一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器及污水处理方法技术

本发明专利技术公开一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器及污水处理方法。该反应器包括缺氧生物反应区、厌氧生物反应区和好氧生物反应区，污水通过反应器底部设置的排骨型布水器进入厌氧生物反应区底部，向上依次经过缺氧生物悬浮填料层和厌氧生物悬浮填料层后，进入好氧生物反应区，经缺氧—厌氧处理后的污水与好氧悬浮填料及活性污泥充分混合，在搅拌器和好氧曝气系统的提升作用下，整体以流化态在内导流板和外导流板作用下形成反应器中心区域充分混合吸附、内外导流板间高效生化氧化，处理后污水从好氧生物反应区顶部出水堰溢流排出。该方法适用于各种污水高效生物脱氮除磷处理，在低碳氮比污水节能降碳高效脱氮除磷处理领域具有很大的应用前景。具有很大的应用前景。具有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器及污水处理方法


[0001]本专利技术属于污水节能降碳高效处理
，涉及在无外加碳源条件下通 过将缺氧反硝化区前置的泥膜复合工艺实现污水中氮、磷元素高效去除，具体 涉及一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器及污水处理方法。

技术介绍

[0002]近年来，通过对传统污水处理技术进行创新、优化污水处理工艺，开发新型 污水高效脱氮除磷反应器已经成为广大环境报科学技术人员关注焦点，近年已发 展出多种类型的污水深度脱氮除磷设备和方法，但现有的污水深度脱氮除磷设备 和方法存在以下问题：(1)反硝化碳源不足，现有技术中污水需经过厌氧处理后 才能进入反硝化区反应，为了实现污水中硝酸盐反硝化去除，大比例的好氧生化 处理出水被回流到反硝化区，最终导致反硝化区污水中碳源严重不足，通常需要 不断添加甲醇、葡萄糖等碳源，显著增加了污水处理成本外，产生了大量额外的 碳排放。(2)厌氧区污水氧化还原电位过高严重影响聚磷菌厌氧释磷，现有工艺 中好氧污泥需要回流到厌氧反应区，由于好氧区污泥中含有大量溶解氧和硝酸根 等氧化性物质，聚磷菌需要在绝对厌氧条件下才能实现充分释磷，而聚磷菌厌氧 释磷效果直接影响其在好氧区的聚磷效果，最终导致污水处理除磷率严重偏低。 (3)单一的活性污泥法或生物膜法均存在功能缺陷，现有污水处理工艺大多以 单一的活性污泥法或生物膜法为主，无法充分利用两种方法取长补短，导致污水 处理效果不佳。
[0003]因此，需要开发一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器及污水处理方法， 提高污水脱氮除磷处理效率同时实现污水处理过程中碳减排，突破现有污水处理 工艺和设备的技术瓶颈，使污水处理行业实现低碳绿色发展。
[0004]
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有的设备和技术的不足，基于污水脱氮除磷处理 过程中脱氮微生物和除磷微生物生理生态特征，提供一种不需要外加碳源、将 缺氧区前置于厌氧区、采用生物膜法与活性污泥法有机耦合、污水、填料和污 泥充分流态化的生物脱氮除磷新设备和新方法。
[0006]本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
[0007]一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，所述生物脱氮除磷反应器为 空心筒体结构，从下到上分为缺氧生物反应区、厌氧生物反应区和好氧生物反 应区三部分；缺氧生物反应区底部设置排骨型的布水器系统，排骨型的布水系 统通过进水管与进水增压泵相连，所述缺氧生物反应区的上部设置圆柱形金属 笼，笼内填充悬浮生物填料，构成缺氧生物膜系统；厌氧生物反应区内部仅设 填充悬浮生物填料的厌氧生物膜系统，结构与缺氧区相同；缺氧生物反应区和 厌氧生物反应区的圆柱形金属笼均固定于反应器筒体内表面；好氧生物反应区 底部均匀设置曝气管和曝气头，曝气管在反应器筒体外与曝气风机相
连，组成 好氧曝气系统；好氧曝气系统上部设置内导流板和外导流板，内导流板、外导 流板与反应器筒体将好氧生物反应区从内到外分成了好氧区I区、好氧区II区 和好氧区III区，其中好氧区I区中上部设置机械搅拌器；反应器筒体顶部设置 锯齿状出水堰，出水堰外围设置一圈出水槽，出水槽分别与反应器出水管和硝 化液回流管相连；硝化液回流管将出水槽与反应器缺氧生物反应区底部相连， 通过硝化液回流泵控制回流比；缺氧生物反应区、厌氧生物反应区和好氧生物 反应区三部分之间通过两块穿孔板进行分隔。
[0008]进一步地，所述的排骨型布水器通过一根布水主管水平方向穿过反应器筒 体中心并贯穿整个筒体内，以布水主管为中心，向两侧对称分布若干根布水支 管，布水支管长度均需到达反应器筒体内壁表面，布水主管和布水支管下部在 与垂直方向夹角30～60度位置等间距对称开孔，孔径范围为2～10mm，开孔比 为1.0～5.0％。
