CN113896326B - 一种污水处理反应器及其处理方法 - Google Patents
一种污水处理反应器及其处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113896326B CN113896326B CN202111498139.XA CN202111498139A CN113896326B CN 113896326 B CN113896326 B CN 113896326B CN 202111498139 A CN202111498139 A CN 202111498139A CN 113896326 B CN113896326 B CN 113896326B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aeration
- component
- layer
- assembly
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims abstract description 147
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 37
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 99
- 238000005276 aerator Methods 0.000 claims description 50
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 8
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 abstract description 30
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 241000108664 Nitrobacteria Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000001651 autotrophic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005262 decarbonization Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000031068 symbiosis, encompassing mutualism through parasitism Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/301—Aerobic and anaerobic treatment in the same reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/308—Biological phosphorus removal
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种污水处理反应器及其处理方法，反应器包括箱体、进水管和出水管，所述进水管安装于箱体的底部，所述出水管安装于箱体的顶部，所述箱体内部从上至下依次设置有上层曝气组件、导流组件和下层曝气组件，上层曝气组件所在区域及其上方为好氧区，下层曝气组件所在区域为缺氧区或厌氧区。通过双层曝气组件和导流组件的设置，可使反应器上下区域内的混合液发生回流并达到极高的回流比，反应器内可发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，辅以溶解氧的精准调控，反应器内可发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，从而极大地提高了污水处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种污水处理反应器及其处理方法。
背景技术
现有市政污水处理厂的主流生化处理工艺为具有脱氮除磷的A/O或A2/O工艺，其脱氮主要是通过好氧硝化和缺氧反硝化的生物反应实现。由于好氧区的硝化液必须回流到前置缺氧区完成反硝化脱氮，为满足出水标准，通常都需要较大的回流泵提供大量的硝化液回流（回流比高达3-4倍）。
当前，污水处理标准日益严苛，出水总氮浓度需进一步降低，这就要求传统工艺必须采用更高功率的回流泵来提供更大回流比的硝化液，而这也会增大动力消耗，增加设备成本及能耗成本。
