CN219489723U - 一种内循环深床生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种内循环深床生物反应器，包括生物反应池和内循环曝气系统；内循环曝气系统包括提升管道，设置于生物反应池，底部封闭，顶部开口且顶部高于溢流槽，以防止溢流槽和生物反应池内的液体倒灌；提升管道围绕管壁周向开设若干进水孔，以使生物反应池内的液体进入提升管道内；曝气装置，设置于提升管道内、用于曝气；提升管道内形成的气水混合体密度小于水且向上流动，产生提升作用，从提升管道顶部溢出并流入生物反应池，提升管道内产生负压，进一步将生物反应池内的液体从进水孔吸入提升管道进行曝气，如此往复，达到污水经历多次循环处理的目的，使得在同样占地面积的情况下，本实用新型的内循环深床生物反应器的有效容积更大。

Description

一种内循环深床生物反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体涉及一种内循环深床生物反应器。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

近几年，在环保要求越来越高的趋势下，各地纷纷出台更加严格的水排放标准，污水厂排放水质大部分要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准，甚至有些排放水质向《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的Ⅳ类水看齐。深床生物反应器常常用于处理水中的悬浮物、有机物等，因此近几年来在污水厂的深度处理中被广泛使用。

目前深床生物反应器的滤床相对比传统快滤池较深。深床生物反应器为周期运行，从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整的周期。深床生物反应器有两种运行方式：

第一种是上向流曝气生物反应器，经预处理的污水从反应器底部进入滤料层，滤料层下部设有供氧的曝气装置进行曝气，气水为同向流。在反应器中，由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附作用，使得出水的固体悬浮物质(以下简称SS)降低，并且有机物被生长在滤料表面的微生物氧化分解，氨氮被氧化成硝态氮，从滤池上部的出水可直接排出系统。然而，由于曝气装置在滤料下部，出现故障后需打开滤料层进行检修，维修比较困难。

第二种是反硝化深床滤池，采用重力流进水方式，污水由进水总渠经槽底均布配水孔和堰顶进入滤料层。被滤层过滤后的洁净水经滤砖流入滤池底部，最后由出水堰流出。该反应器除了过滤SS外，投加适量碳源后，附着在石英砂表面上的反硝化细菌也会进行一定的脱氮过程，硝态氮不断被还原成氮气。但是由于硝态氮与微生物接触时间有限，有些含氮浓度高的废水处理效果不佳，使得出水很难达到排放要求。

实用新型内容

为解决深床生物反应器中曝气装置出现故障后维修困难，以及污染物去除效果不佳的问题，本实用新型提供了一种内循环深床生物反应器，在深床生物反应器中设置一个内循环曝气系统，包括一根提升管道，并在该管道中安装曝气装置，使待处理水在该管道和滤料间多次循环流动，达到便于曝气装置检修、延长污染物与微生物接触时间以及增大有效容积的目的，以增强深床生物反应器的污染物处理效果。

本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种内循环深床生物反应器，包括生物反应池和内循环曝气系统；所述生物反应池上部设置有进水溢流堰，所述生物反应池内置过滤部，所述生物反应池包括池体，所述池体侧壁上开设有出水孔，所述出水孔位于所述过滤部的下部，所述生物反应池上部外侧设置有溢流槽；所述出水孔与所述溢流槽连通，以使在生物反应池内过滤后的清水流入溢流槽；所述内循环曝气系统包括：提升管道，设置于所述生物反应池内，底部封闭，顶部开口且顶部高于所述溢流槽，以防止溢流槽和生物反应池内的液体倒灌；所述提升管道围绕管壁周向开设若干进水孔，以使所述生物反应池内的液体进入提升管道内；曝气装置，设置于所述提升管道内、用于曝气；所述提升管道内形成的气水混合体密度小于水而产生提升作用，从所述提升管道顶部溢出并流入所述生物反应池，提升管道内产生负压，进一步将所述生物反应池内的液体从进水孔吸入提升管道进行曝气。

进一步的，所述过滤部设置为多层，从下到上依次为用于均匀布气和布水的滤砖层、用于防止滤料流失的承托层和作为污染物去除主要场所的滤料层，所述滤砖层、所述承托层和所述滤料层中的颗粒大小逐级变小，相邻层之间逐层铺设；所述出水孔位于所述滤砖层区间段。

