CN110963571A - 同步脱氮除磷一体式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步脱氮除磷一体式反应器，经隔板分为内部和外部，其中，进水装置、污水处理区以及集水区位于内部中，进水装置与污水进水管连通，位于反应器的底部，污水处理区位于进水装置上方，污水处理区包括从下至上设置的厌氧区、缺氧区以及好氧区，集水区位于好氧区上方，集水区与厌氧区之间连通有硝化液回流装置，在缺氧区与厌氧区之间形成硝化液回流混合区。其优点在于，在集水区和厌氧区之间连通硝化液回流管，使经过好氧区处理的硝化液回流，再次经过缺氧区，进行硝态氮转变氮气的反硝化处理，减少污水中的总氮含量，达到脱氮效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理工艺技术及设备领域，尤其涉及一种同步脱氮除磷一体式反应器。
背景技术
随着经济社会的发展，环境污染问题日益严重，水污染治理已经成为国内外环保领域关注的热点之一。在水或废水处理设施中，A2O工艺作为一种有效的同步脱氮除磷工艺形式被广泛使用。但是A2O工艺需要建厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池等很多构筑物，各构筑物均在一个平面内分散布置，另外还需配套外部硝化液和污泥回流泵、阀门管路等设施，其工艺流程路线复杂，设备多，工程造价高，管理维护不便。在污水处理领域，适合于中小型污水处理站的高效且快速脱氮处理设备还不多见。上述的A2O工艺所需的占地面积较大。有企业对快速脱氮反应装置进行模块化集成设计，如专利：好氧→缺氧→厌氧集成模块式污水快速脱氮反应装置及其处理方法(申请号：CN201010208203.3)，其中公开了一种污水一体化处理装置，用于污水的快速脱氮技术集成化处理，其包括水下螺旋曝气机(1)、多孔生物接触填料(4)、泥水分离导流孔板(5)、出水槽(7)、反应装置外筒(7)、环形进水管(8)、排水管(11)、排泥管(12)、反应内筒(15)、导流筒(16)、污泥回流挡板(17)、布水挡板(17)、污泥回流区挡板支架(18)、多孔生物接触填料的支撑网(22)，但该专利只有污泥回流工艺，没有硝化液回流，只能去除氨氮，对总氮的去除没有效果；另外，该专利中的设备只用污泥回流结构，不具备污泥浓缩功能，需另外配套浓缩池，整体结构对污水污泥的处理效果较差。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于一种同步脱氮除磷一体式反应器，将浓缩池集成到反应器中，提高污水污泥浓缩效率，同时增加硝化液回流装置，减少污水中的总氮含量。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种同步脱氮除磷一体式反应器，经隔板分为内部和外部，其中，
进水装置、污水处理区以及集水区位于内部中，所述进水装置与污水进水管连通，位于反应器的底部，所述污水处理区位于所述进水装置上方，所述污水处理区包括从下至上设置的厌氧区、缺氧区以及好氧区，所述集水区位于所述好氧区上方，所述集水区与厌氧区之间连通有硝化液回流装置，在所述缺氧区与所述厌氧区之间形成硝化液回流混合区；
污泥处理区位于外部中，所述集水区通过向下延伸的导流槽与所述污泥处理区连通，所述污泥处理区内设有排泥管和连通所述厌氧区的污泥回流机构。
进一步地，所述缺氧区与所述好氧区的交界处设有曝气装置，所述好氧区位于所述曝气装置的上方，所述缺氧区位于所述曝气装置的下方，所述好氧区和所述缺氧区内均设有生物填料。
进一步地，所述污泥处理区包括沉淀区和浓缩区，所述沉淀区位于所述浓缩区的上方，所述导流槽的出口位于所述沉淀区与所述浓缩区之间，所述浓缩区的底部设有由大角度斜坡形成的污泥浓缩斗，所述污泥回流机构设置在所述污泥浓缩斗中。
进一步地，所述排泥管上设有污泥回流管，所述污泥回流管与所述厌氧区连通。
进一步地，所述污泥浓缩斗底部设有与厌氧区连通的污泥回流缝。
进一步地，所述污泥回流缝上设有用于调节所述污泥回流缝面积大小的调节结构。
进一步地，所述污泥浓缩斗底部设有与所述厌氧区连通的用于将污泥向进水装置推流的水下推泥泵。
