专利名称：一种活性污泥反应器的制作方法
技术领域：
本发明属于废水处理装置领域，具体涉及一种低能耗的活性污泥反应器。
背景技术：
活性污泥法是一种利用微生物絮体处理废水的好氧生物处理方法，活性污泥法的原理是利用水中的好氧微生物在有氧条件下对有机物进行吸附和消耗，从而除去有机污染物。活性污泥法处理系统基本上由曝气池、曝气装置、沉降池和污泥回流设备组成，在实际运行中，污水首先与沉淀池回流的活性污泥混合进入曝气池，在曝气装置的曝气作用下，污水与活性污泥充分接触，废水中的有机物被活性污泥所吸附，并被活性污泥中的微生物群体所代谢分解，从而降低了水中有机物的含量。其中，曝气池和曝气装置是活性污泥处理系统中最为核心的装置，二者的构造直接影响到了活性污泥处理系统的效率和能耗，曝气是一个非常耗能的过程，一般情况下曝气的能耗要占整个处理系统能耗的60%-80%。 深井曝气法是活性污泥法的一种典型工艺，深井曝气法在地下深竖井构筑物中进行曝气，具有曝气时间短、充氧能力大、处理效果好的优点。现有技术中，《水处理新技术及工程设计》(汪大晕雷乐成编著，2001年05月第I版，273-274页)一书中公开了一种气提循环式深井，所述气提循环式深井在深井的内部设置有降流管，在所述降流管的外壁和所述深井的内壁之间形成升流区，此处的液体呈升流状，所述降流管的上端开口与深井内部相连通，污水由降流管的上端进入，深井内设置有曝气装置；该装置在启动时，先在升流区一侧比较浅的部位进行曝气，由于气提作用，液体在井内开始循环，待液流达到完全循环后，再在降流管内逐步供给空气，直到全部空气完全由降流管内供应为止。上述气提循环式深井中的空气在供氧的同时，还是循环的动力，但是上述气提循环式深井的缺陷在于当该装置的液流达到完全循环后在降流管内逐步供给空气时，为了防止气体溢出，必须在较深的位置进行曝气，从而导致曝气时克服的水压加大，致使装置的能耗较高。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中的气提循环式深井为了防止气体溢出，必须在较深的位置进行曝气，从而导致曝气能耗较大的问题，进而提供一种能够大幅度降低能耗的活性污泥反应器。本发明所述的低能耗的活性污泥反应器的技术方案为
一种活性污泥反应器，包括
反应器筒体，在所述反应器筒体上设置有进水口和出水口 ；
降流管，设置在所述反应器筒体内且所述降流管的上缘接近所述反应器筒体内的上液面，所述降流管的外壁与所述反应器筒体的内壁之间形成升流区，所述降流管内的液体和所述升流区的液体形成循环；
还设置有曝气装置，所述曝气装置的出气口设置在所述降流管内且位于所述降流管的上部；叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管内，所述叶轮式推进器适宜于推动所述降流管内的液体向下流动；
所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管顶部；
所述曝气装置的出气口设置在所述叶轮式推进器的下方；
所述反应器筒体为封闭筒体，在所述反应器筒体的顶部设置有排气口，与所述排气口连接设置有第一排气阀；
所述叶轮式推进器的推流速度为O. 5-5m/s ；
在所述反应器筒体的底部设置有搅拌器；
所述的活性污泥反应器，还设置有
置换罐，所述置换罐与所述反应器筒体的高压区处于基本水平的位置，与所述置换罐连通设置有用于将未处理的污水送入所述置换罐的进水阀和用于放出所述置换罐中液体的出水阀，在所述置换罐的顶部设置有第二排气阀；
与所述置换罐连通设置有第一循环管道和第二循环管道，所述置换罐分别通过所述第一循环管道和第二循环管道与所述反应器筒体相连通，在所述第一循环管道上设置有第一循环水阀，在所述第二循环管道上设置有第二循环水阀；
在所述第一循环管道或第二循环管道上设置有推流装置；在所述置换罐的顶部设置有排泥阀；
所述置换罐包括圆柱形筒体以及分别与所述圆柱形筒体的两个底面连接置的锥形筒体，所述两个锥形筒体沿远离所述圆柱形筒体的方向逐渐收缩；
本发明提供所述的活性污泥反应器的运行方法，包括
(1)打开所述第二排气阀，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀和出水阀，，开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐；
(2)待所述未处理的污水灌满所述置换罐后，关闭所述进水阀和第二排气阀，打开所述第一循环水阀和第二循环水阀，开启所述推流装置，将所述反应器筒体中处理后的出水与所述置换罐中未经处理的污水进行置换；
(3)待所述置换罐内未处理的污水全部进入所述反应器后，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀，开启所述第二排气阀和所述出水阀，将所述处理后的出水放出，然后再将未处理的污水送入所述置换罐进行下一轮置换；
在所述步骤(3 )中，待所述置换罐内未处理的污水全部进入所述反应器后，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀，开启所述第二排气阀，所述置换罐中的气体发生上浮，带动污泥上浮，实现出水与污泥的分离后，再开启所述出水阀，将分离后的出水放出，剩余的污泥仍旧滞留在所述置换罐中；