进一步的，所述滤砖层包括数量为多个的滤砖，所述滤砖层呈一层多排滤砖设置。

进一步的，所述承托层设置为由多层鹅卵石铺设形成的鹅卵石层，鹅卵石从上到下粒径逐渐增大。

进一步的，鹅卵石的粒径范围设置为3-20mm。

进一步的，所述曝气装置包括曝气头和与所述曝气头连通的进气管道，所述曝气头位于所述提升管道内的中下部位置，所述进气管道从生物反应池的顶部外侧深入所述提升管道。

进一步的，所述进水孔位于承托层底部。

进一步的，所述生物反应池底部向下还设置有布水渠和反冲洗系统，所述反冲洗系统包括反冲洗进水管、反冲洗进气管和反冲洗出水管，所述布水渠与所述反冲洗进水管相连，反冲洗进气管穿过所述生物反应池的一侧且设置于滤砖层的内部；所述布水渠的顶部低于所述提升管道的底部；反冲洗出水管位于所述滤料层的上方。

进一步的，反冲洗进气管包括空气穿孔管，所述空气穿孔管设置于池体底部；所述滤砖整体呈矩形，下部截面呈倒U形，倒U形的开口端嵌合于空气穿孔管上。

进一步的，所述提升管道的顶部高于所述溢流堰3～5cm。

本实用新型的优点在于：

本实用新型提供的一种内循环深床生物反应器，待处理的水从进水溢流堰进入生物反应池，随后进入过滤部，一部分水通过出水孔流入溢流槽，然后沿着溢流槽顶部的溢流堰流入出水槽，最后通过出水管排出；另一部分水通过开设在提升管道上的进水孔进入内循环曝气系统，在提升管道内水位逐渐上升，并被曝气装置充分曝气，循环水与气泡充分混合，气水混合体密度小于水并向上流动，产生提升作用，使得提升管道内产生负压，进一步将滤后水从进水孔吸入提升管道进行曝气，如此往复，达到污水经历多次循环处理的目的，使得在同样占地面积的情况下，本实用新型的内循环深床生物反应器的有效容积更大。

本实用新型提供的一种内循环深床生物反应器，曝气装置安装于提升管道内，而不像传统的反应器安装于滤料下方，使得曝气装置发生故障时，因不用打开滤料层，其检修比传统的反应器容易得多。循环水被曝气后，通过提升管道的顶部向两边溢流，再次与进水混合后进入过滤部，从而进行新一轮的过滤和生化处理，使得污水与滤料和微生物的接触时间更长，增强污染物的处理效果。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图中，1、生物反应池；11、进水溢流堰；12、过滤部；121、滤砖层；1211、滤砖；122、承托层；123、滤料层；13、出水孔；14、溢流槽；15、出水槽；16、出水管；17、布水渠；18、反冲洗系统；181、反冲洗进水管；182、反冲洗进气管；183、反冲洗出水管；2、内循环曝气系统；21、提升管道；22、曝气装置；221、曝气头；222、进气管道；23、进水孔。

具体实施方式

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种内循环深床生物反应器，包括生物反应池1和内循环曝气系统2。

生物反应池1的池体可为圆形或方形，池顶设置有进水溢流堰11，污水从进水溢流堰11进入池体。

生物反应池1内置过滤部12，过滤部12包括为多层，从下到上依次为滤砖层121、承托层122和滤料层123。滤砖层121、承托层122和滤料层123中的颗粒大小逐级变小，相邻层之间逐层铺设。具体的，池体中部设置有滤料层123，滤料层123是水中污染物去除的主要场所。滤料层123的下方为承托层122，用于防止滤料流失。承托层122的下方为滤砖层121，滤砖层121也是位于生物反应池1的内侧底部，滤砖层121可进行均匀布气和布水。

在该实施例中，滤料层123采用的滤料有效粒径为1.5～3.5mm，表面积较大，由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附作用，使得SS被有效去除。滤料的组成可以选用污水处理中现有的滤料，在此不做限制。

