CN213595976U - 废水布水系统和具有该废水布水系统的反应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种废水布水系统和包括有该废水布水系统的反应器。该废水布水系统包括反应池、至少一布水管、至少一通管和至少一滗水器。布水管具有布水孔且设置于反应池的底部，通管的一端连接布水管，另一端超出反应池的运行水面，滗水器设置在布水管的上方。废水进入所述布水管由布水孔排向反应池，均匀布水后产生竖向推流，反应后的废水从滗水器排出。通管用于将所述布水管中的气体释放，并可连接增压设备引入压缩流体，从而清除所述布水管内的积垢或堵塞。本实用新型建设成本低，清洁时无需中断或者暂停废水处理作业。此外，可以对各个布水管的堵塞程度进行监控，确保及时展开维护工作，避免不必要的无效维护。

Description

废水布水系统和具有该废水布水系统的反应器
技术领域
本实用新型涉及一种废水布水系统以及包括该废水布水系统的反应器，尤其是一种具备推流进水装置的废水布水系统，其可用于好氧颗粒污泥反应器。
背景技术
在废水处理方面，使用好氧颗粒污泥(AGS)是一种前景广阔的先进的生物处理方法或工艺。传统的好氧系统，如卡鲁塞尔
Figure BDA0002695737180000011
工艺，氧化沟和序批式(SBR)反应器中的好氧生物以污泥絮体或活性污泥的形式存在，主要为小于0.2毫米的微粒。与此相对比，在好氧颗粒污泥反应器中，相同类的生物可以形成更大的聚集体，或称之为颗粒。这些颗粒大小通常约0.2～5毫米，具有出色的沉降特性，而沉降性对于废水处理是极其重要的特性，因为在好氧生物处理完成之后，生物污泥可以通过沉降从净化的水中分离出去。AGS的沉降速率要比活性污泥快数倍，因此其废水处理反应器也更加集约和紧凑，一般仅需要常规处理方式占地面积的四分之一左右。另外，废水处理中的能耗需求也可以降低二分之一左右。
废水布水器广泛应用在各种废水生物处理反应器中，如韩国专利KR1019950008046使用了厌氧污泥床反应器。但是，这些主要应用在工业中的废水处理反应器通常池容较小，并不适合使用了竖向推流进水(AGS-VPF)的大型反应器。更重要的是，好氧颗粒污泥反应器在采用了AGS-VPF后，其对于废水布水的要求更为严格。
其次，就废水布水系统的作用而言，对于厌氧反应器，其目标只是注入废水且将废水分配在整个反应器的底部并确保废水同厌氧颗粒充分接触。厌氧反应器不需要也无法装配竖向推流进水系统，其在引入废水进行厌氧生物转化的过程中会产生气体，而气体则会进一步导致水的混合，也就阻止了推流的进行，因此，厌氧反应器的顶部通常会设置有三相分离器，用于分离生物质、已处理的废水和气体。
因此，前述各种生物反应器的布水器并不适合于AGS-VPF。况且，厌氧反应器的底部不需要曝气，更没有因布水器集聚气体而影响反应器底层废水布水同已处理废水混合的风险。由于厌氧反应器的体积小，其布水管一般只有2到5根，在发生堵塞的情况时，也无需将整个反应器废水排空就能完成对堵塞物的清理，其布水管通常穿过墙壁设置有隔离阀和盲法兰，因此，可以通过人工将泵或其他的清洁装置连接到布水管，逆流清洗布水器。然而，对于使用了AGS-VPF的大型反应器，如采取同样设计则需要安装大量的穿墙管、隔离阀和法兰，产生过高的费用，不利于AGS-VPF的经济运行。
中国专利CN109231436A记载了一种适用于AGS-VPF的废水分布系统。该系统包括有设置于反应器顶部的进水管装置，其包括有进水内渠，进水堰和进水外渠。竖直进水支管连接水渠将废水输送到反应器的底部，而横管则通过其管壁上朝下的喇叭口和末端的开口将废水注入到AGS-VPF之中。
根据上述专利的记载，该发明的优点主要是在于其结构设置，易于操作和使用，运行能耗低，后期维护费用低，自动化和智能化程度高，可以实现有机物和污泥的理想接触。
