专利名称：泥水自循环型阶式反应器及其除磷脱氮方法
技术领域：
本发明是环境工程中的污水处理工程技术，尤其是应用于生活污水及城市污水高效除磷脱氮的节能型先进工艺，属于环境保护的技术领域。
背景技术：
目前我国污水处理水平较低，主要水系湖泊氨氮、总磷超标严重，富营养化问题突出，近岸海域赤潮现象时有发生。水体中氮磷污染主要来源于生活污水和农业面源污染，其中生活污水则是许多水体的主要污染源。我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)对排放污水中氮磷指标做了严格限定。目前我国城市污水处理厂除磷脱氮工艺以A2/O工艺及其改良工艺为主，实际应用中对不同水质和规模适应性不强，除磷脱氮效果不理想，且需要大流量的污泥和混合液回流，占地面积和动力消耗较大，维护管理较为复杂。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种满足生活污水有机污染物降解和高效除磷脱氮要求的节能型多点交替进出水及泥水自循环型除磷脱氮阶式反应器及其除磷脱氮方法。
技术方案本发明是通过各个反应器交替进出水，厌氧/缺氧搅拌、好氧、沉淀状态的转变，在时间和空间上实现生物除磷脱氮过程需要的厌氧/缺氧和好氧状态交替，组合反应器在运转过程中通过进出水位置改变实现水流自动转向流动实现活性污泥及混合液的自动回流，而不需要外加污泥和混合液回流的动力设备。该反应器采取4～6个反应器串连组合而成，各反应器间通过水力连通管彼此连通，每个反应器都设有搅拌机，进水管经进水控制阀分别与各反应器连通，进气管经曝气控制阀分别与各反应器连通；第一反应器的上部分别设有第一出水堰、第一出水控制阀，第一反应器的下部设有第一排泥控制阀；最后一个反应器即第二反应器的上部分别设有第二出水堰、第二出水控制阀，最后一个反应器的下部设有第二排泥控制阀。
采取周期交替运行方式，每个周期为上、下两个半周期，上半周期中进水通过进水管经进水控制阀交替流入第一反应器和第三反应器，进气通过进气管经曝气控制阀随时间控制分别进入除第二反应器外的反应器；通过第二出水堰经第二出水控制阀、第二出水管出水，剩余污泥经第二排泥控制阀通过第二排泥管)排出；下半周期中进水通过进水管经进水控制阀交替流入第二反应器和第四反应器，进气通过进气管经曝气控制阀随时间控制分别进入除第一反应器外的反应器；通过第一出水堰经第一出水控制阀、第一出水管出水，剩余污泥经第一排泥控制阀通过第一排泥管排出；同一反应器中搅拌机和曝气控制阀不同时开启，第二反应器中的搅拌机和曝气控制阀在上半周期中均关闭，第一反应器中的搅拌机和曝气控制阀在下半周期中均关闭，通过搅拌机和曝气控制阀启闭使不同反应器分别处于厌氧/缺氧、好氧和沉淀交替运行状态，集有机物降解、除磷脱氮和沉淀功能于一体；上半周期中水流方向自左向右，下半周期中水流方向自右向左，上下两个半周期水流反向，实现污泥和混合液在阶式反应器中循环流动和自动回流。
系统的运行采用可调节方式，通过调节厌氧/缺氧以及好氧组合和阶段运行时间以适应不同水质、水量的变化。系统通过PLC可编程序控制器控制完全自动运转，可以通过程序更新改变系统运行方式。
有益效果本发明具有下述特点(1)该技术通过各个反应器运行状态随时间和空间的交替，没有一个反应器处于单一状态，在时间和空间上实现厌氧/缺氧和好氧交替，较好地协调了除磷脱氮的矛盾，并通过满足嗜磷菌的厌氧好氧的环境需求，提高污泥活性，实现高效除磷脱氮。
(2)该技术通过多点进水和两点出水交替切换，水流在系统内自动转向流动，实现污泥和混合液的自动回流，无需另外添加动力设备，从而实现大幅度降低运行费用目的。
(3)该技术两个池子交替出水，没有专门沉淀池，由于沉淀池在运行过程中存在厌氧/缺氧、好氧以及沉淀过程交替，池体内不存在死角，省却了刮泥设备的同时抑制了污泥腐化上浮现象。
4)该技术由具有完全混合流态的反应器串联组成，整体具有推流反应器的特征，因此具有高效率去除污染物的特点。
下面结合附图对本发明专利进行进一步说明。