同时，在实现“双碳”目标的背景下，污水处理行业必须节能减排，这就形成了当前无法解决的工艺技术矛盾。因此，一项低耗能、同时能提供高回流比的回流方式亟需开发，进一步地，新型高效低耗的脱氮除磷反应器及其工艺的开发也迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高效低耗的污水处理反应器，目的在于，在不施加额外回流泵前提下可使反应器上下区域内的混合液以更高的回流比发生回流，节省设备成本、能耗及运行费用，简化操作，实现高效低耗脱氮除磷，提高出水水质，有效提升A/O或A2/O工艺的经济性和适用性。
为达上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种污水处理反应器，包括：箱体、进水管和出水管，所述进水管安装于所述箱体的底部，所述出水管安装于所述箱体顶部，其特征在于，所述污水处理反应器内还包括双层曝气器组件和导流组件，双层曝气器组件包括下层曝气组件和上层曝气组件，所述下层曝气组件设置于所述箱体的下部，所述上层曝气组件设置于所述下层曝气组件的上方，所述导流组件设置于所述上层曝气组件与下层曝气组件之间，所述上层曝气组件所在的区域及其上方为好氧区，所述下层曝气组件所在的区域为缺氧或厌氧区，所述导流组件为多个两端无封口的竖直管道。
进一步的，所述上层曝气组件为多个上层曝气器按0.1m-20m的间隔沿箱体水平方向按周期性的疏密间隔布置组成；所述下层曝气组件为多个下层曝气器按0.1m-20m的间隔沿箱体水平方向按周期性的疏密间隔布置或均匀布置组成。
进一步的，所述导流组件在所述上层曝气组件与下层曝气组件之间的全部水平面或部分水平面上布置。
进一步的，所述竖直管道的内横截面积为5cm2-900cm2；所述竖直管道为单层或多层设置，总体高度大于20cm。
进一步的，所述导流组件上端与上层曝气组件下端的距离大于5cm，所述导流组件下端与下层曝气组件上端距离大于5cm，所述上层曝气组件与箱体底部距离大于80cm。
进一步的，所述竖直管道内部为空管或设置有生物载体，所述生物载体采用悬挂式、盘式、环状、球状中的一种或多种填料。
进一步的，所述好氧区内设置有泥水分离组件，所述泥水分离组件一端与好氧区连通，另一端与出水管连通。
进一步的，所述导流组件在上层曝气组件下方布置，或所述导流组件在上层曝气组件下方不布置。
本发明还提供了一种基于上述污水处理反应器的污水处理方法，所述处理方法包括：
将污水混合液由进水管导入箱体内，污水混合液在双层曝气器组件和导流组件的作用下进行循环处理，循环处理过程中发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，通过曝气组件曝气量的调整精准调控溶解氧浓度，反应器内循环处理过程中发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，并将污水混合液处理后分离的上清液通过出水管排出，污泥回到反应器内循环；
其中所述循环处理包括第一循环处理和第二循环处理，所述第一循环处理是指，上层曝气组件工作时，上层曝气组件附近的污水混合液受曝气影响，密度降低，形成向上的流动，上层曝气组件下方密度更高的污水混合液向曝气器附近低密度区域流动，向上流动的混合液促使距上层曝气组件较远一侧的混合液向上层曝气组件方向靠近流动，进而在上层曝气组件附近形成环流；
所述第二循环处理是指，下层曝气组件工作时，下层曝气组件间歇脉冲式运行，受气压不均的影响，导致通过每一根导流组件的竖直管道内的气泡密度不相等，在气泡密度大的竖直管道内，污水混合液形成上升流，在气泡密度小的竖直管道内，污水混合液形成下降流，形成多组从下至上的环流，环流区域扩大至整个反应器内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）通过设置上层曝气组件与下层曝气组件，根据区域内氧含量的不同将反应器分成了好氧区和缺氧或厌氧区，且两部分区域中间不存在物理阻隔，界限模糊，方便微生物循环流动，促进微生物协同共生作用。
（2）通过在上层曝气组件与下层曝气组件中间增设导流组件，可以在整个反应器内部形成多组环流，从而使上部混合液随环流进入下方缺氧区，再随环流回到上方好氧区，根据气提环流反应器气含率和液体循环速度等公式计算，在应用现有工艺同等曝气量、无需增大曝气量的条件下，此部分的回流比大幅度提高，通过设置反应器的各项参数回流比具体可以达到10以上，甚至高达15以上，极大地提高了微生物流动速度，自然地促进了多重生态链的形成；在高回流比下，反应器内可充分地发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，辅以溶解氧的精准调控，反应器内可发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，从而极大提高污水处理效率。
（3）通过在导流组件的竖直导管中设置生物载体填料，可在循环系统内的竖直导管内提供微生物的生长界面，为生物膜的生长提供条件，从而有利于形成泥膜共生系统，促进污泥团聚，提高污泥沉降性，进一步增强污水处理能力。
（4）反应器无需额外使用回流泵，也无需增大曝气量，仅在常规曝气量条件下，借助下层曝气组件、上层曝气组件和导流组件的布置以及相应的尺寸设计，实现高回流比，节约了大量的能耗，实现了污水处理技术的高效低耗的效果；并且，经处理后排放的水含氮含磷量相对于传统的污水处理反应器均有大幅降低，环保效果更佳。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例污水处理反应器的结构示意图；
图2示出了本发明实施例上层曝气组件工作示意图；
图3示出了本发明实施例下层曝气组件工作示意图；
图4示出了本发明实施例污水处理反应器的脱氮能力图；
图5示出了本发明实施例污水处理反应器的除磷能力图。
图中：1、箱体；2、进水管；3、出水管；4、下层曝气组件；41、下层曝气器；5、导流组件；51、竖直导管；6、上层曝气组件；61、上层曝气器；7、好氧区；8、缺氧或厌氧区；9、泥水分离组件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提出了一种污水处理反应器，如附图1所示，包括箱体1、进水管2和出水管3，所述进水管2安装于箱体1的底部，所述出水管3安装于箱体1的顶部，进水管2将待处理的污水引入到箱体1内，所述箱体1内还包括双层曝气器组件和导流组件5，双层曝气器组件包括下层曝气组件4和上层曝气组件6，所述下层曝气组件4设置于所述箱体1的下部，所述上层曝气组件6设置于所述下层曝气组件4的上方，所述导流组件5设置于所述上层曝气组件6与下层曝气组件4之间，所述上层曝气组件6所在的区域及其上方为好氧区7，所述下层曝气组件4所在的区域为缺氧或厌氧区8，所述导流组件5为多个两端无封口的竖直管道51，上层曝气组件6、导流组件5和下层曝气组件4对箱体1内的污水进行循环处理，出水管3将反应器处理完后满足排放标准的上清液排出，污泥继续留在反应器中循环处理。
所述上层曝气组件6为多个上层曝气器61按0.1m-20m的间隔沿箱体1水平方向按周期性的疏密间隔布置组成，其中，关于多个上层曝气器61之间的间隔大小的设计，若间隔少于于0.1m，则曝气器布置过密，相互之间气流扰动太过剧烈，若间隔大于20m，则曝气器布置太疏，相互之间气流扰动太微弱，无法提供较好的混合；而将曝气器按周期性的疏密间隔布置，可提供稳定规律性的混合流态或稳定规律性的流态。
若上层曝气器太靠近箱体底部，特别是距离在80cm以下时，不利于上层曝气器下方区域形成缺氧或厌氧区8，因此，设置上层曝气组件6与箱体1底部距离大于80cm，以保证下方区域缺氧或厌氧区的形成。
导流组件5为多个两端无封口的竖直管道51，导流组件5在上层曝气组件和下层曝气组件之间的全部水平面或部分水平面上布置。
若导流组件5与上层曝气组件相距过短，易造成混合液（污泥）堵塞，影响混合效果，经多次试验后发现，导流组件5上端与上层曝气组件6下端距离大于5cm，既能保证混合效果，也不易造成污泥堵塞。
导流组件在上层曝气组件下方布置或不布置，优选为在上层曝气组件下方布置；如果上层曝气组件下方布置导流组件，则环流主要依靠下层曝气器形成，下层曝气器曝气时，导流组件内的气体含量不同，导致相邻导流组件内混合液密度不同，从而形成异重流，形成环流。如果上层曝气组件下方不布置导流组件，反应器内形成环流的机理可根据导流组件的有无分为两种，即无导流组件区域附近的环流主要依靠上层曝气器形成，上层曝气器工作时，曝气器附近区域因混合液含有气泡密度变低，下方混合液与之存在密度差，从而向曝气器附近流动，向上流动的混合液促使距上层曝气组件较远一侧的混合液向上层曝气组件方向靠近流动，形成环流；有导流组件的区域仍是通过下层曝气器形成的环流，且该环流形成机理同前所述。上层曝气器形成环流的区域仅限于在曝气器两侧相邻的导流组件内部。
竖直管道51可采用圆形、方形、正六边形或其他各种形状的管道，管道内横截面积为5cm2-900cm2，因为，若管内横截面积小于5cm2，则混合液流通通道面积太小，容易造成混合液堆积，管道堵塞，若管内横截面积大于900cm2，则混合液流通通道面积太大，相邻通道内流体密度差别太小，无法形成异重流，也就无法因为密度差形成环流。
竖直管道51与箱体水平面之间的夹角大于45°，若夹角小于45°不利于混合液向上流出导流组件，反而容易使得混合液中的悬浮污泥在导流组件中发生沉淀，从而影响回流效果，因此为保证回流效果，需将夹角设置为大于45°。