待分离后的出水放出后，关闭所述出水阀，开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐与所述污泥混合；在所述步骤(3)中开启所述第二排气阀的同时还开启所述排泥阀，通过所述排泥阀排出部分污泥。本发明所述的活性污泥反应器的优点在于
(I)本发明提供的所述活性污泥反应器，在所述降流管内设置有叶轮式推进器，所述叶轮式推进器推动所述降流管内的液体向下流动，液体到达反应器筒体的底部后，由于气泡自身的提升作用，带动所述液体向上返流至反应器筒体的上部开口处，再次进入降流管内部进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管内的液体与所述升流区的液体形成循环；本发明所述的活性污泥反应器，将所述曝气装置的出气口设置在所述降流管内且位于所述降流管的上部，且靠近所述叶轮反应器筒体内的液面设置，从而使得所述叶轮式推进器易于克服曝气气泡的升流，降低了叶轮式推进器的能耗，同时也使得所述曝气装置出气口上方的水位较浅，水压较低，有效降低了曝气的能耗。相较于现有技术中采用水泵作为液体循环的动力，本发明的活性污泥反应器中采用叶轮式推进器，能够大幅度降低能耗，本发明提供的所述活性污泥反应器的耗电量小于传统活性污泥反应器的1/15-1/2。(2)本发明提供的所述活性污泥反应器，设置所述反应器筒体为封闭筒体，在所述反应器筒体的顶部设置有排气口，与所述排气口连接设置有第一排气阀。本发明通过设置所述反应器筒体为封闭筒体，有效增加了反应器内部的压力，有利于氧气的溶解，提高了混合液中溶解氧的浓度，提高了活性污泥的净化反应速率。(3)本发明提供的所述活性污泥反应器，设置所述叶轮式推进器的叶轮位于所述降流管的顶部时，设置所述曝气装置位于所述叶轮式推进器叶轮的下方，其优点在于，所述 曝气装置出气口出来的气泡不经过所述叶轮推进器的叶轮，有效避免由于所述叶轮的搅拌而导致气泡的合并；然而当所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管的底部时，由于所述降流管底部的压力较大，大部分氧已经是以溶解氧的形式存在，气泡尺寸较小，此时由于所述叶轮的搅拌而导致气泡发生合并的可能性比较低，同时所述叶轮的搅拌能够增加气液之间的接触面积，有利于所述液体循环，再者，当所述叶轮推进器的叶轮设置于所述降流管底部时，更便于反应器的维修与维护。(4)本发明所述活性污泥反应器，还设置有置换罐，所述置换罐与所述反应器筒体的高压区处于基本水平的位置，与所述置换罐连通设置有用于将未处理的污水送入所述置换罐的进水阀和用于放出所述置换罐中液体的出水阀，在所述置换罐的顶部设置有第二排气阀；
与所述置换罐连通设置有第一循环管道和第二循环管道，所述置换罐分别通过所述第一循环管道和第二循环管道与所述反应器筒体相连通，在所述第一循环管道上设置有第一循环水阀，在所述第二循环管道上设置有第二循环水阀；在所述第一循环管道或第二循环管道上设置有推流装置；
本发明通过设置所述置换罐，在实际运行中，首先打开第二排气阀，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀和出水阀开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐，且待所述未处理的污水灌满所述置换罐后，关闭所述进水阀和第二排气阀，打开所述第一循环水阀和第二循环水阀，开启所述推流装置，将所述反应器筒体中处理后的出水与所述置换罐中未经处理的污水进行置换，待所述置换罐内未处理的污水全部进入所述反应器后，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀，开启所述第二排气阀，所述置换罐中的气体发生上浮，带动污泥上浮，实现出水与污泥的分离后，再开启所述出水阀，将分离后的出水放出，剩余的污泥仍旧滞留在所述置换罐中；待分离后的出水放出后，关闭所述出水阀，开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐与所述污泥混合后进行下一轮的置换。本发明通过设置所述置换罐与所述反应器的高压区处于基本水平的位置，其中所述“反应器的高压区”为压力大于O. IMpa的区域，因此当所述反应器为常压反应器时，所述置换罐与所述反应器的底部基本水平设置且所述置换罐的高度要低于所述反应器的高度，向所述置换罐中进水所需的能耗低于直接向所述反应器筒体中进水的能耗；当所述反应器为密闭式加压反应器时，由于所述反应器内压力较大，而本发明中的置换罐可以实现常压进水，因此向所述置换罐中进水所需的能耗同样低于直接向所述反应器筒体中进水的能耗；本发明中所述的置换罐，当水进入所述置换罐中后，开启所述第一循环水阀和第二循环水阀，所述推流装置两端的水压保持平衡，此时所述推流装置只需要克服液体的管道阻力即可实现反应器筒体中处理后的出水与所述置换罐中未经处理的污水之间的置换，这一过程能耗极低，因此通过设置本发明中所述的置换装置进行进水和出水的置换，其能耗要低于现有技术中反应器的进水能耗。同时，本发明中的置换罐起到了二沉池的作用，无需再额外设置二沉池和污泥回流装置，节省了污泥回流的动力。本发明中所述反应器筒体的高压区压力大于O. IMpa，在该压力水平下，反应器中处理后的出水中溶解氧的浓度较高，当反应器中处理后的出水进入所述置换罐后，开启所述第二排气阀，使得所述置换罐与外界大气相连通，所述置换罐中的压力恢复到大气压状态，从而导致所述置换罐中溶解的大量气体上浮，足以带动污泥上浮。
