CN109704470A - 云罐污水处理生物反应器及其水处理方法 - Google Patents
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Abstract
云罐污水处理生物反应器及其水处理方法，本发明属于污水处理领域，它为了解决现有乡镇生活污水处理的处理效果不佳和污泥无法有效处理的问题。本发明云罐污水处理生物反应器在反应器的底部设置有曝气系统，曝气系统的上部设置有配水器，在配水器的上部由下至上依次为第一泥膜共生反应区、第二泥膜共生反应区和蠕虫床层，泥膜共生反应区中填充有生物填料，蠕虫床层中填充有蠕虫载体，在蠕虫床层的上部设置有集水槽，集水槽与出水口相连。水处理方法：一、进水阶段；二、反应阶段；三、沉淀阶段；四、排水阶段。本发明生物反应器是结合序批式污水生物处理原理和MBBR污水净化原理，在反应器上部增加固定床，提高了污水处理效果并降低了污泥产量。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种污水处理生物反应器及其水处理方法。
背景技术
乡镇污水处理问题是我国环境治理中的突出短板，我国绝大部分乡镇污水目前还没有得到有效的治理，主要是我国乡镇数量大，分布分散，污水处理运营维护成本高和处理效果不明显等原因。乡镇污水量规模一般在500-5000吨左右，目前广泛使用的一体化集装箱设备普遍应用于处理水量在50-300吨/天的地区，并且通常存在投资成本高、运行费用高、污泥无法有效处理及运行管理复杂等问题，较少有适合于乡镇规模的一体化污水处理设备。因此，为解决乡镇的污水处理短板，急需一种易操作、效果好、低成本的、适用的污水处理装置。
发明内容
本发明是为了解决现有乡镇生活污水处理的处理效果不佳和污泥无法有效处理的问题，而提供一种易操作、效果好、低成本的乡镇污水处理装置及其水处理方法。
本发明云罐污水处理生物反应器包括反应罐体、曝气风机和进水泵，所述反应罐体包括反应器主体、配水器、曝气系统、承托层、投料口、出水口、蠕虫床层、两个泥膜共生反应区和反应罐封头，在反应器主体的底部设置有曝气系统，曝气系统的上部设置有配水器，在配水器的上部由下至上依次为第一泥膜共生反应区、第二泥膜共生反应区和蠕虫床层，配水器、第一泥膜共生反应区、第二泥膜共生反应区和蠕虫床层之间通过承托层相隔，在第一泥膜共生反应区、第二泥膜共生反应区和蠕虫床层的反应罐体罐壁上分别开有投料口；
第一泥膜共生反应区和第二泥膜共生反应区中填充有生物亲和性填料，蠕虫床层中填充有蠕虫载体，在蠕虫床层的上部设置有集水槽，集水槽与出水口相连通；
曝气风机通过管路与曝气系统相连，进水泵通过进水管与配水器相连通，在反应器主体的顶部设置反应罐封头。
本发明应用云罐污水处理生物反应器水处理方法按下列步骤实现：
一、进水阶段：通过进水泵将污水经进水管泵入反应罐体中；
二、反应阶段：停止进水，污水在第一泥膜共生反应区和第二泥膜共生反应区中通过微生物降解作用净化污水，通过蠕虫床层内富集的蠕虫新陈代谢实现污泥减量，在反应阶段通过曝气系统进行连续曝气或者间歇曝气；
三、沉淀阶段：停止曝气，使反应罐体中的水体处于静止状态，通过静态沉淀实现泥水分离；
四、排水阶段：污水经进水管泵入反应罐体中，泥水分离后的上部清液则从集水槽排出。
进水由提升泵把污水由反应罐的底部泵入到反应器中，并在反应罐进水的过程中，上部出水堰开始排水，一定时间后(这个时间通过程序调整)，停止进水和出水，开始曝气，污水里的有机物通过生物降解达到排水要求后停止曝气，沉淀一定时间，再通过进水将上部清液排出。上述过程概括为：进水(排水)—曝气反应—沉淀—排水(进水)—进入下一个工作周期。
本发明云罐污水处理生物反应器是结合序批式污水生物处理原理和MBBR污水净化原理，在反应器上部增加固定床，用以培养和繁殖蠕虫，实现蠕虫富集，通过其新陈代谢实现污泥减量。在反应器的下部投加流化填料，通过曝气搅拌实现填料在反应器的流化状态，同时使污水中的泥水得到充分的混合，实现泥膜共生。整个反应器的运行按照序批式运行，即通过电气控制系统对鼓风机和水泵的程序化智能控制，实现系统在厌氧、缺氧和好氧之间转换，完成进水、反应、静沉、出水的阶段过程，达到去除COD、氨氮、TN和TP的目的，具有简单、智能、安全、稳定的特点。反应器的出水经过消毒池消毒后，由出水管流出。
本发明云罐污水处理生物反应器包括以下有益效果：
1、由于反应器下部流化床使用了两级生物载体填料，能保持和显著提高系统的生物量和生物活性，保证该生化系统的稳定运行；
2、特别的高径比(2.5)实现了高强度曝气，使新鲜污水与生物载体快速均匀的混合，大大提高了反应速度。在云罐反应器中，CODCr去除率可达到90％以上或COD出水40mg/L以下；
3、由于在反应器两级流化床上部使用了蠕虫床层，床层内大量生长的蠕虫可以以污泥为食，保证了出水的SS安全达标和极少的污泥产生量，解决了乡镇污水处理设施的污泥处理难题；
