公布日：2022.10.04
申請(qǐng)日：2022.08.01
分類(lèi)號(hào)：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
本發(fā)明涉及一種用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器。本發(fā)明所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，包括器體、循環(huán)泵、進(jìn)水泵、射流泵、鼓風(fēng)機(jī)、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探頭、DO探頭；其在器體的所述容腔沿縱向形成好氧、缺氧環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物、氨氮、總氮的同步脫除，同時(shí)降低好氧曝氣能耗、硝化、反硝化堿度消耗，在同一生物反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物降解及脫氮的功能，有機(jī)物降解及脫氮效率高，適用于高有機(jī)物、高氮污水的處理。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：包括器體、循環(huán)泵、進(jìn)水泵、射流泵、鼓風(fēng)機(jī)、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探頭、DO探頭；所述器體具有一容腔，所述容腔包括從下到上設(shè)置的缺氧區(qū)和好氧區(qū)，所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)相通；所述器體的側(cè)壁設(shè)有循環(huán)水取水口、溢流出水口、射流泵取水口、污泥排放口；所述循環(huán)水取水口和所述溢流出水口位于所述好氧區(qū)的上方，且所述溢流出水口高于所述循環(huán)水取水口；所述射流泵取水口位于所述好氧區(qū)的頂部；所述污泥排放口位于所述缺氧區(qū)的底部；所述循環(huán)泵、所述進(jìn)水泵、所述射流泵和所述鼓風(fēng)機(jī)均設(shè)置于所述器體外部；所述循環(huán)泵的入水口通過(guò)管道分別與所述進(jìn)水泵的出水口、所述循環(huán)水取水口連通；所述進(jìn)水泵的入水口用于輸入污水；所述射流泵的入水口通過(guò)管道與所述射流泵取水口連通；所述鼓風(fēng)機(jī)用于鼓入氧氣或空氣；所述第一射流器設(shè)置于所述缺氧區(qū)內(nèi)，所述第一射流器包括第一進(jìn)口、第二進(jìn)口、噴射口、進(jìn)口塞，所述第一進(jìn)口和所述第二進(jìn)口分別位于所述第一射流器兩端；所述進(jìn)口塞密封所述第一進(jìn)口；所述噴射口位于所述第一進(jìn)口和第二進(jìn)口之間，且朝向所述第二進(jìn)口的一端傾斜設(shè)置；所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝下且通過(guò)管道與所述循環(huán)泵的出水口連通；所述第二射流器設(shè)置于所述好氧區(qū)內(nèi)，所述第二射流器包括第一進(jìn)口、第二進(jìn)口和噴射口，所述第一進(jìn)口和所述第二進(jìn)口分別位于所述第一射流器兩端，所述第一進(jìn)口開(kāi)口朝下且通過(guò)管道與所述射流泵的出水口連通；所述噴射口位于所述第一進(jìn)口和第二進(jìn)口之間，且朝向所述第二進(jìn)口的一端傾斜設(shè)置；所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝上且通過(guò)管道與所述鼓風(fēng)機(jī)的出口連通；所述斜板與所述器體的側(cè)壁配合連接，所述斜板設(shè)置于所述好氧區(qū)的上方且位于所述循環(huán)水出水口的下方，用于泥水分離；所述ORP探頭設(shè)置于所述缺氧區(qū)內(nèi)，所述ORP探頭用于檢測(cè)缺氧區(qū)氧化還原電位；所述DO探頭設(shè)置于所述好氧區(qū)內(nèi)，所述DO探頭用于檢測(cè)好氧區(qū)溶解氧濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：所述器體的高徑比大于3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：所述第一射流器有多個(gè)；所述第二射流器有多個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：所述器體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)池體或鋼結(jié)構(gòu)罐體，所述器體的形式為圓柱形或方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：所述循環(huán)泵、所述射流泵設(shè)置在所述器體外部的下部，使所述循環(huán)泵與所述循環(huán)泵取水口形成高度差、所述射流泵與所述射流泵取水口形成高度差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：還包括PLC，所述PLC分別與所述ORP探頭、所述DO探頭電連接；所述PLC能夠根據(jù)所述ORP探頭或所述DO探頭的讀數(shù)控制所述鼓風(fēng)機(jī)的變頻器的頻率或所述循環(huán)泵的泵入功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：還包括整流板，所述整流板與所述器體的側(cè)壁連接；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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：還包括支撐架、第一出水管和第二出水管，所述支撐架設(shè)置在所述容腔內(nèi)且將所述容腔劃分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)；所述第一出水管為所述第一射流器的第二進(jìn)口與所述循環(huán)泵的出水口之間的連通管道，所述第一出水管設(shè)置在所述缺氧區(qū)的底部；所述第二出水管為所述第二射流器的第一進(jìn)口與所述射流泵的出水口之間的連通管道，所述第二出水管設(shè)置在所述好氧區(qū)的底部且設(shè)置在所述支撐架上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：還包括擋流板，所述擋流板設(shè)置在所述器體的底部，且設(shè)置在所述器體的所述污泥排放口和所述第一射流器之間；所述擋流板與所述污泥排放口之間形成污泥收集區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其特征在于：所述污泥排放口處設(shè)置有污泥排污管，所述污泥排污管上設(shè)有開(kāi)關(guān)閥。
發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，其在器體的所述容腔沿縱向形成好氧、缺氧環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物、氨氮、總氮的同步脫除，同時(shí)降低好氧曝氣能耗、硝化、反硝化堿度消耗，在同一生物反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物降解及脫氮的功能，有機(jī)物降解及脫氮效率高，適用于高有機(jī)物、高氮污水的處理。
一種用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，包括器體、循環(huán)泵、進(jìn)水泵、射流泵、鼓風(fēng)機(jī)、第一射流器、第二射流器、斜板、ORP探頭、DO探頭；
所述器體具有一容腔，所述容腔包括從下到上設(shè)置的缺氧區(qū)和好氧區(qū)，所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)相通；所述器體的側(cè)壁設(shè)有循環(huán)水取水口、溢流出水口、射流泵取水口、污泥排放口；所述循環(huán)水取水口和所述溢流出水口位于所述好氧區(qū)的上方，且所述溢流出水口高于所述循環(huán)水取水口；所述射流泵取水口位于所述好氧區(qū)的頂部；所述污泥排放口位于所述缺氧區(qū)的底部；
所述循環(huán)泵、所述進(jìn)水泵、所述射流泵和所述鼓風(fēng)機(jī)均設(shè)置于所述器體外部；
所述循環(huán)泵的入水口通過(guò)管道分別與所述進(jìn)水泵的出水口、所述循環(huán)水取水口連通；
所述進(jìn)水泵的入水口用于輸入污水；