进一步地，所述硝化液回流装置包括位于集水区中心的中心回流管、位于所述缺氧区与所述厌氧区交界处的与所述中心回流管连通的排水管以及位于所述中心回流管内的水下推流泵。
进一步地，所述排水管呈放射状设置，所述排水管的出水口设有向下弯曲的末端设有带限流孔板的弯管。
进一步地，所述进水装置包括设置在反应器底部的隔离板和设置在隔离板上设有水力喷嘴，所述水力喷嘴内设有与进水管连通的上小下大的射流孔，射流孔口上安装有扁嘴结构起到停水止回作用的鸭嘴式止回阀，所述水力喷嘴均匀分散分布在所述隔离板上。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
在集水区和厌氧区之间连通硝化液回流管，使经过好氧区处理的硝化液回流，再次经过缺氧区，进行硝酸盐氮变氮气的反硝化处理，减少污水中的总氮含量，提高除氮效果。
附图说明
图1为本发明实施例的工作原理示意图；
图2为本发明实施例一的反应器的内部结构示意图；
图3为本发明实施例二的反应器的内部结构示意图；
图4为本发明实施例三的反应器的内部结构示意图；
图5为本发明实施例的反应器的俯视结构示意图；
图6为本发明实施例的带工作桥的反应器的俯视结构示意图；
图7为本发明实施例的进水装置的结构示意图；
图8为本发明实施例的进水装置的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例的水力喷嘴的结构示意图；
图中：
10、反应器；11、隔板；12、外部；13、内部；14、隔水板；15、壳体；
20、进水装置；21、隔离板；22、水力喷嘴；23、射流孔；24、污水进水管；25、配水区；26、鸭嘴式止回阀；
30、污水处理区；31、厌氧区；32、缺氧区；33、好氧区；34、硝化液回流装置；341、中心回流管；342、排水管；343、水下推流泵；344、吸水口；345、布水口；346、弯管；347、工作桥；348、吊架；35、曝气装置；36、生物填料；37、安装柱；
40、集水区；41、集水槽；42、导流槽；421、导流部；
50、污泥处理区；51、排泥管；52、污泥回流机构；521、污泥回流缝；522、水下推泥泵；523、污泥回流管；524、污泥回流泵；53、沉淀区；531、沉淀斜板；54、浓缩区；55、污泥浓缩斗；551、大角度斜坡；56、溢水口。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
参看附图之图1至图8，根据本发明的实施例的同步脱氮除磷一体式反应器将在接下来的描述中被阐明，其中硝化液回流装置解决了现有集成化污水处理设备对总氮的去除没有效果的问题，减少污水中的总氮含量，提高除氮效果。
如附图1至附图4所示，一种同步脱氮除磷一体式反应器，经隔板11分为内部13和外部12，其中，
进水装置20、污水处理区30以及集水区40位于内部13中，所述进水装置20与污水进水管24连通，位于反应器10的底部，所述污水处理区30位于所述进水装置20上方，所述污水处理区30包括从下至上设置的厌氧区31、缺氧区32以及好氧区33，所述集水区40位于所述好氧区33上方，所述集水区40与厌氧区31之间连通有硝化液回流装置34，在所述缺氧区32与所述厌氧区31之间形成硝化液回流混合区；
污泥处理区50位于外部12中，所述集水区40通过向下延伸的导流槽42与所述污泥处理区50连通，所述污泥处理区50内设有排泥管51和连通所述厌氧区31的污泥回流机构52。
如附图1至图4所示，反应器10的内部13以曝气装置35为界，上方为好氧区33，下方为缺氧区32，而再下方，进水装置20上为厌氧区31，本实施例的工作原理为：污水从进水装置20进入反应器10，进入厌氧区31，污水在进水装置20的压力以及上部好氧区域曝气形成的水密度差的提升作用下上升，进而进入缺氧区32，经过缺氧区32和好氧区33处理，污水中的氨氮经好氧区33后变成硝酸盐氮或亚硝酸盐氮，虽然氨氮的形态发生了变化，但是水中总氮没有变化，所以为了降低总氮，需要把已经好氧硝化后的水再经过缺氧环境，将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮变成氮气从水中释放出来，最终达到脱氮的目的。因此，设置了硝化液回流装置34，将经过好氧区33，进入集水区40的硝化液回流至缺氧区32与厌氧区31的交界处，即缺氧区32的起始端，而后重新进入缺氧区32进行反硝化反应，反硝化反应的前提条件在于：水中有硝态氮(硝酸盐氮和亚硝酸盐氮)，具有缺氧环境，以及有供反硝作用能进行的合适的营养(碳源)；污水进入反应器10时还没有经过好氧硝化，BOD含量较高，里面有很多碳源，回流的位置没有曝气，属于缺氧环境，所有条件具备后能进行反硝化作用，将硝酸盐氮或亚硝酸盐氮最终变成氮气，从而减少污水中的总氮含量。
