申请日2020.01.21
公开(公告)日2020.05.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种一体化循环床生物膜反应器。本发明提供的一体化循环床生物膜反应器包括具有容纳腔的缸体以及搅拌装置;所述缸体的容纳腔分隔为用于在好氧环境下对污水进行生物处理的生物反应区以及与生物反应区连通且用于对生物处理后的污水进行固液分离的固液分离区;所述搅拌装置的一端伸入生物反应区内，用于搅拌生物反应区。本发明提供的一体化循环床生物膜反应器通过集成式的高效生物反应区和气浮式固液分离区设计，降低了占地面积，提高了氧利用效率，大幅降低曝气量。
权利要求书
1.一种一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述一体化循环床生物膜反应器包括具有容纳腔的缸体以及搅拌装置;
所述缸体的容纳腔分隔为用于在好氧环境下对污水进行生物处理的生物反应区以及与生物反应区连通且用于对生物处理后的污水进行固液分离的固液分离区;
所述搅拌装置的一端伸入生物反应区内，用于搅拌生物反应区。
2.根据权利要求1所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述生物反应区顶部设置的水流出口通过筛网与所述固液分离区顶部设置的水流入口连通。
3.根据权利要求1或2所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述生物反应区内设有生物反应装置，所述生物反应装置包括自由填充于生物反应区中且用于与污水进行生化反应的生物膜载体、用于为生物反应区提供氧气的曝气装置、以及用于排出生物反应区中污泥的第一排泥装置。
4.根据权利要求3所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述曝气装置和所述第一排泥装置分别位于所述生物反应区底部。
5.根据权利要求4所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述缸体设有曝气入口和第一排泥口;其中，所述曝气入口与所述曝气装置连通，所述第一排泥口与所述第一排泥装置连通。
6.根据权利要求1或2所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述缸体设有微气泡释放口，该微气泡释放口位于固液分离区的底部，且与缸体外的微气泡发生装置连通。
7.根据权利要求6所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述固液分离区内设有用于排出固液分离区污泥的第二排泥装置。
8.根据权利要求7所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述第二排泥装置包括位于所述固液分离区底部的底泥收集装置以及位于所述固液分离区顶部的浮泥收集装置。
9.根据权利要求8所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述缸体设有第二排泥口和第三排泥口;其中，所述第二排泥口与所述底泥收集装置连通，所述第三排泥口与所述浮泥收集装置连通。
10.根据权利要求1或2所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述固液分离区设有隔板，用于分隔进行固液分离的污水和固液分离后的污水。
11.根据权利要求1所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌桨和搅拌电机，其中搅拌桨的一端向下伸入生物反应区内，搅拌桨的另一端向上穿出缸体顶部与搅拌电机的输出轴相连接;所述搅拌桨为螺旋型搅拌桨。
12.根据权利要求1或2所述的一体化循环床生物膜反应器，其特征在于，所述缸体设有污水入口和排水口;其中，所述污水入口位于所述缸体底部且与所述生物反应区连通;所述排水口与所述固液分离区连通，且位于所述固液分离区内固液分离后区域的中间位置。
13.一种污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法使用如权利要求1～12任一项所述的一体化循环床生物膜反应器，包括如下步骤：
1)污水进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，在好氧环境和搅拌装置的搅拌下进行生物处理;
2)生物处理后的污水进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区进行固液分离，将固液分离后的污水排出缸体或送往其他深度处理单元。
14.根据权利要求13所述的污水处理方法，其特征在于，所述污水处理方法具体包括如下步骤：