4、智能控制系统及集成控制设备箱内的软件和硬件保证了系统能够按照设定的程序智能运行，保证系统在厌氧、缺氧和好氧之间转换，完成进水、反应、静沉、出水的阶段过程，达到去除COD、氨氮、TN和TP的目的，具有简单、智能、安全、稳定的特点；
5、由微孔曝气系统、生物载体填料、蠕虫床和活性污泥组成的内循环蠕虫床泥膜共生净水系统，保证了生化系统净水的效能，一般生活污水只需4-5h即可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918—2002中一级A标准要求，CODCr去除率可达到90％以上或COD出水40mg/L以下，是一般生物反应器所不能比拟的；
6、由于蠕虫床污水处理设备独特的生物群落构成，使该系统能够有效的去除污水中的氨氮和总氮，氨氮去除率高达90％，总氮去除率达70％～80％；
7、蠕虫床污水处理设备内的生物填料，使得系统具有很强的抵抗冲击负荷的能力，不存在活性污泥膨胀现象。
附图说明
图1为本发明云罐污水处理生物反应器的内部结构示意图；
图2为云罐污水处理生物反应器上投料口和出水口的结构示意图；
图3为曝气系统的结构示意图；
图4为承托层的局部结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式云罐污水处理生物反应器包括反应罐体、曝气风机和进水泵，所述反应罐体包括反应器主体1-1、配水器1-4、曝气系统1-5、承托层1-8、投料口1-9、出水口1-10、蠕虫床层1-11、两个泥膜共生反应区和反应罐封头1-15，在反应器主体1-1的底部设置有曝气系统1-5，曝气系统1-5的上部设置有配水器1-4，在配水器1-4的上部由下至上依次为第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11，配水器1-4、第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11之间通过承托层1-8相隔，在第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11的反应罐体罐壁上分别开有投料口1-9；
第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2中填充有生物亲和性填料1-13，蠕虫床层1-11中填充有蠕虫载体1-12，在蠕虫床层1-11的上部设置有集水槽1-16，集水槽1-16与出水口1-10相连通；
曝气风机通过管路与曝气系统1-5相连，进水泵通过进水管1-2与配水器1-4相连通，在反应器主体1-1的顶部设置反应罐封头1-15。
本实施方式云罐污水处理生物反应器上设置有智能控制系统及集成控制设备箱，电气控制系统控制器电路板、物联网模块、PLC(含控制程序)和触控面板等。
本实施方式曝气风机为旋混无油曝气风机，每台风机通过管路与曝气系统相连，并可实现一台风机供应一台云罐、一台风机供应两台云罐或两台风机供应一台云罐三种工作模式方式的切换。所述进水泵为离心潜污泵，每台水泵通过管路与配水器相连，并可实现一台水泵供应一台云罐、一台水泵供应两台云罐或两台水泵供应一台云罐三种工作模式方式的切换。
本实施方式卡箍1-6处为人孔，用于检修曝气器。
本实施方式生物反应器下部为两层流化床，用以净化污水；云罐的上部为蠕虫床，为聚氨酯床层，通过床层内富集的蠕虫新陈代谢实现污泥减量。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是反应器主体1-1的材质为碳钢、不锈钢或玻璃钢。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是反应罐体的高径比为2.5:1。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是在进水管1-2上设置有流量计。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是在反应罐封头1-15的外表面设置有两个吊耳1-17。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是在反应器主体1-1的底部设置有放空管1-7。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是蠕虫床层1-11的厚度为200～500mm，在聚氨酯蠕虫载体内部生长有蠕虫。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是在第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2中的生物亲和性填料1-13的材质为聚氨酯(TPU)。
