CN112551810A - 一种反硝化ibr脱氮除磷一体化反应器及其反应工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器及其反应工艺，反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器为半封闭式结构且具有多个互相分隔的内腔区域，包括IBR反应区、缺氧区、沉淀区和过滤区；缺氧区、过滤区及沉淀区沿逆时针方向环设于IBR反应区四周，IBR反应区、沉淀区、过滤区沿液体流动方向依次连通；其中，IBR反应区中设置了若干潜污泵、若干曝气器、若干连接管和第二回流管；每一潜污泵的进液口经由一第二回流管同缺氧区的出液口处连通；每一潜污泵的出液口依次经由一连接管和一曝气器后与IBR反应区连通。
Description
技术领域
本发明涉及污水净化领域，尤其是涉及一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器及其反应工艺。
背景技术
近年来，随着我国经济发展和人民生活水平提高，城市生活污水中氮磷含量明显增加，加重了污水处理厂的处理负荷，增加了污水处理成本。城市污水中有机物、氮、磷等营养物质大量排入水体后，会引起水体污染和富营养化，富营养化加剧可进一步引发水体黑臭。因此，我国于2002年颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，对氮、磷的排放标准提出了更严格的要求。
排放标准对出水氮的要求逐渐严格，也就是对硝化、反硝化过程提出了越来越高的要求。现工艺的脱氮工艺对于富营养化的污水水体可以起到一定的效果，然而要想使脱氮除磷理想化必须达到足量的硝化时间，保证满足硝化菌群的大量生长，达到硝化充分的条件。现工艺脱氮除磷工艺曝气池污泥浓度低，硝化的时间长，需要的池容大，一味的增大曝气池的面积不仅显著影响缺氧池的缺氧环境，对脱氮效率的提高十分不利，还会增大设备建造成本，不利于后续净水工作的开展。此外，对于工艺中需要回流的地方，常规的做法是另外设置回流泵，不仅管线较长且复杂还大大增加了能耗。况且相对于其他污水处理工艺，如AO、A2O、氧化沟工艺中的曝气设备的曝气泵往往数量过多且结构分散；或者设备曝气不均匀，效率不高，存在安装、管理、维护保养难度大等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述曝气设备安装不均、净水设备功能区划分不科学的技术问题，提出一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器及其反应工艺。
为达到上述技术目的，本发明提出一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器为半封闭式结构且具有多个互相分隔的内腔区域，包括IBR反应区、缺氧区、沉淀区和过滤区；缺氧区、过滤区及沉淀区沿逆时针方向环设于IBR反应区四周，IBR反应区、沉淀区、过滤区沿液体流动方向依次连通；其中，IBR反应区中设置了若干潜污泵、若干曝气器、若干连接管和第二回流管；每一潜污泵的进液口经由一第二回流管同缺氧区的出液口处连通；每一潜污泵的出液口依次经由一连接管和一曝气器后与IBR反应区连通。
本发明还提出了一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应的工艺，该反应工艺基于反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器来执行，包括以下三个工艺流程阶段，三个工作流程阶段交替连续运行：
a.缺氧流程阶段：污水通过进水管流入缺氧区中，进行反硝化反应；
b.好氧流程阶段：若干潜污泵一起开始工作，潜污泵的吸水口连通着第二回流管将缺氧区中的污水抽入IBR反应区进行回流，潜污泵的出水口通过连接管与曝气器连通，此时曝气和回流同时开始，同时结束；回流阶段不断持续，IBR反应区的水位会上升到预设高度，此时，第一回流管就会将IBR反应区中的污水引流入到缺氧区中，继续在缺氧区进行反硝化反应；
c.厌氧静沉阶段：潜污泵停止工作，回流停止，曝气器停止曝气；停止回流后，进水管持续进水，缺氧区水位持续上升，当缺氧区水位上升到预设高度，第一回流管就会将缺氧区中的污水引流入到中IBR反应区；此时，缺氧区与IBR中的污水一起厌氧静沉。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下方面：其一，将若干潜污泵与曝气装置均集中于IBR反应区，便于管理；其二，将潜污泵设置在IBR反应区中，而同时处于IBR区的曝气器工作时产生的负压会通过置于外界的导管将空气吸入进IBR区，实现双重曝气，节能省耗；其三，缺氧流程阶段、厌氧流程阶段和好氧流程阶段连续交替运行，净化污水，在各个工艺区的配合作用下实现除磷脱氮的目的，经排水管排出；其四，设备设计成IBR反应区的周围环设着过滤区、缺氧区和沉淀区的结构，在保证满足硝化菌群的大量生长的同时更大程度上减少设备的建设费用。
附图说明
图1是本发明中反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器一实施例的正视结构示意图；
图2是本发明中反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器一实施例的俯视结构示意图；
