专利名称：一种自曝气生物膜反应器及采用该反应器的污水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水综合处理技术设备领域，尤其是涉及一种自曝气生物膜反应器及采用该反应器的污水处理系统。
背景技术：
目前污水处理流程基本是一级处理(也叫预处理)、二级处理、出水或深度处理后出水或回用。一般一级处理包括格栅、沉砂池、初沉池；二级处理主要采用生物处理，厌氧好氧都有，生活污水常用活性污泥法。深度处理一般包括生物膜法、滤布滤池等。初沉池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理场的预处理构筑物，主要去除水中的悬浮物质。二沉池设在生物处理构筑物后面，主要去除活性污泥和腐殖污泥。初沉池、生物处理构筑物、二沉池是经典的污水处理流程，但是不能同步实现水中污染物质的去除，占地面积大，能耗也较高。A2O工艺开始于20世纪70年代，是一种常用的活性污泥污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，可以同步实现脱氮除磷，不会发生污泥膨胀， 并能有效地去除水中的有机物，运行费用低。但是由于水质限制，脱氮除磷的效果很难进一步提升，出水对于溶解氧的要求也很高。膜生物反应器(MBR)是结合了膜分离技术和传统的污泥法的一种高效污水处理技术，由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时问和污泥龄的彻底分离，提高了生物反应器中的活性污泥浓度；硝化能力强，污染物去除率高，抗负荷冲击能力强。但是易造成膜的污染，运行成本较高。滤布滤池系统主要应用于地表水净化、污水深度处理、工业水处理等领域，主要过滤去除水中的悬浮物。结合投加药剂可同时去除部分磷，可满足景观用水、中水回用处理要求。出水水质好且稳定，占地面积小，水头损失小，自动化控制，运行维护简便。但是对进水 SS要求高，自身对于脱氮除磷也没有效果。自曝气生物膜反应器开创于二十世纪五六十年代，是一种生物膜法废水处理装置。其组成由自曝气生物转盘和填充在自曝气生物转盘内的吸附材料，在在曝气生物膜反应器上可以生长世代存活时间较长的微生物、污泥龄长，有较长的耐冲击负荷能力，处理效果好，在工艺和维护运行方面具有微生物浓度高、污泥不需回流、动力消耗低、运行费用低等优点，但是传统的自曝气生物膜反应器在污水处理过程中面临恶臭、有机负荷低、结构不紧凑、施工复杂、占地面积大，中心转动主轴承载大等问题。自曝气生物膜反应器可以与污水处理流程中的多种工艺结合，如一级处理的沉淀池、二级处理的活性污泥法、深度处理的滤布滤池以及其他相关工艺，形成一体化设备，各个工艺的处理效果，保证出水水质。
发明内容
为了弥补上述几个污水处理设备中的占地面积大、能耗高、成本高和对于水质要求高的缺陷，本发明将自曝气生物膜反应器技术以及其他污水处理设备结合到一起，提出
3一种自曝气生物膜反应器及采用该反应器的污水处理系统。其技术方案为，一种自曝气生物膜反应器，包括呈圆环状的盘片，多个盘片通过固定杆层叠固定在一起，并在两端用盲板密封形成圆筒结构，两端的盲板上固定有支撑架，支撑架通过中心转轴连接，在圆筒的中空部分填充固定有吸附材料。本技术方案中，环形盘片内部空间增加填充材料，为微生物的附着提供更大的表面积，提高活性生物量，从而提高了自曝气生物膜反应器整体的去污能力及结构的紧凑性，进一步缩小占地面积；曝气时内部填料对于气泡起到了阻挡切割作用，气泡变小，充氧效率高；扩大自曝气生物膜反应器的使用范围，增强其脱氮除磷性能。所述盘片由多个盘片单元横向拼装在一起构成，盘片单元呈扇型结构，盘片单元表面凹凸形成S型波纹，沿盘片单元的边缘焊接有高于盘片波纹的挡板，位于盘片右侧中部和左上角的挡板分别开口形成出气口和进气口，在出气口一侧的挡板向盘片单元内部延伸，整体挡板在盘片单元表面形成“G”形，盘片单元一面的挡板顶部开有凹槽。本技术方案中，环形盘片中的每个盘片单元采用具有进、出气口的挡板设计，从而在每个盘片单元上形成空腔结构，在转动的过程中向污水中带入更多的空气，提高曝气能力；每个盘片单元本身不仅具有波纹结构，而且盘片单元的上、下表面也具有S型波纹表面，增加盘片上生物膜的附着面积，提高生物膜反应器去污能力
所述吸附材料为纤维束填料、纤维球填料、纸质叠层波纹体填料、环氧树脂、不饱和聚醋树脂玻璃钢、聚丙烯以及聚乙烯中的一种。本技术方案中，填料选择具有亲水性、比表面积大、密度与水接近、成分稳定的活性填料或纤维球、纤维束等填料为微生物的附着提供更大的表面积，提高活性生物量，从而提高了自曝气生物膜反应器整体的去污能力及结构的紧凑性，进一步缩小占地面积。一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统，还包括初沉池和二沉池，自曝气生物膜反应器固定在初沉池和二沉池之间，将初沉池和二沉池连接起来。本技术方案中，污水经初沉池除去悬浮固体和粗砂后进入自曝气生物膜反应器，在自曝气生物膜反应器内去除有机物，进行脱氮除磷，随后在二沉池中除去生物固体。在上述的污水处理系统中，自曝气生物膜反应器固定在转轮室中，初沉池固定在转轮室左下方，二沉池固定在转轮室右下方，转轮室分别通过隔板开孔和出水口与初沉池和二沉池连接起来；初沉池上还连接有污水入管，二沉池上除连接有出水管外还开有与转轮室连接的回流口，初沉池和二沉池底部都连通有排泥管，排泥管上设有排污泵.