所述射流泵的入水口通過(guò)管道與所述射流泵取水口連通；
所述鼓風(fēng)機(jī)用于鼓入氧氣或空氣；
所述第一射流器設(shè)置于所述缺氧區(qū)內(nèi)，所述第一射流器包括第一進(jìn)口、第二進(jìn)口、噴射口、進(jìn)口塞，所述第一進(jìn)口和所述第二進(jìn)口分別位于所述第一射流器兩端，所述進(jìn)口塞密封所述第一進(jìn)口，所述噴射口位于所述第一進(jìn)口和第二進(jìn)口之間，且朝向所述第二進(jìn)口的一端傾斜設(shè)置；所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝下且通過(guò)管道與所述循環(huán)泵的出水口連通；
所述第二射流器設(shè)置于所述好氧區(qū)內(nèi)，所述第二射流器包括第一進(jìn)口、第二進(jìn)口和噴射口，所述第一進(jìn)口和所述第二進(jìn)口分別位于所述第一射流器兩端，所述第一進(jìn)口開(kāi)口朝下且通過(guò)管道與所述射流泵的出水口連通；所述噴射口位于所述第一進(jìn)口和第二進(jìn)口之間，且朝向所述第二進(jìn)口的一端傾斜設(shè)置；所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝上且通過(guò)管道與所述鼓風(fēng)機(jī)的出口連通；
所述斜板與所述器體的側(cè)壁配合連接，所述斜板設(shè)置于所述好氧區(qū)的上方且位于所述循環(huán)水出水口的下方，用于泥水分離；
所述ORP探頭設(shè)置于所述缺氧區(qū)內(nèi)，所述ORP探頭用于檢測(cè)缺氧區(qū)氧化還原電位；
所述DO探頭設(shè)置于所述好氧區(qū)內(nèi)，所述DO探頭用于檢測(cè)好氧區(qū)溶解氧濃度。
本發(fā)明所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，所述器體的所述容腔基于生物污泥有機(jī)物去除、硝化反硝化、溶解氧狀態(tài)、碳源消耗，在所述器體的所述容腔設(shè)置了所述好氧區(qū)和所述缺氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)功能區(qū)塊化。所述缺氧區(qū)設(shè)置在所述器體的所述容腔的下部，好氧區(qū)設(shè)置在所述器體的所述容腔的上部，即所述器體的所述容腔包括從下到上設(shè)置的所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)，如此設(shè)置保證所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)劃分更加明顯，反應(yīng)器的脫氮效能發(fā)揮更加充分。本發(fā)明所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，通過(guò)創(chuàng)新應(yīng)用射流器的作用，利用標(biāo)準(zhǔn)射流曝氣器的不同用法，其中所述第一射流器在標(biāo)準(zhǔn)射流曝氣器的基礎(chǔ)上將所述第一進(jìn)口密封且所述第二進(jìn)口朝下，而所述第二射流器的所述第二進(jìn)口朝上，所述第一進(jìn)氣口朝下，即所述缺氧區(qū)的所述第一射流器和所述好氧區(qū)的所述第二射流器采用相反方向的安裝模式，更好地將所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)分開(kāi)。其中，所述缺氧區(qū)的所述第一射流器的所述第一進(jìn)口被所述進(jìn)口塞密封，所述第一射流器的所述噴射口朝向所述第二進(jìn)口一端傾斜設(shè)置，而所述第一射流器的所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝下，且所述第一射流器中只從所述第二進(jìn)口通入泥水混合物，從所述第一射流器的噴射口噴出的高速水流，使泥水混合物在缺氧區(qū)翻騰起來(lái)，充分混合，有效降低缺氧區(qū)的溶解氧含量，維持缺氧環(huán)境，更有利于反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，提升了有機(jī)物利用率；好氧區(qū)的所述第二射流器的噴射口朝向所述第二進(jìn)口一端傾斜設(shè)置，而所述第二射流器的所述第二進(jìn)口開(kāi)口朝上，所述第二射流器同時(shí)從所述第二進(jìn)口通入空氣(或氧氣)和從所述第一進(jìn)口通入來(lái)自所述缺氧區(qū)處理后的泥水混合物(缺氧區(qū)上升液)，從所述第二射流器的所述噴射口噴出的高速水流，使所述缺氧區(qū)處理后的泥水混合物(缺氧區(qū)上升液)在好氧區(qū)與氧氣充分混合，并通過(guò)所述射流泵取水口經(jīng)所述射流泵再次輸出到所述好氧區(qū)實(shí)現(xiàn)循環(huán)充氧，達(dá)到充氧及攪拌的效果。
本發(fā)明所述的用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器，在開(kāi)始污水處理工作前可根據(jù)高有機(jī)物高氮污水來(lái)源的不同，進(jìn)行前處理；若高有機(jī)物高氮污水中含有活性污泥，則可直接將高有機(jī)物高氮污水從所述進(jìn)水泵泵入；若高有機(jī)物高氮污水中不含有活性污泥，則可以在高有機(jī)物高氮污水中加入活性污泥再?gòu)乃鲞M(jìn)水泵泵入，或直接在所述容腔內(nèi)加入活性污泥。高有機(jī)物高氮污水通過(guò)所述進(jìn)水泵泵入，與來(lái)自所述器體側(cè)壁上的循環(huán)水取水口的循環(huán)水(回流水)混合成泥水混合物，通過(guò)所述循環(huán)泵泵入高速泥水混合物至所述第一射流器，從所述第一射流器的噴射口噴入所述缺氧區(qū)中實(shí)現(xiàn)泥水混合物的輸送和混合，保證良好的缺氧狀態(tài)，提高所述缺氧區(qū)反硝化脫氮反應(yīng)的效率；在缺氧區(qū)中，在缺氧條件以及在活性污泥中的反硝化菌的作用下，泥水混合物中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮或氮氧化物等(例如硝酸鹽、亞硝酸鹽等)被轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，同時(shí)反硝化菌消耗泥水混合物中的有機(jī)物(碳源)并生成堿性物質(zhì)(如CO32-)，補(bǔ)充后續(xù)好氧區(qū)中好氧硝化所需的堿度，減少了堿液投加量，整體上降低藥劑(堿液和碳源)的投加成本。在所述第一射流器的所述噴射口持續(xù)噴出高速水流的擾動(dòng)下，在所述缺氧區(qū)處理后的泥水混合物作為缺氧區(qū)上升液上升到所述好氧區(qū)；在所述好氧區(qū)中，所述第二射流器分別與所述鼓風(fēng)機(jī)、所述射流泵連通，使得來(lái)自所述缺氧區(qū)的所述缺氧區(qū)上升液在所述好氧區(qū)中實(shí)現(xiàn)氣水混合充氧，提高充氧效率，同時(shí)所述射流泵取水口設(shè)在所述好氧區(qū)的所述器體的側(cè)壁上，實(shí)現(xiàn)循環(huán)充氧，提升了氧轉(zhuǎn)移效率，降低充氧電耗；所述好氧區(qū)主要作用是去除有機(jī)物、氨氮；在所述好氧區(qū)中，在有氧條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轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮或氮氧化物，同時(shí)所述好氧區(qū)的充氧作用又可以為好氧微生物、硝化菌提供氧，所述缺氧區(qū)上升液提供堿度，從而實(shí)現(xiàn)了有機(jī)物的進(jìn)一步去除，氨氮到硝酸鹽的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。在所述第二射流器的持續(xù)噴入的擾動(dòng)下，在所述好氧區(qū)處理后的泥水混合物上升到所述斜板，在所述斜板的作用下實(shí)現(xiàn)泥水分離，活性污泥沉降到器體的所述容腔，降低活性污泥隨水排出；而水則通過(guò)斜板到所述斜板上方，部分通過(guò)所述循環(huán)水取水口回流到所述循環(huán)泵再進(jìn)入所述缺氧區(qū)，部分作為產(chǎn)水則從所述溢流出水口溢流排出。
進(jìn)一步地，所述器體的高徑比大于3。采用高徑比大于3的所述器體，使所述器體的所述容腔便于形成從下到上的缺氧區(qū)和好氧區(qū)的兩個(gè)不同的功能區(qū)域，并分別設(shè)置第一射流器和第二射流器，實(shí)現(xiàn)了器體的所述容腔由上到下的溶解氧梯度變化。采用高徑比大于3的所述器體，能夠有效降低缺氧區(qū)的氧化還原電位，增加碳源利用效率；同時(shí)可以有效提高所述好氧區(qū)的充氧量，從而提高所述器體的容積負(fù)荷，能夠適用于用地空間受限的高有機(jī)物、高氮污水的處理。
進(jìn)一步地，所述第一射流器有多個(gè)；所述第二射流器有多個(gè)。所述第一射流器和所述第二射流器各設(shè)置多個(gè)，能夠提高反應(yīng)器的污水處理效率。
進(jìn)一步地，所述器體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)池體或鋼結(jié)構(gòu)罐體，所述器體的形式為圓柱形或方形。
進(jìn)一步地，所述循環(huán)泵、所述射流泵設(shè)置在所述器體外部的下部，使所述循環(huán)泵與所述循環(huán)泵取水口形成高度差、所述射流泵與所述射流泵取水口形成高度差。如此設(shè)置，可使所述循環(huán)泵、射流泵均采用大液位差取水增壓方式，降低設(shè)備選型功率，降低運(yùn)行電耗。
進(jìn)一步地，所述用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器還包括PLC，所述PLC分別與所述ORP探頭、所述DO探頭電連接；所述PLC能夠根據(jù)所述ORP探頭或所述DO探頭的讀數(shù)控制所述鼓風(fēng)機(jī)的變頻器的頻率或所述循環(huán)泵的泵入功率。在一個(gè)優(yōu)選方案中，所述ORP探頭設(shè)有≤-60mv的參數(shù)設(shè)定值；所述DO探頭設(shè)有≥2.0mg/L的參數(shù)設(shè)定值；若所述ORP探頭的讀數(shù)大于其參數(shù)設(shè)定值即＞-60mv，和/或所述DO探頭的讀數(shù)小于其參數(shù)設(shè)定值即＜2.0mg/L，所述ORP探頭、所述DO探頭的數(shù)值信號(hào)傳輸至所述PLC中，所述PLC將控制所述循環(huán)泵的泵入頻率、所述鼓風(fēng)機(jī)的變頻器的頻率，用于控制好氧區(qū)溶解氧濃度和缺氧區(qū)氧化還原電位，更好的解決了在工藝運(yùn)行過(guò)程中好氧、缺氧反應(yīng)對(duì)氧氣需求的矛盾，提升有機(jī)物、總氮去除效率。
進(jìn)一步地，所述用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器還包括整流板，所述整流板與所述器體的側(cè)壁連接；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。所述整流板能夠調(diào)整所述好氧區(qū)內(nèi)泥水混合物的上升流態(tài)，提高沉淀分離效果。
進(jìn)一步地，所述用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器還包括支撐架、第一出水管和第二出水管，所述支撐架設(shè)置在所述容腔內(nèi)且將所述容腔劃分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)；所述第一出水管為所述第一射流器的第二進(jìn)口與所述循環(huán)泵的出水口之間的連通管道，所述第一出水管設(shè)置在所述缺氧區(qū)的底部；所述第二出水管為所述第二射流器的第一進(jìn)口與所述射流泵的出水口之間的連通管道，所述第二出水管設(shè)置在所述好氧區(qū)的底部且設(shè)置在所述支撐架上。所述支撐架的設(shè)置便于將所述容腔劃分為缺氧區(qū)和好氧區(qū)，又不阻斷所述缺氧區(qū)和所述好氧區(qū)的互通，且還能用于支撐所述第二出水管。所述第一出水管設(shè)置在所述缺氧區(qū)的底部，所述器體的內(nèi)底部支撐所述第一出水管。
進(jìn)一步地，所述用于高有機(jī)物高氮污水處理的多功能生物反應(yīng)器還包括擋流板，所述擋流板設(shè)置在所述器體的底部，且設(shè)置在所述器體的所述污泥排放口和所述第一射流器之間；所述擋流板與所述污泥排放口之間形成污泥收集區(qū)。所述擋流板能夠抵擋所述第一射流器的擾動(dòng)，同時(shí)與所述污泥排放口之間形成污泥收集區(qū)，便于污泥收集，從而通過(guò)所述污泥排放口將污泥排出。
進(jìn)一步地，所述污泥排放口處設(shè)置有污泥排污管，所述污泥排污管上設(shè)有開(kāi)關(guān)閥。通過(guò)所述開(kāi)關(guān)閥使污泥從所述污泥排污管排出。
（發(fā)明人：代喜斌;肖劍華;陳偉;劉疏敏;向宗為;徐子旋;周托光）
