CN202415324U - 一种移动床生物膜内循环反应器 - Google Patents

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高冲
杨岳平
申长喜
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本实用新型公开了一种移动床生物膜内循环反应器，包括筒体，所述筒体内通过十字形挡板依次分为好氧区、缺氧区I、缺氧区II和厌氧区，所述的十字形挡板由两块相同大小的方形板十字交错构成；所述的好氧区和缺氧区I的上部连通，所述的缺氧区I和缺氧区I下部设有斜板并连通；所述的缺氧区II与厌氧区上部连通，所述的厌氧区与好氧区下部设有斜板并连通。本实用新型反应器基于脱氮除磷原理，分为好氧区、缺氧区I，缺氧区II、厌氧区四个区，每个区都有专门的反应机制，可以同时保证反硝化的有机物、聚磷菌释磷的有机物和保证厌氧环境的三重作用，具有能耗低的优点。

Description

一种移动床生物膜内循环反应器
技术领域
本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种移动床生物膜内循环反应器，主要应用于生活污水以及对氮磷的要求较高的污水处理领域。
背景技术
氮、磷作为水体富营养化的主要污染物质，各国对污水处理厂氮磷的排放要求日益严格，因此开发新型的同时具有去除碳氮磷的反应器成为当今污水处理研究的重要课题。
生物反应处理技术己广泛应用于污水治理工艺，并已成为污水处理工程的核心技术，生物膜法处理技术是污水生物处理的主要技术之一，移动床生物膜反应器(MBBR)，是根据能够连续运行，不发生堵塞，无需反冲洗，水头损失较小并且具有较大的比表面积，在原有活性污泥处理系统的基础上提高负荷率、增加脱氮除磷的能力的思想发展起来的。
对于污水中氮的去除，主要有硝化-反硝化脱氮、短程硝化反硝化脱氮和厌氧氨氧化脱氮，前两种方法应用较多，对于厌氧氨氧化脱氮还只处于研究中试阶段。硝化反硝化脱氮是在好氧条件下，氮在硝化细菌等微生物的作用下转化为硝态氮，在厌氧条件下，硝态氮在反硝化细菌的作用下转化为氮气被去除，因此生物除氮必须是既要有好氧环境又要有厌氧环境。短程硝化反硝化脱氮是在一定条件下使氨氮氧化为亚硝氮，然后亚硝氮直接转化为气态氮去除。在MBBR工艺中，移动载体上同时存在硝化和反硝化。因为氧只能渗透到填料外层的某一深度，即外层好氧层，发生硝化作用；内层缺氧层，脱氮菌利用硝化菌产生的硝酸盐进行脱氮。因此，MBBR工艺也具有较好的脱氮作用，但是比A/O工艺结构更加简单。对于除磷来说，主要异养微生物-聚磷菌，在厌氧条件下，聚磷菌把细胞中的聚磷水解为正磷酸盐(PO4 3+)释放胞外，并从中获取能量。利用污水中易降解的COD如挥发性脂肪酸(VFA)，合成贮能物质聚β-羟基丁酸(PHB)等贮于细胞内。在好氧条件下，聚磷菌以游离氧为电子受体，氧化胞内贮存的PHB。并利用该反应产生的能量，过量的从污水中摄取磷酸盐，合成高能物质ATP，其中一部分又转化为聚磷，作为能量贮于胞内。好氧吸磷量大于厌氧释磷量，通过剩余污泥排放可实现高效的除磷。因此在实际的工艺中要脱除磷必须通过厌氧与好氧的联合作用，最后通过排泥将磷去除。
内循环反应器由于其内部可以存在不同的反应区，因而可以存在着好氧和厌氧区，从而为脱氮除磷提供较好的反应环境，因此许多的工作者也做了大量的研究和改进。
公开号为CN101565238A的中国发明专利申请公开了一种新型内循环移动床生物膜反应器，反应器内放置填料，分为缺氧区和好氧区，中间由可调节孔率的三层组合穿孔板隔开，好氧区在曝气作用下逆时针回流，厌氧区在潜流泵推动下顺时针回流，通过控制孔率的大小，控制回流量调节脱氮能力。
公开号为CN101838045A的中国发明专利申请公开了一种内循环悬浮填料污水生物处理装置及工艺，利用曝气发生器使悬浮填料和污水在反应器中循环流动，同时，在反应器形成好氧反应区和缺氧反应区，提高了悬浮填料上生物膜的生长和降解能力。
