CN110092473A - 自适应智能化acmbr反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应智能化ACMBR反应器，包括反应器主体，所述反应器主体设有内筒反应区和外筒反应区，所述外筒反应区为兼氧反应区，所述兼氧反应区设置在主体内的外部，所述兼氧反应区上部设置有进水布水装置；所述兼氧反应区设置有悬浮生物填料；所述内筒反应区包括好氧循环流化床反应区和自适应调整区，所述好氧循环流化床反应区设置在主体的中部下层，所述好氧循环流化床反应区内还安装有中空纤维膜组件；所述好氧循环流化床反应区下方设置有曝气装置；本发明的优点在于：低成本高效率的处理高固含量、水质波动大、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水，有效的解决此类废水常见处理方式所存在的处理效果不稳定的问题。

Description

自适应智能化ACMBR反应器

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器，具体地说是一种自适应智能化ACMBR反应器，属于膜生物反应器领域。

背景技术

随着我国城镇化建设进程的加快，城镇污水排放量及其所占比例也在逐年增加，城镇污水的处理需求日益增长。城镇污水的主要化学组成为有机化合物（包括容易被微生物降解的蛋白质、脂类、糖类、有机酸、醇类，以及不易被降解的纤维素、木质素等天然有机物）；无机物（砂石、悬浮物、溶解性盐类等）。在小区生活污水、农村污水等具有较强时段性的污水处理中，一般需在处理设备前建设较大的污水调节池，用于水量的调节，减少对设备的水量冲击；而水质方面，很多地区的小区生活污水波动较大，这无法通过调节水量来解决，水质波动较大时，可能会造成系统内的微生物供氧、代谢出现异常甚至造成系统崩溃。

近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是这些养殖场的发展也成为污染水体的重要污染源。我国每年畜禽养殖的废水排放量超过100亿吨，远远超过全国工业废水与生活废水排放量总和。同时畜禽废水水量波动大，含渣量、有机物和氮磷浓度高，处理技术不够成熟，管理运行成本高，出水水质绝大部分尚未达到国家一级排放标准，环境污染问题也日益严重。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活污染之后的第三大污染源。由于养殖模式的特性，畜禽养殖舍的废水涉及定期清理粪尿、舍内冲洗等因素，因此水量与水质的波动均较大；畜禽养殖废水水量一般较小，可通过污水调节池进行一定程度的调节，但水质变化仍对后续生化处理系统形成压力。

城镇污水处理工艺中，常用的有活性污泥法、生物膜法、氧化塘和序批式曝气法等。其在应用过程中还存在以下问题：①污泥量大，难以处理处置②污水回用率低③传统活性污泥法的建设占地面积大。由于生物池和二沉池单独设计导致二沉池占据很大面积。

畜禽养殖废水、工业废水处理工艺已经初步形成了几种工艺方式，常用的工艺包括完全混合式厌氧反应器（CSTR），厌氧滤池（AF），厌氧序批式反应器（ASBR），厌氧挡板反应器（ABR），厌氧复合反应器（UBF），内循环厌氧反应器（IC），上流式厌氧污泥床（UASB）等。尽管厌氧生物处理能直接处理高浓度畜禽废水，并能回收能源，但厌氧处理出水中污染物浓度仍然很高，特别是氨氮基本没有去除，排入水体后，对环境的影响仍然很大，需要进一步后处理。同时由于好氧生物工艺直接处理高浓度畜禽废水能耗高，运行费用昂贵。采用厌氧-好氧联合处理工艺是目前公认的最经济方法。

近年来虽然有越来越多的污水处理厂、养殖场采用了一些新工艺，引进了新的技术设备，但还是存在一些问题，主要有以下几个方面：

1、某些技术设备及工艺在研究过程中忽略了污水厂、工厂、养殖场的总体运行成本，致使运行管理成本高成为废水处理正常运行的制约因素；

2、废水水质波动大导致的处理效果不稳定的问题成为影响污水处理系统运行的一大难题；

3、没有从源头上控制废水的排放，增大了废水处理的难度和处理成本，不符合可持续发展社会的思想。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种自适应智能化ACMBR反应器，低成本高效率的处理高固含量、水质波动大、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水，有效的解决此类废水常见处理方式所存在的处理效果不稳定的问题。

本发明的技术方案为：

自适应智能化ACMBR反应器，包括反应器主体，所述反应器主体设有内筒反应区和外筒反应区，所述外筒反应区为兼氧反应区，所述兼氧反应区设置在所述反应器主体内的外部，所述兼氧反应区上部设置有进水布水装置，实现多点均匀进水；所述兼氧反应区的设置有悬浮生物填料，用于固定部分兼氧与厌氧微生物，并大幅阻断溶解氧的传递；利用兼氧反应区内的兼氧、厌氧微生物对部分有机污染物进行生物分解并去除；

