公布日：2022.10.04
申请日：2022.08.01
分类号：C02F3/00(2006.01)I;C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器。本发明所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，包括器体、循环泵、进水泵、射流泵、鼓风机、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探头、DO探头；其在器体的所述容腔沿纵向形成好氧、缺氧环境，实现了有机物、氨氮、总氮的同步脱除，同时降低好氧曝气能耗、硝化、反硝化碱度消耗，在同一生物反应器内实现了有机物降解及脱氮的功能，有机物降解及脱氮效率高，适用于高有机物、高氮污水的处理。
权利要求书
1.一种用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：包括器体、循环泵、进水泵、射流泵、鼓风机、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探头、DO探头；所述器体具有一容腔，所述容腔包括从下到上设置的缺氧区和好氧区，所述缺氧区和所述好氧区相通；所述器体的侧壁设有循环水取水口、溢流出水口、射流泵取水口、污泥排放口；所述循环水取水口和所述溢流出水口位于所述好氧区的上方，且所述溢流出水口高于所述循环水取水口；所述射流泵取水口位于所述好氧区的顶部；所述污泥排放口位于所述缺氧区的底部；所述循环泵、所述进水泵、所述射流泵和所述鼓风机均设置于所述器体外部；所述循环泵的入水口通过管道分别与所述进水泵的出水口、所述循环水取水口连通；所述进水泵的入水口用于输入污水；所述射流泵的入水口通过管道与所述射流泵取水口连通；所述鼓风机用于鼓入氧气或空气；所述第一射流器设置于所述缺氧区内，所述第一射流器包括第一进口、第二进口、喷射口、进口塞，所述第一进口和所述第二进口分别位于所述第一射流器两端；所述进口塞密封所述第一进口；所述喷射口位于所述第一进口和第二进口之间，且朝向所述第二进口的一端倾斜设置；所述第二进口开口朝下且通过管道与所述循环泵的出水口连通；所述第二射流器设置于所述好氧区内，所述第二射流器包括第一进口、第二进口和喷射口，所述第一进口和所述第二进口分别位于所述第一射流器两端，所述第一进口开口朝下且通过管道与所述射流泵的出水口连通；所述喷射口位于所述第一进口和第二进口之间，且朝向所述第二进口的一端倾斜设置；所述第二进口开口朝上且通过管道与所述鼓风机的出口连通；所述斜板与所述器体的侧壁配合连接，所述斜板设置于所述好氧区的上方且位于所述循环水出水口的下方，用于泥水分离；所述ORP探头设置于所述缺氧区内，所述ORP探头用于检测缺氧区氧化还原电位；所述DO探头设置于所述好氧区内，所述DO探头用于检测好氧区溶解氧浓度。
2.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：所述器体的高径比大于3。
3.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：所述第一射流器有多个；所述第二射流器有多个。
4.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：所述器体为钢筋混凝土结构池体或钢结构罐体，所述器体的形式为圆柱形或方形。
5.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：所述循环泵、所述射流泵设置在所述器体外部的下部，使所述循环泵与所述循环泵取水口形成高度差、所述射流泵与所述射流泵取水口形成高度差。
6.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：还包括PLC，所述PLC分别与所述ORP探头、所述DO探头电连接；所述PLC能够根据所述ORP探头或所述DO探头的读数控制所述鼓风机的变频器的频率或所述循环泵的泵入功率。
