CN212450827U - 一种外循环反硝化生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种外循环反硝化生物反应器，包括PLC控制系统和生物反应器罐体，罐体内部从下至上依次分为布水区、填料区、分离区、出水区；本实用新型安装方便，不影响污水处理厂正常生产，运行成本低廉。

Description

一种外循环反硝化生物反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理，具体地说是一种强化生物脱氮效率的装置，是一种外循环反硝化生物反应器。

背景技术

据不完全统计，全国范围内已建成运行的污水处理厂数量约4500座。受进水碳/氮/磷比例失衡、冬季低温环境反硝化作用减弱等因素影响，大部分的污水处理厂均存在不同程度的出水总氮超标的问题。传统的解决方法：(1)投加营养盐，调节碳氮比。目前常用的碳源有乙酸钠、葡萄糖等，由于污水处理厂的生化池池容较大、搅拌不充分等因素影响，碳源有效利用率较低，生物脱氮效果不高，运行成本大大增加；(2)投加生物菌剂，强化反硝化作用。生物菌剂需要较长的活化时间才能发挥作用，并且由于环境的不断变化，生物菌剂投加到生化池内后，其脱氮效果也是逐渐降低的，需要定期补加生物菌剂，然而生物菌剂的投加成本是非常高昂的；(3)对原有工艺进行改造，如增加生物填料、新建深床反硝化滤池等。由于污水处理厂是重要的民生工程，也是保护水环境的重要设施，一旦进行大量的工程改造，势必会影响污水处理厂的正常运行，甚至会恶化流域断面水质状况破坏水生态。

实用新型内容

针对污水处理厂所面临的出水总氮不达标，而采取传统方式又费时费力费钱的客观现实，本实用新型研究开发了一种安装方便，不影响污水处理厂正常生产，运行成本低廉的反硝化生物反应器。

一种外循环反硝化生物反应器，

包括PLC控制系统和生物反应器罐体，罐体内部从下至上依次分为布水区、填料区、分离区、出水区；

于布水区设有布水器；待处理污水经过进水提升泵和进水流量计与三通式的管道混合器的第一进水口相连，管道混合器的出水口通过管路与布水器的进水口相连，营养盐溶药箱内的药液经营养盐投加计量泵和营养盐投加流量计与管道混合器的第二进水口相连；

于填料区设置有绳型填料；

于分离区设置有蜂窝斜管填料；蜂窝斜管填料上方设有三相分离器；于出水区的侧壁面上设有出水管；

于进水提升泵和进水流量计之间的管路上设有进水WTW TresCon总氮分析仪，其通过导线与PLC控制系统信号连接；

于出水管上设有出水WTW TresCon总氮分析仪，其通过导线与PLC控制系统信号连接；

进水提升泵的电机经变频器与PLC控制系统相连，通过PLC控制系统控制进水提升泵的启停和流量；

进水流量计通过导线与PLC控制系统信号连接；

营养盐投加计量泵的电机经变频器与PLC控制系统相连，通过PLC控制系统控制营养盐投加计量泵的启停和流量；

营养盐投加流量计通过导线与PLC控制系统信号连接。

于分离区设置有溶解氧检测仪表，溶解氧检测仪表通过导线与PLC控制系统信号连接。

于布水区罐体底部设有带排泥/放空阀的排泥口；

于出水区的顶部或者侧壁面上设有三相分离器的气体导出管。

所述的外循环反硝化生物反应器在处理污水中的应用，其特征在于：

取生活污水生化处理系统或生活污水处理厂生化池的出水作为待处理污水，通过进水提升泵、进水流量计、管道混合器，进入反应器底部布水器进行布水；

营养盐溶药箱内装填有质量浓度20～30％的葡萄糖，通过营养盐投加计量泵、营养盐投加流量计进入管道混合器与待处理污水进行混合；上升流方式经过填料区，填料区设置绳型填料；然后上升流通过蜂窝型斜管填料，蜂窝型斜管填料上部设置三相分离器，气体通过三相分离器导出；

采集进水流量计、进水WTW TresCon总氮分析仪、营养盐投加流量计、溶解氧检测仪表、出水WTW TresCon总氮分析仪等数据信息，通过PLC控制系统的综合分析，反馈给营养盐投加计量泵，可控制加药量的多少。