[0009]进一步地，所述的缺氧生物反应区和厌氧生物反应区内部设置的生物膜系 统外形结构均为圆柱形，外径与反应器筒体内径相同，生物膜系统的厌氧区圆 柱形金属笼和缺氧区圆柱形金属笼采用碳钢或不锈钢材质，金属笼体各表面均 为网状结构，网格尺寸不大于生物填料粒径的90％，金属笼内部填充湿真密度 为0.8～1.1g/cm3的多孔生物填料，材质为高分子塑料；所述生物填料为厌氧区 悬浮填料和缺氧区悬浮填料。
[0010]进一步地，所述的穿孔板包含缺氧
‑
厌氧穿孔板和好氧
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缺氧穿孔板，两个 穿孔板结构相同，采用碳钢或不锈钢材质，穿孔板厚度为10～30mm，表面均匀 分布透水孔，孔径范围为10～50mm，开孔比为5.0～20.0％，所述透水孔为缺氧
‑ꢀ
厌氧穿孔板透水孔和好氧
‑
缺氧穿孔板透水孔。
[0011]进一步地，所述好氧曝气系统中，进气管通过曝气风机后与一根布气主管 连接，水平方向穿过反应器筒体中心并贯穿整个筒体内，以布气主管为中心， 向两侧对称分布若干根布气支管，布气支管长度均需到达反应器筒体内壁表面， 布气主管和布气支管顶部等间距安装曝气头，曝气量为反应器进水流量的3
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6 倍。
[0012]进一步地，所述内导流板上下均不与反应器筒体相连，内导流板下端内径 较大，上端内径较小，整体上呈40～75度角倾斜布置；外导流板下端与反应器 筒体内壁相连，上端高度与反应器筒体相同，呈60
‑
75度角倾斜布置，外导流 板距下端1/4～1/2到距上端1/4～1/2部分均匀设置透水孔，孔径为2～20mm；外 导流板与反应器筒体形成的分区下部为剩余污泥沉降区，剩余污泥沉降区内部 填充有好氧活性污泥，该区域底部反应器筒体设置排泥管；所述排泥管还通过 污泥回流管与缺氧生物反应区相连接。
[0013]进一步地，所述机械搅拌器包含驱动电机和搅拌桨两部分，驱动电机为定 频电机或变频电机，搅拌桨叶片数为2～6片，搅拌桨叶片旋转截面积为所在横 断面I区截面积的50～80％，转速为10～100rpm。
[0014]进一步地，所述硝化液回流管上端与反应器出水堰相连，下端与缺氧生物 反应区下部布水区相连，通过硝化液回流泵控制回流比为0.5:1～2:1。
[0015]进一步地，所述的生物脱氮除磷反应器包含两根加药管，其中一根加药管 位于硝化液回流管下端，用于投加碱液以控制缺氧生物反应区pH值不低于6.5， 另一根加药管位于好氧生物反应区筒体下端，用于投加铝盐或铁盐混凝剂以实 现污水化学除磷。
[0016]进一步地，所述的生物脱氮除磷反应器三个生物反应区，其中缺氧生物反 应区和厌氧生物反应区水力停留时间均为3～6h，缺氧、厌氧生物反应区水力停 留时间比为0.5:1
～2:1，好氧生物反应区水力停留时间为4～12h，缺氧、厌氧生 物反应区水力停留时间之和与好氧生物反应区水力停留时间比为1:1～1:3。
[0017]进一步地，所述的生物脱氮除磷反应器好氧生物反应区好氧生物填料，好 氧生物填料的湿真密度为1.1～1.3g/cm3的多孔生物填料，材质为高分子塑料或 陶瓷。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述生物脱氮除磷反应器为空心筒体结构，从下到上分为缺氧生物反应区(1)、厌氧生物反应区(2)和好氧生物反应区(3)三部分；缺氧生物反应区(1)底部设置排骨型的布水器系统(206)，排骨型的布水系统(206)通过进水管(201)与进水增压泵(202)相连，所述缺氧生物反应区(1)的上部设置圆柱形金属笼(801)，笼内填充悬浮生物填料(802)，构成缺氧生物膜系统；厌氧生物反应区(2)内部仅设填充悬浮生物填料(702)的厌氧生物膜系统，结构与缺氧区相同；缺氧生物反应区(1)和厌氧生物反应区(2)的圆柱形金属笼均固定于反应器筒体内表面；好氧生物反应区(3)底部均匀设置曝气管和曝气头(506)，曝气管(504)在反应器筒体外与曝气风机(502)相连，组成好氧曝气系统(503)；好氧曝气系统上部设置内导流板(602)和外导流板(603)，内导流板(602)、外导流板(603)与反应器筒体将好氧生物反应区从内到外分成了好氧区I区(303)、好氧区II区(304)和好氧区III区(305)，其中好氧区I区(303)中上部设置机械搅拌器(601)；反应器筒体顶部设置锯齿状出水堰(605)，出水堰(605)外围设置一圈出水槽(606)，出水槽(606)分别与反应器出水管(607)和硝化液回流管(608)相连；硝化液回流管(608)将出水槽(606)与反应器缺氧生物反应区底部相连，通过硝化液回流泵(613)控制回流比；缺氧生物反应区、厌氧生物反应区和好氧生物反应区三部分之间通过两块穿孔板进行分隔。2.