竖直管道可单层或多层布置，总体高度大于20cm，经试验，20cm为理论上的环流最短路径，竖直管道布置高度超过20cm能够将环流单程路径延至最少20cm，进一步增大回流比，扩大回流区域以提供更好的混合效果，故此处设置高度大于20cm以建立较大的回流区域，有利于提高回流比。
进一步的，竖直管道51内部为空管或设置有生物载体，优选为设置有生物载体；所述生物载体可为悬挂式、盘式、环状、球状等填料中的一种，或者是其中两种或以上的组合型填料，其中生物载体既可以提供更多种类的微生物，以此促进生化作用提高污水处理能力，也可以不断形成和脱落生物膜团聚体，这些脱落的生物膜团聚体进入到混合液中，会进一步促进微生物附着，形成较大的污泥团聚体，提高沉降速度，提升整体污泥的沉降性。
下层曝气组件4为多个下层曝气器41按0.1m-20m的间隔沿箱体1水平方向按周期性的疏密间隔布置或均匀布置组成，下层曝气组件4的上端与导流组件5的下端距离大于5cm；其中，关于多个下层曝气器41之间的间隔大小的设计，若间隔少于于0.1m，则曝气器布置过密，相互之间气流扰动太过剧烈，若间隔大于20m，则曝气器布置太疏，相互之间气流扰动太微弱，无法提供较好的混合；而将曝气器按周期性的疏密间隔布置或均匀布置，可提供稳定规律性的混合流态或稳定规律性的流态，下层曝气组件4的上端与导流组件5的下端距离大于5cm，既能保证混合效果，也不易造成污泥堵塞。
由于上层曝气组件6为常开状态，曝气形成的富氧，在上层曝气组件附近及其上方形成好氧区7；所述好氧区为纯好氧区，好氧区内耦合有泥水分离组件9，泥水分离组件9一端与好氧区连通，另一端与出水管连通；泥水分离组件9为好氧三相分离器或膜分离组件或其他分离组件；泥水分离组件9的安装方式为可移动式，方便检修或反冲洗时从反应器内部吊出，也可以与反应器箱体1的内部直接通过焊接或其他方式固定连接。
下层曝气组件4间歇脉冲式运行，工作时间较短，停歇时间较长，短时间的曝气形成的富氧环境很快被该区域内的微生物通过和污水中的污染物反应而消耗，从而在较长的停歇时间内，该部分区域均为缺氧或厌氧环境，为微生物缺氧或厌氧反应提供条件，即下层曝气组件6所在区域形成缺氧或厌氧区8。
基于上述污水处理反应器，本发明的污水处理方法和原理如下：
将污水由进水管导入箱体1内，污水在双层曝气器组件和导流组件5的作用下进行循环处理，循环处理过程中发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，通过曝气组件曝气量的调整精准调控溶解氧浓度，反应器内循环处理过程中发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，并将污水处理后分离的上清液通过出水管3排出，污泥回到反应器箱体1内循环。
其中，所述循环处理包括第一循环处理和第二循环处理，如附图2所示，所述第一循环处理是指，上层曝气组件6常开工作，上层曝气组件6附近的污水混合液受曝气影响，密度降低，形成向上的流动，上层曝气组件下方密度更高的污水混合液向曝气器附近低密度区域流动，向上流动的混合液促使距上层曝气组件较远一侧的混合液向上层曝气组件方向靠近流动，进而在上层曝气组件附近形成环流。
如附图3所示，所述第二循环处理是指，下层曝气组件4工作时，下层曝气组件4间歇脉冲式运行，受气压不均的影响，导致通过每一根导流组件的气泡密度不相等，在气泡密度大的导流通道内，污水混合液形成上升流，在气泡密度小的导流通道内，污水混合液形成下降流，形成多组从下至上的环流，环流区域扩大至整个反应器内部。
在反应器的箱体内，由于设置了上层曝气组件与下层曝气组件，根据区域内氧含量的不同将反应器分成了好氧区和缺氧或厌氧区，且两部分区域中间不存在物理阻隔，界限模糊，方便不同区域的微生物循环流动，促进微生物协同共生作用。
其中，通过曝气组件曝气量的调整精准调控溶解氧浓度的调节方式具体包括，调整曝气器风机工作频率、曝气器风机工作启停时长、气体管道阀门开度等调整进气量，精准调控反应器箱体内溶解氧浓度，溶解氧浓度的具体数值范围由进水污染物负荷、处理效果、微生物量和出水标准共同确定，如当进水污染物浓度约为COD100-200 mg/L，氨氮20-30mg/L，污泥浓度4000mg/L，出水标准为一级A标准，则反应器箱体内上层区域溶解氧浓度范围控制在0.8-1.5mg/L，下层区域溶解氧浓度范围控制在0.1-0.4mg/L。
不设置导流组件时，参照经典流体力学中气提反应器液体循环速度的计算公式，传统气提反应器中回流比R的计算公式如下：
其中，在式（1）、式（2）、式（3）和式（4）中，各参数含义如下：
ΔP f ：压差，Pa；g：重力加速度，m/s-2；H e ，：导流区高度，m；ρ D ：降流区密度，g/m3；ρ R ：升流区密度，g/m3；ε GR ：升流区气含率；ε GD ：降流区气含率；ε SR ：升流区固含率；ε SD ：降流区固含率；ρ S ：固体密度，g/m3；ρ L ：固体密度，g/m3；K f ：气提系数；m：面积比；；A R :升流区面积，m2；A:反应区面积，m2；D：反应区直径，m；ξ：计算系数；ε S ：固含率；ν GS ：升流区气泡速度，m/s；ν SP ：固体速度，m/s，经验值一般取0.02m/s，该取值对结果影响很小；ν L ：液体循环速度，m/s；Q in ：日处理水量，m3/s。
具体的，以日处理水量为150吨为例，反应器日处理规模150吨，气水比5：1，反应器箱体高6m，有效水深5.5m，长2.8m，宽1.4m，其中升流区面积为2.8m2，反应区总面积为3.9m2，ν SP =0.02m/s，εS=0.3，He=2.4m，D=1.7m。根据日处理水量和气水比可算得进气量为750m3/d，再除以升流区面积，可计算出升流区气泡速度ν GS 为0.003m/s。污泥混合液固体密度ρ S =1002g/m3，液体密度ρ L =1000g/m3，由气水比5：1先将式（3）代入式（2），再将式（2）代入式（1），可得到ν L =0.002m/s，将其代入式（4），计算可得R=4.5。
采用本发明的方法设置导流组件后，反应器内原始气提流态将发生变化，应用实验分层测定特征物质（轻质陶土，密度1.02g/mL）浓度的方法计算设置导流组件后反应器内的回流量，具体说明如下，该反应器中设置的导流组件为全水平布置，即在上层曝气组件和下层曝气组件之间的全部水平面布满导流组件，导流组件长度为1m，竖直导管与箱体水平面之间的夹角为90°，竖直导管内横截面积为5cm2，导流组件下端距下层曝气组件上端距离为40cm，导流组件上端距上层曝气组件下端距离为20cm，上层曝气组件距箱体底部距离2.5m，下层曝气组件间歇供气，每隔20min供气30秒，上层曝气组件常开，曝气量与传统气提反应器一致，均为750 m3/d。选定导流组件下方j区域为计算对象，该区域四周边界为反应器内壁，上边界为导流组件下端，下边界为反应器底部，体积为V j 。根据质量守恒，通过测定下层曝气器开启前后j区域内特征物质浓度的变化，推知反应器内的回流量，计算公式如下：
其中，C in ：进水中特征物质的浓度，mg/L；V j ：j区域的体积，m3；C jB ：j区域内曝气前特征物质的浓度，mg/L；Q R ：回流量，m3/s；t inter ：下层曝气器每个周期的工作和间隔总时长，s；t stir ：下层曝气器每个周期的工作时长，s；C R ：回流液浓度，mg/L；C jA ：j区域内曝气后特征物质的浓度，mg/L；T inter ：一天内下层曝气器的总工作时长，s。具体地，在本例中，V j =1.56m3，C in =0，C jB =1900mg/L，C jA =440mg/L，Q in =150m3/d，t inter =20.5min，t stir =0.5min，C R =400mg/L，T inter =35min，推知Q R =1.11m3/s，再将其代入式（6），可知R’=15.5。
在另一实施例中，将上述实施例中的导流组件改为在水平面上间隔布置，即间隔60cm布置60cm宽度的导流组件，整个水平面上导流组件的填充率为50%，不改变反应器尺寸、曝气量和曝气方式，则其他参数如下，V j =1.56m3，C in =0，C jB =1900mg/L，C jA =400mg/L，Q in =150m3/d，t inter =20.5min，t stir =0.5min，C R =340mg/L，T inter =35min，推知Q R =0.82m3/s，再将其代入式（6），可知R’=11.5。
对比不设置导流组件的气提反应器，在不改变其他运行条件下，本发明提供的污水处理反应器可使回流比从4.5提升至11.5，更优可达15.5，极大地提高了反应器上下区域内混合液的回流量，同时又不会对上下区域内的溶解氧浓度产生影响，极有利于生物脱氮除磷等一系列生化反应的进行，有利于提高系统处理污水的能力和效率。
如附图4和附图5所示，基于本发明污水处理反应器处理污水应用实例，在运行时间相同时，相比于传统污水处理反应器，本发明所提供的高效低耗污水处理反应器有着更为出色的脱氮和除磷能力，使得出水总氮浓度和总磷浓度明显更低，可见本发明的反应器的污水净化效果显著。
综上可知，通过在上层曝气组件与下层曝气组件中间增设竖直导流组件，可以在整个反应器内部形成多组环流，从而使上部混合液随环流进入下方缺氧或厌氧区，再随环流回到上方好氧区，根据气提环流反应器气含率和液体循环速度等公式计算，在应用现有工艺同等曝气量、无需增大曝气量的条件下，此部分的回流比达到10以上，甚至高达15以上，极大地提高了微生物流动速度，自然地促进了包括异养菌（除碳）、自养亚硝化菌和硝化菌（除氨氮）、好氧反硝化菌（除总氮）、缺氧反硝化菌（除总氮）、反硝化除磷菌（除磷）和聚磷菌（除磷）等多种微生物的协同共生，成功构建了反应器箱体内多重生态链的形成；在高回流比下，反应器内可充分地发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，辅以溶解氧的精准调控，反应器内可发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，从而极大提高污水处理效率。
反应器无需额外使用回流泵，也无需增大曝气量，仅在常规曝气量条件下，借助下层曝气层组件、上层曝气层组件和竖直导流组件的布置以及合理的尺寸设计，实现高回流比，节约了大量的能耗，实现了污水处理技术的高效低耗的效果；经处理后排放的水含氮含磷量相对于传统的污水处理反应器均有大幅降低，环保效果更佳。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理反应器包括：箱体（1）、进水管（2）和出水管（3），所述进水管（2）安装于所述箱体（1）的底部，所述出水管（3）安装于所述箱体（1）顶部，其特征在于，所述污水处理反应器内还包括双层曝气器组件和导流组件（5），双层曝气器组件包括下层曝气组件（4）和上层曝气组件（6），所述下层曝气组件（4）设置于所述箱体（1）的下部，所述上层曝气组件（6）设置于所述下层曝气组件（4）的上方，所述导流组件（5）设置于所述上层曝气组件（6）与下层曝气组件（4）之间，所述上层曝气组件（6）所在的区域及其上方为好氧区（7），所述下层曝气组件（4）所在的区域为缺氧或厌氧区（8），所述导流组件（5）为多个两端无封口的竖直管道（51），所述导流组件（5）在所述上层曝气组件（6）与下层曝气组件（4）之间的全部水平面或部分水平面上布置；
所述处理方法包括，将污水混合液由进水管导入箱体内，污水混合液在双层曝气器组件和导流组件的作用下进行循环处理，循环处理过程中发生硝化反硝化以及同步硝化反硝化的反应，通过曝气组件曝气量的调整精准调控溶解氧浓度，下层曝气组件间歇供气，反应器内循环处理过程中发生短程硝化反硝化、同步短程硝化反硝化以及厌氧除磷的反应，并将污水混合液处理后分离的上清液通过出水管排出，污泥回到反应器内循环；
其中所述循环处理包括第一循环处理和第二循环处理，所述第一循环处理是指，上层曝气组件工作时，上层曝气组件附近的污水混合液受曝气影响，密度降低，形成向上的流动，上层曝气组件下方密度更高的污水混合液向曝气器附近低密度区域流动，向上流动的混合液促使距上层曝气组件较远一侧的混合液向上层曝气组件方向靠近流动，进而在上层曝气组件附近形成环流；
所述第二循环处理是指，下层曝气组件工作时，下层曝气组件间歇脉冲式运行，受气压不均的影响，导致通过每一根导流组件的竖直管道内的气泡密度不相等，在气泡密度大的竖直管道内，污水混合液形成上升流，在气泡密度小的竖直管道内，污水混合液形成下降流，形成多组从下至上的环流，环流区域扩大至整个反应器内部。
2.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述上层曝气组件（6）为多个上层曝气器（61）按0.1m-20m的间隔沿箱体（1）水平方向按周期性的疏密间隔布置组成；所述下层曝气组件（4）为多个下层曝气器（41）按0.1m-20m的间隔沿箱体（1）水平方向按周期性的疏密间隔布置或均匀布置组成。
3.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述竖直管道（51）的内横截面积为5cm2-900cm2；所述竖直管道（51）为单层或多层设置，总体高度大于20cm。
4.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述导流组件（5）上端与上层曝气组件（6）下端的距离大于5cm，所述导流组件（5）下端与下层曝气组件（4）上端距离大于5cm，所述上层曝气组件（6）与箱体（1）底部距离大于80cm。
5.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述竖直管道（51）与箱体（1）水平面之间的夹角大于45°。
6.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述竖直管道（51）内部为空管或设置有生物载体，所述生物载体采用悬挂式、盘式、环状、球状中的一种或多种填料。
