CN1323038C - 一种用以污水处理的生物反应器 - Google Patents

Abstract

一种用以污水处理的生物反应器，包括有壳体(1)及其顶盖(2)、进水管(3)、集水槽(4)、出水管(5)、曝气机(6)和活性填料(8)，进水管(3)穿过壳体(1)而通入到其底部(13)，而在位于曝气机(6)头部(61)之上沿壳体(1)的内壁设置有一圈多孔隔板(7)，将壳体(1)的内部分隔成生物反应区(12)和沉淀集水区(11)，且在多孔隔板(7)的中央开口(71)边沿上设置有向上延伸到顶盖(2)的侧壁，从而形成出气孔(9)，而集水槽(4)则设置在该沉淀集水区(11)的上部分。本发明使污水能更加充分的在生物反应区内降解、净化，污水的净化效果显著增强，多孔隔板分隔而成的沉淀集水区增强了净化过水流的再次沉淀、去污的效果，本发明结构更加简单、大大降低了实施成本、更易于实施。

Description

一种用以污水处理的生物反应器

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种用以污水处理的生物反应器。

背景技术

随着水资源的不断紧缺和对环境污染治理的不断加强，人们已经开始关注对各地产生的污水进行处理，并尽可能的重新加以利用的工作。目前，对所产生的污水进行治理的方法大体可分为活性污泥法、生物滤池法、生物接触氧化法等，且为分步单独进行，都需占据着较大的池容，因此，存在结构分散、占用空间大、投资造价大、工艺流程长、不宜管理、维护检修困难等缺陷，而且使其在小规模、分散化治理污水的场合中难以推广普及。所以一些利用生物反应来净化污水，并采用合建曝气池和沉淀池的污水处理设备被发明出来，如专利号为ZL200420092758.4(公开号为CN2725286Y)的中国实用新型专利《整体化污水生物反应器》就公开了这样一种可适应小规模分散化使用的用以污水处理的生物反应器，其包括有底部呈倒锥形的壳体、设置在壳体顶部的顶盖、位于壳体内部且底部开口的导流罩和设在顶盖上而直接通入导流罩内的曝气机，其中，壳体和导流罩之间形成的间隔构成沉淀区，而导流罩内部则是生物反应区，即曝气区。工作时，污水由进水口直接进入导流罩内的曝气区，经过曝气机的充氧，使污水充分与导流罩内的活性填料发生反应，从而使污水中的有机物绝大部分被吸附、降解、氧化和再吸收，并加速污水中有机物、氮化物、硫化物等各种物质的分解，同时将污水中的碳水化合物分解为二氧化碳和水，这些生物反应所产生的污物直接沉淀下来，并由设置在壳体一侧的排泥管输出，而经净化处理过的水流则从设置在导流罩顶部四周的集水槽而流向出水口，生物反应期间产生的气体则从导流罩顶部的出口经过顶盖的通孔而输出到外界。

但这种用以污水处理的生物反应器，从进水口进入的污水直接到达曝气区的上方，因集水槽就位于该曝气区的顶部，所以容易导致污水没有经过足够的生物反应，而较快地被输出到集水槽，继而流向出水口，这样就会大大降低污水净化率，污水的净化效果不是非常理想；而且，经过曝气区顶部的水流没有经过沉淀、过滤等措施而直接流向出水口，容易使没有反应完全的水流以及连同杂质一起输出到集水槽，同样会降低污水的净化率；同时，由于该生物反应器需设置内外两层隔离装置而分别形成曝气区和沉淀区，对于较大体积的生物反应器，无疑使其整体装置的成本变得较高，而且大型的导流罩其装配和加工的难度也相应增大，不易于实际实施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能使污水净化效果大幅度增强且结构更加简单、更易于实施的用以污水处理的生物反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该用以污水处理的生物反应器，包括有壳体及其顶盖、进水管、集水槽、与集水槽相连通的出水管和活性填料，并且在该顶盖中央设置有头部插入到所述壳体内部的曝气机，其特征在于：所述进水管直接穿过所述壳体而通入到其底部，而在位于所述曝气机头部之上沿所述壳体的内壁设置有一圈多孔隔板，将所述壳体的内部分隔成所述曝气机头部所在的生物反应区和该多孔隔板上方的沉淀集水区，在该生物反应区内投放有所述的活性填料，并且在该多孔隔板的中央开口边沿上，设置有向上延伸到所述顶盖的侧壁，从而形成出气孔，而所述集水槽则设置在该沉淀集水区的上部分。