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述的排骨型布水器(206)通过一根布水主管(203)水平方向穿过反应器筒体中心并贯穿整个筒体内，以布水主管为中心，向两侧对称分布若干根布水支管(204)，布水支管(204)长度均需到达反应器筒体内壁表面，布水主管(203)和布水支管(204)下部在与垂直方向夹角30～60度位置等间距对称开孔(205)，孔径范围为2～10mm，开孔比为1.0～5.0％。3.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述的缺氧生物反应区和厌氧生物反应区内部设置的生物膜系统外形结构均为圆柱形，外径与反应器筒体内径相同，生物膜系统的厌氧区圆柱形金属笼(701)和缺氧区圆柱形金属笼(801)采用碳钢或不锈钢材质，金属笼体各表面均为网状结构，网格尺寸不大于生物填料粒径的90％，金属笼内部填充湿真密度为0.8～1.1g/cm3的多孔生物填料，材质为高分子塑料；所述生物填料为厌氧区悬浮填料(702)和缺氧区悬浮填料(802)。4.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述的穿孔板包含缺氧
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厌氧穿孔板(301)和好氧
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缺氧穿孔板(401)，两个穿孔板结构相同，采用碳钢或不锈钢材质，穿孔板厚度为10～30mm，表面均匀分布透水孔，孔径范围为10～50mm，开孔比为5.0～20.0％，所述透水孔为缺氧
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厌氧穿孔板透水孔(302)和好氧
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缺氧穿孔板透水孔(402)。5.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述好氧曝气系统(503)中，进气管(501)通过曝气风机(502)后与一根布气主管(504)连接，水平方向穿过反应器筒体中心并贯穿整个筒体内，以布气主管(504)为中心，向两侧对称分布若干根布气支管(505)，布气支管(505)长度均需到达反应器筒体内壁表面，布气主管(504)和布气支管(505)顶部等间距安装曝气头(506)，曝气量为反应器进水流量的3
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6倍。6.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述内导流板(602)上下均不与反应器筒体相连，内导流板(602)下端内径较大，上端内径较小，整体
上呈40～75度角倾斜布置；外导流板(603)下端与反应器筒体内壁相连，上端高度与反应器筒体相同，呈60
‑
75度角倾斜布置，外导流板(603)距下端1/4～1/2到距上端1/4～1/2部分均匀设置透水孔(604)，孔径为2～20mm；外导流板(603)与反应器筒体形成的分区下部为剩余污泥沉降区，剩余污泥沉降区内部填充有好氧活性污泥(609)，该区域底部反应器筒体设置排泥管(610)；所述排泥管(610)还通过污泥回流管(611)与缺氧生物反应区(1)相连接；所述机械搅拌器包含驱动电机(612)和搅拌桨(601)两部分，驱动电机为定频电机或变频电机，搅拌桨叶片数为2～6片，搅拌桨叶片旋转截面积为所在横断面I区截面积的50～80％，转速为10～100rpm。7.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述硝化液回流管(608)上端与反应器出水堰(605)相连，下端与缺氧生物反应区下部布水区相连，通过硝化液回流泵控制回流比为0.5:1～2:1。8.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述的生物脱氮除磷反应器包含两根加药管，其中一根加药管位于硝化液回流管下端，用于投加碱液以控制缺氧生物反应区pH值不低于6.5，另一根加药管位于好氧生物反应区筒体下端，用于投加铝盐或铁盐混凝剂以实现污水化学除磷。9.根据权利要求1所述前置缺氧泥膜复合生物脱氮除磷反应器，其特征在于，所述的生物脱氮除磷反应器三个生物反应区，其中缺氧生物反应区和厌氧生物反应区水力停留时间均为3～6h，缺氧、厌氧生物反应区水力停留时间比为0.5:1～2:1，好氧生物反应区水力停留时间为4～12h，缺氧、厌氧生物反应区水力停留时间之和与好氧生物反应区水力停留时间比为1:1～1:3；所述的生物脱氮除磷反应器好氧生物反应区好氧生物填料，好氧生物填料的湿真密度为1.1～1.3g/cm3的多孔生物填料，材质为高分子塑料或陶瓷。10.采用权利要求1～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫志成，万金泉，王艳，朱斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：