2010年4月孙志华、刘志辉等在《石河子大学学报(自然科学版)》第28卷第2期公开了螺旋流气提式内循环反应器的COD、SS去除效能的研究，文章采用具有螺旋结构的三相分离器，经处理后污水中的COD去除率达到80％以上，出水COD基本维持在50-60mg/L。
现在的内循环反应器虽然比较多但是都只注重脱氮的效率而对除磷的考虑比较少，有些脱氮除磷的反应器，构造复杂运行不方便。
发明内容
本实用新型正对上述现状设计开发了一种基于脱氮除磷原理、碳氮磷同时脱除的移动床生物膜内循环反应器，可同时达到脱氮除磷去除有机物的效果。
一种移动床生物膜内循环反应器，包括筒体，所述筒体内通过十字形挡板依次分为好氧区、缺氧区I、缺氧区II和厌氧区，所述的十字形挡板由两块方形板十字交错构成，分为上挡板和下挡板，其中上挡板的上端面与筒体上端齐平，下端与底部的距离为整个反应器高度的1/4～1/6，优选为反应器高度的1/5；所述的下挡板的下端面与筒体底部连接，上部与反应器顶端的距离为整个反应器高度的1/3～1/5，所述厌氧区的下部和好氧区下部连通，所述的厌氧区下部设有斜板，填料和污泥可以沿斜板流向下一区并随水流在系统中循环。所述好氧区的上部和缺氧区I上部连通，所述缺氧区I的下部和缺氧区II下部连通，所述的缺氧区I下部设有斜板；所述缺氧区II的上部和厌氧区的上部连通。
所述的斜板底侧连接反应器的底部，所述斜板的高度为整个反应器高度的1/4～1/6。
所述的厌氧区上部筒体上设有进水口，所述的好氧区上部的筒体上设有出水口。
所述的好氧区底部设有微孔曝气器，其作用是为污水处理提供氧气，同时对水流提供推动力，由于内部的升流导致底部压力降低，因此厌氧区的水流不断流向好氧区，从而使厌氧区形成向下的水流。
所述的缺氧区II底部设有穿孔曝气器，保持该区内的溶解氧为1mg/L左右，同时为该区内的水流提供上升的推力，也为缺氧区I中的污水不断流向本区提供动力，因此污水在四个区域内处于不断的循环之中。
所述筒体内部填充有占反应器体积30％的移动填料。
本实用新型反应器运行时，首先废水从厌氧区的上部的进水口进入反应器筒体，由于厌氧区的废水来源于缺氧区II，其含氧量较低，在通入废水后溶解氧进一步降低，可以达到厌氧的要求，由于在厌氧状态大分子的有机物会分解为小分子的有机物，本身在进水区营养物质比较丰富，厌氧状态下大量的磷被释放出来，并且在聚磷菌的体内形成大量PHB，废水在反应器内的水流的作用下沿斜板从厌氧区下部流入好氧区，聚磷菌在好氧区过量的聚合无机磷，从而达到除磷的效果，而且在此大量的有机物被去除，其中的氮也被转化为硝态氮，经过好氧处理的污水一部分从出水口流出反应器，另一部分继续在反应器中循环，从好氧区上部进入缺氧区I。当废水进入缺氧区I后废水中的硝态氮会进行反硝化作用，将大部分的硝态氮还原成气态氮脱除，然后废水沿斜板从缺氧区I下部进入缺氧区II，在此区控制废水的溶解氧为1mg/L左右，氮素可以进行短程硝化反硝化从而进一步脱氮。该移动床生物膜内循环反应器中填充有移动填料，本身具有一定的脱氮除磷能力，因此本实用新型具有同步脱除碳、氮、磷的良好效果。
本实用新型反应器具有以下特点：
1、可以同时达到脱氮除磷去除有机物的效果。
2、分为好氧区、缺氧区I，缺氧区II、厌氧区四个区，每个区都有专门的反应机制，可以同时保证反硝化的有机物、聚磷菌释磷的有机物和保证厌氧环境的三重作用。
3、反应器内放置移动填料，可以提高反应内的污泥浓度，同时填料上的生物膜本身存在着氧浓度不同的微环境，具有脱氮除磷的作用，填料的存在也可以提高氧的传质效率。
4、本反应器不采用回流泵进行硝化液回流，因此具有能耗低的优点。
附图说明
图1为本实用新型移动床生物膜内循环反应器的示意图，其中附图标记说明如下：
1-进水管；2-移动填料；3-穿孔曝气器；4-微孔曝气器；5-斜板；