放置在所述多孔隔板下方的生物反应区内的活性填料，可以选择近似球形结构的无机或有机填料，其密度与水接近，可悬浮于水中，这种活性填料具有大量比表面积，可附着大量微生物载于活性填料上形成大面积生物膜，非常利于加快污水的净化、降解以及氧化等速度。

为便于壳体的制造和多孔隔板的加工、装配，所述壳体可以制作成上部分呈圆筒形而下部分为倒锥形且底部水平的形状，所述的多孔隔板则制作成顶部开口的圆锥形而设置在壳体之内，这样，壳体与圆锥形的多孔隔板形成近似菱形的剖面，以实现活性填料在曝气机的推流搅动下，形成流化移动床，工作时，污水在壳体底部进入而经过曝气机的充分搅拌继而和生物反应区内的活性填料充分发生反应，净化过的水流再穿过多孔隔板而到达沉淀集水区。

所述多孔隔板可以是任意的开有小孔的隔板，但为便于净化过的污水进入到沉淀集水区，同时防止生物反应区内的活性填料流入沉淀集水区，所述多孔隔板可以在中下部开有腰形孔，该腰形孔的宽度不大于8mm。

所述进水管在所述壳体底部的末端可以开有多个通孔，且均匀地布置在所述壳体的底部，这样就使污水能均匀地分布到壳体内生物反应区的底部，从而保证污水能更加充分地在生物反应区内进行反应、净化。

在所述多孔隔板的中央开口处可以设置有隔离网板，在保证多孔隔板上方的出气孔保持通畅的同时，能防止其下方生物反应区内的活性填料流失到区外。

所述多孔隔板之上，即在沉淀集水区可以放置卵石，该卵石以选用表面光洁、近似球形、且粒径为25mm～40mm范围之内的卵石为佳，这样更宜于沉淀净化过的污水，提高出水管输出水流的净化率。

所述曝气机可以采用抽吸式曝气机，其驱动马达位于顶盖之上，可固定于出气孔顶部的端盖上，该曝气机的空心轴及叶轮，就通过隔离网板而插入生物反应区中。在马达驱动下叶轮高速旋转，在叶轮前端水高速流动并形成负压区，壳体外的大气则通过曝气机的进气口进入中空轴，被叶轮打碎，并经叶轮前端的二次切割头再次切割形成微小气泡裹挟在强劲的水流中，对生物反应室区的污水进行充氧，并带动活性填料上下翻滚运动，形成流化移动状态。但为防止曝气机头部的叶轮在旋转时打碎活性填料，所述曝气机的头部可以外罩有防护网罩，从而组织了活性填料与叶轮的直接接触，继而完全避免了叶轮旋转时打碎活性填料。而该曝气机的数量可根据实际处理污水量的大小而适当增加配置。

所述集水槽呈环形，可旁依所述圆形出气孔侧壁的外围，也可独立的设置在所述沉淀集水区的上部分。

所述的进水管既可做污水进水管，又可做污泥抽吸式排出的排泥管。

所述顶盖上位于所述出气孔的上方可以设有生物脱臭处理装置，从而对曝气过程中产生的废气进行脱臭处理，该生物脱臭处理装置，其下部所述出气孔相连接，内部填装载有脱臭微生物的填料，曝气产生的废气，途经载有脱臭微生物的填料吸附净化、分解，经上方排气管排出，达到净化废气的目的。

该用以污水处理的生物反应器，运行工作时，污水通过污水泵泵入或直接通过自身的重力而流到壳体的底部，到达生物反应区，并经过进水管端部的通孔而均匀布水；随后在曝气机的强力推流搅动下，形成湍流，使填料处于流化移动状态；此时污水与活性填料上形成的大面积生物膜充分接触，加速对污水中污染物的降解净化速度；经生物反应区处理后的污水通过圆锥形多孔隔板上的腰形孔，流经卵石填充的沉淀层，在卵石与卵石的缝隙间穿流，控制好流速，污泥在重力作用和卵石层的截流作用下沉降或截留于卵石表面，与清洁的水分离开来，这样清洁的水流经沉淀集水区上部的集水槽收集，通过出水管而排出到壳体外；同时，曝气产生的废气经生物脱臭处理装置吸附净化、分解、成为无臭气体排出壳体外。