但是，上述的中国专利CN109231436A有几个明显的缺陷与不足。尽管该专利能够实现废水中的有机物同好氧颗粒污泥的接触，但却不能确保在废水处理时，竖向推流可以均衡且充分，因此，也就无法保证最终出水均是已经经过处理的具有优良水质的水。为了提高竖向推流水平，只能增加喇叭口的数量，而喇叭口数量的增加则会导致使用更多的进水堰、更多的进水内渠和更多的垂直进水支管，而所有这些的进一步大量增加，会使得建设庞大复杂且产生巨额的费用。
例如，在一个25米见方的生物处理反应器内配置一套中等规模的推流装置，经计算，需要至少50个竖直支管。另外，还需要在该反应器的顶部设置更多的平台来支撑所有的进水管。不仅如此，由于壁效应的存在，这些数量庞大的垂直支管对于竖向推流会产生强烈的负效应。同时，在曝气阶段所产生的气体会聚集在喇叭口和连接垂直支管的横管上，这些气体将降低均匀布水的水平，从而降低竖向推流的水平。
中国专利CN207811359揭露了在反应器的顶部设置包括有间隔板的堰板环然后连接垂直支管到反应器的底部，但该专利也存在着与中国专利CN109231436A相同的问题。
因此，需要一种新的布水设备，能够有效解决上述的布水中容易造成新注入废水同已经处理废水混合的问题。
实用新型内容
为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种新型废水布水系统。该废水布水系统包括一反应池、至少一布水管、至少一通管和至少一滗水器；其中，
所述布水管设置于所述反应池的底部，所述布水管设置有至少一布水孔，所述通管的一端连接所述布水管，另一端超出所述反应池的运行水面，所述滗水器设置在所述布水管的上方；
所述废水布水系统，废水进入所述布水管由所述布水孔排向反应池后，均匀布水后产生竖向推流，再使反应后的废水从所述的滗水器排出，所述通管用于将所述布水管中的气体释放，所述通管可以进一步连接高压水管道清洗设备，使高压水能从所述通管进入，清除所述布水管内的积垢或堵塞。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，在经处理的废水不会同未处理废水产生明显混合的前提下，所述反应池的换水比大于40％。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，所述反应池在废水注入时的表面流速为0.5～10m3/m2/h。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，所述布水管上布水孔的数量为每平方米所述反应池底部面积设0.5～50个。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，所述布水系统进一步包括至少一个集水管，所述集水管连接所述布水管，所述集水管设置于所述反应池之内或之外。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，所述通管超出水面的一端连接有可拆卸的封头，所述封头设有开口，所述开口朝向水面用于释放所述气体。
较佳的，前述的废水布水系统，其中，进一步设置有两个以上所述的通管且所述的通管捆绑一起，所述捆绑的通管的顶部设置于所述反应池的墙壁、所述反应池旁边的过道或平台。
本实用新型同时提供另一技术方案，提供一种反应器，该反应器包括前述的废水布水系统。
较佳的，前述的反应器，其中，所述的反应器为好氧颗粒污泥反应器，其中超过70％的生物质由粒径为0.2～5.0毫米的颗粒所组成。
较佳的，前述的反应器，其中，所述的反应器为好氧颗粒污泥反应器，其中的生物质由活性污泥所组成，其中70％的所述活性污泥的粒径小于0.2毫米。
本实用新型解决了所述的现有的废水布水系统的不足。本实用新型反应器中布水的设备建设成本低，而且在设备的正常运行期间，也可以对布水系统进行清洁，而无需中断或者暂停废水处理作业。此外，可以轻松实现对每一个布水管的堵塞程度的监控，从而确保及时展开维护工作，也避免了不必要的无效维护。
附图说明
图1是本实用新型的优选实施例的立体图。
图2是本实用新型的优选实施例的侧视示意图。
图3是本实用新型使用了集水管的优选实施例的立体图。
图4是本实用新型的优选实施例的剖面图。