过滤层需设置的深度较大，一般为1.8～2m，这样不仅可以避免穿透现象，即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也可取得较好的SS截留效果；同时这样可在堆积的滤料层123内从高到低逐渐形成好氧-缺氧-厌氧的环境，并且随着环境的改变，滤料层123也相应地产生多层菌群。因此，当污水及在内循环曝气系统2中形成的循环水进入滤料层123时，首先循环水由于刚刚曝气完，含氧量较多，在上部的滤料层123主要发生好氧生化反应，有机物被微生物氧化分解，氨氮被转化为硝态氮。随着滤料深度的增大，水中的氧逐渐被消耗殆尽，而滤料层123内也主要是缺氧/厌氧环境，微生物以反硝化细菌为主，利用适量的碳源，附着生长在滤料表面上的反硝化细菌把NO_x-N转换成N₂。

在该实施例中，承托层122设置为由多层鹅卵石铺设形成的鹅卵石层，鹅卵石从上到下粒径逐渐增大。鹅卵石的粒径范围设置为3-20mm。

在该实施例中，滤砖层121包括数量为多个的滤砖1211，滤砖层121呈一层多排滤砖1211设置。在该实施例中，滤砖1211材质可以设置为HDPE，当然也可以选用其他材质，对于滤砖1211的材质在此不做限制。

如图1所示，位于滤砖层121的右侧的池体侧壁上设置有出水孔13，经过滤和生物处理后的水从出水孔13流出进入溢流槽14，溢流槽14环绕于池体的外侧，溢流槽14的底部位于在出水孔13的下方。溢流槽14的外侧环绕一圈设置有出水槽15，出水槽15的一侧设置有出水管16，处理后的清水可从出水管16流出。

池体的中心安装有内循环曝气系统2。内循环曝气系统2包括提升管道21，提升管道21底部封口，下方环管道一周设置有多个进水孔23，以使提升管道21的管内空间与承托层122相连通，可实现滤后水的循环流动。提升管道21的内部安装有曝气装置22，曝气装置22的进气管道222从生物反应池1的顶部外侧插入提升管道21，曝气头221位于提升管道21的中下部，循环水可在此处充分曝气。提升管道21的顶部开口，循环水通过此开口向四周溢流，顶端高度略高于溢流槽14顶部的溢流堰，以防止进水和反冲洗水倒灌入内循环曝气系统2。进一步来说，提升管道21的顶部高于溢流堰3～5cm。

曝气装置22安装于提升管道21内，而不像传统的反应器安装于滤料下方，使得曝气装置22发生故障时，由于不用打开滤料层123，其检修比传统的反应器容易得多。循环水被曝气后，通过提升管道21的顶部向两边溢流，再次与进水混合后进入滤料层123，从而进行新一轮的过滤和生化处理，使得污水与滤料和微生物的接触时间更长，增强污染物的处理效果。

污水过滤时，悬浮物不断被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗来去除截留的固体物和老化的生物膜。内循环深床生物反应器还包括反冲洗系统18。反冲洗系统18包括反冲洗进水管181、反冲洗进气管182和反冲洗出水管183。

内循环曝气系统2下方、池体底部设置有布水渠17，与反冲洗进水管181连通，且布水渠17与内循环曝气系统2底部有一定距离，以使反冲洗水得以从布水渠17进入滤砖层121。反冲洗进气管182穿过池体的一侧设置于滤砖层121的内部。池体上部且滤料层123的上方设置有反冲洗出水管183，反冲洗后的水最终从此处排出。

更具体的，反冲洗进气管182包括空气穿孔管，空气穿孔管铺设在池体底部，滤砖1211整体呈矩形，下部截面呈倒U形，倒U形的开口端嵌合于空气穿孔管上。

工作过程：

待处理的水从进水溢流堰11进入生物反应池1，与刚刚完成曝气的循环水混合，随后进入滤料层123。经过滤和生物处理的水继续向下流动，进入承托层122后，一部分水继续进入滤砖层121，并通过出水孔13流入溢流槽14，然后沿着溢流槽14顶部的溢流堰流入出水槽15，最后通过出水管16排出；另一部分水通过提升管道21下方的进水孔23进入内循环曝气系统2，在提升管道21内水位逐渐上升，并被曝气装置22充分曝气，循环水与气泡充分混合，气水混合体密度小于水并向上流动，产生提升作用，使得提升管道21内产生负压，进一步将滤后水从进水孔23吸入提升管道21进行曝气，如此往复，达到污水经历多次循环处理的目的，使得在同样占地面积的情况下，本生物反应器的有效容积更大。