(5)本发明所述的活性污泥反应器，在所述置换罐的顶部设置有排泥阀，通过设置所述排泥阀，当所述置换罐中的气体发生上浮，带动出水中的污泥上浮时，开启所述排泥阀，能够排出部分污泥，实现污泥的更新。为了使本发明所述的技术方案更加便于理解，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。
如图I所示是本发明所述的密闭式低能耗活性污泥反应器的结构示意 如图2所示是本发明所述的设置有进水管的敞开式活性污泥反应器的结构示意图； 如图3所示是本发明所述的底部设置有搅拌器的密闭式活性污泥反应器的结构示意
如图4所示是本发明所述的底部设置有搅拌器的敞开式活性污泥反应器的结构示意
如图5所示是本发明所述的设置有进水管和搅拌器的密闭式活性污泥反应器的结构示意图。如图6所示是本发明所述的设置有置换罐的活性污泥反应器的结构示意图。其中，附图标记为
11-反应器筒体；111-进水口 ；112-出水口 ；114-出水管；115-布水器；116-排气口 ；117-搅拌器；1161_第一排气阀；12_降流管；13_叶轮式推进器；130_推进器传动电机；131-叶轮；14_曝气装置；15_升流区；122_溢流槽；113_进水管；16_置换罐；161_进水阀；162-出水阀；163-第二排气阀；164-排泥阀；165-第一循环管道；166-第二循环管道；1651-第一循环水阀；1661_第二循环水阀；167_循环水泵。
具体实施例方式实施例I本实施例中所述的活性污泥反应器如图I所示，为具有上盖的密闭式活性污泥反应器，其组成包括
反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为25m,直径为6. 6m,在所述反应器筒体11的底部上设置有进水口 111和出水口 112。为了进一步使进水得以均匀分布，本实施例在所述反应器筒体11的底部，与所述进水口 111连接设置有布水器115 ;在本实施例中，所述反应器筒体11为封闭筒体，在所述反应器筒体11的顶部设置有排气口 116，与所述排气口 116连接设置有第一排气阀1161。降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置；本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4. 4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。本实施例中所述的活性污泥反应器，与所述出水口 112连通设置有出水管114，所述出水管114的进水端与所述降流管12的内部相连通且位于所述降流管12的下部。·叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，与所述叶轮式推进器13外接设置有推进器传动电机130 ；
曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮式推进器13的下方。本实施例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水口111和布水器115送入所述反应器筒体11内部，进水量为400m3/h，进水中BOD含量为3000mg/L，开启曝气装置，同时启动所述推进器传动电机130并带动所述叶轮式推进器13的叶轮转动，所述曝气装置的风机风量为9600m3/h，风压为llkpa，风机动力为55kw，所述推进器传动电机130的动力为7. 5kw，所述叶轮式推进器13推动所述降流管12内的液体向下流动，所述叶轮式推进器13的推流速度为 lm/s ;
(2)在所述降流管12内的液体向下流动的过程中，一部分混合液通过出水管排出，剩余的混合液到达反应器筒体11的底部，与从所述布水器115新进入的混合液发生混合，并在气泡的提升作用下升流至反应器筒体11的上部；
(3)升流至反应器筒体11上部的混合液从所述降流管12的上部开口处进入所述降流管12内部进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管12内的液体与所述升流区15的液体形成循环。本实施例中污水的停留时间为2小时，用第一排气阀控制反应器内的气压为45kpa左右，出水BOD为250mg/L，B0D去除率为92%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是O. 2kwH,去除每千克BOD耗电量仅为O. 08kwH。实施例2
本实施例中所述的活性污泥反应器，如图2所示，包括
反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为30m，直径为6m，在所述反应器筒体11的顶部侧壁上设置有溢流槽122，在所述溢流槽122上设置有出水口 112。本实施例在所述反应器筒体的顶部还设置有进水口 111 ;本实施例中所述活性污泥反应器为敞开式，即所述反应器筒体11内的液体液面直接与大气相连通。降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，作为优选的实施方式，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置；本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4. 4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。本实施例中与所述进水口 111连通设置有进水管113，所述进水管113的出水端与所述降流管12的内部相连通。叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，所述叶轮131位于所述进水管113的出水端的下方，本实施例中所述叶轮式推进器13外接有推进器传动电机130 ；
曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，且靠近所述反应器筒体11内的液面设置，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮131的下方。本实施例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水管送入所述降流管12的内部，进水量为400m3/h，进水污水水质BOD为3000mg/L，开启曝气装置，同时启动所述推进器传动电机130并带动所述叶轮式推进器13的叶轮转动，所述曝气装置14的风机风量为9600m3/h，风压为5kpa,风机动力为30kw,所述推进器传动电机130的动力为 . 5kw,所述叶轮式推进器13推动所述降流管12内的液体向下流动，所述叶轮式推进器13的推流速度为lm/s ；
(2)所述降流管12内的液体向下流动到达反应器筒体11的底部后，在气泡的提升作用下再升流至反应器筒体11的上部；
(3)升流至反应器筒体11上部的混合液一部分溢流至所述溢流槽122，并由所述出水口排出，另一部分从所述降流管12的上部开口处再次进入降流管12内部，与从所述进水管113进入的混合液混合后进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管12内的液体与所述升流区15的液体形成循环。本实施例中污水的停留时间为2小时，出水BOD为300mg/L，BOD去除率为90%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是 O. 18kwH，去除每千克BOD耗电量仅为O. 07kwH,耗电量小于传统活性污泥法的5分之I。实施例3
本实施例中所述的低能耗活性污泥反应器如图3所示，为具有上盖且底部设置有搅拌器的密闭式活性污泥反应器，其组成包括
反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为25m,直径为6. 6m,在所述反应器筒体11的底部上设置有进水口 111和出水口 112。为了进一步使进水得以均匀分布，本实施例在所述反应器筒体11的底部，与所述进水口 111连接设置有布水器115 ;为了保持整个反应体系中泥水混合物的均匀性，本实施例在所述反应器筒体11的底部设置有搅拌器117，所述反应器筒体11为封闭筒体，在所述反应器筒体11的顶部设置有排气口 116，与所述排气口 116连接设置有第一排气阀1161。降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置，本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。本实施例中所述的活性污泥反应器，与所述出水口 112连通设置有出水管114，所述出水管114的进水端与所述降流管12的内部相连通且位于所述降流管12的下部。叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，与所述叶轮式推进器13外接设置有推进器传动电机130 ；
曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮131的上方，且同时靠近所述叶轮131设置。本实施例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水口111和布水器115送入所述反应器筒体11内部，进水量为400m3/h，进水污水水质BOD为3000mg/L，开启曝气装置14，同时启动所述推进器传动电机130并带动所述叶轮式推进器13的叶轮131转动，所述曝气装置14的风机风量为9600m3/h，风压为lOkpa，风机动力为50kw，所述推进器传动电机130的动力为5kw，所述叶轮式推进器13推动所述降流管12内的液体向下流动，所述叶轮式推进器13的推流速度为O. 5m/s ；
(2)在所述降流管12内的液体向下流动的过程中，一部分混合液通过出水管排出，剩余的混合液到达反应器筒体11的底部，与从所述布水器115新进入的混合液发生混合，并在气泡的提升作用下升流至反应器筒体11的上部；
(3)升流至反应器筒体11上部的混合液从所述降流管12的上部开口处进入所述降流管12内部进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管12内的液体与所述升流区15的液体形成循环。本实施例中污水的停留时间为2小时，用第一排气阀控制反应器内的气压为45kpa左右，出水BOD为250mg/L，B0D去除率为92%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是O. 2kwH,去除每千克BOD耗电量仅为O. 08kwH。实施例4
本实施例为底部设置有搅拌器的的敞开式低能耗活性污泥反应器，如图2所示，包括反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为30m，直径为6m，在所述反应器筒体的顶部侧壁上设置有溢流槽122，在所述溢流槽122上设置有出水口 112。本实施例在所述反应器筒体的顶部还设置有进水口 111 ;为了保持整个反应体系中泥水混合物的均匀性，本实施例在所述反应器筒体11的底部设置有搅拌器117 ;本实施例中所述活性污泥反应器2为敞开式，即所述反应器筒体内的液体液面直接与大气相连通。降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，作为优选的实施方式，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置，本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。
本实施例中与所述进水口 111连通设置有进水管113，所述进水管113的出水端与所述降流管12的内部相连通。叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，所述叶轮位于所述进水管113的出水端的下方，本实施例中所述叶轮式推进器13外接有推进器传动电机130 ；
曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮131的上方。本实施例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水管113送入所述降流管12的内部，进水量为400m3/h，进水BOD含量为3000mg/L开，开启曝气装置14，同时启动所述推进器传动电机130并带动所述叶轮式推进器13的叶轮131转动，所述曝气装置14的风机风量为 9600m3/h，风压为4. 5kpa，风机动力为26kw，所述推进器传动电机130的动力为10kw，所述叶轮式推进器13推动所述降流管12内的液体向下流动，所述叶轮式推进器13的推流速度为 5m/s ；
(2)所述降流管12内的液体向下流动到达反应器筒体11的底部后，在气泡的提升作用下再升流至反应器筒体11的上部；
(3)升流至反应器筒体11上部的混合液一部分溢流至所述溢流槽122，并由所述出水口 112排出，另一部分从所述降流管12的上部开口处再次进入降流管12内部，与从所述进水管113进入的混合液混合后进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管12内的液体与所述升流区15的液体形成循环。本实施例中污水的停留时间为2小时，出水BOD为300mg/L，BOD去除率为90%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是 O. 17kwH，去除每千克BOD耗电量仅为O. 06kwH。上述实施例I至实施例5中所述叶轮式推进器13的叶轮131都是设置于所述降流管12顶部，作为可选择的实施方式，所述叶轮131也可以设置在所述降流管12的底部，当所述叶轮推进器12的叶轮131设置于所述降流管12底部时，更便于反应器的维修与维护。实施例5
本实施例为顶部设置有进水管113、底部设置有搅拌器117的的密闭式低能耗活性污泥反应器，如图5所示，包括
反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为25m,直径为6. 6m,在所述反应器筒体的顶部侧壁上设置有溢流槽122，在所述溢流槽122上设置有出水口 112。本实施例在所述反应器筒体的顶部还设置有进水口 111 ;为了保持整个反应体系中泥水混合物的均匀性，本实施例在所述反应器筒体11的底部设置有搅拌器117 ;在所述反应器筒体11的顶部设置有排气口 116，与所述排气口 116连接设置有第一排气阀1161。降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，作为优选的实施方式，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置，本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。