1)污水经污水入口进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，空气经曝气入口进入生物反应区内的曝气装置为生物反应区提供氧气，在好氧环境以及搅拌装置的搅拌下，污水通过生物膜载体进行生化反应，生化反应后污水中的污泥经第一排泥装置由第一排泥口排出缸体;
2)生物处理后的污水经筛网进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区，微气泡经微气泡释放口进入固液分离区，在微气泡上浮的作用下污水中的固体颗粒被送至液面上产生浮泥，浮泥经浮泥收集装置收集由第三排泥口排出缸体，在沉淀作用下污水中的污泥沉淀至底部产生底泥，底泥经底泥收集装置收集由第二排泥口排出缸体，固液分离后的污水经排水口排出缸体或送往其他深度处理单元。
说明书
一种一体化循环床生物膜反应器
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域。更具体地，涉及一种一体化循环床生物膜反应器。
背景技术
当前城市污水处理的主流技术是生物处理技术，按照微生物的生长方式，生物法可分为以活性污泥法为代表的悬浮生长法和以生物膜法为代表的附着生长法。目前，城市污水处理以活性污泥法的应用最广。但是，由于传统活性污泥法运行需要消耗大量的能源，运行费也较高，需要进行革新。为开发高效、低耗的城市污水处理新技术、新工艺，国内外开展了大量的研究，并取得了一定的成就。在这期间，以移动床生物膜反应器(MBBR)、曝气生物滤池(BAF)、生物膜和活性污泥的组合工艺(IFAS)为代表的生物膜技术为主的工艺，由于其在紧凑方面的优势在升级改造方面获得一定的优势。另外在20世纪末，一些创新型的工艺如厌氧氨氧化、好氧颗粒污泥技术也逐渐登上舞台。但无论是悬浮生长的生物处理技术，还是以IFAS、MBBR及BAF为代表的生物膜处理技术，都存在占地较大、能耗较高的问题。
污水处理厂向来都是能源消耗大户，特别是为了满足近年来的污水厂提标改造和日益收紧的排放需求，治理水污染所产生的能源消耗大幅增长也不容忽视。高额的运营成本使污水处理厂背负沉重的压力。此外，为了治理污染而大量消耗能源并非可持续发展的策略，亦会引发民众质疑。因此，开发低能耗、高能源回收潜力的污水处理技术，才更为符合可持续发展的环保产业精神。
为解决上述问题，本发明提供了一种一体化循环床生物膜反应器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化循环床生物膜反应器。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种一体化循环床生物膜反应器，包括具有容纳腔的缸体以及搅拌装置;
所述缸体的容纳腔分隔为用于在好氧环境下对污水进行生物处理的生物反应区以及与生物反应区连通且用于对生物处理后的污水进行固液分离的固液分离区;
所述搅拌装置的一端伸入生物反应区内，用于搅拌生物反应区。
优选地，所述生物反应区内设有生物反应装置，所述生物反应装置包括自由填充于生物反应区中且用于与污水进行生化反应的生物膜载体、用于为生物反应区提供氧气的曝气装置、以及用于排出生物反应区中污泥的第一排泥装置。
优选地，所述生物膜载体包括微生物载体和负载于微生物载体上的生物膜。
优选地，所述生物反应区顶部设置的水流出口通过筛网与所述固液分离区顶部设置的水流入口连通。
优选地，所述筛网的孔径不超过所述生物膜载体的粒径。
优选地，所述缸体设有污水入口，所述污水入口位于所述缸体底部，且与所述生物反应区连通，污水由该污水入口进入生物反应区。
优选地，所述曝气装置和所述第一排泥装置分别位于所述生物反应区底部。
优选地，所述缸体设有曝气入口，所述曝气入口与所述曝气装置连通，空气由该曝气入口进入曝气装置。
优选地，所述缸体设有第一排泥口，所述第一排泥口与所述第一排泥装置连通，生物反应区的污泥由该第一排泥口排出。
优先地，所述缸体设有微气泡释放口，该微气泡释放口位于固液分离区的底部，且与缸体外的微气泡发生装置连通。
优选地，所述固液分离区内设有用于排出固液分离区污泥的第二排泥装置。
优选地，所述第二排泥装置包括位于所述固液分离区底部的底泥收集装置以及位于所述固液分离区顶部的浮泥收集装置。
优选地，所述缸体设有第二排泥口，所述第二排泥口与所述底泥收集装置连通，用于排出固液分离区的底泥。
优选地，所述缸体设有第三排泥口，所述第三排泥口与所述浮泥收集装置连通，用于排出固液分离区的浮泥。
优选地，所述固液分离区设有隔板，用于分隔进行固液分离的污水和固液分离后的污水。
优选地，所述缸体设有排水口，用于排出固液分离后的污水;所述排水口与所述固液分离区连通，且位于所述固液分离区内固液分离后区域的中间位置。
优选地，所述搅拌装置包括搅拌桨和搅拌电机，其中搅拌桨的一端向下伸入生物反应区内，搅拌桨的另一端向上穿出缸体顶部与搅拌电机的输出轴相连接。
优选地，所述搅拌桨为螺旋型搅拌桨。
