜反应器污水处理装置，包括第一生物膜反应器和第二生物膜反应器，所述第一生物膜反应器内设有厌氧生物膜填料，所述第一生物膜反应器内位于所述厌氧生物膜填料区域内纵向设有多个导流筒，所述第一生物膜反应器内位于所述导流筒上方处设有第一进水管，位于所述导流筒下方处设有第二进水管，所述第一进水管上设有多个第一进水支管，所述第二进水管上设有多个第二进水支管，每个所述第一进水支管均和其中一个导流筒上端开口相对，每个所述第二进水支管均和其中一个导流筒下端开口相对，且所述第一进水支管和所述第二进水支管交错间隔设置；

所述第一生物膜反应器内位于所述第一进水管上方处设有三相分流器，所述三相分流器的出气管穿过所述第一生物膜反应器的侧壁，并位于所述第一生物膜反应器外，所述第一生物膜反应器内位于所述三相分流器的上方处设有生物转盘，所述第一生物膜反应器位于所述生物转盘处的侧壁上设有第一出水管；

所述第二生物膜反应器通过所述第一出水管与所述第一生物膜反应器连通，所述第二生物膜反应器内同轴套设有环形套筒，且所述环形套筒的顶端高于所述第二生物膜反应器的顶端，所述环形套筒将所述第二生物膜反应器分隔成位于所述环形套筒内的好氧生物膜反应区以及位于所述环形套筒外的微藻反应区，所述好氧生物膜反应区内设有好氧生物膜填料，所述微藻反应区内上端设有滤板，所述微藻反应区内位于所述滤板下方处填充有微藻；所述微藻反应区位于所述滤板上方处的侧壁上设有第二出水管，所述第二出水管上设有第一提升泵，且所述第二出水管的出水端位于所述好氧生物膜反应区内；

所述好氧生物膜反应区内下端设有第三出水管，所述第三出水管上连通有第三进水管，所述第三进水管的出水端位于所述微藻反应区内，且所述第三进水管上设有第二提升泵，所述第三进水管上还设有第一阀门。

优选的，所述厌氧生物膜填料通过第一穿接绳横向穿接在所述第一生物膜反应器内，所述好氧生物膜填料通过第二穿接绳纵向穿接在所述好氧生物膜反应区内。

优选的，每个所述导流筒均包括圆柱形结构的筒体以及位于所述筒体上方的喇叭口。

优选的，每个所述导流筒均通过水平支撑杆与所述第一生物膜反应器内壁固接。

优选的，所述第一生物膜反应器内位于所述三相分流器的上方处设有环形隔板，所述生物转盘设置在所述环形隔板上。

优选的，所述生物转盘包括固定槽，所述固定槽的底板上开设有多个进水孔，所述固定槽内纵向且间隔设置有多个盘片，每个所述盘片的外周均包覆有生物膜；转轴穿过每个所述盘片的中心处，并与位于所述第一生物膜反应器外的驱动电机驱动连接。

优选的，所述滤板上开设有穿设孔，所述环形套筒上端穿过所述穿接孔。

优选的，所述第二生物膜反应器的侧壁以及所述环形套筒均采用透明材质制成。

优选的，所述第一生物膜反应器的底端、所述好氧生物膜反应区的底端以及所述微藻反应区的底端均设有排泥管，每个所述排泥管上均设有第二阀门。

优选的，所述第一生物膜反应器的下方设有污泥收集池，每个所述排泥管的出泥端均位于所述污泥收集池内。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明首先采用厌氧生物膜-好氧生物转盘工艺对污水进行处理，将生活污水中大部分的有机物和氨氮进行了去除，然后再将上述处理后的污水通入第二生物膜反应器中，利用第二生物膜反应器内微藻和细菌两类生物之间的生理功能协同作用，对污水进行了深度处理，处理后的污水的出水指标达到GB18918-2002中的一级A标准，为农村小规模污水处理提供了一种新的、可行的、易于实现的方法。