本实施例中与所述进水口 111连通设置有进水管113，所述进水113管的出水端与所述降流管12的内部相连通。叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，且所述叶轮131设置在所述降流管12的底部，本实施例中所述叶轮式推进器13外接有推进器传动电机130。曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮131的上方。本实施例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水管113送入所述降流管12的内部，进水量为400m3/h，进水BOD含量为3000mg/L，开启曝气装置14，同时启动所述推进器传动电机·130并带动所述叶轮式推进器13的叶轮131转动，所述曝气装置14的风机风量为9600m3/h,风压为IOkpa,风机动力为45kw,所述推进器传动电机130的动力为5kw,所述叶轮式推进器13推动所述降流管12内的液体向下流动，所述叶轮式推进器13的推流速度为lm/s ；
(2)所述降流管12内的液体向下流动到达反应器筒体11的底部后，在气泡的提升作用下再升流至反应器筒体11的上部；
(3)升流至反应器筒体11上部的混合液一部分溢流至所述溢流槽122，并由所述出水口 112排出，另一部分从所述降流管12的上部开口处再次进入降流管12内部，与从所述进水管进入的混合液混合后进行下一轮的曝气处理，从而使得所述降流管12内的液体与所述升流区15的液体形成循环。本实施例中污水的停留时间为2小时，用第一排气阀控制反应器内的气压为45kpa左右，出水BOD为230mg/L，BOD去除率为93%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是 O. 18kwH，去除每千克BOD耗电量仅为O. 07kwH。实施例6
如图6所示，本实施例中所述反应器为高压反应器，包括
反应器筒体11，所述反应器筒体11为圆柱体形，高度为15m，直径为6. 6m，所述反应器筒体内的气压为IMpa，该反应器采用纯氧曝气；
降流管12，所述降流管12设置在所述反应器筒体11内部且所述降流管12的上缘接近所述反应器筒体11内的上液面，作为优选的实施方式，所述降流管12与所述反应器筒体11同轴设置，本实施例中所述降流管12和所述反应器筒体11的直径之比为I :4 ;所述降流管12的外壁与所述反应器筒体11的内壁之间形成升流区15，所述降流管12内的液体和所述升流区15的液体形成循环。本实施例中在所述反应器筒体11的侧壁上设置有进水口 111和出水口 112。叶轮式推进器13，所述叶轮式推进器13的叶轮131设置在所述降流管12内，且所述叶轮131位于所述进水管113的出水端的下方，本实施例中所述叶轮式推进器13外接有推进器传动电机130。曝气装置14，所述曝气装置14的出气口设置在所述降流管12内且位于所述降流管12的上部，所述曝气装置14的出气口设置在所述叶轮131的上方。
还连接设置有
置换罐16，所述置换罐16的高度为15m，本实施例中所述置换罐16与所述反应器的处于水平的位置；与所述置换罐16连通设置有用于将未处理的污水送入所述置换罐的进水阀161和用于放出所述置换罐中液体的出水阀162，在所述置换罐16的顶部设置有第二排气阀163 ;在所述置换罐16的顶部设置有排泥阀164 ;本实施例中所述置换罐16包括圆柱形筒体以及分别与所述圆柱形筒体的两个底面连接置的锥形筒体，所述两个锥形筒体沿远离所述圆柱形筒体的方向逐渐收缩。第一循环管道165和第二循环管道166，所述第一循环管道165和所述第二循环管道166分别与所述两个锥形筒体的收缩端相连通，进而所述置换罐16分别通过所述第一循环管道165和第二循环管道166与所述反应器筒体11相连通，在所述第一循环管道165上设置有第一循环水阀1651，在所述第二循环管道上设置有第二循环水阀1661 ；
在所述第一循环管道165上设置有推流装置167，所述推流装置167为设置在所述第一循环管道165中的叶轮，作为可选择的实施方式，所述推流装置167也可以设置在所述第 二循环管道166中。本实施例中所述的活性污泥反应器的运行方法为
在启动阶段，首先关闭所述置换罐16的第一循环水阀1651和第二循环水阀1661，通过所述进水口 111向所述反应器筒体11中送入污泥和污水的混合液，然后开启曝气装置14和叶轮式推进器13，污泥和污水的混合液在叶轮131的推动作用下沿所述降流管12向所述反应器筒体11流动，部分进入反应器筒体11的混合液沿所述升流区回流，污水进水量为400m3/h，进水中 BOD 含量为 3000mg/L ；
待进入所述反应器筒体11的污水完成处理后，开启所述置换罐16进行置换，具体步骤
为
(1)打开所述第二排气阀163，关闭所述第一循环水阀1651、第二循环水阀1662和出水阀162，开启所述进水阀161，将未处理的污水送入所述置换罐16 ；
(2)待所述未处理的污水灌满所述置换罐16后，关闭所述进水阀161和第二排气阀163，打开所述第一循环水阀1651和第二循环水阀1661，开启所述推流装置167，将所述反应器筒体11中处理后的出水与所述置换罐16中未经处理的污水进行置换；