附图标记说明：1-IBR反应区；11-曝气器；12-潜污泵；13-连接管；2-缺氧区；21-搅拌器；22-进水管；3-沉淀区；4-过滤区；5-第一回流管；6-第二回流管；7-清水槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，包括反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器为半封闭式结构且具有多个互相分隔的内腔区域，包括IBR反应区1、缺氧区2、沉淀区3和过滤区4；缺氧区2、过滤区4及沉淀区3沿逆时针方向环设于IBR反应区1四周，IBR反应区1、沉淀区3、过滤区4沿液体流动方向依次连通；其中，IBR反应区1中设置了若干潜污泵12、若干曝气器11、若干连接管13和第二回流管6；每一潜污泵12的进液口经由一第二回流管6同缺氧区2的出液口处连通；每一潜污泵12的出液口依次经由一连接管13和一曝气器11后与IBR反应区1连通。缺氧区2设置有进水管22和若干搅拌器21，缺氧区2的进水口处与进水管22连通，搅拌器21均设置于缺氧区2的内腔中。IBR反应区1中还设置有第一回流管5，缺氧区2顶部通过第一回流管5与IBR反应区1顶部连通；第二回流管6设置于IBR反应区1的缺氧区2的内腔底部，且潜污泵12位于第二回流管6的上方溶液中；IBR反应区1的外周环设有沉淀区3，且与沉淀区3的一侧边共侧壁；侧壁靠近沉淀区3底部处设有开口，开口连通IBR反应区1和沉淀区3。靠近沉淀区3的池口端还设有一清水槽7，清水槽7沿沉淀区3顶部设置，沉淀区3与清水槽7共侧壁衔接的一侧边沿顺时针方向平缓下降直至低于另一侧边。
具体的，清水槽7与沉淀区3共侧壁的一侧边的高度与沉淀区3中的水流方向一起沿顺时针方向缓缓下降，此时沉淀区3中的上层清液可以自然溢流入清水槽7中。
基于一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器来执行的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应的工艺，包括以下三个工艺流程阶段，三个工作流程阶段交替连续运行：
a.缺氧流程阶段：污水通过进水管22流入缺氧区2中，进行反硝化反应；
b.好氧流程阶段：若干潜污泵12一起开始工作，潜污泵12的吸水口连通着第二回流管6将缺氧区2中的污水抽入IBR反应区1进行回流，潜污泵12的出水口通过连接管13与曝气器11连通，此时曝气和回流同时开始，同时结束；回流阶段不断持续，IBR反应区1的水位会上升到预设高度，此时，第一回流管5就会将IBR反应区1中的污水引流入到缺氧区2中，继续在缺氧区2进行反硝化反应；
c.厌氧静沉阶段：潜污泵12停止工作，回流停止，曝气器11停止曝气；停止回流后，进水管22持续进水，缺氧区2水位持续上升，当缺氧区2水位上升到预设高度，第一回流管5就会将缺氧区2中的污水引流入到中IBR反应区1；此时，缺氧区2与IBR中的污水一起厌氧静沉到预设时间。
具体的，每一激波传质射流曝气器11上均设有若干通气口设在液面以上的通管；潜污泵12工作时将缺氧区2中的水引流入IBR反应区1中，进行回流；同时激波传质射流曝气器11开始曝气，回流水产生负压致使激波传质射流曝气器11上的通管从外界吸入大量空气弥补压力差，不仅能增大曝气的效率还可以节能省耗。
优选的，在沉淀区3进行泥水分离阶段：IBR反应区1与沉淀区3连通，在沉淀区3不间断地进行泥水分离，沉淀区3经过静置沉淀后产生的上层清液持续向清水槽7溢出，并流入过滤区4。
具体的，本发明的一种实施例中的沉淀区3中还可以安装气液固三相分离沉淀器(专利号：CN204107101U)，沉淀区3中的工作方式可以根据实际操作进行调节，并不限于此处特定的气液固三相分离沉淀器。气液固三相分离沉淀器利用污泥自身的重力通过滑泥板排泥，不积泥且气液固三相分离效率高，设备截固率高，出水水质好；结构简单，耗能低且造价不高。
优选的，缺氧流程阶段、好氧流程阶段和厌氧流程阶段的反应时间和运行周期均通过PLC控制柜自动控制。
具体的，可以根据实际情况通过PLC控制柜设置，PLC控制柜一边与操控区的电脑电信号连接，一边控制着潜污泵12的开关、搅拌器21的开关以此来控制缺氧流程阶段、好氧流程阶段和厌氧流程阶段的反应时间和运行周期。
具体的，反硝化反应为缺氧区2中的反硝化菌在无氧的条件下，通过硝酸盐(NO3 -)作为电子受体完成呼吸作用，将硝酸还原成氮气(N2)或有机氮化物，达到COD降解和脱氮的目的。而好氧反应工艺主要是IBR反应区1中发生的硝化过程，硝化过程包括两步，分别由氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌完成；第一步是由氨氧化菌将氨氮转化为亚硝酸盐氮；第二步是由亚硝酸氧化菌将亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮。这两类菌利用无机碳化物做碳源，从亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的氧化反应中获得能量。当回流过程不断持续，IBR反应区1的水位逐渐上升，当IBR反应区1的水位上升到一定高度时，就通过第一回流管5回到缺氧区2中，继续反硝化。此工艺可达到COD降解、好氧吸磷、氨氮硝化等目的。
经检验，污水的COD去除率达到95％，氮的去除率达到80％，磷的去除率达到90％。符合一级A标，合格排放。