该用以污水处理的生物反应器，运行一定时间后，可定期地采用自吸泵从进水管将生物反应区底部的污泥排出壳体之外，同时由于重力作用，沉淀集水区上清洁的水流从上向下冲刷多空隔板上的卵石层，将截留吸附的污泥带入生物反应区内，参与下一步的污水处理，从而实现定期排泥与反冲洗卵石层同时进行的目的，最终实现本发明稳定处理污水的目的。

与现有技术相比，本发明的优点在于：把进水管设计成从壳体底部进入，使污水能更加充分的在生物反应区内降解、净化，污水的净化效果显著增强，而且摈弃了现有的两层壳体的结构，改用一多孔隔板简单又有效地把壳体内部分隔成生物反应区和沉淀集水区，而增加的沉淀集水区无疑又增强了净化过水流的再次沉淀、去污的效果，该用以污水处理的生物反应器，克服了现有的生物反应器存在的各种缺陷，且结构更加简单、大大降低了实施成本、更易于实施；

同时，因曝气机产生的搅动水流夹带大量微细气泡，为污水充氧，由此产生的气、水、填料三者间因湍流而充分接触和碰撞，一方面使氧的利用率、水中有机污染物的传质效率等大为提高，另一方面使老化的生物膜易于从活性填料表面脱落，便于生物膜膜的更新，使膜体保持活性，本发明采用的这种工艺，综合了接触生物氧化法和生物膜流化移动床的优点，可在去除污水中的有机污染物以及脱氮脱磷方面取得良好效果，另外因为生物膜在生物反应区内呈立体结构，对保持稳定处理能力也极为有利；

本发明采用了合理的近似菱形剖面结构的圆形生物反应区，可使活性填料在生物反应区内成为生物膜流化移动床，为本发明实现三项湍流，即气、水、填料三者间的充分接触、碰撞创造了有利条件；

其中，生物反应区内的活性填料选择了具有大量比表面积的活性填料，且为近似球形结构，既提高了单位空间内的生物附载量，又增大与水、气的接触机率，使处理效果增强，而且在必要情况下可通过投加特种微生物菌团来针对性强化处理功能，使得处理效果将更加可靠稳定；

而曝气机选择插入式推流曝气机，具有气泡二次切割功能，使得气泡更加微小，大量微气泡裹挟在强劲的水流中，氧的利用率可大为提高，同时实现活性填料在生物反应器内成为流化移动床，形成三相湍流的状态，另外，该曝气机的驱动马达位于顶盖之上，出现故障，无需掏出填料，可直接进入生物反应区内检修更换配件，检修更换非常方便；

而生物脱臭处理装置处理曝气产生的废气，实现无臭气体排放，不影响周边环境，非常环保，而且无噪音污染；

综上，本发明为一体化污水处理设施，适宜在小规模、分散化治理污水场合中应用，且具有结构简单、紧凑、投资造价低、工艺流程简单、占地面积小、功能全面、出水水质好、安装方便、宜于检修维护管理等优点。如果该生物反应器配以沉淀池、自吸泵及过滤消毒装置，可用于小区内生活污水的净化处理，并回收而用于冲厕、洗车、浇绿化、浇洒道路及景观用水。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为多孔隔板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图3所示，该用以污水处理的生物反应器，包括有壳体1及其顶盖2、进水管3、集水槽4、与集水槽4相连通的出水管5，在该顶盖2中央设置有头部61插入到所述壳体1内部的曝气机6，并且在位于所述曝气机6头部61之上方沿壳体1的内壁设置有一圈多孔隔板7，将所述壳体1的内部分隔成所述曝气机6头部61所在的生物反应区12和该多孔隔板7上方的沉淀集水区11，而在该生物反应区12内投放有活性填料8；

其中，所述的活性填料8是近似球形结构的无机或有机填料，其密度与水接近；

所述壳体1上部分呈圆筒形而下部分为倒锥形且底部13水平，所述进水管3直接穿过壳体1而通入到其底部13，并且该进水管3在壳体1底部13的末端开有多个通孔31，且均匀地布置在壳体1的底部13；