6-筒体；7-排水管；8-十字形挡板。
图2为本实用新型反应器内分区示意图。
图3为本实用新型反应器内十字形挡板的结构示意图。
具体实施方式
一种移动床生物膜内循环反应器，包括筒体6，所述筒体6内通过十字形挡板8依次分为好氧区、缺氧区I、缺氧区II和厌氧区，所述的十字形挡板8由两块方形板十字交错构成(如图3所示)，分为上挡板8A和下挡板8B，其中上挡板8A的上端面与筒体6上端齐平，其下端与底部的距离为整个反应器高度的1/5。所述的下挡板8B的下端面与筒体6底部连接，其上部与反应器顶端的距离为整个反应器高度的1/4。所述厌氧区的下部和好氧区下部连通，所述的厌氧区下部设有斜板，填料和污泥可以沿斜板流向下一区并随水流在系统中循环。所述好氧区的上部和缺氧区I上部连通，所述缺氧区I的下部和缺氧区II下部连通，所述的缺氧区I下部设有斜板；所述缺氧区II的上部和厌氧区的上部连通，所述缺氧区II的上部与厌氧区上部连通。所述的斜板底侧连接反应器的底部，所述斜板的高度为整个反应器高度的1/5。
所述的厌氧区上部筒体上设有进水口1，所述的好氧区上部的筒体上设有出水口7。所述的好氧区底部设有微孔曝气器4，所述的缺氧区II底部设有穿孔曝气器3，保持该区内的溶解氧为1mg/L左右。所述筒体内部填充有占反应器体积30％的移动填料2。
本实用新型反应器运行时，首先在移动床生物膜反应器的内部填充占整个反应器体积30％的移动填料2，然后通过挂膜培养，将移动填料表面挂上一层生物膜。将经过初沉的污水通过水泵经进水口1泵入厌氧区，在此污水中的高分子有机物分解为小分子的有机物，并且其中聚磷菌合成PHB，释放无机磷。在好氧区内微孔曝气器4的推动作用下，污水自下而上流动，厌氧区的污水在负压下从底部流入好氧区，大部分的有机物在此得到降解，在好氧作用下聚磷菌过量的吸磷，污水中的磷元素被去除，氮素也被转化为硝态氮。污水流入缺氧区I，在此硝态氮通过反硝化作用被去除，污泥和移动床填料通过斜板5进入缺氧区II，通过穿孔曝气器3维持该区的溶解氧为1mg/L，在该区氮素通过短程硝化反硝化反应得到进一步的去除，其中的有机物含量进一步降低。在穿孔曝气器3的推动下污水向上流动，进入厌氧区，一个循环完成。
应用例1
应用本实用新型进行了实例研究，污水采自某小区的生活污水，污水水质见下表：
实验原水水质表
  项目   水质指标
  COD(mg/L)   450
  总磷(mg/L)   8
  总氮(mg/L)   65
利用本实用新型对污水进行处理，停留时间为8h，每天处理的污水量为20L，对COD、总氮、总磷的去除率都在85％以上，而出水的水质也比较稳定，但是出水的COD和总氮都是维持在60-80mg/L和3-5mg/L的水平，总磷也在1.0mg/L以下。

Claims (5)

1.一种移动床生物膜内循环反应器，包括筒体，其特征在于：所述筒体内通过十字形挡板依次分为好氧区、缺氧区I、缺氧区II和厌氧区，所述的十字形挡板由两块相同大小的方形板十字交错构成，分为上挡板和下挡板，其中上挡板的上端面与筒体上端齐平，所述的下挡板的下端面与筒体底部连接，所述的好氧区和缺氧区I的上部连通，所述的缺氧区I和缺氧区I下部设有斜板并连通；所述的缺氧区II与厌氧区上部连通，所述的厌氧区与好氧区下部设有斜板并连通。
2.如权利要求1所述的移动床生物膜内循环反应器，其特征在于：所述的好氧区底部设有微孔曝气器。
3.如权利要求1所述的移动床生物膜内循环反应器，其特征在于：所述的缺氧区II底部设有穿孔曝气器。
4.如权利要求1所述的移动床生物膜内循环反应器，其特征在于：所述的厌氧区上部筒体上设有进水口，所述的好氧区上部的筒体上设有出水口。
5.如权利要求1所述的移动床生物膜内循环反应器，其特征在于：所述筒体内部填充有占反应器体积30％的移动填料。
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