申请日2006.05.31
公开(公告)日2006.10.25
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明涉及一种折流板反应器及使用折流板反应器实现好氧-厌氧微生物反复耦合处理污水的方法，属于水处理技术领域。反应器包括长方体及曝气装置、分隔挡板、导流挡板，一端有进水口，另一端设置出水口，在长方体沿水流方向上设置有若干垂直的分隔挡板和导流挡板;实现反应器在沿水流方向上有曝气装置的好氧单元和无曝气装置的厌氧单元的反复出现。污水从进水口进入反应器以折流的方式反复经历若干个好氧单元-厌氧单元的耦合，通过出水口排出反应器;这样水就得到处理。本发明构建新的折流板反应器对污水进行处理，能高效去除污水中的有机物和氮，实现污水处理与污泥减量的同时进行;可省去污泥沉淀和剩余污泥处理步骤;节省基础建设和运行费用。
权利要求书
1、一种折流板反应器，其特征在于，该反应器为敞口的长方体，包括放置在长方体内的 曝气装置、分隔挡板、导流挡板;
该长方体一端的上端有进水口，另一端设置出水口;
长方体在沿水流方向上设置有若干垂直的分隔挡板和导流挡板;
分隔挡板下部与长方体的底在一个水平面上，分隔挡板的高度低于长方体的高而与水 面相平，将整个长方体沿水平方向相应分割成独立的第1单元，第2单元，……，使得水以 溢流方式经分隔挡板从一个单元流入下一个单元;对应于相应的单元这些挡板称为第1分隔 挡板，第2分隔挡板，……;
在每个单元中设置垂直的导流挡板，导流挡板的上端要高于水面，底部可使水通过， 从而使得水以折流的方式流过每一单元;
从进水端开始，在第1、3……单元内设置底部曝气装置，将这些单元设置成好氧单元; 其余的单元不设置曝气装置，形成厌氧单元，厌氧单元不需要密封;即实现反应器在沿水流 方向上有曝气装置的好氧单元和无曝气装置的厌氧单元的反复出现;
该长方体在按水流方向靠近出口端的两个单元依次设置出口曝气单元和出口沉淀单元。
2、根据权利要求1所述的一种折流板反应器处理污水的方法，其特征在于，该方法包括 以下步骤：
(1)污水从进水口进入第1单元;
(2)第1单元中的曝气装置曝气，污水在好氧污泥的作用下进行处理，除去污水中的COD 等污染物;处理后的污水在导流挡板的作用下，进入第1单元的上升段，由于污泥的重力沉 降作用，一部分污泥保留在第1单元内，另一部分污泥和处理后的水进入第2单元即厌氧单 元
(3)污水进入第2单元即厌氧单元后，首先通过下降段到达厌氧单元的底部，然后以升 流的方式流经厌氧单元的上升段;由于厌氧单元厌氧污泥的截流作用，使得进水中好氧污泥 截流在厌氧单元中，发生厌氧消化;污水以及厌氧消化的产物进入第3单元即好氧单元;
(4)第3单元重复步骤(2)处理过程;进入第4单元，第4单元重复步骤(3)的处理 过程，……;以后单元反复重复进行步骤(2)和步骤(3)步的好氧厌氧处理过程;
(5)步骤(4)处理后的水经过出口曝气单元时，水中的溶氧得到进一步补充，达到排放 标准;水中含有的少量悬浮固体可以在出口沉淀单元内进一步沉淀去除;
(6)经过步骤(5)处理后的水经过出水口排出反应器;
这样水就得到了处理。
说明书
一种折流板反应器及其处理污水的方法
技术领域
