CN202379801U - 一种精确曝气低氧一体化生物反应器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种精确曝气低氧一体化生物反应器，包括：曝气区、污泥沉淀区、第一内回流稀释装置、曝气软管、供风装置和自动控制装置，首先，第一内回流稀释装置实现了生物反应池内污水的实时循环稀释，使得该生物反应池内的始末两端的污染物和污泥浓度基本一致。其次，曝气软管分段分区域布置，曝气软管的长度较短，不会出现随着曝气软管的长度增加，阻力逐渐增加的问题，保证曝气软管的前后端曝气均匀；曝气软管分区域布置能够使得生物反应池始末两端的氧气分布及曝气量更加均匀、稳定，单位面积上的供风量基本稳定，提高了氧气的传递效率；最后，利用控制装置微调供风量，溶氧范围能够稳定地控制在较低浓度，供风装置的能耗低，节约能源。

Description

一种精确曝气低氧一体化生物反应器

技术领域

本申请涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种精确曝气低氧一体化生物反应器。 

背景技术

随着水资源和能源的紧缺，污水处理水质要求越来越高，然而对能耗的要求却越来越低。 

采用活性污泥进行污水处理的精确曝气低氧一体化生物反应器，至少包括曝气区和污泥沉淀区，曝气区主要用于去除污水中的有机物。传统的精确曝气低氧一体化生物反应器中曝气区末端的溶氧量较高，通常控制在2mg/L～4mg/L，这样，供风量较大，供风装置能耗大。 

此外，传统的精确曝气低氧一体化生物反应器的曝气效率很低，即氧气传递效率很低，这样制约了高污泥浓度的供氧需求。当进入精确曝气低氧一体化生物反应器中污水的水质波动较大时，即使通过比较精确的先进控制手段及时调节供风量，由于风量调整滞后于污水水质变化，因此，无法保证精确曝气低氧一体化生物反应器中的溶氧量的稳定，很难实现低溶氧的控制条件，进而很难降低污水处理过程的能耗。 

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种精确曝气低氧一体化生物反应器，以实现降低能耗，技术方案如下： 

一种精确曝气低氧一体化生物反应器，包括：曝气区、污泥沉淀区、第一内回流稀释装置、曝气软管、供风装置和自动控制装置，其中： 

所述污泥沉淀区与所述曝气区相连，用于分离污泥与水； 

所述曝气软管布置于所述曝气区底部，且在所述精确曝气低氧一体化生物反应器的长度方向上，所述曝气软管以多段分布，在所述精确曝气低氧一 体化生物反应器的宽度方向上，所述曝气软管分成多个区域布置，每个区域内的相邻曝气软管的间距为预设间距，相邻的两个区域之间的间距大于所述预设间距； 

所述第一内回流稀释装置设置在所述曝气区内，用于实时稀释所述曝气区中的污水并提供所述生物反应池内的循环动力； 

供风装置与所述曝气软管相连，为曝气软管通风； 

所述控制装置，用于检测污水中的氧含量，并根据该氧含量控制所述供风装置的通风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例。 

优选的，所述曝气区包括：在所述曝气区的宽度方向上的第一曝气区和第二曝气区； 

所述第一曝气区的首端设置有第一进水口，所述第一曝气区的末端设置有与所述第二曝气区相贯通的第一出水口； 

第一内回流稀释装置设置在所述第一曝气区的末端； 

所述第二曝气区的末端设置有与所述污泥沉淀区相贯通的第二出水口，以及与所述第一曝气区相贯通的第三出水口。 

优选的，所述污泥沉淀区内设置有污泥浓缩沉淀装置，用于将所述污泥与水分离开。 

优选的，所述控制装置包括：溶氧仪和控制器，所述供风装置包括：鼓风机和供风管； 

所述溶氧仪设置在所述曝气区内，用于检测污水中的氧气含量，并将该氧气含量信息提供给所述控制器； 

所述控制器的第一输出控制端与鼓风机相连，第二输出控制端与所述第一内回流装置相连，该控制器用于根据所述氧气含量信息，控制所述鼓风机的供风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例； 