本实施方式的生物亲和性填料1-13购自哈尔滨工业大学环境股份有限公司，采用HIT-Bio填料(XQ-II型)，XQ-II型填料具有良好的生物亲和性，超大的比表面积，可达到3000m2/m3，在反应体系中成为生物良好的寄居载体，可以有效防止小型污水设备污泥流失问题，并且具有水力学性能好和使用寿命长等优点。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2的高度为2500mm～3500mm。
具体实施方式十：本实施方式应用云罐污水处理生物反应器水处理方法按下列步骤实施：
一、进水阶段：通过进水泵将污水经进水管1-2泵入反应罐体中；
二、反应阶段：停止进水，污水在第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2中通过微生物降解作用净化污水，通过蠕虫床层1-11内富集的蠕虫新陈代谢实现污泥减量，在反应阶段通过曝气系统1-5进行连续曝气或者间歇曝气；
三、沉淀阶段：停止曝气，使反应罐体中的水体处于静止状态，通过静态沉淀实现泥水分离；
四、排水阶段：污水经进水管1-2泵入反应罐体中，泥水分离后的上部清液则从集水槽1-16排出。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是步骤三中沉淀阶段的时间为0.5～1h。
实施例：本实施例云罐污水处理生物反应器包括反应罐体、曝气风机和进水泵，所述反应罐体包括反应器主体1-1、配水器1-4、曝气系统1-5、承托层1-8、投料口1-9、出水口1-10、蠕虫床层1-11、两个泥膜共生反应区和反应罐封头1-15，在反应器主体1-1的底部设置有曝气系统1-5，曝气系统1-5的上部设置有配水器1-4，在配水器1-4的上部由下至上依次为第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11，配水器1-4、第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11之间通过承托层1-8相隔，在第一泥膜共生反应区1-14-1、第二泥膜共生反应区1-14-2和蠕虫床层1-11的反应罐体罐壁上分别开有投料口1-9；
第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2中填充有生物亲和性填料1-13(HIT-Bio填料)，蠕虫床层1-11中填充有蠕虫载体1-12，在蠕虫床层1-11的上部设置有三角堰集水槽1-16，三角堰集水槽1-16距离罐顶500mm，三角堰集水槽1-16与出水口1-10相连通；
曝气风机通过管路与曝气系统1-5相连，进水泵通过进水管1-2与配水器1-4相连通，在反应器主体1-1的顶部设置反应罐封头1-15。
本实施例所述的进水管直径为DN200，由罐体下部水平进入反应罐体，与配水器相连接；所述的配水器为多分支短管1-3，短管直径为DN50，短管的一端与直径DN1000，高500mm的桶状配水器相连接。
本实施例第一泥膜共生反应区和第二泥膜共生反应区中的填料为HIT-Bio生物填料，HIT-Bio填料为高效生物亲和性填料(XQ-II型)，材质为聚氨酯(TPU)。
本实施例应用云罐污水处理生物反应器水处理方法按下列步骤实施：
一、进水阶段：通过进水泵将污水经进水管1-2泵入反应罐体中；
二、反应阶段：停止进水，污水在第一泥膜共生反应区1-14-1和第二泥膜共生反应区1-14-2中通过微生物降解作用净化污水，通过蠕虫床层1-11内富集的蠕虫新陈代谢实现污泥减量，在反应阶段通过曝气系统1-5进行连续曝气或者间歇曝气；
三、沉淀阶段：停止曝气，使反应罐体中的水体处于静止状态，通过静态沉淀实现泥水分离；
四、排水阶段：污水经进水管1-2泵入反应罐体中，泥水分离后的上部清液则从集水槽1-16排出。
本实施例进水阶段是指向反应罐开始进水(同时通过进水把上部清液顶出反应器，实现反应器的排水)到停止进水(排水)的一段时间。反应阶段是云罐主要的阶段，污染物在此阶段通过微生物的降解作用COD、氨氮等有机污染物得以去除。根据污水处理要求的不同，如仅去除有机碳或同时脱氮除磷等，可调整相应的技术参数，并可根据原水水质及排放标准具体情况确定反应阶段的时间及是否采用连续曝气的方式(可以通过间歇曝气实现厌氧、缺氧和好氧过程，具体时间曝气长短由ORP来调节)。沉淀阶段实现固液分离,停止曝气和搅拌，使混合液处于静止状态，完成泥水分离，静态沉淀的效果良好。经过沉淀后分离出的上清液即可通过进水而实现清水的排放,沉淀的目的是固液分离，污泥絮体和上清液分离。沉淀过程一般是由时间控制的，沉淀时间控制在0.5～1h之间，以便于下一个排水(进水)工序。污泥层要求保持在排水设备的下面，并且在排放完成之前不上升超过排水设备。
本实施例云罐污水处理生物反应器保证了生化系统净水的效能，一般生活污水只需4-5h即可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918—2002中一级A标准要求，CODCr去除率可达到90％以上或COD出水40mg/L以下。由于蠕虫床污水处理设备独特的生物群落构成，使该系统能够有效的去除污水中的氨氮和总氮，氨氮去除率高达90％，总氮去除率达70％～80％。