图1是本发明除磷脱氮阶式反应器及其除磷脱氮方法的示意图，图中有第一反应器1，第二反应器2，第三反应器3，第四反应器4，中间反应器5，水力连通管6，搅拌机7，进水控制阀8，曝气控制阀9，第一出水控制阀101，第二出水控制阀102，第一排泥控制阀111，第二排泥控制阀112，进水管12，进气管13，第一出水管141，第二出水管142，第一排泥管151，第二排泥管152，第一出水堰161，第二出水堰162。
具体实施例方式
泥水自循环型阶式反应器及其除磷脱氮方法采取4～6个反应器串连组合而成，各反应器间通过水力连通管6彼此连通，每个反应器都设有搅拌机7，进水管12经进水控制阀8分别与各反应器连通，进气管13经曝气控制阀9分别与各反应器连通；第一反应器1的上部分别设有第一出水堰161、第一出水控制阀101，第一反应器1的下部设有第一排泥控制阀111；第二反应器2上部分别设有第二出水堰162、第二出水控制阀102，最后一个反应器的下部设有第二排泥控制阀112。
该方法采取周期交替运行方式，每个周期为上下两个半周期，上半周期中进水通过进水管12经进水控制阀8交替流入第一反应器1和第三反应器3，进气通过进气管13经曝气控制阀9随时间控制分别进入除第二反应器2外的反应器，通过第二出水堰162经第二出水控制阀102、第二出水管142出水，剩余污泥经第二排泥控制阀112通过第二排泥管152排出；下半周期中进水通过进水管12经进水控制阀8交替流入第二反应器2和第四反应器4，进气通过进气管13经曝气控制阀9随时间控制分别进入除第一反应器1外的反应器，通过第一出水堰161经第一出水控制阀101、第一出水管141出水，剩余污泥经第一排泥控制阀111通过第一排泥管151排出；同一反应器中搅拌机7和曝气控制阀9不同时开启，第二反应器2中的搅拌机7和曝气控制阀9在上半周期中均关闭，第一反应器1中的搅拌机7和曝气控制阀9在下半周期中均关闭，通过搅拌机7和曝气控制阀9启闭使不同反应器分别处于厌氧/缺氧、好氧和沉淀交替运行状态，集有机物降解、除磷脱氮和沉淀功能于一体；上半周期中水流方向自左向右，下半周期中水流方向自右向左，上下两个半周期水流反向，实现污泥和混合液在阶式反应器中循环流动和自动回流，无需外加污泥和混合液回流动力设备。
以6阶段运行方式为例阶段一.反应器1中进水控制阀8开启，反应器1和反应器3中搅拌机7开启，反应器4曝气控制阀9开启，反应器2搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器2第二出水控制阀102开启。
阶段二.反应器3中进水控制阀8开启，反应器3中搅拌机7开启，反应器1和反应器4中曝气控制阀9开启，反应器2中搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器2第二出水控制阀102开启。
阶段三.反应器3中进水控制阀8开启，反应器3和反应器4曝气控制阀9开启，反应器1和反应器2搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器2第二出水控制阀102开启。
阶段四.反应器2中进水控制阀8开启，反应器2和反应器4中搅拌机7开启，反应器3曝气控制阀9开启，反应器1搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器1第一出水控制阀101开启。
阶段五.反应器4中进水控制阀8开启，反应器4中搅拌机7开启，反应器2和反应器3曝气控制阀9开启，反应器1搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器1第一出水控制阀101开启。
阶段六.反应器4中进水控制阀8开启，反应器3和反应器4曝气控制阀9开启，反应器1和反应器2搅拌机7和曝气控制阀9均关闭，反应器1第一出水控制阀101开启。
阶段一、阶段二、阶段三构成上半周期，阶段四、阶段五、阶段六构成下半周期，两个半周期对称设置。
本周期运行结束后，开始进入下个周期运行，周而复始。