一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统，还包括A2O工艺处理箱，自曝气生物膜反应器固定在A2O工艺处理箱的好氧区。本技术方案中，污水首先进入A2O工艺处理箱的厌氧区，在厌氧区释放磷，同时部分有机物进行氨化；随后污水进入AM工艺处理箱的缺氧区进行脱氮，硝态氮通过内循环由好氧区送来；最后污水与混合液进入AM工艺处理箱的好氧区，去除B0D，进行硝化和吸收磷，同时在好氧区的自曝气生物膜反应器转动，附着的生物膜接触废水和空气，从而去除水中的有机物。在上述的污水处理系统中，A2O工艺处理箱为立式工艺箱，由下到上依次划分为厌氧区、缺氧区和好氧区，厌氧区、缺氧区和好氧区依次连通，厌氧区底部连接有进水管和污泥回流管，好氧区连通有出液管并与缺氧区通过混合液回流管连接，在厌氧区、缺氧区和好氧区连通位置还固定有搅拌桨，自曝气生物膜反应器固定在好氧区上部。
一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统，还包括MBR膜生物反应器，自曝气生物膜反应器固定在MBR膜生物反应器前方。本技术方案中，自曝气生物膜反应器设置在MBR前边，污水在调节池调节水量水质后进入自曝气生物膜反应器进行有机物氧化，初步脱氮除磷，随后进入MBR，进一步进行生物处理，降解有机物，更加彻底的去除水中的氮和磷，实现污水的深度净化，同时截留水中的悬浮物(SS)。上述污水处理系统还可以固定在一体箱内，一体箱依次划分为调节池、转轮室和 MBR室，固定有自曝气生物膜反应器的转轮室分别与固定有MBR膜生物反应器的MBR室以及调节池连通。一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统，还包括初沉池和滤布滤池，自曝气生物膜反应器固定在初沉池和滤布池之间并将初沉池和滤布滤池连接起来。本技术方案中，污水从进水管进入初级沉淀池中，其中的泥沙等大颗粒物质沉降到初沉池底部排出。初沉池出水进入自曝气生物膜反应器进行生化处理，其中的污染物质被水中的微生物降解， 自曝气生物膜反应器出水进入滤布滤池区，通过滤布滤池的过滤作用降低水中的悬浮物浓度，达标排放。上述污水处理系统中，在初沉池与滤布滤池之间还固定有转轮室，初沉池通过上部的固定堰与转轮室相连通，转轮室与滤布滤池之间通过稳流腔连通到一起，自曝气生物膜反应器固定在转轮室内。本发明提出一种新型的自曝气生物膜反应器，通过自曝气生物膜反应器与多种污水处理设备进行结合，对污水处理更加经济，节省资源，处理效果高。
图1为本发明的自曝气生物膜反应器的一种实施方式的结构示意图； 图2为本发明的自曝气生物膜反应器的盘片的一种实施方式的结构示意3为本发明的自曝气生物膜反应器的盘片单元的结构示意图4为本发明的一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施例的流程示意图，本实施例中采用初沉池和二沉池与自曝气生物膜反应器相结合； 图5为采用图4系统的一种实施方式的结构示意图
图6为本发明的一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施例的流程示意图，本实施例中采用AM工艺处理箱与自曝气生物膜反应器相结合； 图7为采用图6系统的一种实施方式的结构示意图8为本发明的一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施例的流程示意图，本实施例中采用MBR膜生物反应器与自曝气生物膜反应器相结合； 图9为采用图8系统的一种实施方式的结构示意图10为本发明的一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施例的流程示意图，本实施例中采用初沉池和滤布滤池与自曝气生物膜反应器相结合； 图11为采用图10系统的一种实施方式的结构示意图中，箭头表示流向；1、盘片；11、盘片单元；12、挡板；13、出气口 ；14、进气口 ；15、凹槽；2、盲板；3、吸附材料；4、支撑架；5、中心转轴；6、固定杆；7-1、初沉池；7-2、二沉池； 7-3、隔板开孔；7-4、出水口 ；7-5、污水入口 ；7-6、回流口 ；7_7、排泥管；7_8、排污泵；7_9、
