CN214142023U - 一种气升式内循环生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种气升式内循环生物反应器，包括箱体，箱体内设置有循环串联连通的硝化反硝化区、气提区及固液分离区，硝化反硝化区与进水管相连接，硝化反硝化区内竖直设置有导流板，导流板将硝化反硝化区分割为升流区和降流区，导流板底部与硝化反硝化区内之间设置有将升流区与降流区相连通的导流通道，升流区底部设置有若干第一曝气管，降流区与气提区相连通，气提区底部设置有若干第二曝气管，固液分离区与升流区相连通，固液分离区内设置有用于分离污泥及污水的固液分离器。本实用新型的反应器可以使曝气系统连续运行，硝化反应和反硝化反应在各自所需条件下可以同时进行循环反应，从而使污染物降解连续，提高硝化和反硝化的反应效率。

Description

一种气升式内循环生物反应器

技术领域

本实用新型涉及生化反应技术领域，尤其涉及一种气升式内循环生物反应器。

背景技术

公知，随着社会经济的快速发展，许多富含氮、磷元素的工业废水大量产生，而这些废水的任意排放或未经深度处理而排放，导致许多天然河流、湖泊、景观水域地表水，甚至饮用水源都受到了污染，许多天然水体或多或少地形成了富营养化，主要表现为水体中氮、磷元素严重超标。这些污染导致河流、湖泊及景观水域等天然水体的诸多功能受到了破坏，尤其是饮用水源受到的污染对人们的正常生产和生活都造成了极大的影响。因此开发一种新型的生物反应器对富含氮元素的工业废水进行深度处理是十分必要的。

目前对富含氮元素的工业废水的处理方法还是以生物处理方法为主，例如发明专利《基于同时硝化反硝化的一体化污水处理装置及污水处理方法》申请号：201910798624.5，是采用将污水在反应器中同时进行硝化反硝化，通过合理的微生物浓度、粒径条件下和辅助AES精确曝气系统实现风机的间歇运行，高频厌氧/缺氧/好氧交替宏观环境，灵活控制硝化和反硝化环境“程度”，在反应区空间上和时间上没有明显缺氧和好氧分区情况下，使硝化和反硝化反应在反应区空间和时间上同步进行，利用硝化反应和反硝化反应去除氮元素和磷元素。

虽然上述技术方案可以进行脱氮出磷，但其反应器利用率低，污染物去除速率低，其根本原因在于为了在同时硝化反硝化区内同时实现硝化和反硝化反应，曝气系统只能够间歇运行，则造成了污染物降解的不连续。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种气升式内循环生物反应器，来解决现有技术中曝气系统只能间歇运行，污染物降解不连续的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种气升式内循环生物反应器，包括箱体，所述箱体上设置有进水管，箱体内设置有循环串联连通的硝化反硝化区、气提区及固液分离区，所述进水管与硝化反硝化区相连接，所述硝化反硝化区内竖直设置有导流板，所述导流板将硝化反硝化区分割为升流区和降流区，所述导流板底部与硝化反硝化区内之间设置有将升流区与降流区相连通的导流通道，所述升流区底部设置有若干第一曝气管，所述降流区与气提区相连通，所述气提区底部设置有若干第二曝气管，所述固液分离区与升流区相连通，所述固液分离区内设置有用于分离污泥及污水的固液分离器。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述降流区底部设置倾斜设置有第一导泥板，所述第一导泥板的最高端与降流区的侧壁固定连接，第一导泥板的最低端与导流板正下方所在的硝化反硝化区相连接。

进一步，优选的，所述第一导泥板与箱体底面之间的夹角为45～60°。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述固液分离器包括隔板，所述隔板位于固液分离区内并将固液分离区分隔成澄清区和回流区，所述回流区与升流区相连通，所述澄清区与回流区之间通过循环通道相连通，所述回流区底部设置有用于对回流区进行曝气的第三曝气管，所述隔板上位于循环通道正下方设有污泥回流通道，所述澄清区内倾斜设置有第二导泥板，所述第二导泥板的最高端与固液分离区的内壁固定连接，第二导泥板的最低端与隔板上的污泥回流通道的下端固定连接，所述澄清区内位于第二导泥板上方还固定设有填料，所述填料上方所在的固液分离区上侧壁上设置有出水管。