阶式反应器除磷脱氮方法中通过进出水位置交替，以及通过搅拌机和曝气控制阀的启闭控制不同反应器实现不同的厌氧/缺氧和好氧状态组合，从而实现高效除磷脱氮。多点进水使得污染物分布与单元处理功能结合，能较好地满足厌氧释磷和缺氧脱氮对有机物的需求，保证反应器的处理效率。厌氧和缺氧状态时搅拌器开启，曝气阀关闭；好氧状态时曝气阀开启，搅拌器关闭；沉淀状态时曝气阀和搅拌器均关闭。出水池在交替出水前有一静止沉淀状态，保证沉淀性能良好。
每个池子在不同过程中分别保持好氧和厌氧状态，有利于保持嗜磷菌的污泥活性和除磷脱氮效率；前半周期出水池中沉淀污泥在后半周期与进水混合搅拌，充分再生并发挥吸附凝聚作用，并直接进入下步操作参与反应过程。每个池子交替处于缺氧、厌氧和好氧状态，通过调整周期运行，不用污泥和混合液回流就可实现除磷脱氮过程。另外从反应器的理论来说，池子多格设置，单格完全混合，多格间又具有阶式反应器的特征，可以使流态更加合理，反应效率更高，从而出水水质易得到保证。
权利要求
1.一种泥水自循环型阶式反应器及其除磷脱氮方法，其特征在于该反应器采取4～6个反应器串连组合而成，各反应器间通过水力连通管(6)彼此连通，每个反应器都设有搅拌机(7)，进水管(12)经进水控制阀(8)分别与各反应器连通，进气管(13)经曝气控制阀(9)分别与各反应器连通；第一反应器(1)的上部分别设有第一出水堰(161)、第一出水控制阀(101)，第一反应器(1)的下部设有第一排泥控制阀(111)；最后一个反应器即第二反应器(2)的上部分别设有第二出水堰(162)、第二出水控制阀(102)，最后一个反应器的下部设有第二排泥控制阀(112)。
2.一种如权利要求1所述的泥水自循环型阶式反应器及其除磷脱氮方法，其特征在于采取周期交替运行方式，每个周期为上、下两个半周期，上半周期中进水通过进水管(12)经进水控制阀(8)交替流入第一反应器(1)和第三反应器(3)，进气通过进气管(13)经曝气控制阀(9)随时间控制分别进入除第二反应器(2)外的反应器；通过第二出水堰(162)经第二出水控制阀(102)、第二出水管(142)出水，剩余污泥经第二排泥控制阀(112)通过第二排泥管(152)排出；下半周期中进水通过进水管(12)经进水控制阀(8)交替流入第二反应器(2)和第四反应器(4)，进气通过进气管(13)经曝气控制阀(9)随时间控制分别进入除第一反应器(1)外的反应器；通过第一出水堰(161)经第一出水控制阀(101)、第一出水管(141)出水，剩余污泥经第一排泥控制阀(111)通过第一排泥管(151)排出；同一反应器中搅拌机(7)和曝气控制阀(9)不同时开启，第二反应器(2)中的搅拌机(7)和曝气控制阀(9)在上半周期中均关闭，第一反应器(1)中的搅拌机(7)和曝气控制阀(9)在下半周期中均关闭，通过搅拌机(7)和曝气控制阀(9)启闭使不同反应器分别处于厌氧/缺氧、好氧和沉淀交替运行状态，集有机物降解、除磷脱氮和沉淀功能于一体；上半周期中水流方向自左向右，下半周期中水流方向自右向左，上下两个半周期水流反向，实现污泥和混合液在阶式反应器中循环流动和自动回流。
全文摘要
泥水自循环型阶式反应器及其除磷脱氮方法是环境工程中的污水处理工程技术，尤其是应用于生活污水及城市污水高效除磷脱氮的节能型先进工艺，该反应器采取4～6个反应器串连组合而成，各反应器间通过水力连通管(6)彼此连通，每个反应器都设有搅拌机(7)，进水管(12)经进水控制阀(8)分别与各反应器连通，进气管(13)经曝气控制阀(9)分别与各反应器连通；第一反应器(1)的上部分别设有第一出水堰(161)、第一出水控制阀(101)，第一反应器(1)的下部设有第一排泥控制阀(111)；最后一个反应器即第二反应器(2)的上部分别设有第二出水堰(162)、第二出水控制阀(102)，最后一个反应器的下部设有第二排泥控制阀(112)。
文档编号C02F3/30GK1966427SQ20061009741
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者吕锡武, 朱光灿, 荆肇乾, 李先宁, 古杏红, 庄荣, 王然良 申请人:东南大学