7.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：还包括整流板，所述整流板与所述器体的侧壁连接；所述整流板位于所述斜板的下方且位于所述射流泵取水口的上方。
8.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：还包括支撑架、第一出水管和第二出水管，所述支撑架设置在所述容腔内且将所述容腔划分为缺氧区和好氧区；所述第一出水管为所述第一射流器的第二进口与所述循环泵的出水口之间的连通管道，所述第一出水管设置在所述缺氧区的底部；所述第二出水管为所述第二射流器的第一进口与所述射流泵的出水口之间的连通管道，所述第二出水管设置在所述好氧区的底部且设置在所述支撑架上。
9.根据权利要求1所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：还包括挡流板，所述挡流板设置在所述器体的底部，且设置在所述器体的所述污泥排放口和所述第一射流器之间；所述挡流板与所述污泥排放口之间形成污泥收集区。
10.根据权利要求9所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其特征在于：所述污泥排放口处设置有污泥排污管，所述污泥排污管上设有开关阀。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，其在器体的所述容腔沿纵向形成好氧、缺氧环境，实现了有机物、氨氮、总氮的同步脱除，同时降低好氧曝气能耗、硝化、反硝化碱度消耗，在同一生物反应器内实现了有机物降解及脱氮的功能，有机物降解及脱氮效率高，适用于高有机物、高氮污水的处理。
一种用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，包括器体、循环泵、进水泵、射流泵、鼓风机、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探头、DO探头；
所述器体具有一容腔，所述容腔包括从下到上设置的缺氧区和好氧区，所述缺氧区和所述好氧区相通；所述器体的侧壁设有循环水取水口、溢流出水口、射流泵取水口、污泥排放口；所述循环水取水口和所述溢流出水口位于所述好氧区的上方，且所述溢流出水口高于所述循环水取水口；所述射流泵取水口位于所述好氧区的顶部；所述污泥排放口位于所述缺氧区的底部；
所述循环泵、所述进水泵、所述射流泵和所述鼓风机均设置于所述器体外部；
所述循环泵的入水口通过管道分别与所述进水泵的出水口、所述循环水取水口连通；
所述进水泵的入水口用于输入污水；
所述射流泵的入水口通过管道与所述射流泵取水口连通；
所述鼓风机用于鼓入氧气或空气；
所述第一射流器设置于所述缺氧区内，所述第一射流器包括第一进口、第二进口、喷射口、进口塞，所述第一进口和所述第二进口分别位于所述第一射流器两端，所述进口塞密封所述第一进口，所述喷射口位于所述第一进口和第二进口之间，且朝向所述第二进口的一端倾斜设置；所述第二进口开口朝下且通过管道与所述循环泵的出水口连通；
所述第二射流器设置于所述好氧区内，所述第二射流器包括第一进口、第二进口和喷射口，所述第一进口和所述第二进口分别位于所述第一射流器两端，所述第一进口开口朝下且通过管道与所述射流泵的出水口连通；所述喷射口位于所述第一进口和第二进口之间，且朝向所述第二进口的一端倾斜设置；所述第二进口开口朝上且通过管道与所述鼓风机的出口连通；
所述斜板与所述器体的侧壁配合连接，所述斜板设置于所述好氧区的上方且位于所述循环水出水口的下方，用于泥水分离；
所述ORP探头设置于所述缺氧区内，所述ORP探头用于检测缺氧区氧化还原电位；
所述DO探头设置于所述好氧区内，所述DO探头用于检测好氧区溶解氧浓度。