附图说明

图1为本发明生物膜反应器污水处理装置的结构示意图；

图2为本发明生物膜反应器污水处理装置中环形隔板与第一生物膜反应器的位置关系图；

图3为本发明生物膜反应器污水处理装置中导流筒在第一生物膜反应器内的位置关系图；

图4为本发明生物膜反应器污水处理装置中环形套筒在第二生物膜反应器内的位置关系图。

附图标记说明：

1-厌氧生物膜填料，2-导流筒，3-第一进水管，4-第二进水管，5-第一进水支管，6-第二进水支管，7-三相分流器，8-出气管，9-第一出水管，10-环形套筒，11-好氧生物膜填料，12-滤板，13-第二出水管，14-第一提升泵，15-第三出水管，16-第三进水管，17-第二提升泵，18-第一阀门，19-环形隔板，20-固定槽，21-盘片，22-转轴，23-驱动电机，24-排泥管，25-第二阀门，26-污泥收集池，27-水平支撑杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述各实施例中所用试验装置和材料，如三相分流器、生物转盘、污泥收集池、提升泵、驱动电机、阀门、厌氧生物膜填料、好氧生物膜填料如无特殊说明，则表明采用的是现有的试验装置和现有材料，不涉及到任何改进和创新；所述试验运行条件和方法，如无特殊说明，均为常规试验运行条件和常规试验方法。

实施例1

一种生物膜反应器污水处理装置，具体如图1-4所示，包括第一生物膜反应器和第二生物膜反应器，第一生物膜反应器内设有厌氧生物膜填料1，厌氧生物膜填料1通过第一穿接绳横向穿接在第一生物膜反应器内，第一生物膜反应器内位于厌氧生物膜填料1区域内设有3-5个结构相同的导流筒2，每个导流筒2均包括圆柱形结构的筒体以及位于筒体上方的喇叭口，且每个导流筒2均通过水平支撑杆27与第一生物膜反应器内壁固接；第一生物膜反应器内位于导流筒2的上方处设有第一进水管3，位于导流筒2的下方处设有第二进水管4，第一进水管3上设有多个第一进水支管5，第二进水管4上设有多个第二进水支管6，每个第一进水支管5均和其中一个导流筒2上端开口相对，每个第二进水支管6均和其中一个导流筒2下端开口相对，且第一进水支管5和第二进水支管6交错间隔设置。

本发明在第一生物膜反应器内设置多个结构相同的导流筒2，通过导流筒2往反应器内进水，且本发明中导流筒2的设置方式可以使第一生物膜反应器内厌氧生物膜填料1反应区内的进水充分混合均匀，有利于厌氧反应的充分进行。本发明中导流筒2的作用过程具体如下：通过第一进水支管5进入导流筒2的污水向下运行，到达导流筒2的底部之后再向上运行，同时，与此导流筒2相邻的导流筒2通过第二进水支管6从下端进水，污水在导流筒2内向上运行，到达导流筒2的顶端后再向下运行，此时其会和前一个导流筒2中出来且向上运行的污水相对运行，从而能够剧烈混合均匀。由于本发明中第一进水支管5和第二进水支管6交错间隔设置，即每两个相邻的导流筒2的出水都是相对运行的，彼此之间都能剧烈混合，从而使污水在厌氧生物膜填料1反应区内与厌氧生物膜填料1充分接触，有利于厌氧反应的进行。

第一生物膜反应器内位于第一进水管3上方处设有三相分流器7，三相分流器7的出气管8穿过第一生物膜反应器的侧壁，并位于第一生物膜反应器外，第一生物膜反应器内位于三相分流器7的上方处设有生物转盘，第一生物膜反应器位于生物转盘上方的侧壁上设有第一出水管9。

厌氧生物膜填料1反应区内反应完成后的污水以及产生的沼气均向上运行，遇到三相分流器7后，沼气通过出气管8排出第一生物膜反应器，脱落的固体生物膜被截留重新进入厌氧生物膜填料1反应区，液体则继续向上运行，进入生物转盘反应区，并在生物转盘反应区内进行好氧反应。

第一生物膜反应器内位于三相分流器7的上方处设有环形隔板19，环形隔板19的外周与第一生物膜反应器的内壁固接；生物转盘设置在环形隔板19上；生物转盘包括固定槽20，固定槽20的底板上开设有多个进水孔，厌氧生物膜填料1反应区反应完毕后的污水通过进水孔进入生物转盘的固定槽20内进行反应；固定槽20内纵向且间隔设置有多个盘片21，每个盘片21的外周均包覆有生物膜；转轴22穿过每个盘片21的中心处，并与位于第一生物膜反应器外的驱动电机23驱动连接，在驱动电机23的带动下，盘片21在固定槽20内转动，利用盘片21外周包覆的生物膜对固定槽20内的污水进行生物处理。

需要说明的是，第一出水管9的位置低于盘片21的顶端，即盘片21在运行过程中高于第一出水管9的部分会暴露在空气中，从而使这部分盘片21上包覆的生物膜与空气接触，更好的补充氧气进行好氧反应。