更具体地说，硝化液回流装置34包括位于集水区40中心的中心回流管341、位于所述缺氧区32与所述厌氧区31交界处的与所述中心回流管341连通的排水管342以及位于所述中心回流管341内的水下推流泵343。集水区40中设有呈放射状分布的集水槽41，集水区40中的污水进入集水槽41中，集水槽41一端与中心回流管341连通，另一端与导流槽42连通，中心回流管341为通管，上部与集水槽41连通，下部与排水管342连通，上部设有吸水口344，下部设有布水口345，水下推流泵343位于中心回流管341的上部，该水下推流泵343为变频，流量可调，根据运行工况需要获得的最佳回流比，回流比一般根据出水总氮控制，回流比一般会达到200％-400％。
集水区40中的硝化液进入集水槽41，而后被水下推流泵343吸入中心回流管341，实现硝化液从上向下回流，回流的硝化液从下部的布水口345和排水管342排出，为了达到均匀布水的目的，所述排水管342呈放射状设置，排水管342的排水口在厌氧区31和缺氧区32的交界处(即硝化液混合区)呈点状均布，所述排水管342的出水口设有向下弯曲的末端设有带限流孔板(未画出)的弯管346。其目的是使排出的水均匀地分布在池底，如果是直管口，回流出水会射流向四周内壁，不利于均匀布水，设置成向下弯头，中心回流管的布水口上设有导流挡板，在厌氧区31上方与新进污水混合后散流向上，这样在反应器10内均匀布水，整体向上，保证硝化液的均匀分布；另外，弯头的末端设置限流孔板，其目的在于，限流孔板为开有圆孔的封板，用于保证各排水口有一定的水头损失，保证各管口出流基本均匀，本发明的反应器10的壳体15可以为方形或圆形，当反应器10为方形时，为了均匀布水，排水管342的长度可能会不一致，如果不加限流孔板，则水就会从水头损失最小的路径出口流出，不能保证均匀出水。中心回流管的布水口上设有导流挡板的目的是避免含原子态氧的硝化液向下射流进入厌氧区，从而破坏厌氧环境。
硝化液回流装置34的方式设有检修装置，检修装置包括可升降的吊架348和供人行走的工作桥347，工作桥347设置在中心回流管341上方，工作桥347与中心回流管341对应位置设有可开关的检修口，检修口上方设有用于移动水下推流泵343的吊架348，吊架348上设有手动或电动起吊装置。如图2至附图4、附图6所示，工作桥347采用型钢焊接成桁架梁结构形式，两端分别支撑在反应器10两端的顶部，其中心支承在中心回流管341上，中心回流管341的下部设有支撑在隔板11上的支架，工作桥347中间走道板上设置有1.0×1.0m的方形检修口，正常运行时检修口关闭为走道板。检修口上部设置一套固定式龙门吊，需要检修底部回流泵时打开检修口，便于水下推流泵343的检修更换。工作桥347采用普通钢材质，需对其碳钢零部件及其易蚀表面采取措施进行防腐处理，钢材表面除锈按GB7823规定进行，达sa2.5级的规定。
位于缺氧区32和好氧区33的生物填料36可以为同一种，为弹性立体填料，也可以根据不同性质污水处理工艺要求，在缺氧区32设置相应的生物填料36，根据水质情况确定安装的填料的疏密程度，以获得更好的脱氮效果。如图7所示，曝气装置35下设有填料安装结构，填料安装结构包括环绕中心回流管341设置的若干安装柱37，若干安装柱37呈多层分布，上下层的安装柱37错位设置，生物填料36套设在安装柱37，使生物填料36布满缺氧区32，加快脱氮反应过程。