本发明所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，所述器体的所述容腔基于生物污泥有机物去除、硝化反硝化、溶解氧状态、碳源消耗，在所述器体的所述容腔设置了所述好氧区和所述缺氧区，实现功能区块化。所述缺氧区设置在所述器体的所述容腔的下部，好氧区设置在所述器体的所述容腔的上部，即所述器体的所述容腔包括从下到上设置的所述缺氧区和所述好氧区，如此设置保证所述缺氧区和所述好氧区划分更加明显，反应器的脱氮效能发挥更加充分。本发明所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，通过创新应用射流器的作用，利用标准射流曝气器的不同用法，其中所述第一射流器在标准射流曝气器的基础上将所述第一进口密封且所述第二进口朝下，而所述第二射流器的所述第二进口朝上，所述第一进气口朝下，即所述缺氧区的所述第一射流器和所述好氧区的所述第二射流器采用相反方向的安装模式，更好地将所述缺氧区和所述好氧区分开。其中，所述缺氧区的所述第一射流器的所述第一进口被所述进口塞密封，所述第一射流器的所述喷射口朝向所述第二进口一端倾斜设置，而所述第一射流器的所述第二进口开口朝下，且所述第一射流器中只从所述第二进口通入泥水混合物，从所述第一射流器的喷射口喷出的高速水流，使泥水混合物在缺氧区翻腾起来，充分混合，有效降低缺氧区的溶解氧含量，维持缺氧环境，更有利于反硝化反应的进行，提升了有机物利用率；好氧区的所述第二射流器的喷射口朝向所述第二进口一端倾斜设置，而所述第二射流器的所述第二进口开口朝上，所述第二射流器同时从所述第二进口通入空气(或氧气)和从所述第一进口通入来自所述缺氧区处理后的泥水混合物(缺氧区上升液)，从所述第二射流器的所述喷射口喷出的高速水流，使所述缺氧区处理后的泥水混合物(缺氧区上升液)在好氧区与氧气充分混合，并通过所述射流泵取水口经所述射流泵再次输出到所述好氧区实现循环充氧，达到充氧及搅拌的效果。
本发明所述的用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器，在开始污水处理工作前可根据高有机物高氮污水来源的不同，进行前处理；若高有机物高氮污水中含有活性污泥，则可直接将高有机物高氮污水从所述进水泵泵入；若高有机物高氮污水中不含有活性污泥，则可以在高有机物高氮污水中加入活性污泥再从所述进水泵泵入，或直接在所述容腔内加入活性污泥。高有机物高氮污水通过所述进水泵泵入，与来自所述器体侧壁上的循环水取水口的循环水(回流水)混合成泥水混合物，通过所述循环泵泵入高速泥水混合物至所述第一射流器，从所述第一射流器的喷射口喷入所述缺氧区中实现泥水混合物的输送和混合，保证良好的缺氧状态，提高所述缺氧区反硝化脱氮反应的效率；在缺氧区中，在缺氧条件以及在活性污泥中的反硝化菌的作用下，泥水混合物中的硝态氮、亚硝态氮或氮氧化物等(例如硝酸盐、亚硝酸盐等)被转化为氮气，同时反硝化菌消耗泥水混合物中的有机物(碳源)并生成碱性物质(如CO32-)，补充后续好氧区中好氧硝化所需的碱度，减少了碱液投加量，整体上降低药剂(碱液和碳源)的投加成本。在所述第一射流器的所述喷射口持续喷出高速水流的扰动下，在所述缺氧区处理后的泥水混合物作为缺氧区上升液上升到所述好氧区；在所述好氧区中，所述第二射流器分别与所述鼓风机、所述射流泵连通，使得来自所述缺氧区的所述缺氧区上升液在所述好氧区中实现气水混合充氧，提高充氧效率，同时所述射流泵取水口设在所述好氧区的所述器体的侧壁上，实现循环充氧，提升了氧转移效率，降低充氧电耗；所述好氧区主要作用是去除有机物、氨氮；在所述好氧区中，在有氧条件以及在活性污泥中的硝化菌的作用下，泥水混合物中的氨氮被转化为硝态氮、亚硝态氮或氮氧化物，同时所述好氧区的充氧作用又可以为好氧微生物、硝化菌提供氧，所述缺氧区上升液提供碱度，从而实现了有机物的进一步去除，氨氮到硝酸盐的进一步转化。在所述第二射流器的持续喷入的扰动下，在所述好氧区处理后的泥水混合物上升到所述斜板，在所述斜板的作用下实现泥水分离，活性污泥沉降到器体的所述容腔，降低活性污泥随水排出；而水则通过斜板到所述斜板上方，部分通过所述循环水取水口回流到所述循环泵再进入所述缺氧区，部分作为产水则从所述溢流出水口溢流排出。