所述内筒反应区包括好氧循环流化床反应区和自适应调整区，所述好氧循环流化床反应区设置在所述反应器主体的中部下层，所述好氧循环流化床反应区内还安装有中空纤维膜组件，实现反应器中的泥水分离，将生物活性污泥截留在反应区内，清水通过自吸产水泵被抽出；所述好氧循环流化床反应区下方设置有曝气装置，为好氧微生物提供氧气；所述的曝气装置和中空纤维膜组件均通过曝气管道与曝气风机相连，对曝气装置、中空纤维膜组件进行曝气，利用空气上升的提升作用实现内筒反应区和外筒反应区之间混合液的循环流化；该反应区内存在大量有机活性污泥，可将绝大部分有机污染物分解去除，在该反应区内设置中空纤维膜组件，将处理后的清水抽出本系统。

所述自适应调整区设置在所述反应器主体的中部上层，所述自适应调整区与所述好氧循环流化床反应区设有间隔，该区域主要实现反应器内筒与外筒间ORP、DO的调节与平衡。

所述的兼氧反应区、好氧循环流化床反应区、自适应调整区中的厌氧、兼氧、好氧微生物是在设备启动时通过接种絮状污泥污泥慢慢培养出来的。

所述反应器主体为圆筒状，高径比为1：1~10：1。所述反应器主体的反应温度为10-60℃，所述反应器主体内微生物适宜生长的pH值为6.0~8.5。

本发明利用厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物的共同作用将污水中的COD、总氮等污染物质进行降解转化，主要污染物的去除效率可达到85%以上。与现有的厌氧、好氧处理工艺相比，该技术具有总氮处理效果好、污泥零排放、占地少、工艺结构一体化等优点。

本发明以多种微生物复合菌群为主体，结合循环流化床工艺、中空纤维膜分离技术，利用反应器结构实现运行参数的控制，将废水中的有机污染去大量去除的组合工艺，可处理进水水质不稳定的城镇污水、养殖屠宰废水。可有效的解决此类废水常见处理方式所存在的处理效果不稳定的问题。

所述自适应调整区设置有导流板，用于阻断溶解氧向兼氧反应区的传递，同时减少兼氧反应区内混合液由好氧循环流化床反应区与自适应调整区之间的间隙向内筒的循环。

所述兼氧反应区的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l；所述自适应调整区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。

所述兼氧反应区的ORP控制在-20~-120mV。

在曝气量满足系统硝化与氧化要求的前提下，通过所述反应器主体内的ORP、溶解氧来控制产水泵的启停从而控制液位高度；其中以ORP为最优先控制参数；若兼氧反应区的ORP偏高，则提升液位，反之降低液位；若好氧循环流化反应区或自适应调整区的溶解氧偏高，则提升液位，反之降低液位。所述反应器主体内的液位下限为好氧循环流化反应区的内筒上口以上30mm。

反应器的内部循环流量为处理污水量的2-20倍。反应器对污染物的去除效率可达到85%以上。系统剩余污泥产生量极少或无产出。

本发明的优点在于：利用厌氧、兼氧及好氧微生物结合中空纤维膜低成本高效率的处理高固含量、水质波动大、高污染物的城镇污水、养殖废水，以多种微生物复合菌群为主体，结合循环流化床工艺、中空纤维膜分离技术，利用反应器结构实现运行参数的控制，将废水中的有机污染去大量去除，可处理进水水质不稳定的城镇污水、养殖废水。有效的解决此类废水常见处理方式所存在的处理效果不稳定的问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种自适应智能化ACMBR反应器，包括反应器主体，所述反应器主体设有内筒反应区和外筒反应区，所述外筒反应区为兼氧反应区1，所述兼氧反应区1设置在所述反应器主体内的外部，所述兼氧反应区1上部设置有进水布水装置4，固定于外壁，采用布水堰形式，实现多点均匀进水；所述兼氧反应区1的液位以下0.5-1.0m设置有悬浮生物填料5，用于固定部分兼氧与厌氧微生物，并大幅阻断溶解氧的传递；利用兼氧反应区1内的兼氧、厌氧微生物对部分有机污染物进行生物分解并去除；

本发明用于处理高固含量、水质波动大、高污染物的城镇污水、养殖屠宰废水。当进水水质发生较大波动时，该自适应智能化ACMBR反应器内的ORP会发生较大变化，当ORP降低时，液位升高；当ORP升高时，液位降低。所述反应器主体内的液位下限为好氧循环流化反应区2的内筒上口以上30mm。采用上述“自适应”原理，实现水质波动大的污水中污染物的去除。

本发明中所涉及的ORP、DO均采用传感器监测，将电信号输入PLC自控柜后，通过控制自吸产水泵10的启停来控制液位，此过程全部利用自控程序实现，可实现无人值守，达到“智能化”。