进一步，优选的，所述第二导泥板与箱体底面之间的夹角为45～60°。

进一步，优选的，所述填料为斜管填料或斜板填料。

进一步，优选的，所述污泥回流通道的宽度为40-250mm。

进一步，优选的，所述循环通道位于澄清区内的部分在箱体底面上的投影宽度为10～30cm。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的气升式内循环生物反应器，通过在箱体内设置循环串联的硝化反硝化区、气提区及固液分离区，可以集生化反应区、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，通过在硝化反硝化区内设置导流板，将其分割为相互连通的升流区和降流区，并在升流区底部通过第一曝气管提供氧气，利用气力提升原理，污水在升流区和降流区进行循环流动，污水在升流区处于好氧环境，反应器中的硝化细菌在好氧环境下将污水中的氨氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，污水流动到降流区后，降流区无供氧设备，处于缺氧环境，在降流区内反硝化细菌将污水中的硝酸盐氮还原成氮气，这个过程中还会利用污水中的有机碳源作为电子供体，由此达到去除污水中COD以及氨氮等污染物质的目的。由此，可以使曝气系统连续运行，无需间隙运行，硝化反应和反硝化反应在各自所需条件下可以同时进行反应，同时还可以循环进行反应，从而使污染物降解连续，提高硝化和反硝化的反应效率。

(2)通过气力提升原理，利用第三曝气管提供的压缩空气作为介质，产生密度差为污泥滑落提供动力，便于使污泥回流。而且，压缩空气同时为混合液提供氧气，维持了污泥的有氧状态，避免澄清区污泥因发生缺氧反硝化和厌氧产气而引起污泥上浮，以及污泥回流不畅的弊病。

(3)通过在澄清区内设置填料，可以增加沉淀面积，缩短沉降距离从而提高细小污泥絮体的去除率；当细小污泥絮体经过填料时，在填料内再凝聚，促进细小污泥絮体进一步加大，提高沉淀速度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型公开的气升式内循环生物反应器的俯视图；

图2为本实用新型公开的气升式内循环生物反应器的主视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型实施例公开了一种气升式内循环生物反应器，包括箱体1，箱体1为长方体体状或其他形状，箱体1上设置有进水管2，用于向箱体1内通入待处理污水，箱体1内设置有串联连通的硝化反硝化区3、气提区4及固液分离区5，进水管2与硝化反硝化区3相连接。

其中，硝化反硝化区3用来对污水进行硝化和反硝化反应，其主要目的是去除污水中的COD和氨氮等污染物质。气提区4用于将硝化反硝化区3反应后的污水提升至固液分离区5内，固液分离区5用来将污水和污泥进行分离，分离后得到的清水排出，污泥混合物再次进入到硝化和反硝化反应区内进行循环反应。

硝化反硝化区3内竖直设置有导流板31，导流板31将硝化反硝化区3分割为升流区32和降流区33，导流板31底部与硝化反硝化区3内之间设置有将升流区32与降流区33相连通的导流通道34，升流区32底部设置有若干第一曝气管35，降流区33与气提区4相连通，气提区4底部设置有若干第二曝气管41，固液分离区5与升流区32相连通，固液分离区5内设置有用于分离污泥及污水的固液分离器50。

采用上述技术方案，通过在硝化反硝化区3内设置导流板31，将其分割为相互连通的升流区32和降流区33，污水通过进水管2持续注入到升流区32内，通过在升流区32底部通过第一曝气管35提供氧气，利用气力提升原理，污水在升流区32和降流区33进行循环流动，污水在升流区处于好氧环境，反应器中的硝化细菌在好氧环境下将污水中的氨氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，污水流动到降流区后，降流区无供氧设备，处于缺氧环境，在降流区内反硝化细菌将污水中的硝酸盐氮还原成氮气，这个过程中还会利用污水中的有机碳源作为电子供体，由此达到去除污水中COD以及氨氮等污染物质的目的。在降流区33反应后的污水进入到气提区4内，通过气提区4内的第二曝气管41鼓气，来将污水固液混合物提升至固液分离区5内，由固液分离区5内的固液分离器50实施污水和污泥的分离，分离后的清水直接排出箱体1外，污泥通过自重沉淀回流至回流区52中，与混合液搅拌混合后，再次流入升流区32进行循环反应。本实用新型的气升式内循环生物反应器可以使曝气系统连续运行，无需间隙运行，硝化反应和反硝化反应在各自所需条件下可以同时进行反应，同时还可以循环进行反应，从而使污染物降解连续，提高硝化和反硝化的反应效率。

