CN218841885U - 模块集成式废水处理反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块集成式废水处理反应器，反应器内空间由多个同心圆隔板分隔形成中部生物反应功能区和围绕中部生物反应功能区的至少一个环形功能区；中部生物反应功能区形成厌氧生物反应器；在第一环形功能区中，通过径向隔板分隔成包括好氧池和缺氧池与厌氧池的子功能区，隔板上有通孔，在该第一环形功能区内有水下推进器以使水沿环形廊道流动和循环，在好氧池内有曝气器，好氧池末端形成沉淀区设置有排泥管和出水管；所述厌氧生物反应器通过溢流管道连通至所述第一环形功能区的厌氧池。这种反应器布局紧凑，建设成本可降低15％，而且废水处理过程中热效率高，微生物菌群分类丰富，不仅COD去除率达到95以上，而且总氮、总磷去除率也达到95％以上。

Description

模块集成式废水处理反应器

技术领域

本实用新型涉及一种废水处理反应器，具体来说是一种模块集成式废水处理反应器。

背景技术

在废水处理工艺中，通常要经过除砂、高效厌氧生物处理、好氧生物处理、混凝沉淀等处理过程，对应的污水处理***通常要包括沉砂池、厌氧反应池、兼氧反应池、曝气池(罐)、混凝池(罐)、沉淀池(罐)等，并用泵进行输送。反应器内通常需要搅拌器进行搅拌混合以促进反应的进行，由于需要控制反应温度，各独立的设备还需要保温等措施。现有技术带来的问题是，圆形池由于受力条件好，节省材料，投资节省，但由于不能采用共壁设计，导致占地面积大。方形池受力条件差，建筑用料多投资大。

在废水处理生物反应器的选择中存在着完全混合式反应器(CSTR)与推流式反应器(PFR)的差别。推流式反应器池型，通常采用折流水利流态的矩形池，废水从一端流入，从另一端流出，形成水流形式长宽比很大的的长条流态，长宽比通常为5—10：1，在推流式好氧池中有机物浓度和种类沿程不断变化。污泥负荷与耗氧速率前高后低，在污泥增长曲线上占一个区段，从池前端后端的各个沿程断面微生物种类与数量存在梯度差异，因此降解速率较快，运行灵活，特别适用于出水水质要求较高的废水处理工艺选择。完全混合式反应器(CSTR)通常池型长宽比采用1：1设计，或圆柱型池体，全池的污泥负荷与耗氧速率相同。这种反应器的特点是耐冲击负荷，运行控制简单，由于存在短流现象，出水净化指标相对于推流式反应器出水质要求较低。

实用新型内容

针对上述在废水处理***存在的圆形池与矩形池，推流式反应器与完全混合式反应器各自的优势与劣势，本实用新型目的是提供一种模块集成式废水处理反应器，既有圆形池的优势，又有推流式反应器特征，可以实现厌氧生物处理、好氧生物处理、混凝沉淀等核心工艺的集中组合，水力流态和生物分布形态好，有利于进行反应控制，并且这种反应器结构紧凑占地面积小，成本低，废水净化标准高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种模块集成式废水处理反应器，由多个同心圆隔板分隔形成中部生物反应功能区和围绕中部生物反应功能区的至少一个环形功能区；所述中部生物反应功能区形成高效厌氧生物反应器；在第一环形功能区中，通过径向隔板分隔成包括好氧池和环形厌氧池的子功能区，隔板上有通孔以使水能够通过，在该第一环形功能区内有水下推进器以使水沿环形廊道流动和循环，在好氧池内有曝气器，好氧池末端形成沉淀区设置有排泥管和出水管；所述中部生物反应功能区通过溢流管道连通至所述第一环形功能区的厌氧池。

进一步地，在所述第一环形功能区中位于厌氧池与好氧池之间还设置有缺氧池，在缺氧池内设置有曝气量少于好氧池的曝气器，形成废水从厌氧池至好氧池的脱氮区，即废水依次流经厌氧——缺氧——好氧，形成推流式(近似活塞流)。

进一步地，所述第一环形功能区中的隔板底部有通孔，即所述缺氧池与好氧池首段之间、缺氧池与厌氧池之间、好氧池末端与厌氧池之间均设置有带通孔的隔板，所述水下推进器安装在所述通孔位置。

进一步地，所述第一环形功能区中好氧池水力流态为环形推流式，长宽比大于10：1。

进一步地，所述中部生物反应功能区底部设置有布水器，中部设置有三相分离器，顶部设置出水堰，形成UAS厌氧生物反应器。

进一步地，还包括第二环形功能区，第二环形功能区包括调节池，调节池具有沉淀功能在调节池的沉降区通过泵和提升管道连接所述中部反应功能区底部的布水器。

进一步地，调节池中有浮动滗水堰，所述泵是安装在浮动滗水堰内。

进一步地，在所述第二环形功能区中还通过隔板隔离出有混凝沉淀池，混凝沉淀池在垂直(高度)方向的中部位置安装有沉降斜板，所述第一环形功能区的好氧池的出水管是连接于浮动滗水堰内的潜水泵，以将好氧池的清水输送到混凝沉淀池进行混凝沉淀。

进一步地，与前述在第二环形功能出隔出混凝沉池区不同，还可以有第三环形功能区以形成所述的混凝沉淀池，通过投加混凝药剂提高出水水质，这种方式可以增大沉淀面积减少水深，有利于沉淀。

进一步地，所述同心圆隔板分割功能区高度从内到外由高到底排列，以便于是实现水从高区域向低区域溢流，以减少传统泵输送的能源消耗，最外层同心圆隔板设置有保温层。

本实用新型的有益效果为：

(1)将废水处理的厌氧生物反应和好氧生物反应集成在一个反应器上，采用了圆形环套环、环状分区结构和推流式反应器相结合的设计方案，不仅充分利用了钢材的抗拉特性和圆形池应力分布均匀的特性，而且结构紧凑占地面积小，更为重要的是第一环形功能区采用推流式反应器设计原理作为好氧生物反应器，废水在水下推进器水平推流作用下，沿环形狭长廊道流动，形成推流的水力流场，微生物在有氧条件下的新陈代谢作用沿好氧池长度方向逐渐进行，达到好氧池尾端位置反应最彻底，与完全混合式反应器相比在同等水利停留时间、同等曝气强度条件下出水COD、NH₃含量更低。

(2)在第一环形功能区因为采用推流式反应器设计原理，微生物分布形态好，有利于根据反应程度设置曝气量等反应条件，使反应更容易有效控制，便于实现自动控制，以节省能耗。

(3)在第一环形功能区内，厌氧池、缺氧池、好氧池环形串联布置，而废水可以在水下推进器下在环形廊道内循环流动，不需设置回流泵提升循环***，这样的设计方案更节约能耗。

(4)同心圆环套环结构布局，实现了多个反应器共壁的设计想法，由于减少了一个壁，节省了建筑材料；同时由于共壁，其内外两侧均受水的反向压力作用，压力的消抵降低了作为共壁材料的抗压要求，可以使材料厚度进一步减薄，进一步节省材料，建筑材料可以节省15％以上。

(5)同心圆环套环结构，仅需要最外层壳体进行保温隔热处理，减少了保温隔热材料的消耗和能量损失。

(6)布局灵活，可以根据废水处理量、各功能区水力停留时间等参数，通过各功能区高度、宽度和周长进行设计和布局。

(7)将调节池、厌氧反应器、好氧反应器、混凝反应器和沉淀池集合在一起，各功能区主体结构均为圆形，充分利用了薄壳结构受力均匀的特征，无需在结构空间内部设置防止变形的加强拉筋等结构件，特别适合采用申请人开发的搪瓷拼装板在工厂拼装成型，与方形反应器相比节省钢材30％，还减少了现场安装周期，提高安装效率50％以上，综合经济效率提升30％以上。

附图说明

图1为本实用新型的模块集成式废水处理反应器一个最佳实施例的平面结构图；

图2为本实用新型的模块集成式废水处理反应器一个最佳实施例的立面结构图

图中，1、调节池，2、调节池浮动滗水堰，3、潜水泵，4、沉淀区，5、提升管道，6、UASB高效厌氧生物反应器，7、布水管，8、三相分离器，9、UASB固定出水堰，10、UASB出水管道，11、好氧池，12、曝气器，13、好氧池浮动滗水器，14、混凝沉淀池，15、斜板，16、混凝沉淀池固定出水堰，17、18、19均为水下推进器，20、缺氧池，21、厌氧池，22、23、24均为隔板。

具体实施方式

下面结合附图和一个最佳实施方式对本实用新型进行详细说明。

同时结合图1和图2所示，是本实用新型的一个模块集成废水处理反应器的一个最佳实施例结构示意图。该反应器由三个搪瓷钢板拼装成的同心圆环构成反应器主体结构，采用玻璃钢顶盖对顶部密封，三个同心圆环高度从内向外逐渐降低，形成圆形集成罐体造型。在反应器内部形成三个空间A、B、C，构成三个主功能区，即中部生物反应功能区A和围绕中部生物反应功能区A的两个环形功能区B、C。

在中部生物反应功能区A的底部设置有布水管7，上部设置有三相分离器8，顶部有UASB固定出水堰9溢流出水，形成UASB高效厌氧生物反应器6。UASB高效厌氧生物反应器6上部设置有气、固、液三相分离器8(为现有技术)，下部污泥床区，废水由反应器底部布水管7在潜水泵3的压力下均匀泵入污泥床区，有机物厌氧微生物分解并产生沼气，产生的沼气引起内部的循环，液体、气体与固体形成的混合液流上升到三相分离器8时，附着在污泥上的沼气碰到三相分离器气体发射板，引起污泥絮体脱气，污泥颗粒沉淀到污泥床表面，气体被收集到三相分离器的集气体并通过排气管排出，液体通过间隙上升，并通过UASB固定出水堰9溢流由UASB出水管道10排出。UASB高效厌氧生物反应器6无机械混合搅拌设备，且厌氧过程可产生再生能源沼气，可处理高浓度废水。

在中部生物反应功能区A***的环形功能区B作为调节池1，在调节池1内安装有浮动滗水堰2，浮动滗水堰2内设潜水泵3，潜水泵3通过提升管道5连接到UASB高效厌氧生物反应器6底部的布水管7。调节池1的作用是均衡水质、水量，保证后续工艺稳定下运行，调节池1具有沉淀功能，因此在靠近浮动滗水堰2并远离废水入口的区域形成沉淀区4，在该位置有排泥管(图中省略)用于排出沉淀物。沉淀区4实际是调节池1的一个区域，一般情形下无需用隔板隔离成物理空间。

在该环形功能区B中，用隔板隔离出一扇形区域形成混凝沉淀池14，在该混凝沉淀池4内中部安装有沉降斜板15，在该区域通过投入除磷混凝剂，进行混凝沉淀，沉淀后的污泥由底部排泥管排出，上部上清液作为处理后的达标水排放或作他用。

最外部的环形功能区C通过三块径向隔板22、23、24被分成三个子功能区，分别为大扇形好氧池11，较小的厌氧池21和缺氧池20，在环形功能区C内安装有水下推进器17、18、19，以使水被水平向前沿环形廊道推进流动并循环。如图2所示，水下推进器17、18等均是安装在对应隔板下部的一个圆通孔处。

在好氧池11的底部设置有多组曝气器12以通入空气曝气，利用好氧微生物在好氧条件下分解废水中的有机物，在缺氧池20也有曝气器，但曝气量要低于好氧池11。环形功能区C与中部生物反应功能区A之间有高底差和液位差，UASB高效厌氧生物反应器6的UASB出水管道10出水口位于环形功能区C的厌氧池21，使得经过厌氧生物反应处理后的污水(含厌氧微生物)以重力流方式流入外环厌氧池21。在厌氧池隔板23底部或中部适当位置有通孔，通孔处安装水下推进器18，以使好氧池11内含有好氧微生物的水流循环进厌氧池21与由UASB出水管道10排出的废水混合。

水下推进器19用于将混合液推向缺氧池20，厌氧池21串行链接缺氧池20。缺氧池20内设置微孔曝气器12，少量曝气保证混合液溶解氧浓度达到脱氮的效果，在缺氧池20内发生兼氧反应以脱氮。缺氧池20混合液经过水下推进器17推流至好氧池11子模块。好氧池11子模块内设置微孔曝气器12，好氧池11混合液溶解氧浓度达到好氧反应要求。好氧池11末端同样为沉淀区，底部有排泥管污出沉淀的污泥，沉淀区有浮动滗水器堰13，内置提升装置即潜水泵(图2中UASB出水管道10并非连接到好氧池浮动滗水堰13中的潜水泵)以将经过好氧区好氧反应处理后的废水提升到环形功能区C中的混凝沉淀池14，进行混凝沉淀处理。好氧池11末端含好氧微生物的混合液由水下推进器18推流至厌氧池21，与由UASB出水管道10排出的废水混合。

在环形功能区C，水流通道为环形长而窄的廊道，通过水下推进器17、18、19推动使水做环形流动和循环，这种流动方式可以达到近似活塞流的效果。因此，在中部生物反应功能区A经过厌氧生物处理后脱碳废水过厌氧池21时与好氧池11过来的含好氧微生物的水混合形成混合液流，经过缺氧池初步曝气后，再以近似活塞流的水力流态流过整个好氧池11时，通过控制曝气量使好氧反应逐步深化进行，有机小分子物质进一步分解，沿整个流场水中含有的有机物质依次降低，与全混式反应器相比由于无短路。

在本实施例中，好氧反应区设置在最外层的环形功能区C而不是中间的环形功能区B，有如下优势：环形功能区C的周长比B的周长更长，作为柱塞流反应器流场即为反应场，更长的反应场分布更加便于通过灵活设置曝气器的分布形成了良好的曝气推流状态，同时微生物可根据推流廊道流线形成一定的规律，生物相呈现出越来越高级的状态，可以根据微生物好氧反应习性分段控制反应需要的条件，使反应可控性更强。而UASB高效厌氧生物反应器6设置在中部生物反应功能区A，则可充分利用其高度安装三相分离器8，形成底部厌氧反应，上部三相分离的，并保证了反应床层高底和三相分离需要的空间高度。

下面以某养猪场废水处理进行详细说明：

1、废水情况

设计流量1000吨/日，平均42吨/时。

水质：畜禽养猪主场废水。

COD＝6000毫克/升BOD＝3000毫克/升SS＝2000毫克/升NH3＝800毫克/升

2、模块集成式废水处理反应器设计条件如下：

(1)中部生物反应功能区A

UASB反应器 HRT＝30小时 V＝1260立方米

直径＝9.93米 高度＝18米

进水COD＝6000毫克/升 出水COD＝1200毫克/升

(2)环形功能区B

宽2.6米，池深7.5米，环形中心周长长度39.5米，

调节池(含初次沉淀池)：HRT＝12小时 V＝504立方米

混凝沉淀池：HRT＝5.5小时 V＝231立方米

浮动滗水器一台 N＝7.5kw

(3)环形生物反应功能区C

宽2.6米，池深6.0米，环形中心周长长度56.37米，

其中厌氧池21：HRT＝1.5小时V＝77立方米，进水COD＝1200毫克/升混合液浓度(MLSS)＝3500毫克/升

缺氧池20：HRT＝2.0小时V＝84立方米，少量曝气保证混合液溶解氧浓度达到0.2--0.5毫克/升。

水下推进器一套单套N＝4kw

好氧曝气区：HRT＝22小时V＝924立方米，混合液溶解氧浓度控制在2--5毫克/升

好氧曝气区主要设备：

鼓风机三台 单套N＝7.5kw

浮动滗水器一台 单台N＝7.5kw

曝气器六套

水下推进器二套 单套N＝4kw

沉淀区：HRT＝3小时 V＝126立方米

废水处理过程如下：废水经过格栅分离大颗粒杂物后，提升至调节池1，在调节池1内经过均衡水质、水量后，通过调节池浮动滗水堰2滗水后废水经过潜水泵3和提升管道5提升至UASB高效厌氧生物反应器6的布水管7，均匀分布的废水经过污泥床区，在颗粒厌氧微生物的分解作用下，80％碳源有机物被降解，并产升可以利用的沼气，经过三相分离器8实现污泥颗粒、沼气和水的分离，沼气收集气管排出，污混颗粒沉降回污泥床区，UASB高效厌氧生物反应器出水经UASB固定出水堰9溢流，以重力流方式流入外环厌氧池21，同时水下推进器18把好氧池11内的混合液推入厌氧池21相互混合。厌氧池21混合液进入缺氧池20，缺氧池20内少量曝气保证混合液溶解氧浓度达到0.2--0.5毫克/升，进行兼氧反应脱氮，缺氧池20混合液经过水下推进器17推流至好氧池11，好氧池11混合液溶解氧浓度控制在2--5毫克/升，进行好氧反应进一步分解有机物，好氧池11末端设置沉淀区采用浮动滗水器堰13，内置提升装置同潜水提升泵3经提升至混凝沉淀池14。在好氧池11出水中，投加除磷混凝剂，在混凝沉淀池14沉淀2小时后经斜板15沉淀，上清液由混凝沉淀固定出水堰16出水达标排放，出水COD≦80毫克/升，出水总氮(TN)≦20毫克/升，出水总磷(TP)≦1.5毫克/升。而如果好氧反应采用同样容积和水力停留时间的全混流反应器，在同样入水条件下，出水COD、总氮、总磷比本实施例约高20％以上。

以上所述的仅是本实用新型的较佳实施例，并不局限实用新型。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本实用新型的目的，都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种模块集成式废水处理反应器，反应器内部空间由多个同心圆隔板分隔形成中部生物反应功能区和围绕中部生物反应功能区的至少一个环形功能区；其特征在于：所述中部生物反应功能区形成厌氧生物反应器；在第一环形功能区中，通过径向隔板分隔成包括扇形好氧池和扇形厌氧池的子功能区，隔板上有通孔以使水能够通过，在该第一环形功能区内有水下推进器以使水沿环形廊道流动和循环，在好氧池内有曝气器，好氧池末端形成沉淀区设置有排泥管和出水管；所述厌氧生物反应器有溢流管道连通至所述第一环形功能区的厌氧池。

2.如权利要求1所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：在所述第一环形功能区中位于厌氧池与好氧池之间还设置有缺氧池，在缺氧池内设置有曝气量少于好氧池的曝气器，形成水从厌氧池流动至好氧池的脱氮区。

3.如权利要求2所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：所述缺氧池与好氧池之间、缺氧池与厌氧池之间均设置有隔板，隔板上有通孔。

4.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：好氧池水力流态为环形推流式，长宽比大于10：1。

5.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：所述隔板的通孔处安装所述水下推进器。

6.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：所述中部生物反应功能区底部设置有布水器，上部设置有三相分离器，形成UASB厌氧生物反应器。

7.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：还包括第二环形功能区，第二环形功能区包括调节池，在调节池的沉降区通过泵和提升管道连接所述厌氧生物反应器底部的布水器。

8.如权利要求7所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：在所述调节池的沉降区中有浮动滗水堰，所述泵是安装在浮动滗水堰内。

9.如权利要求7所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：在所述第二环形功能区中还通过隔板隔离出混凝沉淀池，混凝沉淀池在高度方向的中部位置安装有沉降斜板，所述第一环形功能区的好氧池的出水管是连接于浮动滗水堰内的潜水泵，以将好氧池的清水输送到混凝沉淀池进行混凝沉淀。

10.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：还有第三环形功能区以形成混凝沉淀池。

11.如权利要求1至3中之一所述的模块集成式废水处理反应器，其特征在于：所述同心圆隔板高度从内到外由高到底排列，最外层同心圆隔板设置有保温层。

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