本发明还提供了一种使用上述一体化循环床生物膜反应器的污水处理方法，该方法下的一体化循环床生物膜反应器可因应不同的污水水质调节操作参数(如搅拌机转速、曝气量等)以满足多种污水处理的需求。
本发明提供的使用上述一体化循环床生物膜反应器的污水处理方法包括如下步骤：
1)污水进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，在好氧环境和搅拌装置的搅拌下进行生物处理;
2)生物处理后的污水进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区进行固液分离，将固液分离后的污水排出缸体或送往其他深度处理单元。
优选地，步骤1)中所述污水进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，在好氧环境和搅拌装置的搅拌下进行生物处理的过程具体包括：
污水进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，生物反应区内的曝气装置为生物反应区提供氧气，在好氧环境以及搅拌装置的搅拌下，污水通过生物膜载体进行生化反应，生化反应后污水中的污泥经第一排泥装置排出缸体。
进一步地，步骤1)中污水经污水入口进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区。
进一步地，步骤1)中空气经曝气入口进入生物反应区内的曝气装置为生物反应区提供氧气。
进一步地，步骤1)中生化反应后污水中的污泥经第一排泥装置由第一排泥口排出缸体。
优选地，步骤2)中所述生物处理后的污水进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区进行固液分离，将固液分离后的污水排出缸体或送往其他深度处理单元的过程具体包括：
生物处理后的污水经筛网进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区，微气泡经微气泡释放口进入固液分离区，在微气泡上浮的作用下进行污水的固液分离，将固液分离后的污水排出缸体或送往其他深度处理单元，固液分离后的污水中的污泥经第二排泥装置排出缸体。
进一步地，步骤2)中在微气泡上浮的作用下污水中的固体颗粒被送至液面上产生浮泥，浮泥经浮泥收集装置收集排出缸体，在沉淀作用下污水中的污泥沉淀至底部产生底泥，底泥经底泥收集装置收集排出缸体。
进一步地，步骤2)中浮泥经浮泥收集装置收集由第三排泥口排出缸体，底泥经底泥收集装置收集由第二排泥口排出缸体。
进一步地，步骤2)中固液分离后的污水经排水口排出缸体或送往其他深度处理单元。
优选地，所述污水处理方法具体包括如下步骤：
1)污水经污水入口进入位于缸体的容纳腔内的生物反应区，空气经曝气入口进入生物反应区内的曝气装置为生物反应区提供氧气，在好氧环境以及搅拌装置的搅拌下，污水经过生物膜载体进行生化反应，生化反应后污水中的污泥经第一排泥装置由第一排泥口排出缸体;
2)生物处理后的污水经筛网进入位于缸体的容纳腔内的固液分离区，微气泡经微气泡释放口进入固液分离区，在微气泡上浮的作用下污水中的固体颗粒被送至液面上产生浮泥，浮泥经浮泥收集装置收集由第三排泥口排出缸体，在沉淀作用下污水中的污泥沉淀至底部产生底泥，底泥经底泥收集装置收集由第二排泥口排出缸体，固液分离后的污水经排水口排出缸体或送往其他深度处理单元。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的一体化循环床生物膜反应器占地面积小，不仅仅有赖于集成式的高效生物反应区和气浮式固液分离区设计，同时也因为创新的混合方法可使生物膜载体填充率增加到75%以上;传统生物膜反应器(如IFAS、MBBR等)由于受到单一混合方式的限制，常规载体填充率仅为30～50%(最高不能超出67%);而本发明采用的创新混合方法，可有效解决由于传统技术混合效率低而导致的填充率无法增加的问题，大大提高体积利用率;此外，由于曝气需求低，因此本发明的一体化循环床生物膜反应器可向纵深方向发展，反应区水深可达到7-8米，从而大幅降低一体化循环床生物膜反应器所需的占地;
(2)本发明提供的一体化循环床生物膜反应器能耗极低，由于一体化循环床生物膜反应器内较高的生物膜载体填充率和较大的反应区水深，都有利于增加氧气传递，从而降低曝气量;而本发明最重要的特点是利用螺旋搅拌桨满足生物膜载体完全混合的需要，从而大大降低曝气需求;此外，在本一体化循环床生物膜反应器内可以采用灵活多变的曝气方式，不仅仅可以采用传统IFAS/MBBR技术所需的中气泡曝气，还可采用小气泡或微气泡曝气，从而有利于进一步提高氧气传质效率;
(3)本发明提供的一体化循环床生物膜反应器可做为独立的污水处理装置，满足一般生活污水、市政污水及部分工业污水的处理需求;
(4)本发明提供的一体化循环床生物膜反应器还可与其他污水、污泥处理单元相结合，形成灵活多变的污水处理工艺流程。(发明人马耀华;任婷婷;黄健伟;李国材)