本专利采用一座反应装置、通过自适应调整区，针对水质波动大的污水。

所述内筒反应区包括好氧循环流化床反应区2和自适应调整区3，所述好氧循环流化床反应区2设置在所述反应器主体的中部下层，所述好氧循环流化床反应区2内还固定有中空纤维膜组件6，实现反应器中的泥水分离，将生物活性污泥截留在反应区2内，清水通过自吸产水泵10（由中空纤维膜组件6接出）被抽出；所述好氧循环流化床反应区2下方设置有曝气装置7，为好氧微生物提供氧气；所述的曝气装置7和中空纤维膜组件6均通过曝气管道8与曝气风机9相连，对曝气装置7、中空纤维膜组件6进行曝气，利用空气上升的提升作用实现内筒反应区和外筒反应区之间混合液的循环流化；该反应区内存在大量有机活性污泥，可将绝大部分有机污染物分解去除，在该反应区内设置中空纤维膜组件6，将处理后的清水抽出本系统。

所述自适应调整区3设置在所述反应器主体的中部上层，所述自适应调整区3与所述好氧循环流化床反应区2的间隔为0.3~0.8m，该区域主要实现反应器内筒与外筒间ORP、DO的调节与平衡。

所述的兼氧反应区1、好氧循环流化床反应区2、自适应调整区3中的厌氧、兼氧、好氧微生物是在设备启动时通过接种絮状污泥污泥慢慢培养出来的。

所述反应器主体为圆筒状，高径比为1：1~10：1。所述反应器主体的反应温度为10-60℃，所述反应器主体内微生物适宜生长的pH值为6.0~8.5。

本发明利用厌氧微生物、兼氧微生物、好氧微生物的共同作用将污水中的COD、总氮等污染物质进行降解转化，主要污染物的去除效率可达到85%以上。与现有的厌氧、好氧处理工艺相比，该技术具有总氮处理效果好、污泥零排放、占地少、工艺结构一体化等优点。

本发明以多种微生物复合菌群为主体，结合循环流化床工艺、中空纤维膜分离技术，利用反应器结构实现运行参数的控制，将废水中的有机污染去大量去除的组合工艺，可处理进水水质不稳定的城镇污水、养殖屠宰废水。可有效的解决此类废水常见处理方式所存在的处理效果不稳定的问题。

所述自适应调整区3设置有导流板11，导流板为喇叭形，用于阻断溶解氧向兼氧反应区1的传递，同时减少兼氧反应区1内混合液由好氧循环流化床反应区2与自适应调整区3之间的间隙向内筒的循环。

所述兼氧反应区1的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区2的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l；所述自适应调整区3的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l

所述兼氧反应区1的ORP控制在-20~-120mV

在曝气量满足系统硝化与氧化要求的前提下，通过所述反应器主体内的ORP、溶解氧来控制产水泵的启停从而控制液位高度，其中以ORP为最优先控制参数；若兼氧反应区1的ORP偏高，则提升液位，反之降低液位；若好氧循环流化反应区2或自适应调整区3的溶解氧偏高，则提升液位，反之降低液位。所述反应器主体内的液位下限为好氧循环流化反应区2的内筒上口以上30mm。

所述反应器主体的内部循环流量为处理污水量的2-20倍。

反应器对污染物的去除效率可达到85%以上。

系统剩余污泥产生量极少或无产出。

Claims (7)

1.自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：包括反应器主体，所述反应器主体设有内筒反应区和外筒反应区，所述外筒反应区为兼氧反应区，所述兼氧反应区设置在所述反应器主体内的外部，所述兼氧反应区上部设置有进水布水装置；所述兼氧反应区设置有悬浮生物填料，用于固定部分兼氧与厌氧微生物，并大幅阻断溶解氧的传递；

所述内筒反应区包括好氧循环流化床反应区和自适应调整区，所述好氧循环流化床反应区设置在所述反应器主体的中部下层，所述好氧循环流化床反应区内还安装有中空纤维膜组件；所述好氧循环流化床反应区下方设置有曝气装置，所述的曝气装置和中空纤维膜组件均通过曝气管道与曝气风机相连；

所述自适应调整区设置在所述反应器主体的中部上层，所述自适应调整区与所述好氧循环流化床反应区的间隔为0.3~0.8m。

2.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述好氧循环流化床反应区内设置中空纤维膜组件，将处理后的清水抽出本系统。

3.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述反应器主体为圆筒状，高径比为1：1~10：1。

4.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述反应器主体的反应温度为10-60℃，所述反应器主体内微生物适宜生长的pH值为6.0~8.5。

5.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述自适应调整区的筒体设置有导流板，用于阻断溶解氧向兼氧反应区的传递，同时减少兼氧反应区内混合液由好氧循环流化床反应区与自适应调整区之间的间隙向内筒的循环。

6.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述兼氧反应区的溶解氧控制在0-0.5mg/l；所述好氧循环流化反应区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l；所述自适应调整区的溶解氧控制在0.5-1.0mg/l。

7.根据权利要求1所述的自适应智能化ACMBR反应器，其特征在于：所述兼氧反应区的ORP控制在-20~-120mV。