CN113044986A - 一种脱氮反应器及污水处理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种脱氮反应器及污水处理***，涉及污水处理设备技术领域，解决了现有的脱氮工艺在进水碳氮比较小时需要添加碳源，导致能耗较高的技术问题。该装置包括反应器本体，在反应器本体内自下向上依次设有缺氧段和好氧段，缺氧段内填充有自养反硝化滤料，好氧段设置在缺氧段上方用于使经过与缺氧段的自养反硝化滤料反应后的污水上升至好氧段进行生物接触氧化反应。本发明使污水在缺氧段与自养反硝化滤料进行自养反硝化脱氮反应，无需额外添加碳源且污泥产生量少，尤其适用于处理低碳氮比废水的脱氮。而后使污水上升至好氧段进行生物接触氧化反应，避免了水头损失，且好氧段无需反冲洗从而动力损耗少，污泥产生量少，适于低碳污水的处理。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其是涉及一种脱氮反应器及污水处理***。
背景技术
水处理领域常用的脱氮工艺为生物反硝化，生物反硝化又可分为异养反硝化和自养反硝化，异养反硝化是利用异养反硝化菌以有机物为碳源和电子供体，将硝态氮还原为氮气。传统的三级、二级和单级异养生物脱氮***均需要添加碳源以保证反硝化效果，为此前置反硝化A/O工艺应运而生，其可利用污水本身的有机物进行反硝化。目前常见的脱氮工艺有活性污泥法形式的脱氮工艺(A/O)、生物膜法形式的脱氮曝气生物滤池(合建式、分建式)及反硝化深床滤池工艺等。然而由于污水厂原水碳源(有机物)普遍不足，尽管A/O工艺可显著的降低碳源需求，但当原水碳氮比严重缺乏，也即处理低碳高氮的污水时，仍需通过添加碳源保证反应效果，同时由于异养菌的生长速率快，导致污泥产率也较高。合建式脱氮曝气生物滤池，采用下进水上出水方式，A段和O段都属于过滤过程，下部滤池为缺氧A段，上部滤池为好氧O段，在同一个池体中实现了A/O方式的运行，与其他工艺相比更加集成化，而且还可单独作为二级处理，然而其也存在如上所述当进水碳氮比低时需添加碳源的问题，同时缺氧段的异养型反硝化菌及好氧段的异养型除碳菌均会产生较多量的污泥。另外上下两段滤池均需要反冲洗会消耗较多能量，导致能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱氮反应器及污水处理***，以解决现有技术中存在的脱氮工艺在进水碳氮比较低时需要添加碳源，以及能耗较高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种脱氮反应器，包括反应器本体，在所述反应器本体内自下向上依次设有缺氧段和好氧段，其中，所述缺氧段内填充有自养反硝化滤料，所述好氧段设置在所述缺氧段上方用于使与所述缺氧段的自养反硝化滤料反应后的污水上升至所述好氧段内进行生物接触氧化反应。
根据一种优选实施方式，所述好氧段的体积大于所述缺氧段的体积。
根据一种优选实施方式，在所述反应器本体的底部设有缺氧段承托层，所述缺氧段承托层采用级配卵石组成，所述缺氧段承托层包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm，所述缺氧段承托层的厚度为300mm。
根据一种优选实施方式，在所述缺氧段承托层内设有进水布水管路、反冲洗布气管路和反冲洗布水管路，其中，所述进水布水管路与进水管相连接，所述反冲洗布气管路与反冲洗进气管相连接，所述反冲洗布水管路与反冲洗进水管相连接。
根据一种优选实施方式，在所述缺氧段的上方设有好氧段承托层，所述好氧段承托层包括由孔径为6～8mm的不锈钢格栅形成的支撑层以及位于所述支撑层上的级配卵石，位于所述支撑层的级配卵石包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm。
根据一种优选实施方式，在所述好氧段的所述好氧段承托层上方设有填料，所述填料包括整体型蜂窝状填料、悬挂型半软性填料、波纹板状填料、软性填料、盾形填料或不规则粒状填料。
根据一种优选实施方式，在所述缺氧段的滤料与所述好氧段承托层之间形成缺氧段稳水区，在所述缺氧段稳水区设有反冲洗排水管。
根据一种优选实施方式，在所述好氧段承托层内设有曝气布气管路，所述曝气布气管路与输气管相连接。
根据一种优选实施方式，在所述反应器本体的顶部连接有出水管，所述出水管通过回流管与进水管相连通，在所述回流管与所述进水管连通后的混合管道上设置管道混合器，在所述回流管上设置有回流泵。
本发明还提供了一种污水处理***，包括前述的脱氮反应器。
基于上述技术方案，本发明的脱氮反应器至少具有如下技术效果：
本发明的脱氮反应器在反应器本体内自下向上依次设有缺氧段和好氧段，其中，缺氧段内填充有自养反硝化滤料，以在缺氧段进行自养反硝化，使得缺氧段无需添加碳源，污泥产生量少，尤其适用于处理低碳废水的脱氮；好氧段设置在缺氧段上方用于使经过与缺氧段的自养反硝化滤料反应后的污水上升至好氧段进行生物接触氧化反应。从而使好氧段采用生物接触氧化工艺避免了过滤产生的水头损失，且本发明的好氧段无需反冲洗因此动力消耗少，污泥产生量少，更适用于低碳污水的处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明的脱氮反应器的结构示意图。
图中：1-进水管；2-缺氧段承托层；3-缺氧段；4-好氧段承托层；5-好氧段；6-输气管；7-出水管；8-回流管；9-反冲洗排水管；10-反冲洗进气管；11-反冲洗进水管；12-反应器本体；13-缺氧段稳水区；14-管道混合器；15-回流泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合说明书附图1对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明提供了一种脱氮反应器，包括反应器本体12，在反应器本体12内自下向上依次设有缺氧段3和好氧段5。其中，缺氧段3内填充有自养反硝化滤料，好氧段5设置在缺氧段3上方用于使与缺氧段3的自养反硝化滤料反应后的污水上升至好氧段5进行生物接触氧化反应。从而在缺氧段3内污水能够与自养反硝化滤料进行自养反硝化脱氮反应，无需额外添加碳源，且污泥产生量少，尤其适用于处理低碳废水的脱氮。而经过自养反硝化脱氮处理后的污水上升至好氧段进行生物接触氧化反应，既免去了过滤产生的水头损失，而且好氧段无需反冲洗从而动力损耗少，且污泥产生量少，适于低碳污水的处理。
本发明的脱氮反应器采用自养反硝化滤池模式与生物接触氧化池模式相耦合的生物处理方式，以自养反硝化滤池作为缺氧段，以生物接触氧化池作为好氧段，缺氧段在下，好氧段在上，采用下进水，上出水，形成一种新型的A/O合建式脱氮自养反硝化滤池+生物接触氧化池，从而结合了自养反硝化滤池无需添加有机碳源、污泥少的优势，以及生物接触氧化无过滤、无反冲、动力消耗少、污泥产量少、脱氮负荷低的特点，用于处理低碳高氮的污水，实现了工艺的最优化。
优选的，反应器本体12的横截面积不大于100m2。优选的，好氧段5的体积大于缺氧段3的体积，使得处理效果较好，更适于低碳污水的处理。优选的，本发明的缺氧段与好氧段的水力停留时间之比为1:4。优选的，缺氧段3内的自养反硝化滤料的粒径为2～6mm，滤料是以硫、铁元素作为反硝化电子供体的基质或复合矿物。
优选的，在反应器本体12的底部设有缺氧段承托层2，缺氧段承托层2采用级配卵石组成。优选的，缺氧段承托层2包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm。优选的，各级卵石层的高度为100mm。优选的，缺氧段承托层2的厚度为300mm。
优选的，在缺氧段承托层2内设有进水布水管路、反冲洗布气管路和反冲洗布水管路。其中，进水布水管路与进水管1相连接，反冲洗布气管路与反冲洗进气管10相连接，反冲洗布水管路与反冲洗进水管11相连接。优选的，进水布水管路、反冲洗布气管路和反冲洗布水管路均采用穿孔管形式。
优选的，在缺氧段3的滤料与好氧段承托层4之间形成缺氧段稳水区13。优选的，缺氧段稳水区13的高度为0.5m。优选的，在缺氧段稳水区13设有反冲洗排水管9，进行堰流集水。
优选的，在缺氧段3的上方设有好氧段承托层4，好氧段承托层4包括由孔径为6～8mm的不锈钢格栅形成的支撑层以及位于支撑层上的级配卵石，位于支撑层的级配卵石包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm。优选的，各级卵石层的高度为100mm。优选的，级配卵石的总厚度为300mm。优选的，在好氧段5的好氧段承托层4上方设有填料，填料包括整体型蜂窝状填料、悬挂型半软性填料、波纹板状填料、软性填料、盾形填料或不规则粒状填料。
优选的，在好氧段承托层4内设有曝气布气管路，曝气布气管路与输气管6相连接，用于向好氧段内进行充氧曝气。优选的，曝气布气管路采用穿孔管形式。
优选的，在反应器本体12的顶部连接有出水管7，进行堰流集水。出水管7通过回流管8与进水管1相连通，以使部分出水通过回流管8与进水管1的水合并，出水部分回流，以将出水含有的硝态氮带回至缺氧段参与自养反硝化反应。在回流管8与进水管1连通后的混合管道上设置管道混合器14，用于使回流水和进水进行充分混合。在回流管8上设置有回流泵15，以控制回流比。优选的，进水流量为Q时，回流量为2～3Q。
本发明的脱氮反应器的运行流程为：
由反应器本体底部的进水管1进水，进水量为Q，经缺氧段承托层2内的进水布水管路后进入缺氧段3，污水经过与自养反硝化滤料的反应后，回流水中的硝态氮被还原为氮气后溢出。缺氧段3的出水经过好氧段承托层4后进入好氧段5，好氧段5通过输气管6进行充氧曝气，污水在好氧段内发生BOD氧化降解、进水TN的氨化及硝化作用后经反应器本体的顶部出水管7收集后排出。部分出水流量为2～3Q通过回流管8与进水管1的水合并，将出水含有的硝态氮带回至缺氧段3参与自养反硝化反应。
本发明的缺氧段可单独反洗，无需全池进行反洗，缺氧段自养反硝化滤池的反洗流程如下：
反应器运行24～48h后，或者自养反硝化滤池过滤阻力达到设定值0.5～0.7m后，需要进行反冲洗。反冲洗采用气-水反冲洗的方式，反冲洗水源为反应器的出水。首先关闭反应器进水管1上的阀门，打开反冲洗排水管9上的阀门，将反冲洗排水管9出水堰高度以上的水排放后，开启缺氧段自养反硝化滤池的气-水反洗工序：
A：先气洗。打开反冲洗进气管10上的阀门，压缩空气通过埋设在缺氧区承托层2内的反冲洗布气管路进入自养反硝化滤池，气洗2～5min。
B：气水联合冲洗。打开反冲洗进水管11上的阀门，来自出水储池内的水通过反冲洗布水管路进入自养反硝化滤池，与气联合冲洗5～8min。
C：后水冲洗。关闭反冲洗进气管10上的阀门，5～15min后关闭反冲洗进水管11上的阀门。
反冲洗完成，关闭反冲洗排水管9上的阀门，再启动反应器的运行。
本发明的脱氮反应器采用自养反硝化滤池模式的缺氧段与生物接触氧化池模式的好氧段形成集成式的反应器，反应无需添加碳源，且避免了过滤产生的水头损失，好氧段无需反冲洗，好氧段和缺氧段的污泥产生量均较少，使得能耗较底，更适用于低碳污水的处理。
实施例2
本实施例提供了一种污水处理***，包括实施例1所述的脱氮反应器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种脱氮反应器，其特征在于，包括反应器本体(12)，在所述反应器本体(12)内自下向上依次设有缺氧段(3)和好氧段(5)，其中，所述缺氧段(3)内填充有自养反硝化滤料，所述好氧段(5)设置在所述缺氧段(3)上方用于使与所述缺氧段(3)的自养反硝化滤料反应后的污水上升至所述好氧段(5)内进行生物接触氧化反应。
2.根据权利要求1所述的脱氮反应器，其特征在于，所述好氧段(5)的体积大于所述缺氧段(3)的体积。
3.根据权利要求1所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述反应器本体(12)的底部设有缺氧段承托层(2)，所述缺氧段承托层(2)采用级配卵石组成，所述缺氧段承托层(2)包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm，所述缺氧段承托层(2)的厚度为300mm。
4.根据权利要求3所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述缺氧段承托层(2)内设有进水布水管路、反冲洗布气管路和反冲洗布水管路，其中，所述进水布水管路与进水管(1)相连接，所述反冲洗布气管路与反冲洗进气管(10)相连接，所述反冲洗布水管路与反冲洗进水管(11)相连接。
5.根据权利要求4所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述缺氧段(3)的上方设有好氧段承托层(4)，所述好氧段承托层(4)包括由孔径为6～8mm的不锈钢格栅形成的支撑层以及位于所述支撑层上的级配卵石，位于所述支撑层的级配卵石包括三级卵石层组成，且自上而下的每级卵石层中卵石直径分别为2～4mm，4～8mm和8～16mm。
6.根据权利要求5所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述好氧段(5)的所述好氧段承托层(4)上方设有填料，所述填料包括整体型蜂窝状填料、悬挂型半软性填料、波纹板状填料、软性填料、盾形填料或不规则粒状填料。
7.根据权利要求5所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述缺氧段(3)的滤料与所述好氧段承托层(4)之间形成缺氧段稳水区(13)，在所述缺氧段稳水区(13)设有反冲洗排水管(9)。
8.根据权利要求5所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述好氧段承托层(4)内设有曝气布气管路，所述曝气布气管路与输气管(6)相连接。
9.根据权利要求1所述的脱氮反应器，其特征在于，在所述反应器本体(12)的顶部连接有出水管(7)，所述出水管(7)通过回流管(8)与进水管(1)相连通，在所述回流管(8)与所述进水管(1)连通后的混合管道上设置管道混合器(14)，在所述回流管(8)上设置有回流泵(15)。
10.一种污水处理***，其特征在于，包括前述权利要求1至9任一项所述的脱氮反应器。
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| CN202110499836.0A Pending CN113044986A (zh) | 2021-05-08 | 2021-05-08 | 一种脱氮反应器及污水处理*** |
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Citations (8)
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2021
- 2021-05-08 CN CN202110499836.0A patent/CN113044986A/zh active Pending
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