经过除去总氮的污水经由集水槽41和导流槽42排入污泥处理区50，实现水泥分离，而后将分离出的污泥进行收集排放或者将活性污泥回流至厌氧区31。更具体地说，本实施例的反应器10将浓缩池融合在一起，所述污泥处理区50包括沉淀区53和浓缩区54，所述沉淀区53位于所述浓缩区54的上方，所述导流槽42的出口位于所述沉淀区53与所述浓缩区54之间，所述浓缩区54的底部设有由大角度斜坡551形成的污泥浓缩斗55，所述污泥回流机构52设置在所述污泥浓缩斗55中。沉淀区53中设有沉淀斜板531，导流槽42的出口位于沉淀斜板531的下方，从导流槽42中出来的污水由于水压的作用向上运动，经过沉淀斜板531时流速减缓，其中的污泥下沉，清水上浮，实现水泥分离，而上浮的清水从外部12上端的溢水口56溢出，污泥下沉进入污泥浓缩斗55，由于水压和污泥自重的作用，被污泥浓缩斗55的大角度斜坡551汇集浓缩，从而实现污泥浓缩，同时，部分活性通过污泥回流机构52回流至厌氧区31。而回到厌氧区31的活性污泥，在进水装置20的作用下，与新进污水还有回流硝化液混合，进而在新进污水的带动下上升，进入缺氧区32和好氧区33，进行二级处理和二次沉淀，活性污泥为脱氮过程补充了碳源，避免了脱氮过程中碳源不足。同时，污泥浓缩斗55底部设有排泥管51，将部分浓缩过的污泥排放收集，可以与后续污泥脱水和深度处理工序顺利衔接。本发明的反应器10可抬高设置，溢水口56和排泥管51具有较高的水头，高程上可以与后续污泥脱水和深度处理工艺段顺利衔接，从溢水口56溢出的清水和从排泥管51排出的污泥不需要再进行二次提升。
污泥回流机构52的结构有多种，实施例一的污泥回流机构52如附图2所示，所述污泥浓缩斗55底部设有与厌氧区31连通的污泥回流缝521，活性污泥可以通过污泥回流缝521进入厌氧区31，同时，污泥浓缩斗55底部设有排泥管51，将部分浓缩过的污泥排放收集，可以与后续污泥脱水和深度处理工序顺利衔接。污泥回流缝521可以直接设置在隔板11的底部，固定流通面积，也可以在隔板11底部设置一调节板(未画出)，该调节板与反应器10的壳体15构成污泥回流缝521，所述污泥回流缝521上设有用于调节所述污泥回流缝521面积大小的调节结构，调节结构改变调节板与反应器10壳体15内壁之间的距离，从而改变污泥回流缝521的流通面积，从而控制污泥回流流量。
如附图3所示，实施例二的污泥回流机构52包括设置在所述污泥浓缩斗55设有与所述厌氧区31连通的用于将污泥向进水装置20推流的水下推流泵343。更具体的，水下推泥泵522直接设置在隔板11上，将污泥从浓缩区54直接向内部13推动，进入厌氧区31，水下推泥泵522可以通过变频控制推泥量以获得最佳的污泥回流量。
如附图4所示，实施例三的污泥回流机构52包括设置在排泥管51上的污泥回流管523，所述污泥回流管523与所述厌氧区31连通。污泥回流管523上设有污泥回流泵524，将排泥管51中的污泥输回厌氧区31，与新进污水以及回流硝化液混合，污泥回流泵524可通过变频控制回流量以获得最佳的污泥回流量。
如附图2至附图4所示，隔板11构成了内部13的筒壁，隔板11和反应器10的壳体15构成了外部12的内壁和外壁，而导流槽42设置在隔板11外侧，隔板11的上半部分和沉淀区53的隔水板14形成了导流槽42，隔水板14的最下端设有向外部12倾斜的导流部421，且由于导流部421处的面积大于导流槽42中的面积，因此污水从导流槽42的出水口出来之后的速度变缓，有利于水泥分离。
由于本发明的反应器10的进水装置20位于最低端，需要将污水推向缺氧区32和好氧区33，还需混合回流的活性污泥和硝化液，因此，对进水装置20的推动力要求较高。本发明的反应器10的底部面积较大，活性污泥会回流至底部，单口进水无法带起大量污泥，因此，本实施例的进水装置20采用多点进水，多个射流孔23均匀分布在反应器10的底部，能够把比较大范围内的污泥都能带起来，多个射流孔23并联，同时射出水流，将回流的活性污泥向上冲，避免污泥沉底，阻塞进水装置20。
如附图7所述，所述进水装置20包括设置在反应器10底部的隔离板21和设置在隔离板21上设有水力喷嘴22，所述水力喷嘴22内设有与进水管连通的上小下大的射流孔23，所述水力喷嘴22均匀分散分布在所述隔离板21上。隔离板21到反应器10底端之间的空间为配水区25，配水区25底部设有污水进水管24，由污水进水管24进入的污水先充满配水区25，使每个水力喷嘴22的水压一致，而后污水进水管24进行进水，从而使水力喷嘴22中的射流孔23一起出水，射流量一致。