本发明涉及一种折流板反应器及使用该折流板反应器实现好氧-厌氧微生物反复耦合处 理污水的方法，属于水处理技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加快、人口的持续增长，污水排放量也呈现日益提高的趋势。根 据中国环境保护远景目标纲要，2010年全国设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的 污水处理率不低于70%，要在五年的时间内达到这一目标需要建设一大批城市污水处理厂。 目前城市污水处理厂多采用生物法。生物法包括活性污泥法和生物膜法。活性污泥法自上世 纪初开始应用于污水处理以来，已成为全世界应用最广泛的一种生物处理工艺。随着工业化 和城市化的不断发展，城市污水排放量逐年增加，传统活性污泥法存在的问题日益暴露出来， 其中剩余污泥的大量产生是亟需解决的问题之一。传统活性污泥法中，每去除1kgBOD5就要产 生15-100L的剩余污泥(污泥含水率95%)。剩余污泥的含水率高，有机质含量高，有些污 水处理厂排放的污泥中重金属含量高，这些都使得剩余污泥容易产生二次污染。
剩余污泥在运出污水处理厂之前的处理流程主要包括浓缩、脱水、消化。处理后的剩余 污泥还需要进行填埋、堆肥和焚烧等处置过程。对剩余污泥的处理与处置费用可以占到整个 污水处理厂的40%-60%，这势必会提高废水处理的成本。从根本上解决剩余污泥的问题，就 需要实现剩余污泥的减量化。近年来国内外研究者也在研究一些污泥减量技术，例如采用化 学或物理方法溶解剩余污泥，使污泥中的微生物细胞破碎，并释放出其中的有机物，然后回 流到曝气池中进一步降解;或者采用膜生物反应器实现较高的污泥浓度，降低污泥的产率系 数。从已经报道的文献来看，这些方法可以在某种程度上使污泥减少，但仍不能彻底解决剩 余污泥问题，而且存在操作费用或设备费用高的问题。
专利“好氧-厌氧微生物反复耦合处理污水新工艺(专利号200310121766.7)”采用流化 床和固定床串联工艺，在固定床中利用多孔载体以及间隔曝气技术实现不同层次上的好氧- 厌氧反复耦合，从而可以在处理污水中的有机物和氮化合物的同时，原位分解剩余污泥。该 工艺需要使用多孔载体固定微生物，虽然效果很好，但在一定程度上会提高装置的成本。如 果可以开发出一种简便的将污水和微生物停留时间分离的方法，就可以利用好氧-厌氧耦合的 原理，比较廉价地实现污水处理和污泥减量的目的。
专利“厌氧折流板反应器(专利号200420068573.X)”采用密封的反应器，构建了厌氧 折流板反应器。该反应器可以实现厌氧污泥及污水的停留时间分离，从而获得了很好的厌氧 处理效果，但是由于整个反应器没有曝气，只是单一的厌氧环境，所以出水COD较难达到排 放标准，而且不能实现污泥的减量，还需要排出一定量的污泥。专利“一体式高浓度有机废 水处理装置(专利号200310100513.1)”采用先厌氧后好氧的折流板反应器，其过程是采用 厌氧污泥对高浓度有机废水中的有机质进行酸化，然后再利用好氧污泥进一步处理，虽然出 水水质合格，但没有涉及厌氧过程和好氧过程的多次耦合，也没有涉及剩余污泥减量的内容。
发明内容
本发明的目的是针对目前废水处理过程中产生大量剩余污泥的问题，采用折流板反应器 实现好氧-厌氧耦合处理废水的新方法，达到污水处理与污泥减量的同时进行。
本发明涉及的反应器如下所述：
一种折流板反应器，其特征在于，该反应器为敞口的长方体，包括放置在长方体内的曝 气装置、分隔挡板、导流挡板，
该长方体一端的上端有进水口，另一端设置出水口;
长方体在沿水流方向上设置有若干垂直的分隔挡板和导流挡板;
分隔挡板下部与长方体的底在一个水平面上，分隔挡板的高度低于长方体的高而与水面 相平，将整个长方体沿水平方向相应分割成独立的第1单元，第2单元，……，使得水以溢 流方式经分隔挡板从一个单元流入下一个单元;对应于相应的单元这些挡板称为第1分隔挡 板，第2分隔挡板，……;
在每个单元中设置垂直的导流挡板，导流挡板的位置在奇数分隔挡板的前、后各1/5处; 导流挡板的上端要高于水面，底部可使水通过，使得水以折流的方式流过相应单元;