Claims (10)
1.云罐污水处理生物反应器，其特征在于该云罐污水处理生物反应器包括反应罐体、曝气风机和进水泵，所述反应罐体包括反应器主体(1-1)、配水器(1-4)、曝气系统(1-5)、承托层(1-8)、投料口(1-9)、出水口(1-10)、蠕虫床层(1-11)、两个泥膜共生反应区和反应罐封头(1-15)，在反应器主体(1-1)的底部设置有曝气系统(1-5)，曝气系统(1-5)的上部设置有配水器(1-4)，在配水器(1-4)的上部由下至上依次为第一泥膜共生反应区(1-14-1)、第二泥膜共生反应区(1-14-2)和蠕虫床层(1-11)，配水器(1-4)、第一泥膜共生反应区(1-14-1)、第二泥膜共生反应区(1-14-2)和蠕虫床层(1-11)之间通过承托层(1-8)相隔，在第一泥膜共生反应区(1-14-1)、第二泥膜共生反应区(1-14-2)和蠕虫床层(1-11)的反应罐体罐壁上分别开有投料口(1-9)；
第一泥膜共生反应区(1-14-1)和第二泥膜共生反应区(1-14-2)中填充有生物亲和性填料(1-13)，蠕虫床层(1-11)中填充有蠕虫载体(1-12)，在蠕虫床层(1-11)的上部设置有集水槽(1-16)，集水槽(1-16)与出水口(1-10)相连通；
曝气风机通过管路与曝气系统(1-5)相连，进水泵通过进水管(1-2)与配水器(1-4)相连通，在反应器主体(1-1)的顶部设置反应罐封头(1-15)。
2.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于反应器主体(1-1)的材质为碳钢、不锈钢或玻璃钢。
3.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于反应罐体的高径比为2.5:1。
4.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于在进水管(1-2)上设置有流量计。
5.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于在反应罐封头(1-15)的外表面设置有两个吊耳(1-17)。
6.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于在反应器主体(1-1)的底部设置有放空管(1-7)。
7.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于蠕虫床层(1-11)的厚度为200～500mm，在聚氨酯蠕虫载体内部生长有蠕虫。
8.根据权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器，其特征在于第一泥膜共生反应区(1-14-1)和第二泥膜共生反应区(1-14-2)的高度为2500mm～3500mm。
9.应用如权利要求1所述的云罐污水处理生物反应器水处理方法，其特征在于该水处理方法按下列步骤实现：
一、进水阶段：通过进水泵将污水经进水管(1-2)泵入反应罐体中；
二、反应阶段：停止进水，污水在第一泥膜共生反应区(1-14-1)和第二泥膜共生反应区(1-14-2)中通过微生物降解作用净化污水，通过蠕虫床层(1-11)内富集的蠕虫新陈代谢实现污泥减量，在反应阶段通过曝气系统(1-5)进行连续曝气或者间歇曝气；
三、沉淀阶段：停止曝气，使反应罐体中的水体处于静止状态，通过静态沉淀实现泥水分离；
四、排水阶段：污水经进水管(1-2)泵入反应罐体中，泥水分离后的上部清液则从集水槽(1-16)排出。
10.根据权利要求9所述的应用云罐污水处理生物反应器水处理方法，其特征在于步骤三中沉淀阶段的时间为0.5～1h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Room 2605, No.368, Changjiang Road, Nangang concentration area, Harbin Economic Development Zone, Harbin City, Heilongjiang Province Applicant after: Industrial University environment Co.,Ltd. Address before: Room 313, science and Technology Park, No.111 Songshan Road, Nangang District, Harbin City, Heilongjiang Province Applicant before: Harbin Institute of Technology environmental Limited by Share Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |