CN109970197B - 射流膜法内循环反应器及其污水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射流膜法内循环反应器，包括嵌设的内外壳，内壳上下端分别固定于外壳上下端面上，内壳中为沉淀区，内壳外部腔体为生物反应区；外部生物反应区依次为厌氧区、好氧区和缺氧区，好氧区内设有射流器及配套潜水泵，缺氧区始端设置推流器，好氧区末端设有反应器出水口，厌氧区始端设有进水管；与好氧区末端对应的内壳上设有闸板，内壳里设有与闸板对应的第一溢流槽，第一溢流槽外部设有第一挡板，内壳底部中间设有延伸至外壳外部的排泥管；内壳中在水流的末端依次设置有第二挡板和第二溢流槽，第二溢流槽与延伸至外壳外部的出水管连通。本发明还公开了利用该反应器的污水处理方法。设备简单，成本低廉，运行管理简便，处理效果稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理城镇生活污水技术，尤其是一种射流膜法内循环反应器及其污水处理方法。
背景技术
目前，我国城镇污水治理的技术有设备复杂、电耗较多、占地面积大、建设周期长、运行管理维护较难等问题。
中国专利CN100544808C公开了一种射流膜-生物反应器的方法与装置，其将一部分污泥混合液通过水泵加压后进入管线，经过射流器的喷嘴形成的高速水流卷吸周围的空气，通过掺混与切割作用将一部分空气溶入到混合液中，形成气液喷射流，通过扩散布气板对污泥混合液进行充氧并对膜组件进行冲刷；同时气液混合流带动反应器内的污泥混合液在反应器内形成内循环。该项专利主要是加压部分污泥通过射流器喷射后卷吸空气，这种方法的主要缺点有：1.电消耗大；2.污水、污泥空气之间传质不足，处理效果不好；3.供氧量不充分；4.内循环量及回流比小。
中国专利申请CN 105800874 A城镇生活污水及垃圾一体化、循环型集中处理系统，包括依次连接设置的有机垃圾收集池、粉碎装置、集水池、预处理池、调节加热池、IC厌氧反应器、厌氧池、I级好氧反应池、II级好氧反应池、沉淀池及膜处理设备，所述IC厌氧反应器包括罐体，所述罐体内由从下到上依次连接的第一反应室和第二反应室组成，所述第一反应室和第二反应室之间设置有射流曝气搅拌器，所述IC厌氧反应器底部设置有底部排泥管，所述第一反应室内底部设置有进料管和搅拌涡轮，所述搅拌涡轮设置在进料管的上方，所述第二反应室内并排设置内循环回流管和内循环升流管。该项专利的主要缺点是筒体高度较高（达7m左右），构造复杂，电耗较大，管理不方便，当污水浓度较低时无法实现内循环。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种射流膜法内循环反应器及其污水处理方法，设备简单，可工业化制作，成本低廉，自动化程度较高，运行管理简便，处理效果稳定，且能同时达到生物脱氮除磷的目的。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种射流膜法内循环反应器，包括外壳，外壳内嵌有与其侧边外形相似的内壳，内壳的侧边上下端分别固定密封于外壳的上下端面上，内壳将外壳的腔体分为内外独立的两部分，内壳中的腔体为沉淀区，内壳外部腔体为生物反应区，生物反应区环绕在内壳外侧面周围；
所述外部生物反应区依次分为厌氧区、好氧区和缺氧区，好氧区内设置有射流器及配套潜水泵，生物反应区拐角即缺氧区始端设置有推流器，好氧区末端设置与沉淀区连通的反应器出水口，厌氧区始端设置有进水管；
好氧区末端的反应器出水口处的内壳上半部分上设置有能够连通内外腔体的闸板，与闸板相对应的内壳里面设置有第一溢流槽，沿水流方向第一溢流槽外部设置有竖向的第一挡板，内壳底部中间位置设有延伸至外壳外部的排泥管；内壳中在水流的末端依次设置有第二挡板和第二溢流槽，第二溢流槽与延伸至外壳外部的出水管连通。
所述进水管的末端为倾斜向下设置，借助进水的动力，作为污水内循环动力的辅助。
所述内壳外壁上设置有对闸板固定及限位的卡槽。
所述闸板与延伸至外壳外部的螺杆相连，用于闸板的升降。
所述第二挡板竖向设置。
所述内壳底部为中间低两侧高形状，便于污泥统一从排泥管排出。
所述好氧区和缺氧区中均匀悬挂有多根沿水流方向平行布置的生物绳。
所述厌氧区、好氧区和缺氧区内污水反复进行内循环，好氧区、缺氧区和厌氧区的有效容积之比为：3:2:1；生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h，沉淀区的水力停留时间为1.75h。
所述射流器喷射速度达0.05m/s，射程可达3m，满足反应器内循环所需的流速。射流器进气管延伸至外壳外部，射流器通过射流器支架固定在外壳内。污水沿内循环推动前进，溶解氧不断被微生物消耗降低至缺氧甚至厌氧，完成好氧碳化、氨化反应过程，兼氧硝化过程及厌氧反硝化过程。
一种利用射流膜法内循环反应器的污水处理方法，包括：
1）污水从进水管进入厌氧区，随后在潜水泵的吸力下进入射流器，在射流器内部气水混合，从射流器出口冲射出来，生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h，经过好氧区后，从内壳的闸板进入第一溢流槽，闸板提升高度根据剩余污泥量决定，闸板根据需要排出的污泥量控制高度，产生的剩余污泥少就提高闸板，使生物反应区上层水排出，产生的剩余污泥多则降低闸板高度，使排出生物反应区的水中含有较高浓度的悬浮污泥；
2）从第一溢流槽出来的水向下流绕过第一挡板，第一挡板起到整流，在深度方向上均布布水的作用，在沉淀区的水力停留时间为1.75h，污水中的污泥沉淀于底部，沉淀区底部两边设置一定的坡度，污泥统一从排泥管中排出沉淀区；
3）沉淀完全的清水经过第二挡板，从第二溢流槽通过出水管排出设备。
本发明的有益效果是：
1. 反应器分为好氧、缺氧、厌氧3个区，3个区繁殖着各自的优势菌种，可保运行与处理效果稳定；
2. 在好氧区的末端出水，达到生物除磷的目的，不必外加或少加除磷剂，缩短工艺流程；在厌氧区的始端进水，可为厌氧区提供充足的碳源，提高反硝化脱氮的效果；
3. 通过内循环，氧化、氨化、硝化—反硝化反复进行，强化碳化、氨化、硝化与反硝化过程，提高处理效果；
4. 回流比可达20倍以上，耐冲击负荷能力强；
5. 以射流曝气器作为充氧设备与内循环动力，设备简单，能耗低，可自动化运行管理方便；
6. 本设备结构简单，制造方便，可工业化生产造价低，可不必设置DO等探头；
7. 利用挂生物膜，增加各区优势菌种和生物量，保证处理效果；
8. 可实现自动化运行，只需定期检测，不需要专人管理；
9. 射流曝气器水平安装，充分发挥生化功能及提供内循环推动；
10. 可用本设备的单元体，组装成不同规模的污水处理厂，以满足不同规模的村镇城市所需。
附图说明
图1是本发明的俯视平面图；
图2是本发明图1的A—A剖面图；
图3是本发明图1的B—B剖面图；
图4是本发明的生物绳布置平面图；
图5是本发明图4的C-C剖面图；
其中1.进水管，2.射流器，3.潜水泵，4.推流器，5.闸门，6.第一溢流槽，7.第一挡板，8.出水管，9.排泥管，10.螺杆，11.卡槽，12.射流器进气管，13.射流器固定支架，14.生物绳，15.外壳，16.内壳，17.第二挡水板，18.第二溢流槽，I.厌氧区，II.好氧区，III.缺氧区，IV.沉淀区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明附图中的箭头为水流方向。
如图1-图5所示，射流膜法内循环反应器，包括外壳15，外壳15内嵌有与其侧边外形相似的内壳16，内壳16的侧边上下端分别固定密封于外壳15的上下端面上，内壳16将外壳15的腔体分为内外独立的两部分，内壳16中的腔体为沉淀区IV，内壳外部腔体为生物反应区，生物反应区环绕在内壳16外侧面周围；
外部生物反应区依次分为厌氧区I、好氧区II和缺氧区III，好氧区II内设置有射流器2及配套潜水泵3，生物反应区拐角即缺氧区III始端设置有推流器4，起推流作用。好氧区II末端设置与沉淀区连通的反应器出水口，使吸足PO4 3-的活性污泥进入沉淀区IV沉降，达到除磷的目的。厌氧区I始端设置有进水管1，作用有二：⑴借助进水的动力，作为反应区内循环的辅助动力；⑵进入的原污水COD较高，可作为厌氧反硝化脱氮的碳源与电子供体，达到脱氮的目的。进水管1的末端为倾斜向下设置，借助进水的动力，作为污水内循环动力的辅助。
与好氧区II末端的反应器出水口对应的内壳16上半部分上设置有能够连通内外腔体的闸板5，内壳16外壁上设置有对闸板5固定及限位的卡槽11。闸板5与延伸至外壳15外部的螺杆10相连，螺杆10用于控制闸板5的升降，使流出生物反应区的污泥量基本等于产生的剩余污泥量。
与闸板5相对应的内壳里面设置有第一溢流槽6，沿水流方向第一溢流槽6外部设置有竖向的第一挡板7，内壳16底部中间位置设有延伸至外壳15外部的排泥管9；内壳16底部为中间低两侧高形状，便于污泥统一从排泥管9排出。
内壳16中在水流的末端依次设置有竖向的第二挡板17和第二溢流槽18，第二溢流槽18与延伸至外壳15外部的出水管8连通。
为了稳定设备的处理效果，好氧区II和缺氧区III中均匀悬挂有多根沿水流方向平行布置的生物绳14，固定各区的优势微生物，增加各区的生物量。
厌氧区I、好氧区II和缺氧区III内污水反复进行内循环，厌氧区I、好氧区II和缺氧区III的有效容积之比为：3:2:1；生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h，沉淀区IV的水力停留时间为1.75h。
射流器2喷射速度达0.05m/s，射程可达3m，满足反应器内循环所需的流速。射流器进气管12延伸至外壳15外部，射流器2通过射流器支架13固定在外壳15内。污水沿内循环推动前进，溶解氧不断被微生物消耗降低至缺氧甚至厌氧，完成好氧碳化、氨化反应过程，兼氧硝化过程及厌氧反硝化过程。
一种利用射流膜法内循环反应器的污水处理方法，包括：
1）污水从进水管1进入厌氧区I，进水管1的角度设置为倾斜的，借助进水的动力，作为污水内循环动力的辅助，随后在潜水泵3的吸力下进入射流器2，在射流器2内部气水混合，从射流器出口冲射出来，不仅使水体中溶解氧浓度增加，还能给污水内循环提供巨大动力。生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h。
经过好氧区II后，从内壳16的闸板5进入第一溢流槽6，闸板5提升高度根据剩余污泥量决定，闸板5根据需要排出的污泥量控制高度，产生的剩余污泥少就提高闸板5，使生物反应区上层水排出，产生的剩余污泥多则降低闸板高度，使排出生物反应区的水中含有较高浓度的悬浮污泥；
2）从第一溢流槽6出来的水向下流绕过第一挡板7，第一挡板7起到整流，在深度方向上均布布水的作用，在沉淀区IV的水力停留时间为1.75h，污水中的污泥沉淀于底部，沉淀区IV底部两边设置一定的坡度，污泥统一从排泥管9中排出沉淀区IV；
3）沉淀完全的清水经过第二挡板17，从第二溢流槽18通过出水管8排出设备。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种射流膜法内循环反应器，其特征是，包括外壳，外壳内嵌有与其侧边外形相似的内壳，内壳的侧边上下端分别固定密封于外壳的上下端面上，内壳将外壳的腔体分为内外独立的两部分，内壳中的腔体为沉淀区，内壳外部腔体为生物反应区，生物反应区环绕在内壳外侧面周围；
所述外部生物反应区依次分为厌氧区、好氧区和缺氧区，好氧区内设置有射流器及配套潜水泵，生物反应区拐角即缺氧区始端设置有推流器，好氧区末端设置与沉淀区连通的反应器出水口，厌氧区始端设置有进水管；
好氧区末端的反应器出水口处的内壳上半部分上设置有能够连通内外腔体的闸板，与闸板相对应的内壳里面设置有第一溢流槽，沿水流方向第一溢流槽外部设置有竖向的第一挡板，内壳底部中间位置设有延伸至外壳外部的排泥管；内壳中在水流的末端依次设置有第二挡板和第二溢流槽，第二溢流槽与延伸至外壳外部的出水管连通；
所述厌氧区、好氧区和缺氧区内污水反复进行内循环，好氧区、缺氧区和厌氧区的有效容积之比为：3:2:1；生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h，沉淀区的水力停留时间为1.75h；
所述射流器喷射速度达0.05m/s，射程达3m，满足反应器内循环所需的流速，射流器进气管延伸至外壳外部，射流器通过射流器支架固定在外壳内；
所述内壳底部为中间低两侧高形状，便于污泥统一从排泥管排出；
所述好氧区和缺氧区中均匀悬挂有多根沿水流方向平行布置的生物绳。
2.如权利要求1所述的射流膜法内循环反应器，其特征是，所述进水管的末端为倾斜向下设置，借助进水的动力，作为污水内循环动力的辅助。
3.如权利要求1所述的射流膜法内循环反应器，其特征是，所述内壳外壁上设置有对闸板固定及限位的卡槽。
4.如权利要求1所述的射流膜法内循环反应器，其特征是，所述闸板与延伸至外壳外部的螺杆相连，用于闸板的升降。
5.如权利要求1所述的射流膜法内循环反应器，其特征是，所述第二挡板竖向设置。
6.一种利用权利要求1所述射流膜法内循环反应器的污水处理方法，其特征是，包括：
1）射流膜法内循环反应器，随后在潜水泵的吸力下进入射流器，在射流器内部气水混合，从射流器出口冲射出来，生物反应区的混合液悬浮固体平均浓度为3.5g/L，生物反应区的水力停留时间为8.17h，经过好氧区后，从内壳的闸板进入第一溢流槽，闸板提升高度根据剩余污泥量决定，闸板根据需要排出的污泥量控制高度，产生的剩余污泥少就提高闸板，使生物反应区上层水排出，产生的剩余污泥多则降低闸板高度，使排出生物反应区的水中含有较高浓度的悬浮污泥；
2）从第一溢流槽出来的水向下流绕过第一挡板，第一挡板起到整流，在深度方向上均布布水的作用，在沉淀区的水力停留时间为1.75h，污水中的污泥沉淀于底部，沉淀区底部两边设置一定的坡度，污泥统一从排泥管中排出沉淀区；
3）沉淀完全的清水经过第二挡板，从第二溢流槽通过出水管排出设备。
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