从进水端开始，在第1、3……单元内设置底部曝气装置，将这些单元设置成好氧单元; 其余的单元不设置曝气装置，形成厌氧单元，厌氧单元不需要密封，即实现反应器在沿水流 方向上有曝气装置的好氧单元和无曝气装置的厌氧单元的反复出现;水以折流的方式流经整 个反应器。
该长方体在按水流方向靠近出口端的两个单元依次设置出口曝气单元和出口沉淀单元。
利用本反应器进行污水处理的方法如下所述：
(1)污水从进水口进入第1单元;
(2)第1单元中的曝气装置曝气，污水在好氧污泥的作用下进行处理，除去污水中的 COD等污染物;处理后的污水在导流挡板的作用下，进入第1单元的上升段，由于污泥的重 力沉降作用，一部分污泥保留在第1单元内，另一部分污泥和处理后的水进入第2单元即厌 氧单元;
(3)污水进入第2单元即厌氧单元后，首先通过下降段到达厌氧单元的底部，然后以升 流的方式流经厌氧单元的上升段。由于厌氧单元厌氧污泥的截流作用，使得进水中好氧污泥 截流在厌氧单元中，发生厌氧消化。污水以及厌氧消化的产物进入第3单元即好氧单元;
(4)第3单元及以后单元的处理过程重复类似第2步和第3步处理过程;反复进行;
(5)步骤(4)处理后的水经过出口曝气单元时，水中的溶氧得到进一步补充，达到排 放标准;水中含有的少量悬浮固体可以在出口沉淀单元内进一步沉淀去除;
(6)经过以上过程处理后的水经过出水口排出反应器，这样水就得到了处理。
本发明反应器及处理污水方法是以好氧-厌氧微生物反复耦合实现废水处理以及污泥减 量的同时进行，其处理污水原理为：
(1)含有有机物污染物的废水进入好氧单元，在好氧污泥的作用下，有机物被微生物降 解，一部分转变成CO2，另一部分发生合成代谢，转变成增殖微生物，也就是所说的剩余污泥;
(2)当曝气处理后的水流经好氧单元的上升段时，由于没有曝气的搅拌作用，水中的污 泥因为沉降作用而与水发生分离，重新返回好氧单元的曝气区域，从而可以在好氧单元实现 较高的污泥浓度，提高有机物的去除率，降低污泥的比增殖速率;不能分离的好氧污泥或者 过量的污泥随水流入下一个厌氧区域。
(3)在厌氧区域中，由于氧气的缺乏，这部分污泥逐渐死亡，释放出部分胞内物质;同 时厌氧区域内生长的厌氧污泥分泌的胞外酶也可以促进好氧污泥的降解;这样污泥就在厌氧 污泥的代谢作用下转变成CO2以及新的有机物，这部分有机物进入到下一个好氧区域，再次进 行好氧代谢。
(4)多个好氧单元和厌氧单元的串联排列，使得废水中的有机质在可溶性物质与污泥形 态之间多次转换，而每一次的转换过程都会有一部分CO2生成并排出这个反应体系;同时，好 氧-厌氧环境的反复更替，使得硝化和反硝化反应也多次发生，从而实现了脱除废水中氮元素 的目的，从而去除了污水的富营养效应。总之，好氧-厌氧的交替环境使得原水中有机物最终 以CO2、H2O和N2的形式排出体系中，实现了污水中有机物去除和污泥减量的双重目的。
(5)好氧厌氧处理过程主要由分隔挡板决定，导流挡板主要起到导流的作用，使得水以 折流的方式流经整个反应器。
本发明是基于好氧-厌氧微生物反复耦合工艺，构建新的折流板反应器对污水进行处理， 实现污水处理与污泥减量的同时进行。本发明与前面提到的工艺相比，本工艺具有如下优点： 能高效去除污水中的有机物和氮，同时实现SS在好氧-厌氧反复耦合环境下的彻底代谢和分 解，使剩余污泥在污水处理反应过程中得到降解，从而可省去污泥沉淀和剩余污泥处理步骤， 节省基础建设和运行费用;好氧单元和厌氧单元的挡板位置设置不同，一方面可以保证曝气 区域内较高的污泥浓度，提高有机物的去除效率，另一方面也可以调节厌氧区域内的水流方 向，实现水与厌氧污泥的充分混合。