所述壳体1之内的多孔隔板7则呈圆锥形，且顶部具有中央开口71，多孔隔板7在中下部开有腰形孔72，该腰形孔72的宽度不大于8mm，参见图3，并且在该多孔隔板7的中央开口71处还设有隔离网板73；

并且在所述多孔隔板7的中央开口71边沿上，设置有向上延伸到所述顶盖2的侧壁，从而形成出气孔9，而所述集水槽4呈环形，就旁依在该出气孔9侧壁的外围而设置在该沉淀集水区11的上部分；

所述多孔隔板7之上，即在沉淀集水区11放置有卵石10，该卵石10选用表面光洁、近似球形、且粒径为30mm的卵石10；

所述曝气机6采用抽吸式曝气机，在顶盖2中央均布有五个，其驱动马达63位于顶盖2之上，固定于出气孔9顶部的端盖91上，而该曝气机6的空心轴及叶轮，就通过隔离网板7而插入生物反应区12中，并且其插入到生物反应区内12的头部61外围外罩有防护网罩62；

并且，所述顶盖2上位于所述出气孔9的上方设有生物脱臭处理装置92。

工作原理如下：

污水直接从进水管3进入生物反应区12的底部，曝气机6在马达63驱动下其叶轮高速旋转，在叶轮前端水高速流动并形成负压区，壳体1外的大气则通过曝气机6的进气口进入中空轴，被叶轮打碎，并经叶轮前端的二次切割头再次切割形成微小气泡裹挟在强劲的水流中，对生物反应室区12的污水进行充氧，并带动活性填料8上下翻滚运动，形成流化移动状态，使污水充分与活性填料8表面上的生物膜发生反应，使其在生物反应区12内降解、氧化和再吸收等，分解污水而形成的气体则经过多孔隔板7的中央开口71和上方的出气孔9、再经过生物脱臭处理装置92处理后排出壳体1之外，而经过净化之后的清洁水经过多孔隔板7而到达沉淀集水区11，清洁水之中的杂质即可在卵石10之间沉淀下来，被进一步净化的水则可通过集水槽4从出水管5流出；

需要排出生物反应区12内的污泥时，由于所述进水管3就位于其底部13，即可直接抽吸进水管3而抽出污泥，此时，该进水管3就成了排泥管。

Claims (9)

1、一种用以污水处理的生物反应器，包括有壳体(1)及其顶盖(2)、进水管(3)、集水槽(4)、与集水槽(4)相连通的出水管(5)和活性填料(8)，并且在该顶盖(2)中央设置有头部插入到所述壳体(1)内部的曝气机(6)，其特征在于：所述进水管(3)直接穿过所述壳体(1)而通入到其底部(13)，而在位于所述曝气机(6)头部(61)之上沿所述壳体(1)的内壁设置有一圈多孔隔板(7)，将所述壳体(1)的内部分隔成所述曝气机(6)头部(61)所在的生物反应区(12)和该多孔隔板(7)上方的沉淀集水区(11)，在该生物反应区(12)内投放有所述的活性填料(8)，并且在该多孔隔板(7)的中央开口(71)边沿上，设置有向上延伸到所述顶盖(2)的侧壁，从而形成出气孔(9)，而所述集水槽(4)则设置在该沉淀集水区(11)的上部分。

2、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述的活性填料(8)是近似球形结构的无机或有机填料，其密度与水接近。

3、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述壳体(1)上部分呈圆筒形而下部分为倒锥形且底部(13)水平，所述壳体(1)之内的多孔隔板(7)则呈圆锥形，且顶部具有开口(71)。

4、根据权利要求3所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述多孔隔板(7)在中下部开有腰形孔(72)，该腰形孔(72)的宽度不大于8mm。

5、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述进水管(3)在所述壳体(1)底部(13)的末端开有多个通孔(31)，且均匀地布置在所述壳体(1)的底部(13)。

6、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：在所述多孔隔板(7)的中央开口(71)处设置有隔离网板(73)。

7、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述多孔隔板(7)之上，即在沉淀集水区(11)放置有卵石(10)。

8、根据权利要求1所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述曝气机(6)的头部(61)外罩有防护网罩(62)。

9、根据权利要求1至8中任一权利要求所述的用以污水处理的生物反应器，其特征在于：所述顶盖(2)上位于所述出气孔(9)的上方设有生物脱臭处理装置(92)。

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