图5是本实用新型的通管同布水管的优选连接方式示意图。
具体实施方式
以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段，也可以达到同样的技术效果，所述的改动均应当认为受本实用新型的权利要求范围所覆盖。
本实用新型为一种废水布水系统和具有该废水布水系统的反应器，其中的废水布水系统，包括一反应池、至少一布水管、至少一通管和至少一滗水器；其中，
所述布水管设置于所述反应池的底部，所述布水管设置有至少一布水孔，所述通管的一端连接所述布水管，另一端高于所述反应池的运行水面，所述通管用于将所述布水管中的气体释放，连接高压水管道清洗设备，使高压水能从所述通管进入，清除所述布水管内的积垢或堵塞；
所述废水布水系统，废水进入所述布水管由所述布水孔排向反应池后，均匀布水后产生竖向推流，再使反应后的废水从所述的滗水器排出。
本实用新型的废水布水系统可以应用于各种废水处理反应器，优选的，本实施例的反应器以好氧颗粒污泥反应器为例，当然也可以是其他的废水处理反应器，并不以此为限。本实施例中的反应器采用好氧颗粒污泥，并竖向推流式进水(AGS-VPF)及设有本实用新型的废水布水系统。
图1和图2所示为本实用新型的优选实施例的反应器(1)的立体图和侧视示意图，其中，所述的废水布水系统包括有布水管(3)、反应池(11)、滗水器及通管(8)，布水管(3)设置有布水孔(4)，布水孔(4)的开口朝向反应池的底部。未经处理的废水(2)经过铺设在反应池(11)底部的布水管(3)的布水孔(4)被注入到反应池(11)的底部。布水管(3)的大小和布水孔(4)的数量以及布水孔(4)的大小取决于废水的组成成分、废水流速以及反应池(11)的大小。通常情况下，布水管(3)的直径为10～100cm。
同样，布水管(3)的数量取决于反应池(11)的大小以及废水的性质。配有小型反应池的小型反应器通常仅仅配备有一个或两个布水管(3)，而与此对应，配有大型反应池的大型反应器则配备有10个或更多个布水管(3)。如图3所示，如果布水管(3)的数量超出了10个，则可以将这些布水管连接至一个集水管(10)。所述集水管(10)可以是连接到布水管(3)的多支管或集管，且可以设置在反应池(11)之内，也可以设置在反应池(11)之外。
未经处理的废水的渠或泵可以通过反应池(11)的墙壁连接(图2)，或者通过将一个或多个管道穿过反应池(11)的墙壁连接到反应池(11)的底部的布水管(3)或集水管(10)(图3)。为了确保推流的质量良好，反应池(11)底部的布水管(3)上设置的布水孔(4)的数量可以设置为0.5～50个/平方米，具体要取决于废水的性质和对处理后的水质标准要求。
如图1和图4所示，在反应器(1)的注水/出水阶段，布水管(3)和布水孔(4)可以均匀地将未处理的废水注入到整个反应池(11)的池底表面。朝向下方注入的水流被反应池(11)的底部分散开来，垂直向上朝向反应池水表面上升，当流动水超出反应池(11)的水表面之后，则通过滗水器排出处理后的废水(7)，其中，滗水器包括了出水槽(5)及开设在出水槽(5)上的多个水流出口(6)，此时，这些水即为已经经过净化的水。水流出口(6)可以是溢流开口或出水堰，并不以此为限。滗水器的数量取决于废水的性质以及反应器(1)的体积大小。配有小型反应池(11)的反应器通常配备有1个或2个滗水器，而配有大型反应池(11)的反应器则通常配备有10个或更多个滗水器。
通过布水管(3)在反应池(11)的底部的合理布置来均匀地分布废水，在反应池(11)的顶部优化配置滗水器收集处理后的废水，两者的结合可以实现极好的竖向推流环境。因此，可以确保反应池(11)中的绝大部分废水都可以被替换为新注入的未经处理的废水，而在此同时也不会产生未处理废水同已经处理废水的掺混，可以有效确保要排出的已经处理后的废水的水质。
依据布水孔(4)的数量和滗水器的数量，通常情况下，反应池(11)的换水比可以达到40％～70％，优选的为40～60％，或者更优选的，反应池(11)的换水比为65～70％，甚至有些反应池(11)的换水比更进一步的大于70％。换水比即一个周期进入反应池的废水量与反应池有效容积之比或者说替换的废水体积同反应池的容积的百分比。反应池(11)的废水注水流速可达到1～10m3/h/m2(立方米/小时/平方米)。