7.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述好氧区（7）内设置有泥水分离组件，所述泥水分离组件一端与好氧区（7）连通，另一端与出水管（3）连通。
8.如权利要求1所述的一种污水处理反应器的污水处理方法，其特征在于，所述导流组件（5）在上层曝气组件（6）下方布置，或所述导流组件（5）在上层曝气组件（6）下方不布置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111498139.XA CN113896326B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种污水处理反应器及其处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111498139.XA CN113896326B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种污水处理反应器及其处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113896326A CN113896326A (zh) | 2022-01-07 |
| CN113896326B true CN113896326B (zh) | 2022-05-10 |
Family
ID=79025683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111498139.XA Active CN113896326B (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种污水处理反应器及其处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113896326B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114735832B (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-11 | 清研环境科技股份有限公司 | 模块式污水处理系统、处理方法及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206188487U (zh) * | 2016-08-29 | 2017-05-24 | 武汉东川自来水科技开发有限公司 | 一种垂直内循环三相流化床 |
| CN108483687A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-04 | 成都澎湃新能源科技有限公司 | 一种驱动结构优化的混合充氧机 |
| CN208829366U (zh) * | 2018-07-09 | 2019-05-07 | 强绍杰 | 一种a/o一体化反应器装置 |
| CN111517464A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-11 | 江苏海之陆水处理设备有限公司 | 一种oa上下分区式膜生物反应污水处理系统及方法 |
| CN111777178A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-10-16 | 河南国威市政工程有限公司 | 一种竖向氧化沟微动力水处理系统 |
| CN214142023U (zh) * | 2020-11-30 | 2021-09-07 | 中絮生物技术(武汉)有限公司 | 一种气升式内循环生物反应器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6592762B2 (en) * | 2001-08-29 | 2003-07-15 | United States Filter Corporation | Process for treating BOD-containing wastewater |
| CN103613195B (zh) * | 2013-11-25 | 2015-01-14 | 北京化工大学 | 一体化mbr膜生物反应器 |
| CN106315853B (zh) * | 2016-10-13 | 2023-03-31 | 上海市净化技术装备成套有限公司 | 一种氧化沟膜生物反应器及其污水处理工艺和应用 |
-
2021