因降流区33进行反硝化反应后，存在一些絮状物因为缺氧环境无法进行完全硝化反应，絮状物由于自重向下坠落，这一部分的絮状物为活性污泥絮团，还没有彻底降解，会落入到降流区33底部沉积，为了让其循环得到反应，本实施在降流区33底部设置倾斜设置有第一导泥板36，第一导泥板36的最高端与降流区33的侧壁固定连接，第一导泥板36的最低端与导流板31正下方所在的硝化反硝化区3相连接。由此以来，这些活性污泥絮团沉积到第一导泥板36上后，慢慢向下滑落，并通过导流板31底部的导流通道34滑落到升流区32内，由于升流区32底部的第一曝气管35持续通入氧气，在气力提升的作用下，活性污泥絮团在升流区32向上翻滚，从而再次进行硝化反应。

作为优选，第一导泥板36与箱体1底面之间的夹角为45～60°。由此，可以使活性污泥絮团在第一导泥板36上顺利滑落到升流区32。

作为一些较佳实施方式，固液分离器50包括隔板510，隔板510位于固液分离区5内并将固液分离区5分隔成澄清区51和回流区52，回流区52与升流区32相连通，澄清区51与回流区52之间通过循环通道511相连通，回流区52底部设置有用于对回流区52进行曝气的第三曝气管512，隔板510上位于循环通道511正下方设有污泥回流通道513，澄清区51内倾斜设置有第二导泥板514，第二导泥板514的最高端与固液分离区5的内壁固定连接，第二导泥板514的最低端与隔板510上的污泥回流通道513的下端固定连接，澄清区51内位于第二导泥板514上方还固定设有填料515，填料515上方所在的固液分离区5上侧壁上设置有出水管516。

采用上述技术方案，气提区4内的固液二相混合液进入到回流区52，第三曝气管512向回流区52内曝气，在充气状态时，第三曝气管512鼓出的气泡向上翻腾，并利用气力提升远离，将固液混合物在回流区52内向上流动，固液混合物通过循环通道511进入到澄清区51，污泥由于自身重力落入到第二导泥板514上，并通过污泥回流通道513滑落到回流区52内，与回流区52内的混合液混合，回流区52内由于持续液态污水进入，污泥和混合液混合后经气力提升，回流区52顶部的混合液一部分进入到升流区32内循环进行硝化和反硝化反应，另一部分又通过循环通道511进入澄清区51，澄清区51内污泥由于自重沉淀到第二导泥板514上，细小絮体在填料515内被沉淀去除，得到澄清水，最后澄清水经出水管516排出。

本实施采用的固液分离器50的作用包括三个方面：一是混合液进入澄清区51后，污泥絮体靠重力和水流上升动力分离下沉；二是不断涌入的混合液的上升流速使污泥絮体处于悬浮状态，形成悬浮泥渣层，并将新进入澄清区51的混合液中的悬浮污泥絮体拦截下来，使泥水得以分离；三是受水力负荷影响而脱离悬浮泥渣层的细小絮体在填料区被沉淀去除，进一步提高固液分离效率。

作为优选，第二导泥板514与箱体1底面之间的夹角为45～60°。由此，可以使澄清区51的污泥自由沉淀落入到第二导泥板514上后，可以顺利的滑落到回流区52内与新注入的混合液进行混合。