对于对出水水质要求严格的反应器(1)，或者对于选择相对矮小的水深不足5米的反应池(11)，在未处理废水同已经处理废水发生掺混之前，最大的换水率会降低到40～55％，但即使如此，仍旧远远高于现有技术的20％～30％的一般水平。
这是因为，在好氧颗粒污泥反应器中，相同类的生物可以形成更大的聚集体，或称之为颗粒。本实施例中的好氧颗粒污泥反应器的这些颗粒大小通常约0.2～5毫米，这些颗粒的生物质占据了整个好氧颗粒污泥反应器中所有生物质的70％，甚至是大于70％的比例，因此，具有出色的沉降特性。另一方面，所述的好氧颗粒污泥反应器中的生物质也可以由活性污泥所组成，其中70％的所述活性污泥的粒径小于0.2毫米。
本实用新型的关键之一在于，每一个布水管(3)都配置有一个通管(8)，此处通管(8)可以是通气管或冲水管，但并不以此为限。该通管(8)一直向上延伸到伸出反应池(11)的运行水面之上。该通管(8)可以将在废水处理曝气阶段带入到布水管(3)之中的气体释放掉，或是其他过程或步骤由于某种原因裹挟入布水管(3)之中的气体，也可以通过该通管(8)释放掉。这些气体的释放对于竖向推流环境的维持是非常重要的，这是因为，这些带入的气体会引发废水布水的不均衡，从而极大地降低竖向推流的质量水平，使得换水比变低以及所需要的反应池的体积增大。该通管(8)的顶部连接有可拆卸的封头(9)，所述的封头(9)可以是一个具有侧开口的管帽，也可以是一个U型管，所述的管帽的开口朝向反应池中心位置或者所述的U型管的开口朝向水面，以确保被释放出来的气体可以被安全排放掉，避免对反应池(11)的周边或反应池(11)旁边的通道产生危害。该通管(8)高出反应池(11)水平面的高度取决于在所设置的最大注水速度注入时对布水管所产生的最大压力。
该通管(8)的另一个关键目的是，通过从该通管(8)的管口输入压缩流体，比如连接高压水，高压水再从该通管(8)流出，从而将布水管(3)的积垢或堵塞物去除掉。可以定期地使用高压水将积垢连同污泥除掉，这些污泥积垢再从布水孔(4)进入到反应池中。当然，除了高压水之外，也可以连接增压设备引入其他的压缩液体，使压缩液体能从所述通管进入，移除所述布水管(3)内的积垢或堵塞，对于压缩流体的类型等，具体不以此为限。因此，该通管(8)可以有效地防止积垢堵塞布水管(3)，也进一步避免了布水管(3)堵塞导致推流性质或换水比的降低，从而导致反应池(11)的处理性能或处理能力降低。
此外，清洁操作简单省时，且无需清空反应池(11)或暂停反应器(1)的运行，在反应器(1)正常运行期间即可完成相关的清洁操作。对于只有1到2个废水布水器的小型反应池，可以在反应池的曝气或沉淀阶段进行清洁。对于具有更多个废水布水器的大型反应池，则可以在注水阶段开展清洁工作。
该通管(8)的直径只要能够允许其接通高压水即可，通常只需要5～10cm，远远小于布水管(3)的直径，极大地降低了建设费用。而且，该通管(8)可以是软管或橡胶或塑料管，当然也可以是其他材质，比如各类金属或合金等，从而进一步降低费用，均不在限制之列。
通常，该通管(8)可以固定在反应器(1)的墙壁上。该通管(8)可以直接朝向上方，也可以捆绑一起将其顶部设置在可以触及到的地方，比如，反应池(11)旁边的过道或者反应池(11)某一侧的操作平台。
该通管(8)同布水管(3)的连接只要能够保证布水管(3)中的气体可以排出以及能够通过该通管(8)将对布水管(3)进行清洗即可。
图5所示为优选的该通管(8)同布水管(3)的实施例，应当知悉，对于本领域技术人员，这些并不能代表所有的实施方式，实际应用中可以根据建设材料的不同而选用或改变示例的实施方式。所有的可能实施例都应当受到权利要求书的保护。