区别于现有技术，本发明的有益效果包括以下方面：其一，将若干潜污泵与曝气装置均集中于IBR反应区，便于管理；其二，将潜污泵设置在IBR反应区中，而同时处于IBR区的曝气器工作时产生的负压会通过置于外界的导管将空气吸入进IBR区，实现双重曝气，节能省耗；其三，缺氧流程阶段、厌氧流程阶段和好氧流程阶段连续交替运行，净化污水，在各个工艺区的配合作用下实现除磷脱氮的目的，经过滤区排出；此外，曝气器可以选用激波传质射流曝气器，激波传质射流曝气器的氧传质效率更高、搅拌混合更均匀、不易堵塞，并且耗能低、耐磨损；其四，设备设计成IBR反应区的周围环设着过滤区、缺氧区和沉淀区，整体呈圆形结构，在保证满足硝化菌群的大量生长的同时更大程度上减少设备的建设费用。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，所述反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器为半封闭式槽状结构且具有多个互相分隔的内腔区域，包括IBR反应区、缺氧区、沉淀区和过滤区；所述缺氧区、过滤区及沉淀区沿逆时针方向环设于所述IBR反应区四周，所述IBR反应区、沉淀区、过滤区沿液体流动方向依次连通；
其中，所述IBR反应区中设置了若干潜污泵、若干曝气器、若干连接管和若干第二回流管，每一所述潜污泵的进液口经由一所述第二回流管后同所述缺氧区的出液口处连通，每一所述潜污泵的出液口依次经由一所述连接管和一所述曝气器后与所述IBR反应区连通。
2.根据权利要求1所述的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，所述缺氧区设置有进水管和若干搅拌器，所述缺氧区的进水口处与所述进水管连通，所述搅拌器均设置于所述缺氧区的内腔中。
3.根据权利要求1所述的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，所述IBR反应区中还设置有第一回流管，所述缺氧区顶部通过第一回流管与所述IBR反应区顶部连通；
所述第二回流管设置于所述IBR反应区的缺氧区的内腔底部，且所述潜污泵位于所述第二回流管的上方；所述IBR反应区的外周环设有所述沉淀区，且与所述沉淀区的一侧边共侧壁；所述侧壁靠近所述沉淀区底部处设有开口，所述开口连通所述IBR反应区和所述沉淀区。
4.根据权利要求3所述的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，靠近所述沉淀区的池口端还设有一清水槽，所述清水槽沿所述沉淀区顶部设置。
5.根据权利要求3所述的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，所述过滤区底部设有一排水管，所述排水管排出达标污水。
6.根据权利要求1所述的反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器，其特征在于，所述曝气器选用激波传质射流曝气器。
7.一种反硝化IBR脱氮除磷一体化反应工艺，其特征在于，所述反硝化IBR脱氮除磷一体化反应的工艺基于权利要求1～6中任一所述反硝化IBR脱氮除磷一体化反应器来执行，包括以下三个工艺流程阶段，三个工作流程阶段交替连续运行：
a.缺氧流程阶段：污水通过进水管流入缺氧区中，进行反硝化反应；
b.好氧流程阶段：若干潜污泵一起开始工作，潜污泵的吸水口连通着第二回流管将缺氧区中的污水抽入IBR反应区进行回流，潜污泵的出水口通过连接管与曝气器连通，此时曝气和回流同时，同时结束；回流阶段不断持续，IBR反应区的水位会上升到预设高度，此时，第一回流管就会将IBR反应区中的污水引流入到缺氧区中，继续在缺氧区进行反硝化反应；
c.厌氧静沉阶段：潜污泵停止工作，回流停止，曝气器停止曝气；停止回流后，进水管持续进水，缺氧区水位持续上升，当缺氧区水位上升到预设高度，第一回流管就会将缺氧区中的污水引流入到中IBR反应区；此时，缺氧区与IBR中的污水一起厌氧静沉。
8.根据权利要求7所述反硝化IBR脱氮除磷一体化反应工艺，其特征在于，还包括在沉淀区进行的泥水分离阶段：IBR反应区与沉淀区连通，在沉淀区不间断地进行泥水分离，沉淀区经过静置沉淀后产生的上层清液持续向清水槽溢出，并流入过滤区。
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| CA2719471A1 (en) * | 2009-10-29 | 2011-04-29 | Dairy Lane Systems Ltd. | Mixing device, system and method for anaerobic digestion |
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Denomination of invention: A denitrification IBR integrated reactor for nitrogen and phosphorus removal and its reaction process Granted publication date: 20230530 Pledgee: Guanggu Branch of Wuhan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN FUND ENVIRONMENT PROTECTION Co.,Ltd. Registration number: Y2024980001213 |
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