(3)待所述置换罐16内未处理的污水全部进入所述反应器筒体11后，关闭所述第一循环水阀1651、第二循环水阀1662，开启所述第二排气阀163，所述置换罐16中的气体发生上浮，带动出水中的污泥上浮，实现出水与污泥的分离，然后开启所述出水阀162，分离后的出水放出；同时开启所述排泥阀167，能够排出部分污泥，大部分污泥仍旧滞留在所述置换罐16中；
(4)关闭所述出水阀162，开启所述进水阀161，将未处理的污水送入所述置换罐16与所述污泥混合后进行下一轮的置换。本实施例中污水在所述反应器筒体内的停留时间为I小时，出水BOD为^Mmg/L，BOD去除率为_ ;本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是UkwH，去除每千克BOD耗电量仅为O. 04kwH,需要说明的是,上沭能耗不包含制氧的耗电量。此外，本发明中所述的“反应器筒体的高压区”是指反应器筒体11内压力大于O. IMpa的区域。在上述实施例6中，所述高压反应器筒体内的气压为IMpa，整体大于O.IMpa，因此所述高压反应器筒体内均为高压区，所述置换罐与所述高压反应器的筒体水平设置。如果所述反应器为敞开式的常压反应器，则所述置换罐与所述反应器筒体的底部区域处于基本水平的位置。对比例
为了证明本发明所述的活性污泥反应器的技术效果，本发明还设置了对比例
对比例I
本对比例中的活性污泥反应器为背景技术中所述的气提循环式深井，所述深井井深30m,直径为6m ；
所述深井中降流管和所述深井的直径之比为I :4. 4，所述降流管的外壁与所述深井的内壁之间形成升流区，所述降流管内的液体和所述升流区的液体形成循环。本对比例中设 置有进水管，所述进水管的出水端与所述降流管的内部相连通，且位于所述降流管的上部。本对比例中所述的气提循环式深井的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述进水管送入所述降流管12的内部，进水量为400m3/h，进水污水水质BOD为3000mg/L，；
(2)启动曝气装置，所述曝气装置的风机风量为9600m3/h，风压为5kpa，风机动力为30kw，先在升流区一侧比较浅的部位进行曝气，由于气提作用，液体在井内开始循环，待液流达到完全循环后，再在降流管内逐步供给空气，直到全部空气完全由降流管供应为止。本实施例中污水的停留时间为2小时，出水BOD为300mg/L，BOD去除率为90%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是O. 85kwH,去除每千克BOD耗电量为O. 32kwH。对比例2
本对比例中的活性污泥反应器为背景技术中所述的水泵循环式深井，所述深井的井深30m,直径 6m ；
所述深井中降流管和所述深井的直径之比为I :4. 4，所述降流管的外壁与所述深井的内壁之间形成升流区，所述降流管内的液体和所述升流区的液体形成循环；所述降流管的入水口高于深井内混合液的液面，在所述升流区的上部与所述降流管的入水口之间连接设置有循环泵，污水与回流污泥的混合液以及空气通过降流管的上端进入。本对比例中所述的活性污泥反应器的工作过程为
(1)将回流污泥和污水的混合液通过所述降流管的入口送入所述降流管12的内部，进水量为400m3/h，进水污水水质BOD为3000mg/L ；
(2)启动曝气装置，所述曝气装置的风量9600m3/h，风压52kpa，动力277kw，同时启动循环泵，将升流区中的污水抽出，再由降流管的入口送入从而形成循环，所述循环泵的流量为 4800m3/h,扬程 6m,动力 142kw ；
本实施例中污水的停留时间为2小时，出水BOD为300mg/L，BOD去除率为90%。本实施例中所述的活性污泥反应器，每处理一吨水的能耗是O. 84kwH,去除每千克BOD耗电量为O. 31kwH。对比例3
本对比例中的活性污泥反应器为背景技术中所述的HCR反应器，所述HCR反应器为两端封闭的塔体容器，该塔体高度为30m，其顶部安装射流器，并开有排气孔。将回流污泥和污水的混合液通过泵提升送入所述HCR反应器的内部，进水量为400m3/h，进水污水水质BOD为 3000mg/L。所述HCR反应器出水一部分经二沉池，沉淀后排放，另一部分出水通过循环泵加压与进水、回流污泥在管道中混合后进入HCR顶部的射流器，形成高速射流，同时由于负压作用吸入大量空气，射流器的两相喷头下方形成高速紊流剪切区，将吸入的空气切割成细微气泡；所述循环水泵的扬程为15m，流量为4800m3/h，动力为355kw ;在塔底底部用空压机通入高压空气进行补充充氧，所述空压机的空气流量为1320m3/h，风压为280kpa，动力为220kw。本实施例中污水的停留时间为2小时，出水BOD为300mg/L，BOD去除率为90%。每处理一吨水的能耗是I. 15kwH，去除每千克BOD耗电量为O. 43kwH。通过所述对比例可知，利用现有技术中的气提循环式和水泵循环式深井每处理一吨水的能耗远高于本发明中所述的活性污泥反应器。 虽然本发明已经通过具体实施方式