该通管(8)的另外一个关键特征是，该通管(8)可以有效地监控布水管(3)的积垢或堵塞程度。在注水阶段，该通管(8)的压力基本上等同于布水管(3)的压力。所述的压力可以通过观察或者测量该通管(8)的水面位置高低即可，通常应当高于反应池中的水面高度。如果某一个布水管(3)发生了积垢或者其他堵塞情况，那么该布水管(3)所关联的通管(8)的监控水位应当高于其他的通管(8)。
另外，该通管(8)的监控水位变化大小也提供了简单明了的信息：在某一时刻，布水管(3)的积垢达到了何种程度，是否已经到了需要清洁以减轻积垢的程度。对于堵塞也是同样，如果发生了堵塞，则该通管(8)的监控水位也会提示操作人员布水管(3)需要进行清洁。
本实用新型的优点在于：
1.均匀地在反应池(11)内布水，极好的竖向推流性能，从而确保反应器可以最大限度的发挥其效能；
2.通过实现高换水比来减小好氧颗粒污泥反应器的体积，并降低其建设费用；
3.将布水管(3)在曝气阶段裹挟的气体移除掉，防止了布水的不均匀和不理想；
4.能够清除布水管(3)中的积垢或堵塞，且无需清空反应池(11)或暂停反应器的运行；
5.可以容易地实现对积垢或堵塞的监控，从而在积垢或堵塞影响废水处理性能或能力之前将其清除掉；
6.通管(8)可以设置在过道或者平台等较安全和方便操作的位置；
7.建设成本效益高，维护费用低。
以上所述仅是本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许修改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种废水布水系统，其特征在于，包括一反应池、至少一布水管、至少一通管和至少一滗水器；其中，
所述布水管设置于所述反应池的底部，所述布水管设置有至少一布水孔，所述通管的一端连接所述布水管，另一端超出所述反应池的运行水面，所述滗水器设置在所述布水管的上方；
所述废水布水系统，废水进入所述布水管由所述布水孔排向反应池后，均匀布水后产生竖向推流，再使反应后的废水从所述的滗水器排出，所述通管用于将所述布水管中的气体释放，所述通管可以进一步连接高压水管道清洗设备，使高压水能从所述通管进入，清除所述布水管内的积垢或堵塞。
2.根据权利要求1所述的废水布水系统，其特征在于，在经处理的废水不会同未处理废水产生明显混合的前提下，所述反应池的换水比大于40％。
3.根据权利要求2所述的废水布水系统，其特征在于，所述反应池在废水注入时的表面流速为0.5～10m3/m2/h。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的废水布水系统，其特征在于，所述布水管上布水孔的数量为每平方米的所述反应池底部面积设有0.5～50个。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的废水布水系统，其特征在于，所述布水系统进一步包括至少一个集水管，所述集水管连接所述布水管，所述集水管设置于所述反应池之内或之外。
6.根据权利要求1至3所述的废水布水系统，其特征在于，所述通管超出水面的一端连接有可拆卸的封头，所述封头设有朝向水面的开口，所述开口用于释放所述气体。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的废水布水系统，其特征在于，进一步设置有两个以上所述的通管且所述的通管捆绑一起，所述捆绑的通管的顶部设置于所述反应池的墙壁、所述反应池旁边的过道或平台。
8.一种反应器，其特征在于，所述的反应器包括有权利要求1～7任一项所述的废水布水系统。
9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述的反应器为好氧颗粒污泥反应器，其中超过70％的生物质由粒径为0.2～5.0毫米的颗粒所组成。
10.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述反应器为好氧颗粒污泥反应器，其中的生物质由活性污泥所组成，其中70％的所述活性污泥的粒径小于0.2毫米。
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