- 2021-12-09 CN CN202111498139.XA patent/CN113896326B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206188487U (zh) * | 2016-08-29 | 2017-05-24 | 武汉东川自来水科技开发有限公司 | 一种垂直内循环三相流化床 |
| CN108483687A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-04 | 成都澎湃新能源科技有限公司 | 一种驱动结构优化的混合充氧机 |
| CN208829366U (zh) * | 2018-07-09 | 2019-05-07 | 强绍杰 | 一种a/o一体化反应器装置 |
| CN111517464A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-11 | 江苏海之陆水处理设备有限公司 | 一种oa上下分区式膜生物反应污水处理系统及方法 |
| CN111777178A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-10-16 | 河南国威市政工程有限公司 | 一种竖向氧化沟微动力水处理系统 |
| CN214142023U (zh) * | 2020-11-30 | 2021-09-07 | 中絮生物技术(武汉)有限公司 | 一种气升式内循环生物反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113896326A (zh) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11548801B2 (en) | Efficient self-circulation biological denitrification device and working method therefor | |
| CN104528934B (zh) | 短程硝化-反硝化脱氮膜生物反应器及其污水处理工艺 | |
| CN104512963B (zh) | 一种一体式多级同时硝化反硝化生物膜系统脱氮方法及装置 | |
| CN110240273B (zh) | 交替饥饿培养诱导短程硝化反硝化的装置及其控制方法 | |
| CN1176860C (zh) | 一种包括回用的厌氧－兼氧－好氧一体化污水处理设备及方法 | |
| CN101767876A (zh) | 一种厌氧-缺氧-低氧一体化反应器及其应用 | |
| CN110590083A (zh) | 一种基于mabr的泥膜污水处理装置及方法 | |
| CN103435220A (zh) | A2o悬浮填料工艺耦合滤布过滤一体化脱氮除磷装置与方法 | |
| CN105036332B (zh) | 一种交替内循环生物滤池污水处理装置及其使用方法 | |
| CN206970300U (zh) | 用于生物反应池的硝化液回流装置及生物反应池 | |
| CN113896326B (zh) | 一种污水处理反应器及其处理方法 | |
| CN102010062B (zh) | 双环沟mbr废水处理系统 | |
| CN210505759U (zh) | 一种自循环高效生物脱氮装置 | |
| CN206143005U (zh) | 一种基于mbbr的同步硝化反硝化污水处理装置及系统 | |
| CN203593662U (zh) | 多点进水交替运行多层复合填料脱氮污水处理装置 | |
| CN108529833A (zh) | 一种猪场废水的一体化处理技术设备 | |
| CN115465953B (zh) | 一种处理污水的aod生化反应系统及其污水处理方法 | |
| CN201914974U (zh) | 双环沟mbr废水处理系统 | |
| CN209835753U (zh) | 一种污水高效脱氮的生物膜反应器 | |
| CN111362517A (zh) | 一种模块化立式联动生物反应器 | |
| CN216687842U (zh) | 一种高氨氮污水深度除总氮处理的一体化装置 | |
| CN205258129U (zh) | 一种小流量污水深度脱氮除磷装置 | |
| CN210915757U (zh) | 一种基于mabr的泥膜污水处理装置 | |
| CN209890336U (zh) | 一种用悬浮载体强化气提推流式氧化沟效果的装置 | |
| CN208166672U (zh) | 一种交替内循环生物滤池进出水设施 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |