一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器及操作方法技术

本发明专利技术涉及污水生物化学处理和废水资源化的技术领域，特别涉及一种一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器及操作方法。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器由隔板分成内外两部分，内部为混合液循环区，由隔板分成好氧区和缺氧区；外层空间由固液分离沉淀区，厌氧释磷区和富磷水收集区组成。本发明专利技术的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器将有机物去除与生物除磷脱氮有机结合，具有独特的构筑物和操作运行方式，具有小型化的特点，并有利于实现磷的回收利用。本发明专利技术的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器及操作方法，既可单独用于城市污水的处理达到国家综合排放标准；也可与过滤、反渗透等其它技术组合使用，实现城市污水的再利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保
，属于利用生物化学技术处理污水的设备，特别涉及一种一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器及其操作方法。
技术介绍
城市污水经活性污泥法等二级处理后，BOD去除率可达90％以上，但脱氮率一般仅为20-50％，除磷率为20-30％。出水总氮含量为10-30mg/L，总磷含量1-5g/L，大大超过了富营养化的临界浓度，所以必须进行除磷脱氮处理。污水除磷脱氮的技术可分为物理法、化学法和生物法。相对而言，生物除磷脱氮技术投资少、运行操作简单、无二次污染而被广泛应用。污水生物除磷脱氮的基本原理生物脱氮过程通过氨化、硝化和反硝化三步骤完成。硝化和反硝化反应可用下式表示硝化反应包括两个步骤(1)(亚硝化反应)(2)(硝化反应)反硝化反应过程简单的表示如下(3)(4)生物除磷是利用除磷菌能够在厌氧条件下释放磷，好氧条件下摄取磷，并将磷以聚合磷的形态储藏在菌体内的特性，形成富磷污泥，以排除富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。目前已经开发出来的生物除磷脱氮工艺主要有以下几种A2/O工艺系列、SBR工艺系列和氧化沟工艺系列等，其中最典型的代表就是A2/O工艺，其他工艺多是从该工艺发展而来. 1.A2/O工艺是70年代在厌氧-缺氧工艺上开发出来的具有同步除磷脱氮工艺。流程简图见图7. 该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总的水力停留时间小于其他同类工艺(如Bardenpho工艺)；在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般小于100，利于处理后污水与污泥的分离；运行中在厌氧和缺氧段只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氯除磷效果较好。A2/O系列工艺还有Bardenpho、UCT、VIP等，为了解决回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响，强化生物除磷(EBPR)，还派生出改良UCT(MUCT)，改良A2/O等工艺。2.氧化沟系列氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单，工作稳定可靠，易于维护管理，很快得到广泛的应用。到目前为止，氧化沟工艺已发展成为多种形式，使用较为广泛的主要有卡鲁塞尔(CarrouseI)氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟、交替式氧化沟和一体化氧化沟。氧化沟工艺是通过曝气系统在反应器实现空间上的厌氧/缺氧/好氧环境，为除磷脱氮创造条件。3.SBR系列传统的SBR是一个间歇式的活性污泥系统，曝气池与沉淀池合二为一。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下五个阶段①进水期(或充水期)②反应期；③沉淀期④排水排泥期⑤闲置期。除磷脱氮SBR工艺是通过曝气控制系统在反应器内实现时间上的好氧、缺氧及厌氧环境，为聚磷菌有效释磷和聚磷过程创造条件从而达到除磷脱氮的目的。在上述三个系列工艺中，从处理效果看，均可满足处理要求。但每种工艺均具有一定的局限性。A2/O除磷脱氮工艺流程长，工艺复杂，设备构筑物多，占地面积大，能耗高，一般只适用于具有较高运行管理水平的大型污水厂。而我国地域广阔，存在许多中小城镇，需要建设更多的运行稳定，操作简单，投资低的中小型污水处理厂。氧化沟工艺构造简单，其主要缺点是占地面积大。因此，在土地资源紧缺的国家或地区使用受到制约。而且缺氧区与大气接触，存在复氧现象，导致反硝化效率低。SBR工艺要求较高的自动化管理水平，操作复杂。此外，目前的生物除磷都是通过排放吸附了磷的剩余污泥完成的，因此，除磷效果受污泥龄的影响较大。若要获得较高的除磷效率，则需要大量排放剩余污泥，即短污泥龄操作；但是，在短污泥龄情况下，硝化菌等世代繁殖时间长的微生物则难以繁殖，导致脱氮的效率将降低。因此，在目前应用的生物脱氮除磷工艺运行中经常出现脱氮效果好而除磷效果差，除磷效果好而脱氮效果差的情况，很难出现脱氮和除磷效果均好的情况。针对现有工艺存在问题，本专利技术旨在开发一种一体化的立体循环污水生物除磷脱氮反应器，该反应器能够合理有效的利用空间，形成相对独立的缺氧区、好氧区和厌氧区，除磷是通过排除高含磷水的方式完成，排除了污泥龄对除磷效果的影响，脱氮除磷互不影响，可实现脱氮除磷均佳的状况。此外，由于设备是一体化和立体循环，在除磷脱氮的同时实现装置小型化和定型化，从而有效节省占地面积，降低运行费用和工程投资。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种流态方式上全新、占地面积小、节省能耗的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器。该反应器适合于小型化、商品化和定型化。本专利技术的另一目的在于提供一个适于一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器的操作方法。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是提供一种一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，由混合液循环流动区，固液分离沉淀区，厌氧释磷区和富磷水收集区组成，其所述反应器是一个矩形容器，矩形容器内腔固设一筒形容器，筒形容器侧壁为U形片状，其前后两侧与矩形容器内壁面固接，左右两侧面及底部侧面与矩形容器内壁面之间有一间隙；筒形容器内腔下部有一隔板，隔板与矩形容器内壁面接触部分与矩形容器内壁面固接；筒形容器侧壁上设有厌氧污泥回流口、混合液出流口、沉淀污泥回流口；混合液出流口位于隔板下方，厌氧污泥回流口和沉淀污泥回流口位于隔板上方；隔板下方矩形容器内壁面上还设有污水进口，污水进口上连接的管道伸出于矩形容器的侧壁；一体的反应器由筒形容器侧壁和隔板分成上中下三层，隔板上方为上层，是好氧区，其与大气相通，曝气转刷安装在好氧区的上部，其叶片浸没于污水混合液的深度可调；筒形容器侧壁底面上方与隔板下方为中间层，是缺氧区，污水进口位于缺氧区，好氧区和缺氧区构成混合液循环流动区，混合液在此区进行立体循环；筒形容器侧壁与矩形容器内壁面之间空隙为下层，其围成的空间由厌氧释磷区，固液分离沉淀区和富磷水收集区组成；厌氧释磷区位于底部，固液分离沉淀区和富磷水收集区位于筒形容器两侧；在厌氧释磷区一侧，固液分离沉淀区的底部设有沉淀污泥推进器，在厌氧释磷区另一侧，富磷水收集区的底部设有厌氧污泥搅拌器；在固液分离沉淀区的上部设有出水口，在富磷水收集区的上部设有富磷水出口。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述好氧区和缺氧区是连通的。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述厌氧污泥回流口和沉淀污泥回流口分别位于筒形容器的两侧壁上，且位置可调。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述厌氧释磷区还设有第二污水进口，第二污水进口上连接的管道亦伸出于矩形容器的侧壁。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述污水进口，通过管道与外设进水泵连接。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述第二污水进口，通过管道与外设进水泵连接。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述污水进口和第二污水进口，同时通过管道与外设进水泵连接。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述沉淀污泥推进器和厌氧污泥搅拌器，其叶片转轴分别连于电机，电机为外部电机或潜水电机。所述的一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，其所述厌氧污泥回流口、混合液出流口和沉淀污泥回流口是单孔或复数个列成排的小孔。本专利技术的一体化立体循环污水生物除磷脱氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化立体循环污水生物除磷脱氮反应器，由混合液循环流动区，固液分离沉淀区，厌氧释磷区和富磷水收集区组成，其特征是：　　　　所述反应器是一个矩形容器，矩形容器内腔固设一筒形容器，筒形容器侧壁为Ｕ形片状，其前后两侧与矩形容器内壁面固接，左右两侧面及底面与矩形容器内壁面之间有一间隙；筒形容器内腔下部有一隔板，隔板与矩形容器内壁面接触部分与矩形容器内壁面固接；筒形容器侧壁上设有厌氧污泥回流口、混合液出流口、沉淀污泥回流口；混合液出流口位于隔板下方，厌氧污泥回流口和沉淀污泥回流口位于隔板上方；隔板下方矩形容器内壁面上还设有污水进口，污水进口上连接的管道伸出于矩形容器的侧壁；　　　　一体的反应器由筒形容器侧壁和隔板分成上中下三层，隔板上方为上层，是好氧区，其与大气相通，曝气转刷安装在好氧区的上部，其叶片浸没于污水混合液的深度可调；筒形容器侧壁底面上方与隔板下方为中间层，是缺氧区，污水进口位于缺氧区，好氧区和缺氧区构成混合液循环流动区，混合液在此区进行立体循环；筒形容器侧壁与矩形容器内壁面之间空隙为下层，其围成的空间由厌氧释磷区，固液分离沉淀区和富磷水收集区组成；厌氧释磷区位于底部，固液分离沉淀区和富磷水收集区位于筒形容器两侧；在厌氧释磷区一侧，固液分离沉淀区的底部设有沉淀污泥推进器，在厌氧释磷区另一侧，富磷水收集区的底部设有厌氧污泥搅拌器；在固液分离沉淀区的上部设有出水口，在富磷水收集区的上部设有富磷水出口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊新，王淑梅，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]