进一步地，所述器体的高径比大于3。采用高径比大于3的所述器体，使所述器体的所述容腔便于形成从下到上的缺氧区和好氧区的两个不同的功能区域，并分别设置第一射流器和第二射流器，实现了器体的所述容腔由上到下的溶解氧梯度变化。采用高径比大于3的所述器体，能够有效降低缺氧区的氧化还原电位，增加碳源利用效率；同时可以有效提高所述好氧区的充氧量，从而提高所述器体的容积负荷，能够适用于用地空间受限的高有机物、高氮污水的处理。
进一步地，所述第一射流器有多个；所述第二射流器有多个。所述第一射流器和所述第二射流器各设置多个，能够提高反应器的污水处理效率。
进一步地，所述器体为钢筋混凝土结构池体或钢结构罐体，所述器体的形式为圆柱形或方形。
进一步地，所述循环泵、所述射流泵设置在所述器体外部的下部，使所述循环泵与所述循环泵取水口形成高度差、所述射流泵与所述射流泵取水口形成高度差。如此设置，可使所述循环泵、射流泵均采用大液位差取水增压方式，降低设备选型功率，降低运行电耗。
进一步地，所述用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器还包括PLC，所述PLC分别与所述ORP探头、所述DO探头电连接；所述PLC能够根据所述ORP探头或所述DO探头的读数控制所述鼓风机的变频器的频率或所述循环泵的泵入功率。在一个优选方案中，所述ORP探头设有≤-60mv的参数设定值；所述DO探头设有≥2.0mg/L的参数设定值；若所述ORP探头的读数大于其参数设定值即＞-60mv，和/或所述DO探头的读数小于其参数设定值即＜2.0mg/L，所述ORP探头、所述DO探头的数值信号传输至所述PLC中，所述PLC将控制所述循环泵的泵入频率、所述鼓风机的变频器的频率，用于控制好氧区溶解氧浓度和缺氧区氧化还原电位，更好的解决了在工艺运行过程中好氧、缺氧反应对氧气需求的矛盾，提升有机物、总氮去除效率。
进一步地，所述用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器还包括整流板，所述整流板与所述器体的侧壁连接；所述整流板位于所述斜板的下方且位于所述射流泵取水口的上方。所述整流板能够调整所述好氧区内泥水混合物的上升流态，提高沉淀分离效果。
进一步地，所述用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器还包括支撑架、第一出水管和第二出水管，所述支撑架设置在所述容腔内且将所述容腔划分为缺氧区和好氧区；所述第一出水管为所述第一射流器的第二进口与所述循环泵的出水口之间的连通管道，所述第一出水管设置在所述缺氧区的底部；所述第二出水管为所述第二射流器的第一进口与所述射流泵的出水口之间的连通管道，所述第二出水管设置在所述好氧区的底部且设置在所述支撑架上。所述支撑架的设置便于将所述容腔划分为缺氧区和好氧区，又不阻断所述缺氧区和所述好氧区的互通，且还能用于支撑所述第二出水管。所述第一出水管设置在所述缺氧区的底部，所述器体的内底部支撑所述第一出水管。
进一步地，所述用于高有机物高氮污水处理的多功能生物反应器还包括挡流板，所述挡流板设置在所述器体的底部，且设置在所述器体的所述污泥排放口和所述第一射流器之间；所述挡流板与所述污泥排放口之间形成污泥收集区。所述挡流板能够抵挡所述第一射流器的扰动，同时与所述污泥排放口之间形成污泥收集区，便于污泥收集，从而通过所述污泥排放口将污泥排出。
进一步地，所述污泥排放口处设置有污泥排污管，所述污泥排污管上设有开关阀。通过所述开关阀使污泥从所述污泥排污管排出。
（发明人：代喜斌;肖剑华;陈伟;刘疏敏;向宗为;徐子旋;周托光）