5出水管；8、A2O工艺处理箱；8-1、厌氧区；8-2、缺氧区；8-3、好氧区；8_4、进水管；8_5、污泥回流管；8-6、出液管；8-7、混合液回流管；8-8、搅拌桨；9、一体箱；9_1、调节池；9_2、MBR膜生物反应器；9-3、MBR室；10-2、滤布滤池；10_3、固定堰；10_4、稳流腔；100、自曝气生物膜反应器；100-1、转轮室。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。参照图1，一种自曝气生物膜反应器的一种实施方式，包括呈圆环状的盘片1，如图2，多个盘片通过固定杆6层叠固定在一起，并在两端用盲板2密封形成圆筒结构，两端的盲板上固定有支撑架4，支撑架通过中心转轴5连接，在圆筒的中空部分填充有螺旋结构的吸附材料3。参照图3，盘片单元的一种实施方式，所述盘片由多个盘片单元11横向拼装在一起构成，盘片单元呈扇型结构，盘片单元表面凹凸形成S型波纹，沿盘片单元的边缘焊接有高于盘片波纹的挡板12，位于盘片右侧中部和左上角的挡板分别开口形成出气口 13和进气口 14，在出气口一侧的挡板向盘片单元内部延伸，整体挡板在盘片单元表面形成“G”形， 盘片单元一面的挡板顶部开有凹槽15。所述吸附材料为纤维束填料、纤维球填料、纸质叠层波纹体填料、环氧树脂、不饱和聚醋树脂玻璃钢、聚丙烯以及聚乙烯中的一种。参照图4，一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施方式，本实施方式中还包括初沉池7-1和二沉池7-2，自曝气生物膜反应器100固定在初沉池和二沉池之间，将初沉池和二沉池连接起来。污水经初沉池除去悬浮固体和粗砂后进入自曝气生物膜反应器，在自曝气生物膜反应器内去除有机物，进行脱氮除磷，随后在二沉池中除去生物固体。结合图5，采用图4系统的一种实施方式，本市实施方式中所述自曝气生物膜反应器固定在转轮室100-1中，初沉池固定在转轮室左下方，二沉池固定在转轮室右下方，转轮室分别通过隔板开孔7-3和出水口 7-4与初沉池和二沉池连接起来；初沉池上还连接有污水入管7-5，二沉池上除连接有出水管7-9外还开有与转轮室连接的回流口 7-6，初沉池和二沉池底部都连通有排泥管7-7，排泥管上设有排污泵7-8。污水从左下部进污水入管进入，在初沉池先除去悬浮固体和粗砂，沉积在初沉池底部，上清液通过隔板开孔进入自曝气生物膜反应器。沉积在初沉池底部的污物通过与初沉池连接的排污管由排污泵排出。转轮室内的该反应器转动使附着的微生物接触废水和空气，从而吸收有机污染物和氧气，把有机污染物转变成二氧化碳和水，对污物做处理。转轮室出水进入二沉池，去除生物固体后由顶部的出水管流出。在二沉池底部的污水还可以通过回流口进入转轮室由该反应器进行二次处理。自曝气生物膜反应器中少量的活性生物及老化的生物膜不断由转盘上脱落，随着处理过的废水进入二沉池，最后与污泥一起沉积在二沉池底部由水泵从排泥管排出。三个工艺段集成在一个设备箱体内。主要有以下优点1、系统工艺环节紧凑，只有初沉、生化处理、二沉，适用于小型污水处理站。2、独特的结构设计形式，节省了占地面积。3、采用一体化设计，三个工艺段在一个设备箱体内，池壁共用，节省管路费用和土建费用。4、自曝气生物膜反应器还可以设置为多级，保证出水水质，减少能耗。