营养盐加药量的控制依据为，

M＝8(TN_进-TN_出)Q-(COD_进-COD_出)Q

M——外加碳源的投加量(t/h，吨/小时)

TN_进——反应器进水总氮(mg/L)

TN_出——反应器出水总氮(mg/L)

COD_进——反应器进水COD(mg/L)

COD_出——反应器出水COD(mg/L)

Q——日处理水量(m³/h)。

反应器运行的污水温度为12-15℃，污水的水力停留时间2-2.5h。本实用新型产品优点：

1、安装使用便捷。采用集装箱式一体化集成标准化设备，便于运输、安装及批量生产。可充分利用污水处理厂原有路面、空地，只要进行简单的设备基础和管道电气施工即可使用。

2、自动化程度高。传统的污水处理厂生化系统碳源投加往往是参考实验数据，凭借运行经验投加，缺乏进水水质、反硝化效率与营养盐投加量的联动机制，造成生物脱氮效果不佳、运行成本偏高等问题。本装置通过对化学需氧量、溶解氧、硝酸盐、亚硝酸盐、流量计等数据的采集分析，反馈给营养盐投加装置，实现了水质指标、脱氮效果、药剂投加的联动控制系统，该系统集成于装置的PLC控制系统内。无需过多的人员操作，对现场操作员工的专业技术要求较低。

3、占地面积小、处理效率高。该装置通填料、斜板和三相分离器的设置，最大限度的截留了富集反硝化菌群的活性污泥，活性污泥浓度达到6000～9000mg/L,是传统生化处理工艺活性污泥浓度的2～3倍，因此占地面积相对较小，便于利用污水处理厂的道路、空地进行安装。同时由于集成了营养盐投加系统和自动化控制系统，在高活性污泥量的条件下，最大限度的发挥营养盐、反硝化细菌对总氮的去除效果。单位空间反硝化效率是传统生化池的3～4倍。

4、运行成本低廉。该装置反硝化菌群丰富，单位体积处理效率高，并且集成了反硝化自动控制系统，营养盐投加随进水水质、生物脱氮效果适时变化，大大提供了营养盐的有效利用率，降低了生物脱氮的药剂成本。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图；

图中：

1、进水提升泵；2、进水流量计；3、管道混合器；4、穿孔布水器；5、排泥/放空阀；6、进水WTW TresCon总氮分析仪；7、营养盐投加流量计；8、营养盐投加计量泵；9、营养盐溶药箱；10、溶解氧检测仪表；11、出水WTW TresCon总氮分析仪；12、PLC控制系统

具体实施方式

包括生物反应器罐体，罐体内部从下至上依次分为布水区、填料区、分离区、出水区；

于布水区设有穿孔布水器4(穿孔布水器是由外壁面上开设有出水通孔的导管构成，导管一端密闭、另一端作为进水口)；待处理污水经过进水提升泵1和进水流量计2与管道混合器(三通式混合器)的第一进水口相连，管道混合器的出水口通过管路与穿孔布水器的进水口相连，营养盐溶药箱内的药液经营养盐投加计量泵和营养盐投加流量计与管道混合器的第二进水口相连；