通过上述描述可知，本发明中第一生物膜反应器内发生的是典型的厌氧-好氧反应，这种组合反应方式能够对生活污水中的有机物以及氮磷进行很好的去除。

第二生物膜反应器通过第一出水管9与第一生物膜反应器连通，第二生物膜反应器内同轴套设有环形套筒10，环形套筒10的顶端设有盖板，用于固定第二穿接绳，且环形套筒10的顶端高于第二生物膜反应器的顶端，环形套筒10将第二生物膜反应器分隔成位于环形套筒10内的好氧生物膜反应区以及位于环形套筒10外的微藻反应区，好氧生物膜反应区内设有好氧生物膜填料11，好氧生物膜填料11通过第二穿接绳纵向穿接在好氧生物膜反应区内；

微藻反应区内上端设有滤板12，滤板12上开设有穿设孔，环形套筒10穿过穿接孔。微藻反应区内位于滤板12下方处填充有微藻；微藻反应区位于滤板12上方处的侧壁上设有第二出水管13，第二出水管13上设有第一提升泵14，且第二出水管13的出水端位于好氧生物膜反应区内，即环形套筒10的顶端盖板上开设有穿孔，第二出水管13穿过开孔位于好氧生物膜反应区内；好氧生物膜反应区内下端设有第三出水管15，第三出水管15上连通有第三进水管16，第三进水管16的出水端位于微藻反应区内，且第三进水管16上还设有第二提升泵17。

第一生物膜反应器处理完毕后，污水中大部分的有机物和氮磷都得到了去除，只剩余少量的需要进一步处理。第一生物膜反应器出水首先进入微藻反应区，有机物、氮磷是微藻生长必要的营养元素，所以，在微藻反应区，有机物、氮磷能够得到进一步的去除；同时，微藻在光合作用过程中释放出一定量的氧气，本发明将微藻反应区出水通过第二出水管13通入到好氧生物膜反应区，微藻反应区出水中含有的氧气能够供好氧细菌利用，且这种方式比机械曝气增加溶解氧更容易被好氧细菌利用，经济高效。

需要说明的是，为了促进微藻光合作用的进行，本发明中第二生物膜反应器的侧壁和环形套筒10均采用透明材质制成，从而使自然光能够透进微藻反应区，为微藻光合作用提供光源，在光线不足使，也可以在微藻反应区的外部设置光源以供使用。

进一步需要说明的是，本发明中所用的微藻为除污效果较好的小球藻、月牙藻和栅藻等，这几种藻类对有机物和氮磷的去除效果均较好。

好氧生物膜反应区内微生物可将废水中含碳有机物降解为二氧化碳和水，二氧化碳可作为微藻的重要碳源，促进微藻的光合作用，而且微生物代谢产物可被吸收转化为微藻的细胞物质，因此，本发明通过第三进水管16将部分好氧生物膜反应区出水通入到微藻反应区，为微藻生长提供足够营养。即好氧生物膜反应区和微藻反应区的污水循环处理，相互为彼此提供营养，同时共同处理污染物，第二生物膜反应器利用微藻和细菌两类生物之间的生理功能协同作用，很好的净化了水质。

第一生物膜反应器的底端、好氧生物膜反应区的底端以及微藻反应区的底端均设有排泥管24，每个排泥管24上均设有阀门25；第一生物膜反应器的下方设有污泥收集池26，每个排泥管24的出泥端均位于污泥收集池26内。生物膜反应过程中会脱落少量生物膜，微藻反应区内微藻长期生长会增殖，因此，为了保证装置顺利运行，需要定期对上述脱落的生物膜和微藻进行排除，本发明设置排泥管24排出上述物质，并统一收集到污泥收集池26内进行后续处理。

实施例2

采用实施例1的装置对农村生活污水进行处理，原水COD_Cr浓度为382mg/L、BOD₅浓度为265.8mg/L、TN浓度为67.1mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为54.3mg/L、TP浓度为9.1mg/L，处理完毕后出水中COD_Cr浓度为45mg/L、BOD₅浓度为6.7mg/L、TN浓度为4.1mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为2.0mg/L、TP浓度为0.3mg/L。

实施例3

采用实施例1的装置对农村生活污水进行处理，原水COD_Cr浓度为271mg/L、BOD₅浓度为153.2mg/L、TN浓度为53.2mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为45.4mg/L、TP浓度为8.6mg/L，处理完毕后出水中COD_Cr浓度为31mg/L、BOD₅浓度为4.5mg/L、TN浓度为3.6mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为1.8mg/L、TP浓度为0.1mg/L。