所述鼓风机通过所述供风管与所述曝气软管相连。 

优选的，所述曝气软管可拆卸的连接在池壁上。 

优选的，所述池壁上设置有挂钩；所述曝气软管通过挂链或绳索连接在所述挂钩上。 

优选的，上述精确曝气低氧一体化生物反应器还包括：缺氧区，该缺氧 区与所述第一曝气区的末端相贯通，且所述缺氧区设置有第二进水口。 

优选的，上述精确曝气低氧一体化生物反应器还包括： 

厌氧区和第二内回流稀释装置，其中： 

所述厌氧区与所述第二曝气区相贯通，且通过第四出水口与所述缺氧区相贯通； 

所述第二内回流稀释装置设置在所述厌氧区与所述第二曝气区相贯通的一端。 

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，首先，所述第一内回流稀释装置实现了所述生物反应池内污水的实时循环稀释，使得该生物反应池内的始末两端的污染物和污泥浓度基本一致。其次，所述曝气软管分段分区域布置，其中，曝气软管分段布置后，曝气软管的长度较短，不会出现随着曝气软管的长度增加，阻力逐渐增加的问题，能够保证曝气软管的前后端曝气均匀；曝气软管分区域布置能够使得生物反应池始末两端的氧气分布更加均匀、曝气量均匀、稳定，从而使得单位面积上的供风量基本稳定；而且，水中的氧气气泡的直径减小了，气泡的表面积增大，从而延长了气泡在水中停留的时间，提高了氧气的传递效率；最后，利用控制装置精确的微调供风量，当进水水质发生波动时，采用控制装置检测污水中的氧气含量，并根据该氧气含量控制供风装置的供风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例，从而使得生物反应池首末端的污染物、污泥浓度、曝气量基本保持一致，且污水中的溶氧范围能够稳定地控制在较低浓度下，因此，供风装置的能耗较低，节约了能源。 

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本申请实施例一种精确曝气低氧一体化生物反应器的俯视结构示 意图； 

图2为本申请实施例另一种精确曝气低氧一体化生物反应器的俯视结构示意图； 

图3为本申请实施例图1在A-A方向的剖视结构示意图； 

图4为本申请实施例另一种精确曝气低氧一体化生物反应器的俯视结构示意图。 

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。 

请参见图1-图2，图1示出了本申请实施例一种精确曝气低氧一体化生物反应器的俯视结构示意图，图2示出了精确曝气低氧一体化生物反应器的另一种俯视结构示意图，该生物反应池主要包括：曝气区100、污泥沉淀区200、第一内回流稀释装置300、曝气软管400、供风装置500和控制装置600，其中： 

所述曝气区100用于去除污水中的有机物，曝气软管400设置在所述曝气区100的底部。第一内回流稀释装置300设置在所述曝气区100内，用于稀释所述曝气区内的污水并提供污水循环动力。污泥沉淀区200与所述曝气区相贯通，用于分离污泥与水。供风装置500与曝气软管400相连，用于为曝气区通风。所述控制装置600用于检测污水中的氧含量，并根据该氧含量控制所述供风装置的通风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例。 

所述曝气区100包括：第一曝气区110和第二曝气区120，其中，第一曝气区110的首端设置有第一进水口111，末端设置有与所述第二曝气区相贯通的第一出水口112。第二曝气区120的末端设置有与所述污泥沉淀区200相贯通的第二出水口121和与所述第一曝气区相贯通的第三出水口122。 

所述曝气软管400分段分区域布置在池底，在生物反应池的长度方向上所述曝气软管分成2段，当然，可以根据生物反应池的具体长度，设置曝气软管的段数。 

具体的，如图2所示，所述生物反应池池底的曝气软管400分成8个区域，每个区域内相邻两个曝气软管之间的距离为预设间距，相邻的两个区域之间的间距大于所述预设间距，在特殊情况下也可以出现相邻的两个区域之间的间距小于所述预设间距。 

需要说明的是，将曝气软管分成A～H这8个区域进行布置仅仅是本申请的一种具体实例，所述生物反应池中的曝气软管的段数和区域数，应该根据实际情况而设定，本申请对此并不限制。 

具体的，该精确曝气低氧一体化生物反应器的运行过程如下： 

污水从第一进水口111进入第一曝气区110中，供风装置向曝气软管中通风，即向污水中通入氧气，使得污泥中的大量微生物分解污水中的污染物，所述控制装置检测水中的氧含量，并根据该氧含量控制所述供风装置的通风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例；第一曝气区的污水在所述第一内回流稀释装置的推流作用下，通过第一出水口112进入第二曝气区120中，第二曝气区中的一部分水通过第二曝气区120中的第三出水口122将第二曝气区120末端达标的泥水混合液送回第一曝气区110的首端，降低从第一进水口111进入的污水的污染物浓度，避免了生物反应池首端的污染物浓度高、末端污染物浓度低，且首末两端相差幅度较大的情况发生，使得生物反应池的首末两端的污染物浓度和污泥浓度尽可能一致。 