污水过滤时，悬浮物不断被截留会增加水头损失，使用一段时间后，需要反冲洗来去除截留的固体物和老化的生物膜。此时通过反冲洗进水管181通入反冲洗水，反冲洗水沿着布水渠17进入滤砖层121内，通过反冲洗进气管182通入反冲洗气。然后由滤砖层121进行布气布水，随后反冲洗气和反冲洗水通过承托层122对滤料层123进行冲洗，大部分截留的固体物和脱落的生物膜随冲洗后的水从反冲洗出水管183一起排出。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内循环深床生物反应器，其特征在于：包括生物反应池(1)和内循环曝气系统(2)；

所述生物反应池(1)上部设置有进水溢流堰(11)，所述生物反应池(1)内置过滤部(12)，所述生物反应池(1)包括池体，所述池体侧壁上开设有出水孔(13)，所述出水孔(13)位于所述过滤部(12)的下部，所述生物反应池(1)上部外侧设置有溢流槽(14)；所述出水孔(13)与所述溢流槽(14)连通，以使在生物反应池(1)内过滤后的清水流入溢流槽(14)；

所述内循环曝气系统(2)包括：

提升管道(21)，设置于所述生物反应池(1)内，底部封闭，顶部开口且顶部高于所述溢流槽(14)，以防止溢流槽(14)和生物反应池(1)内的液体倒灌；所述提升管道(21)围绕管壁周向开设若干进水孔(23)，以使所述生物反应池(1)内的液体进入提升管道(21)内；

曝气装置(22)，设置于所述提升管道(21)内、用于曝气；所述提升管道(21)内形成的气水混合体密度小于水而产生提升作用，从所述提升管道(21)顶部溢出并流入所述生物反应池(1)，所述提升管道(21)内产生负压，进一步将所述生物反应池(1)内的液体从进水孔(23)吸入提升管道(21)进行曝气。

2.根据权利要求1所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述过滤部(12)设置为多层，从下到上依次为用于均匀布气和布水的滤砖层(121)、用于防止滤料流失的承托层(122)和作为污染物去除主要场所的滤料层(123)，所述滤砖层(121)、所述承托层(122)和所述滤料层(123)中的颗粒大小逐级变小，相邻层之间逐层铺设；所述出水孔(13)位于所述滤砖层(121)区间段。

3.根据权利要求2所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述滤砖层(121)包括数量为多个的滤砖(1211)，所述滤砖层(121)呈一层多排滤砖(1211)设置。

4.根据权利要求2所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述承托层(122)设置为由多层鹅卵石铺设形成的鹅卵石层，鹅卵石从上到下粒径逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：鹅卵石的粒径范围设置为3-20mm。

6.根据权利要求1所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述曝气装置(22)包括曝气头(221)和与所述曝气头(221)连通的进气管道(222)，所述曝气头(221)位于所述提升管道(21)内的中下部位置，所述进气管道(222)从生物反应池(1)的顶部外侧深入所述提升管道(21)。

7.根据权利要求2所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述进水孔(23)位于承托层(122)底部。

8.根据权利要求2所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述生物反应池(1)底部向下还设置有布水渠(17)和反冲洗系统(18)，所述反冲洗系统(18)包括反冲洗进水管(181)、反冲洗进气管(182)和反冲洗出水管(183)，所述布水渠(17)与所述反冲洗进水管(181)相连，反冲洗进气管(182)穿过所述生物反应池(1)的一侧且设置于滤砖层(121)的内部；所述布水渠(17)的顶部低于所述提升管道(21)的底部；反冲洗出水管(183)位于所述滤料层(123)的上方。

9.根据权利要求8所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：反冲洗进气管(182)包括空气穿孔管，所述空气穿孔管设置于池体底部；所述滤砖(1211)整体呈矩形，下部截面呈倒U形，倒U形的开口端嵌合于空气穿孔管上。

10.根据权利要求1所述的一种内循环深床生物反应器，其特征在于：所述提升管道(21)的顶部高于所述溢流堰3～5cm。