澄清区51内的混合液是依靠重力沉降机理进行液-固两相分离，填料515下方的混合液存在自由沉淀和絮凝沉淀，形成絮体颗粒，并在絮体颗粒重力和混合液上升托力的共同作用下在澄清区51底部慢慢形成高浓度的悬浮泥渣层，悬浮泥渣层继而起到阻挡作用，将新进入澄清区51的混合液中的污泥絮体聚结并拦截下来，使泥、水分离。当絮体颗粒通过吸附小絮体而不断变大，变重时，依靠重力和水流上升动力维持的平衡就被打破，大颗粒絮体脱离悬浮泥渣层处于自由沉淀状态而沿第二导泥板514下滑，细小污泥絮体可能会从悬浮泥渣层脱离而上浮，当细小污泥絮体经过填料515时，在填料515内再凝聚，促进细小污泥絮体进一步加大，提高沉淀速度；污泥被填料515截留，从而使泥水分离。为了使细小污泥絮体能更被沉淀分离，本实施例中的填料515与箱体1底面的夹角为45～60°，填料为斜管填料或斜板填料，方便沉积在填料上的大颗粒絮体污泥通过自重向下滑落回流。

为了便于大颗粒絮体污泥从污泥回流通道513进入回流区52，污泥回流通道513的宽度为40-250mm。

循环通道511位于澄清区51内的部分在箱体1底面上的投影宽度为10～30cm。利用该结构使得循环通道511与澄清区51较小的重叠量，所形成的水流导流通道34也较短，避免造成较大的沿程水头损失，保障了回流区52断面循环流量。

以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：包括箱体(1)，所述箱体(1)上设置有进水管(2)，箱体(1)内设置有循环串联连通的硝化反硝化区(3)、气提区(4)及固液分离区(5)，所述进水管(2)与硝化反硝化区(3)相连接，所述硝化反硝化区(3)内竖直设置有导流板(31)，所述导流板(31)将硝化反硝化区(3)分割为升流区(32)和降流区(33)，所述导流板(31)底部与硝化反硝化区(3)内之间设置有将升流区(32)与降流区(33)相连通的导流通道(34)，所述升流区(32)底部设置有若干第一曝气管(35)，所述降流区(33)与气提区(4)相连通，所述气提区(4)底部设置有若干第二曝气管(41)，所述固液分离区(5)与升流区(32)相连通，所述固液分离区(5)内设置有用于分离污泥及污水的固液分离器(50)。

2.如权利要求1所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述降流区(33)底部设置倾斜设置有第一导泥板(36)，所述第一导泥板(36)的最高端与降流区(33)的侧壁固定连接，第一导泥板(36)的最低端与导流板(31)正下方所在的硝化反硝化区(3)相连接。

3.如权利要求2所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述第一导泥板(36)与箱体(1)底面之间的夹角为45～60°。

4.如权利要求1所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述固液分离器(50)包括隔板(510)，所述隔板(510)位于固液分离区(5)内并将固液分离区(5)分隔成澄清区(51)和回流区(52)，所述回流区(52)与升流区(32)相连通，所述澄清区(51)与回流区(52)之间通过循环通道(511)相连通，所述回流区(52)底部设置有用于对回流区(52)进行曝气的第三曝气管(512)，所述隔板(510)上位于循环通道(511)正下方设有污泥回流通道(513)，所述澄清区(51)内倾斜设置有第二导泥板(514)，所述第二导泥板(514)的最高端与固液分离区(5)的内壁固定连接，第二导泥板(514)的最低端与隔板(510)上的污泥回流通道(513)的下端固定连接，所述澄清区(51)内位于第二导泥板(514)上方还固定设有填料(515)，所述填料(515)上方所在的固液分离区(5)上侧壁上设置有出水管(516)。

5.如权利要求4所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述第二导泥板(514)与箱体(1)底面之间的夹角为45～60°。

6.如权利要求4所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述填料(515)为斜管填料或斜板填料。

7.如权利要求4所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述污泥回流通道(513)的宽度为40-250mm。

8.如权利要求4所述的一种气升式内循环生物反应器，其特征在于：所述循环通道(511)位于澄清区(51)内的部分在箱体(1)底面上的投影宽度为10～30cm。

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