申请号：2022113545237
申请日：2022.11.01
分类号：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器及污水处理方法，包括反应器池体，反应器池体内沿污水的处理流向依次设有相连通的缺氧区、动力气升区、蠕动床好氧区和兼氧滤床区，污水在相邻各区之间按照上（下）进下（上）出的折流方式流动；蠕动床好氧区内自下而上设有曝气器和生物填料蠕动床，蠕动床好氧区与排泥区相连通；兼氧滤床区内自下而上设有立板稳流组件、生物滤床和出水口，立板稳流组件的下部设有与起始的缺氧区相连通的循环回流口。本发明HEDN反应器的处理功能全面、结构紧凑占地面积小、无需设置沉淀池，适用于接触氧化或接触吸附反应过程，尤其适用于氨氮、总氮含量均较高，需要同步高效硝化反硝化的综合脱氮过程。
权利要求书
1.一种无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，包括反应器池体，所述反应器池体内沿污水的处理流向依次设有相连通的至少一缺氧区、动力气升区、至少一蠕动床好氧区、兼氧滤床区，污水在相邻各区之间按照上进下出、下进上出的折流方式流动；起始的所述缺氧区的上部设有进水口，所述蠕动床好氧区内自下而上设置有曝气器和生物填料蠕动床，且所述蠕动床好氧区的进水口和出流口位于所述生物填料蠕动床的上下两侧；一所述蠕动床好氧区与设置于所述反应器池体内的排泥区通过中上部的多角度泥水分离百叶器相连通，所述排泥区的下部设有排泥口；所述兼氧滤床区内自下而上设置有立板稳流组件、生物滤床、出水溢流堰、出水渠和出水口，所述出水溢流堰通过所述出水渠与所述出水口相连通，所述立板稳流组件的下部设有与末端的所述蠕动床好氧区相连通的蠕动床好氧区出流口以及与起始的所述缺氧区相连通的循环回流口；其中，所述生物填料蠕动床所使用的填料为生化改性的热塑性聚氨酯弹体填料，所述生物滤床所使用的填料为兼氧改性的热塑性聚氨酯弹体填料；所述曝气器呈水平布设，且两端的曝气量高于中间的曝气量。
2.如权利要求1所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，所述缺氧区包括相连通的第一缺氧区和第二缺氧区，所述蠕动床好氧区包括依次相连通的第一蠕动床好氧区、第二蠕动床好氧区和第三蠕动床好氧区；所述第一缺氧区的上部设有进水口和出流口，所述第二缺氧区的下部设有与所述动力气升区相连通的出流口，所述动力气升区的底部设置有动力气升释放组件并通过气升溢流堰与所述第一蠕动床好氧区相连通，所述第一蠕动床好氧区的下部设有出流口，所述第二蠕动床好氧区的上部设有出流口，所述第三蠕动床好氧区的中上部设有所述多角度泥水分离百叶器、下部设有所述蠕动床好氧区出流口，所述立板稳流组件的下部设有与所述第一缺氧区相连通的所述循环回流口。
3.如权利要求2所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，所述气升溢流堰的顶高低于所述缺氧区的有效液位、高于所述蠕动床好氧区的有效液位，所述多角度泥水分离百叶器位于水体深度的中上部，所述进水口位于所述第一缺氧区的有效液位以上，所述出水口位于所述兼氧滤床区的有效液位以下。
4.如权利要求1或2所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，所述多角度泥水分离百叶器包括：多角度百叶板、固定轴杆、调角连杆和调角手轮，所述调角手轮安装在所述调角连杆一端，所述调角连杆可带动所述多角度百叶板绕所述固定轴杆转动，以调节所述多角度百叶板的倾斜角度。
5.如权利要求4所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，所述多角度百叶板斜向下倾斜指向所述排泥区，且所述多角度百叶板的倾斜角度为30°-75°。
6.如权利要求1或2所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，其特征在于，所述生物填料蠕动床所使用的填料孔径为2-3mm；所述立板稳流组件为使用间距15-25cm的韧性ABS或PP板材拼接形成的一体化组件，各板材竖直布置；所述生物滤床所使用的填料孔径为4-6mm；其中，生化改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60-70℃，使用异氰酸酯乳化液喷涂或浸润后，在110±3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在150±3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；兼氧改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60-70℃，使用β-羟基丁酸戊酸酯涂覆表面，在110±3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在180±3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定。
7.一种基于如权利要求1-6中任一项所述的无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器的污水处理方法，其特征在于，包括：步骤1、待处理污水经由所述进水口进入所述缺氧区，在缺氧区内进行反硝化脱氮的生化处理过程，同步降解有机物；步骤2、污水经由所述缺氧区的出流口进入到所述动力气升区，并在气升推力的作用下，通过气升溢流堰，进入到所述蠕动床好氧区；步骤3、污水在所述蠕动床好氧区内，进行好氧硝化及脱碳反应，及部分兼氧反应，然后经由所述蠕动床好氧区出流口进入到所述兼氧滤床区；同时，部分泥水混合物流经所述多角度泥水分离百叶器进行泥水分离后，污泥进入到所述排泥区内进一步沉降，并通过所述排泥口实现排泥；步骤4、污水进入到兼氧滤床区后，一部分竖向流动依次经由所述立板稳流组件、生物滤床、出水溢流堰、出水渠和出水口，实现末端泥水分离及兼氧污染物去除反应，并合格出水；另一部分水平流动经由所述循环回流口进入到所述缺氧区内；步骤5、由所述进水口进入的待处理污水与步骤4中的回流液在所述缺氧区充分混合，并进入下一连续循环反应。
8.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，所述缺氧区内设置有生物填料，所述动力气升区内动力气升释放组件作为所述缺氧区的高效混合及防止污泥沉降的动力来源；通过调节所述动力气升区内的动力气升释放组件的实际供气量，以调节从所述缺氧区进入到所述蠕动床好氧区的水量，进而实现后端循环回流比的控制。
9.如权利要求7所述的污水处理方法，其特征在于，污水在所述曝气器曝气扰动作用下，在所述蠕动床好氧区内形成上下的局部循环流态。
发明内容
针对现有生化反应器存在的空间利用率低、回流比低、回流能耗高、容积负荷低、泥水分离区功能单一、占地面积大、耐冲击负荷能力低等问题，本发明提供一种无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器及污水处理方法，其处理功能全面、结构紧凑占地面积小、无需设置沉淀池、有较高的工程应用经济价值，适用于接触氧化或接触吸附反应过程，尤其适用于氨氮、总氮含量均较高，需要同步高效硝化反硝化综合脱氮过程。
本发明公开了一种无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器，包括反应器池体，所述反应器池体内沿污水的处理流向依次设有相连通的至少一缺氧区、动力气升区、至少一蠕动床好氧区、兼氧滤床区，污水在相邻各区之间按照上进下出、下进上出的折流方式流动；
起始的所述缺氧区的上部设有进水口，所述蠕动床好氧区内自下而上设置有曝气器和生物填料蠕动床，且所述蠕动床好氧区的进水口和出流口位于所述生物填料蠕动床的上下两侧；一所述蠕动床好氧区与设置于所述反应器池体内的排泥区通过中上部的多角度泥水分离百叶器相连通，所述排泥区的下部设有排泥口；
所述兼氧滤床区内自下而上设置有立板稳流组件、生物滤床、出水溢流堰、出水渠和出水口，所述出水溢流堰通过所述出水渠与所述出水口相连通，所述立板稳流组件的下部设有与末端的所述蠕动床好氧区相连通的蠕动床好氧区出流口以及与起始的所述缺氧区相连通的循环回流口。
作为本发明的进一步改进，所述缺氧区包括相连通的第一缺氧区和第二缺氧区，所述蠕动床好氧区包括依次相连通的第一蠕动床好氧区、第二蠕动床好氧区和第三蠕动床好氧区；
所述第一缺氧区的上部设有进水口和出流口，所述第二缺氧区的下部设有与所述动力气升区相连通的出流口，所述动力气升区的底部设置有动力气升释放组件并通过气升溢流堰与所述第一蠕动床好氧区相连通，所述第一蠕动床好氧区的下部设有出流口，所述第二蠕动床好氧区的上部设有出流口，所述第三蠕动床好氧区的中上部设有所述多角度泥水分离百叶器、下部设有所述蠕动床好氧区出流口，所述立板稳流组件的下部设有与所述第一缺氧区相连通的所述循环回流口。
作为本发明的进一步改进，所述气升溢流堰的顶高低于所述缺氧区的有效液位、高于所述蠕动床好氧区的有效液位，所述多角度泥水分离百叶器位于水体深度的中上部，所述进水口位于所述第一缺氧区的有效液位以上，所述出水口位于所述兼氧滤床区的有效液位以下。
作为本发明的进一步改进，所述多角度泥水分离百叶器包括：多角度百叶板、固定轴杆、调角连杆和调角手轮，所述调角手轮安装在所述调角连杆一端，所述调角连杆可带动所述多角度百叶板绕所述固定轴杆转动，以调节所述多角度百叶板的倾斜角度。
作为本发明的进一步改进，所述多角度百叶板斜向下倾斜指向所述排泥区，且所述多角度百叶板的倾斜角度为30°-75°。
作为本发明的进一步改进，所述生物填料蠕动床所使用的填料为生化改性的热塑性聚氨酯弹体填料，中细孔径；所述立板稳流组件为使用间距15-25cm的韧性ABS或PP板材拼接形成的一体化组件，各板材竖直布置；所述生物滤床所使用的填料为兼氧改性的热塑性聚氨酯弹体填料，中粗孔径；
其中，生化改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60-70℃，使用异氰酸酯乳化液喷涂或浸润后，在110±3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在150±3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中细孔径为2-3mm；
兼氧改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60-70℃，使用β-羟基丁酸戊酸酯涂覆表面，在110±3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在180±3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中粗孔径为4-6mm。
作为本发明的进一步改进，所述曝气器呈水平布设，且两端的曝气量高于中间的曝气量。
本发明还公开了一种基于上述无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器的污水处理方法，包括：
步骤1、待处理污水经由所述进水口进入所述缺氧区，在缺氧区内进行反硝化脱氮的生化处理过程，同步降解有机物；
步骤2、污水经由所述缺氧区的出流口进入到所述动力气升区，并在气升推力的作用下，通过气升溢流堰，进入到所述蠕动床好氧区；
步骤3、污水在所述蠕动床好氧区内，进行好氧硝化及脱碳反应，及部分兼氧反应，然后经由所述蠕动床好氧区出流口进入到所述兼氧滤床区；同时，部分泥水混合物流经所述多角度泥水分离百叶器进行泥水分离后，污泥进入到所述排泥区内进一步沉降，并通过所述排泥口实现排泥；
步骤4、污水进入到兼氧滤床区后，一部分竖向流动依次经由所述立板稳流组件、生物滤床、出水溢流堰、出水渠和出水口，实现末端泥水分离及兼氧污染物去除反应，并合格出水；另一部分水平流动经由所述循环回流口进入到所述缺氧区内；
步骤5、由所述进水口进入的待处理污水与步骤4中的回流液在所述缺氧区充分混合，并进入下一连续循环反应。
作为本发明的进一步改进，所述缺氧区内设置有生物填料，所述动力气升区内动力气升释放组件作为所述缺氧区的高效混合及防止污泥沉降的动力来源；通过调节所述动力气升区内的动力气升释放组件的实际供气量，以调节从所述缺氧区进入到所述蠕动床好氧区的水量，进而实现后端循环回流比的控制。
作为本发明的进一步改进，污水在所述曝气器曝气扰动作用下，在所述蠕动床好氧区内形成上下的局部循环流态。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的HEDN反应器在平面及竖向上高度集成、结构紧凑、占地面积小、空间利用率高；
2、本发明的缺氧区为高效反硝化脱氮区，蠕动床好氧区兼有兼氧填料功能区，可实现同步硝化反硝化脱氮及高效降解有机物，兼氧滤床区可实现出水端同步硝化反硝化深度脱氮的高效保障，反应器的处理功能全面；
3、本发明多级滤床填料的微生物负载作用及污泥截留作用，实现整体反应器污泥浓度倍增，反应器污染物容积负荷高；
4、本发明的动力气升区使用气升推流技术实现低功耗下的高倍率回流，解决常规生化反应器回流比低、回流能耗高问题；
5、本发明在高容积负荷、高倍率回流比作用下，反应器能快速稀释进水，耐冲击负荷能力强；
6、本发明的兼氧滤床区兼具污泥截留、吸附、过滤的多重功能，实现高效泥水分离，无需单独设置污泥沉淀池，节省占地，减少投资；
7、本发明的蠕动床好氧区及兼氧滤床区均无需独立反洗及排污，省去常规滤床配套汽水冲洗系统设备成本，及节省清洗水量；
8、本发明通过多角度泥水分离百叶器，实现对需要外排的剩余污泥分离外排，无需设置独立的泥水分离单元对全部泥水进行分离后，再分别进行生化污泥回流、以及剩余污泥外排，因此无需单独设置污泥沉淀池、污泥回流系统等，简化功能单元、节省占地、减少投资；
9、本发明适用于接触氧化或接触吸附反应过程、尤其适用于氨氮、总氮含量均较高，需要同步高效硝化反硝化的综合脱氮过程。
综上，本发明的HEDN反应器具有较高的工程应用经济价值。
（发明人：王伟龙;张蒙纳;高大雨;朱倩;李骎;王铸;徐继洋;还道远）