如附图7和图8所示，水力喷嘴为锥型结构，射流孔23位于水力喷嘴22内部13，同样为锥型孔，因而使射流孔23的出水面积小于进水面积，从而使污水从射流孔23出来的水压较大，水速较高，能形成喷射水流，水流周边产生负压，带上底部污泥回流。如图9所示，在水力喷嘴上安装有橡胶材质的扁嘴形状的鸭嘴式止回阀26，其作用在于，当管口内有水压时，扁嘴受内压张开出水，形成射流。当进水停止时，鸭嘴式止回阀26在外部水压力作用下闭合，防止污水、污泥进入底部配水***，避免污泥沉淀堵塞配水孔口。更具体地说，水力喷嘴上的进水面积与出水面积之比约为10:1。进水管设有水压控制器，使新进污水的水压恒定，从而保证射出水流的稳定，优选的，本实施例的进水水压为10米水压。
另外，由于配水区25的底部容易沉积污泥，同时，由于污泥回流，隔离板21上也容易沉积污泥，因此，可在配水区25的底部以及隔离板21的上方设置污泥排空管(未画出)，用于在检修时排空污泥。另外，可将隔离板21设为可拆卸结构，与反应器10底部可拆卸连接，便于隔离板21和其上的水力喷嘴22的清洗维修。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于：经隔板分为内部和外部，其中，
进水装置、污水处理区以及集水区位于内部中，所述进水装置与污水进水管连通，位于反应器的底部，所述污水处理区位于所述进水装置上方，所述污水处理区包括从下至上设置的厌氧区、缺氧区以及好氧区，所述集水区位于所述好氧区上方，所述集水区与厌氧区之间连通有硝化液回流装置，在所述缺氧区与所述厌氧区之间形成硝化液回流混合区；
污泥处理区位于外部中，所述集水区通过向下延伸的导流槽与所述污泥处理区连通，所述污泥处理区内设有排泥管和连通所述厌氧区的污泥回流机构。
2.如权利要求1所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于：所述缺氧区与所述好氧区的交界处设有曝气装置，所述好氧区位于所述曝气装置的上方，所述缺氧区位于所述曝气装置的下方，所述好氧区和所述缺氧区内均设有生物填料。
3.如权利要求1所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于：所述污泥处理区包括沉淀区和浓缩区，所述沉淀区位于所述浓缩区的上方，所述导流槽的出口位于所述沉淀区与所述浓缩区之间，所述浓缩区的底部设有由大角度斜坡形成的污泥浓缩斗，所述污泥回流机构设置在所述污泥浓缩斗中。
4.如权利要求3所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于：所述排泥管上设有污泥回流管，所述污泥回流管与所述厌氧区连通。
5.如权利要求3所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述污泥浓缩斗底部设有与厌氧区连通的污泥回流缝。
6.如权利要求5所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述污泥回流缝上设有用于调节所述污泥回流缝面积大小的调节结构。
7.如权利要求3所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述污泥浓缩斗底部设有与所述厌氧区连通的用于将污泥向进水装置推流的水下推泥泵。
8.如权利要求1至7任一项所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述硝化液回流装置包括位于集水区中心的中心回流管、位于所述缺氧区与所述厌氧区交界处的与所述中心回流管连通的排水管以及位于所述中心回流管内的水下推流泵。
9.如权利要求8所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述排水管呈放射状设置，所述排水管的出水口设有向下弯曲的末端设有带限流孔板的弯管。
10.如权利要求1至7任一项所述的同步脱氮除磷一体式反应器，其特征在于，所述进水装置包括设置在反应器底部的隔离板和设置在隔离板上设有水力喷嘴，所述水力喷嘴内设有与进水管连通的上小下大的射流孔，射流孔口上安装有扁嘴结构起到停水止回作用的鸭嘴式止回阀，所述水力喷嘴均匀分散分布在所述隔离板上。
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