于填料区设置有绳型填料(宜兴市绿创环保填料厂，C2型软性填料)；于分离区设置有蜂窝型斜管填料(河南华恒环保PVCΦ50

1000×1000×δ)；蜂窝型斜管填料上方设有三相分离器(河南怡科环保科技有限公司，型号YK-WS3.0)；于出水区的侧壁面上设有出水管；

于布水区罐体底部设有带排泥/放空阀5的排泥口；

进水提升泵的电机通过导线与PLC控制柜中的变频器连接，通过PLC控制系统控制泵的启停和流量(单位时间出水量)，从而控制进水流量；

于进水提升泵和进水流量计之间的管路上设有进水WTW TresCon总氮分析仪，其通过导线与PLC控制系统信号连接；

进水流量计通过导线与PLC控制系统信号连接；

营养盐投加流量计通过导线与PLC控制系统信号连接；

营养盐投加计量泵的电机通过导线与PLC控制柜中的变频器连接，通过PLC控制系统控制泵的启停和流量(单位时间出水量)，从而控制营养盐的投加量。

于出水管上设有出水WTW TresCon总氮分析仪(TresCon A111+ON210+ON510)，其通过导线与PLC控制系统信号连接；

于分离区设置有溶解氧检测仪表，溶解氧检测仪表通过导线与PLC控制系统信号连接；

取污水生化处理系统或污水处理厂生化池的出水(待处理污水)通过进水提升泵1(水泵)、进水流量计2、管道混合器3，进入反应器底部穿孔布水器4进行均匀布水。营养盐溶药箱9配置30％质量浓度的葡萄糖，通过营养盐投加计量泵8、营养盐投加流量计7进入管道混合器10与源水(待处理污水)进行有效混合。上升流方式经过填料区，填料区设置绳型填料，增加微生物量，提高反硝化的处理效果。然后上升流通过蜂窝型斜管填料实现固液分离，斜管长度1m，安装与水平面倾斜角度60度，斜管沉淀上部设置三相分离器，进一步有效分离反硝化污泥及出水，并且保障反硝化所需的缺氧环境，提高反硝化脱氮的效果，气体通过三相分离器导出。采集进水流量计2、进水WTW TresCon总氮分析仪6、营养盐投加电磁流量计7、溶解氧仪10、出水WTW TresCon总氮分析仪11等数据信息，通过PLC系统(西门子smart200,西门子S7-200 SMART)的综合分析，反馈给营养盐投加计量泵8，控制加药量的多少。

运行参数：

(1)设计处理规模：100m³/d

(2)反应器尺寸：Φ2m×2.86m

(3)水力停留时间：2h

(4)水温：12-15℃

(5)处理原水采用康平县某生活污水处理厂二沉池出水。按照下列公式进行投加，出水达到一级A总氮排放标准。

监测指标	进水	出水	去除率
				COD(mg/L)	56-65	24-40	38-57％
TN(mg/L)	28-49	7-14	71-75％

M＝8(TN_进-TN_出)Q-(COD_进-COD_出)Q

M——外加碳源的投加量(t/h,吨/小时)

TN_进——反应器进水总氮(mg/L)

TN_出——反应器出水总氮(mg/L)

COD_进——反应器进水COD(mg/L)

COD_出——反应器出水COD(mg/L)

Q——日处理水量(m³/h)

每日投加营养盐的量为13-25Kg。

Claims (3)

1.一种外循环反硝化生物反应器，其特征在于：

包括PLC控制系统和生物反应器罐体，罐体内部从下至上依次分为布水区、填料区、分离区、出水区；

于布水区设有布水器(4)；待处理污水经过进水提升泵(1)和进水流量计(2)与三通式的管道混合器(3)的第一进水口相连，管道混合器的出水口通过管路与布水器的进水口相连，营养盐溶药箱(9)内的药液经营养盐投加计量泵(8)和营养盐投加流量计(7)与管道混合器的第二进水口相连；

于填料区设置有绳型填料；

于分离区设置有蜂窝斜管填料；蜂窝斜管填料上方设有三相分离器；于出水区的侧壁面上设有出水管；

于进水提升泵(1)和进水流量计(2)之间的管路上设有进水WTW TresCon总氮分析仪(6)，其通过导线与PLC控制系统(12)信号连接；

于出水管上设有出水WTW TresCon总氮分析仪(11)，其通过导线与PLC控制系统信号连接；

进水提升泵的电机经变频器与PLC控制系统相连，通过PLC控制系统控制进水提升泵的启停和流量；

进水流量计通过导线与PLC控制系统信号连接；

营养盐投加计量泵的电机经变频器与PLC控制系统相连，通过PLC控制系统控制营养盐投加计量泵的启停和流量；

营养盐投加流量计通过导线与PLC控制系统信号连接。

2.按照权利要求1所述的外循环反硝化生物反应器，其特征在于：

于分离区设置有溶解氧检测仪表(10)，溶解氧检测仪表通过导线与PLC控制系统信号连接。

3.按照权利要求1所述的外循环反硝化生物反应器，其特征在于：

于布水区罐体底部设有带排泥/放空阀(5)的排泥口；

于出水区的顶部或者侧壁面上设有三相分离器的气体导出管。

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