第二曝气区120中的另一部分水从第二出水口121进入污泥沉淀区200，该部分水经过污泥沉淀区中的污泥浓缩沉淀装置203将泥与水分离开，分离出的达标水从顶部的出水支槽201汇入出水总槽202，最后排出所述生物反应池。 

本实施例提供的精确曝气低氧一体化生物反应器中，所述内回流稀释装置实现了所述生物反应池内污水的实时循环稀释，使得该生物反应池内的始末两端的污染物和污泥浓度尽可能一致。 

其次，所述曝气软管分段分区域布置，其中，曝气软管分段布置后，曝 气软管的长度较短，不会出现随着曝气软管的长度增加，阻力逐渐增加的问题，能够保证曝气软管的前后端曝气均匀；曝气软管分区域布置能够使得生物反应池始末两端的氧气分布更加均匀，单位面积上的供风量基本稳定；曝气软管的分段分区域布置能够降低供风量，而且，污水中的氧气气泡的直径减小了，气泡的表面积增大，从而延长了气泡在水中停留的时间，从而提高了氧气的传递效率； 

最后，利用控制装置精确的微调供风量。当进水水质发生波动时，采用控制装置检测污水中的氧气含量，并根据该氧气含量控制供风装置的供风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例，从而使得生物反应池中的污染物、污泥浓度、曝气量基本保持一致，且污水中的溶氧范围能够稳定地控制在较低浓度下，因此，供风装置的能耗较低，节约了能源。 

为了满足上述污水生物反应池在进水水质波动较大时，能够保持运行工况稳定，本申请实施例提供另一种精确曝气低氧一体化生物反应器的A-A方向的剖视结构示意图，如图3所示，与上述实施例之间的不同的是，本实施例着重说明所述供风装置及供风控制装置的结构和工作过程。 

该精确曝气低氧一体化生物反应器主要包括：曝气区100、污泥沉淀区200、第一内回流稀释装置300、曝气软管400、供风装置510和控制装置610，其中： 

所述供风装置510包括：鼓风机511、供风管512；所述控制装置610包括：溶氧仪611和控制器612，其中： 

鼓风机511与所述供风管512的一端相连，所述供风管512的另一端与曝气软管400相连，鼓风机511通过供风管为曝气软管400通风。 

溶氧仪611放置在污水中，用于检测污水中的溶解氧的含量信息，并将该氧含量信息提供给所述控制器612，控制器612根据接收到的氧含量信息控制所述鼓风机的供风量，以及控制所述第一内回流稀释装置300的稀释比例。 

该控制器612可以通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)实现，当然还可以通过单片机等其他微控制器实现，本申请对此并不限制。 

当进入曝气池的污水的水质波动较大时，曝气池前后端的污染物的浓度会随污水水质的变化而变化，进而对曝气池的溶氧产生较大的影响。 

具体的，当进入该精确曝气低氧一体化生物反应器中的污水水质变化，使得曝气区首端的污染物的浓度增加，此时，溶氧仪611测得的氧含量将呈现下降趋势，并将测得的氧含量信息传输给所述控制器612，控制器612接收到该氧含量信息后，产生相应的控制信号，并提供给所述鼓风机511或供风管512上的阀门(图中未示出)，增加该曝气区的供风量，同时，输送一控制信号至所述第一内回流稀释装置300，增大所述第一内回流稀释装置的稀释比例，降低曝气区首端的污染物浓度，阻止污水中溶氧大幅度下降；相反的，当污水水质变化，使曝气区首端的污染物浓度大幅度降低时，污水中的溶氧呈现上升趋势，溶氧仪611将测得的溶氧上升的信息提供给所述控制器612，控制器612产生控制信号，并提供给所述鼓风机511供风管512上的阀门(图中未示出)，降低该曝气区的供风量，同时，输送一控制信号至所述第一内回流稀释装置300，降低所述第一内回流稀释装置的稀释比例，阻止污水中溶氧的大幅度上升。 

本实施例提供的精确曝气低氧一体化生物反应器中，在溶氧刚出现上升或下降趋势时，就及时调整了第一内回流稀释装置的稀释比例，同时及时调整鼓风机的供风量，及时的阻止了溶氧变化范围加剧的可能，保证了生物反应池控制溶氧的稳定性，同时，鼓风机的供风量不会出现大幅度的调整，大大降低了鼓风机的耗能。 