实施例4

采用实施例1的装置对农村生活污水进行处理，原水COD_Cr浓度为243mg/L、BOD₅浓度为138.6mg/L、TN浓度为46.1mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为34.2mg/L、TP浓度为6.3mg/L，处理完毕后出水中COD_Cr浓度为23mg/L、BOD₅浓度为2.2mg/L、TN浓度为1.8mg/L、NH₄ ⁺-N浓度为0.5mg/L、TP浓度为0.06mg/L。

综上可知，本发明实施例1的装置对农村生活污水具有很好的处理效果，处理后的污水中各项指标均满足GB18918-2002中的一级A标准。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，包括第一生物膜反应器和第二生物膜反应器，所述第一生物膜反应器内设有厌氧生物膜填料(1)，所述第一生物膜反应器内位于所述厌氧生物膜填料(1)区域内纵向设有多个导流筒(2)，所述第一生物膜反应器内位于所述导流筒(2)上方处设有第一进水管(3)，位于所述导流筒(2)下方处设有第二进水管(4)，所述第一进水管(3)上设有多个第一进水支管(5)，所述第二进水管(4)上设有多个第二进水支管(6)，每个所述第一进水支管(5)均和其中一个导流筒(2)上端开口相对，每个所述第二进水支管(6)均和其中一个导流筒(2)下端开口相对，且所述第一进水支管(5)和所述第二进水支管(6)交错间隔设置；

所述第一生物膜反应器内位于所述第一进水管(3)上方处设有三相分流器(7)，所述三相分流器(7)的出气管(8)穿过所述第一生物膜反应器的侧壁，并位于所述第一生物膜反应器外，所述第一生物膜反应器内位于所述三相分流器(7)的上方处设有生物转盘，所述第一生物膜反应器位于所述生物转盘处的侧壁上设有第一出水管(9)；

所述第二生物膜反应器通过所述第一出水管(9)与所述第一生物膜反应器连通，所述第二生物膜反应器内同轴套设有环形套筒(10)，且所述环形套筒(10)的顶端高于所述第二生物膜反应器的顶端，所述环形套筒(10)将所述第二生物膜反应器分隔成位于所述环形套筒(10)内的好氧生物膜反应区以及位于所述环形套筒(10)外的微藻反应区，所述好氧生物膜反应区内设有好氧生物膜填料(11)，所述微藻反应区内上端设有滤板(12)，所述微藻反应区内位于所述滤板(12)下方处填充有微藻；所述微藻反应区位于所述滤板(12)上方处的侧壁上设有第二出水管(13)，所述第二出水管(13)上设有第一提升泵(14)，且所述第二出水管(13)的出水端位于所述好氧生物膜反应区内；

所述好氧生物膜反应区内下端设有第三出水管(15)，所述第三出水管(15)上连通有第三进水管(16)，所述第三进水管(16)的出水端位于所述微藻反应区内，且所述第三进水管(16)上设有第二提升泵(17)，所述第三进水管(16)上还设有第一阀门(18)。

2.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述厌氧生物膜填料(1)通过第一穿接绳横向穿接在所述第一生物膜反应器内，所述好氧生物膜填料(11)通过第二穿接绳纵向穿接在所述好氧生物膜反应区内。

3.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，每个所述导流筒(2)均包括圆柱形结构的筒体以及位于所述筒体上方的喇叭口。

4.根据权利要求3所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，每个所述导流筒(2)均通过水平支撑杆(27)与所述第一生物膜反应器内壁固接。

5.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述第一生物膜反应器内位于所述三相分流器(7)的上方处设有环形隔板(19)，所述生物转盘设置在所述环形隔板(19)上。

6.根据权利要求5所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述生物转盘包括固定槽(20)，所述固定槽(20)的底板上开设有多个进水孔，所述固定槽(20)内纵向且间隔设置有多个盘片(21)，每个所述盘片(21)的外周均包覆有生物膜；转轴(22)穿过每个所述盘片(21)的中心处，并与位于所述第一生物膜反应器外的驱动电机(23)驱动连接。

7.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述滤板(12)上开设有穿设孔，所述环形套筒(10)上端穿过所述穿接孔。

8.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述第二生物膜反应器的侧壁以及所述环形套筒(10)均采用透明材质制成。

9.根据权利要求1所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述第一生物膜反应器的底端、所述好氧生物膜反应区的底端以及所述微藻反应区的底端均设有排泥管(24)，每个所述排泥管(24)上均设有第二阀门(25)。

10.根据权利要求9所述的生物膜反应器污水处理装置，其特征在于，所述第一生物膜反应器的下方设有污泥收集池(26)，每个所述排泥管(24)的出泥端均位于所述污泥收集池(26)内。