对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。
权利要求
1.一种活性污泥反应器，包括 反应器筒体，在所述反应器筒体上设置有进水口和出水口 ； 降流管，设置在所述反应器筒体内且所述降流管的上缘接近所述反应器筒体内的上液面，所述降流管的外壁与所述反应器筒体的内壁之间形成升流区，所述降流管内的液体和所述升流区的液体形成循环； 其特征在于，还设置有 曝气装置，所述曝气装置的出气口设置在所述降流管内且位于所述降流管的上部； 叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管内，所述叶轮式推进器适宜于推动所述降流管内的液体向下流动。
2.根据权利要求I所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管顶部。
3.根据权利要求2所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述曝气装置的出气口设置在所述叶轮式推进器的下方。
4.根据权利要求I所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管的底部。
5.根据权利要求1-4任一所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述反应器筒体为封闭筒体，在所述反应器筒体的顶部设置有排气口，与所述排气口连接设置有第一排气阀。
6.根据权利要求1-5任一所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述叶轮式推进器的推流速度为O. 5-5m/s。
7.根据权利要求1-6任一所述的活性污泥反应器，其特征在于，还设置有 置换罐，所述置换罐与所述反应器筒体的高压区处于基本水平的位置，与所述置换罐连通设置有用于将未处理的污水送入所述置换罐的进水阀和用于放出所述置换罐中液体的出水阀，在所述置换罐的顶部设置有第二排气阀； 与所述置换罐连通设置有第一循环管道和第二循环管道，所述置换罐分别通过所述第一循环管道和第二循环管道与所述反应器筒体相连通，在所述第一循环管道上设置有第一循环水阀，在所述第二循环管道上设置有第二循环水阀； 在所述第一循环管道或第二循环管道上设置有推流装置。
8.根据权利要求7所述的活性污泥反应器，其特征在于，在所述置换罐的顶部设置有排泥阀。
9.根据权利要求7或8所述的活性污泥反应器，其特征在于，所述置换罐包括圆柱形筒体以及分别与所述圆柱形筒体的两个端面连接设置的锥形筒体，所述两个锥形筒体沿远离所述圆柱形筒体的方向逐渐收缩。
10.采用权利要求7-9任一所述的活性污泥反应器的运行方法，包括以下步骤 (1)打开所述第二排气阀，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀和出水阀，开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐； (2)待所述未处理的污水灌满所述置换罐后，关闭所述进水阀和第二排气阀，打开所述第一循环水阀和第二循环水阀，开启所述推流装置，将所述反应器筒体中处理后的出水与所述置换罐中未经处理的污水进行置换； (3)待所述置换罐内未处理的污水全部进入所述反应器后，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀，开启所述第二排气阀和所述出水阀，将所述处理后的出水放出，然后再将未处理的污水送入所述置换罐进行下一轮置换。
11.根据权利要求10所述的活性污泥反应系统的运行方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，待所述置换罐内未处理的污水全部进入所述反应器筒体后，关闭所述第一循环水阀、第二循环水阀，开启所述第二排气阀，所述置换罐中的气体发生上浮，带动污泥上浮，实现出水与污泥的分离后，再开启所述出水阀，将分离后的出水放出，剩余的污泥仍旧滞留在所述直换te中； 关闭所述出水阀，开启所述进水阀，将未处理的污水送入所述置换罐与所述污泥混合进行下一轮置换。
12.根据权利要求10或11所述的活性污泥反应系统的运行方法，其特征在于，在所述步骤(3)中开启所述第二排气阀的同时还开启所述排泥阀，通过所述排泥阀排出部分污泥。
全文摘要
本发明所述的活性污泥反应器，包括反应器筒体；降流管，设置在所述反应器筒体内且所述降流管的上缘接近所述反应器筒体内的上液面，所述降流管的外壁与所述反应器筒体的内壁之间形成升流区，所述降流管内的液体和所述升流区的液体形成循环；还设置有曝气装置，所述曝气装置的出气口设置在所述降流管内且位于所述降流管的上部；叶轮式推进器，所述叶轮式推进器的叶轮设置在所述降流管内，所述叶轮式推进器适宜于推动所述降流管内的液体向下流动。相较于现有技术中采用水泵作为液体循环的动力，本发明的活性污泥反应器中采用叶轮式推进器，能够大幅度降低能耗。
文档编号C02F3/12GK102897905SQ20121036525
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者冯秀娟 申请人:冯秀娟