本实施例提供的供风控制装置，结合图1和图2所对应的实施例中的曝气软管分段分区域的布置方式，以及设置在所述曝气区的第一内回流稀释装置，最终使得精确曝气低氧一体化生物反应器中的曝气量、污染物浓度、微生物量、溶氧量保持稳定，而且可以将溶氧控制在较低的范围内，比如，曝气区末端的溶氧能够保持在不超过0.6mg/L的范围内，从而实现了精确曝气低氧一体化生物反应器的低溶氧运行。 

在实现精确曝气低氧一体化生物反应器的溶氧能稳定控制在低浓度下，低溶氧的优势微生物菌群筛选驯化成功后，所述微生物可以直接利用水体中的溶解氧，同时，对应的所述微生物的降解污染物的代谢途径也会有所改变， 如脱氮过程能够实现同步短程硝化反硝化，缩短了污水处理流程。 

综上，本申请实施例提供的精确曝气低氧一体化生物反应器，利用所述第一内回流稀释装置实现曝气区首末两端的污染物的浓度、微生物量基本保持一致；曝气区内的曝气软管采用分段分区域布置方式，使该曝气区内的曝气均匀，即曝气量均匀，且提高了氧传递效率；最后采用控制器控制所述通风量，当进水水质发生波动时，及时调整所述通风量，以及及时调节所述第一内回流稀释装置，因此，无需大幅度调整鼓风机的通风量，从而保证了反应池控制溶氧的稳定性，进而降低了鼓风机的耗能。 

优选的，参见图3，本申请实施例提供的曝气软管400可拆卸的连接在所述生物反应池的池壁上，具体的，所述曝气软管400的一端通过挂链或绳索401固定在所述池壁上，所述接近池顶的池壁上512设置有挂钩402，挂链或绳索挂在所述挂钩上，且每根曝气软管通过独立的空气分配器连接所述供风管，这样，当更换某一曝气软管时，关闭与该曝气软管连接的空气分配器，采用一根长度与该曝气软管长度相当或更长的拉绳连接在所述挂链或绳索上，拉动需要更换的曝气软管及与其连接的空气分配器，直至所述曝气软管全部被拉出精确曝气低氧一体化生物反应器，拆卸下曝气软管，并更换上新的曝气软管，从另一端拉动与所述挂链或绳索连接的拉绳，直至新的曝气软管全部进入该反应池中，并将所述挂链或绳索固定在挂钩上。 

上述的曝气软管的更换过程不需要停止全部的曝气软管的供风，只需要停止需要更换或检修的曝气软管的供风即可，能够保证生物反应池的正常运行，而且，上述更换方法不需要复杂的工具、操作简单。 

优选的，参见图4，示出了本申请实施例另一种精确曝气低氧一体化生物反应器的结构示意图，与图1和图2所对应的实施例不同的是，该反应池还包括：缺氧区700、厌氧区800第二内回流稀释装置900，其中： 

所述缺氧区700与所述第一曝气区110的末端相贯通，该缺氧区700还设置有第二进水口701，污水通过该第二进水口701进入该缺氧区内。 

具体的，在所述生物反应池的池底设置有隔墙A，该隔墙A分隔出第一 曝气区110和缺氧区700，其中，隔墙A的高度近似为该反应池深度的1/3。 

所述厌氧区800与所述第二曝气区相贯通，同时，通过第四出水口与所述缺氧区700相贯通。 

所述第二内回流稀释装置900设置在所述厌氧区800与所述第二曝气区相贯通的一端，用于推动所述生物反应池中的水循环稀释。 

具体的，在所述生物反应池的池底设置有隔墙B，该隔墙B分隔出第二曝气区120和厌氧区800。 

所述缺氧区设置有第四出水口702，所述缺氧区700内的水通过该第四出水口702进入厌氧区800内。在所述第四出水口附近设置有第三进水口801，污水通过第三进水口801和第四出水口702进入厌氧区800中。 

该精确曝气低氧一体化生物反应器的工作过程如下： 

污水分别从第一进水口、第二进水口、第三进水口进入所述曝气区、缺氧区和厌氧区中，污水沿水流方向(图中箭头所示方向)依次经过第一曝气区，污水在第一曝气区内经过微生物降解有机污染物的浓度，同时经过第一曝气区110内的第一内回流稀释装置300进行稀释循环，然后分两部分分别进入缺氧区700和第二曝气区120，进入缺氧区700的污水在该区域内进行反硝化反应，去除污水中的氮元素，然后通过第四出水口702进入厌氧区800；污水在厌氧区完成脱磷过程，在第二内回流稀释装置的推流作用下进入第二曝气区120内，厌氧区的出水与第二曝气区内的污水混合后分成两部分，一部分进入第一曝气区110继续参与稀释循环，另一部分则在通过第二曝气区的第二出水口进入污泥沉淀区，经过污泥浓缩沉淀装置203进行泥、水、气的分离，分离出来的污泥继续参与循环，清水则通过出水槽排出该生物反应池，这样完成了污水的净化处理。 

本实施例提供的精确曝气低氧一体化生物反应器，污水可通过单个或多个进水口进入该生物反应池的不同区域内，这种方式能够使所述生物反应池内的污染物浓度更好的保持一致。该精确曝气低氧一体化生物反应器在能够保持所述生物反应池内的工况基本一致的前提下，还可以做到在进水水质波动时，通过及时微调供风量，可以有效的保持所述生物反应池内溶氧的稳定性，而且此种控制方式能够来避免大幅度调节所述鼓风机供风量，从而大大 降低了该精确曝气低氧一体化生物反应器的能耗。 

需要说明的是，可以根据具体的污水处理条件选用本实施例中的全部或部分功能区，本申请对此并不进行限定。具体的，当仅仅需要去除污水中的有机物时，仅需要曝气区；当仅仅需要去除污水中的氮和有机物时，需要曝气区和缺氧区；当需要去除污水中的磷时，需要曝气区和厌氧区；当需要对污水进行脱氮除磷时，需要曝气区、缺氧区和厌氧区三个区域。 

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。 

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。 

Claims (8)

1.一种精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，包括：曝气区、污泥沉淀区、第一内回流稀释装置、曝气软管、供风装置和自动控制装置，其中：

所述污泥沉淀区与所述曝气区相连，用于分离污泥与水；

所述曝气软管布置于所述曝气区底部，且在所述精确曝气低氧一体化生物反应器的长度方向上，所述曝气软管以多段分布，在所述精确曝气低氧一体化生物反应器的宽度方向上，所述曝气软管分成多个区域布置，每个区域内的相邻曝气软管的间距为预设间距，相邻的两个区域之间的间距大于所述预设间距；

所述第一内回流稀释装置设置在所述曝气区内，用于实时稀释所述曝气区中的污水并提供所述生物反应池内的循环动力；

供风装置与所述曝气软管相连，为曝气软管通风；

所述控制装置，用于检测污水中的氧含量，并根据该氧含量控制所述供风装置的通风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例。

2.根据权利要求1所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，所述曝气区包括：在所述曝气区的宽度方向上的第一曝气区和第二曝气区；

所述第一曝气区的首端设置有第一进水口，所述第一曝气区的末端设置有与所述第二曝气区相贯通的第一出水口；

第一内回流稀释装置设置在所述第一曝气区的末端；

所述第二曝气区的末端设置有与所述污泥沉淀区相贯通的第二出水口，以及与所述第一曝气区相贯通的第三出水口。

3.根据权利要求1所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，所述污泥沉淀区内设置有污泥浓缩沉淀装置，用于将所述污泥与水分离开。

4.根据权利要求1所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，所述控制装置包括：溶氧仪和控制器，所述供风装置包括：鼓风机和供风管； 

所述溶氧仪设置在所述曝气区内，用于检测污水中的氧气含量，并将该氧气含量信息提供给所述控制器；

所述控制器的第一输出控制端与鼓风机相连，第二输出控制端与所述第一内回流装置相连，该控制器用于根据所述氧气含量信息，控制所述鼓风机的供风量，以及控制所述第一内回流稀释装置的稀释比例；

所述鼓风机通过所述供风管与所述曝气软管相连。

5.根据权利要求2所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，所述曝气软管可拆卸的连接在池壁上。

6.根据权利要求5所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，所述池壁上设置有挂钩；所述曝气软管通过挂链或绳索连接在所述挂钩上。

7.根据权利要求2所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，还包括：缺氧区，该缺氧区与所述第一曝气区的末端相贯通，且所述缺氧区设置有第二进水口。

8.根据权利要求2所述的精确曝气低氧一体化生物反应器，其特征在于，还包括：厌氧区和第二内回流稀释装置，其中：

所述厌氧区与所述第二曝气区相贯通，且通过第四出水口与所述缺氧区相贯通；

所述第二内回流稀释装置设置在所述厌氧区与所述第二曝气区相贯通的一端。 

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