参照图6，一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施方式，本实施方式中还包括AM工艺处理箱8，自曝气生物膜反应器固定在YO工艺处理箱的好氧区8-3。 污水首先进入AM工艺处理箱的厌氧区，在厌氧区释放磷，同时部分有机物进行氨化；随后污水进入AM工艺处理箱的缺氧区进行脱氮，硝态氮通过内循环由好氧区送来；最后污水与混合液进入AM工艺处理箱的好氧区，去除B0D，进行硝化和吸收磷，同时在好氧区的自曝气生物膜反应器转动，附着的生物膜接触废水和空气，从而去除水中的有机物。结合图7，采用图6系统的一种实施方式，A2O工艺处理箱为立式工艺箱，由下到上依次划分为厌氧区8-1、缺氧区8-2和好氧区8-3，厌氧区、缺氧区和好氧区依次连通，厌氧区底部连接有进水管8-4和污泥回流管8-5，好氧区连通有出液管8-6并与缺氧区通过混合液回流管8-7连接，在厌氧区、缺氧区和好氧区连通位置还固定有搅拌桨8-8，自曝气生物膜反应器固定在好氧区上部。污水由左下部进水管进入厌氧区，在厌氧区释放磷，同时部分有机物进行氨化；随后进入缺氧区进行脱氮，硝态氮通过混合液回流管由好氧区送回缺氧区；最后污水与混合液进入好氧区，去除B0D，进行硝化和吸收磷，同时在好氧区的自曝气生物膜反应器转动，附着的生物膜接触废水和空气，从而去除水中的有机物，保证了出水水质，提高了脱氮除磷的性能。搅拌桨将污水混合均勻，提高处理效率。两个工艺段集成在一个设备箱体内。主要有以下优点1、如采用立式AM结构设计形式，占地节省约60%-80% ； 如采用卧式A2O结构设计形式，占地节省约20%-30%。2、采用一体化设计，两个工艺段在一个设备箱体内，池壁共用，节省管路费用和土建费用。3、加强了 YO脱氮除磷的效果。4、自曝气生物膜反应器还可以设置为多级，保证出水水质，减少能耗。参照图8，一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施方式，本实施方式中还包括调节池9-1和MBR膜生物反应器9-2，自曝气生物膜反应器固定在调节池和 MBR膜生物反应器之间，将调节池和MBR膜生物反应器连通起来。自曝气生物膜反应器设置在MBR前边，污水在调节池调节水量水质后进入自曝气生物膜反应器进行有机物氧化，初步脱氮除磷，随后进入MBR，进一步进行生物处理，降解有机物，更加彻底的去除水中的氮和磷，实现污水的深度净化。结合图9，采用图8系统的一种实施方式。所述系统固定在一体箱9内，一体箱依次划分为调节池、转轮室100-1和MBR室9-3，固定有自曝气生物膜反应器的转轮室分别与固定有MBR膜生物反应器的MBR室以及调节池连通。本实施例中，自曝气生物膜反应器设置在MBR工艺前边，污水在调节池进行水量水质的调节后进入自曝气生物膜反应器进行有机物氧化，初步脱氮除磷；随后进入MBR，进一步进行生物处理，降解有机物，更加彻底的去除水中的氮和磷，实现污水的深度净化。三个工艺段集成在一个设备箱体内。主要有以下优点1、自曝气生物膜反应器对污水进行前期处理随后才进入MBR，减轻了对膜的污染，节省了运行费用。2、采用一体化设计，两个工艺段在一个设备箱体内，池壁共用，节省管路费用和土建费用。3、自曝气生物膜反应器还可以设置为多级，保证出水水质，减少能耗。参照图10，一种采用自曝气生物膜反应器的污水处理系统的一种实施方式，本实施方式中，还包括初沉池7-1和滤布滤池10-2，自曝气生物膜反应器固定在初沉池和滤布池之间并将初沉池和滤布滤池连接起来。污水从进水管进入初沉池中，其中的泥沙等大颗粒物质沉降到初沉池底部排出。初沉池出水进入自曝气生物膜反应器进行生化处理，其中的污染物质被水中的微生物降解，自曝气生物膜反应器出水进入滤布滤池区，通过滤布滤
7池的过滤作用降低水中的悬浮物浓度，达标排放。结合图11，采用图10系统的一种实施方式，在初沉池与滤布滤池之间还固定有转轮室100-1，初沉池通过上部的固定堰10-3与转轮室相连通，转轮室与滤布滤池之间通过稳流腔10-4连通到一起，自曝气生物膜反应器固定在转轮室内。本实施例中，污水进入初级沉淀池中，其中的泥沙等大颗粒物质沉降到初沉池底部排出。初沉池出水进入自曝气生物膜反应器区进行生化处理，其中的污染物质被水中的微生物降解。出水通过稳流腔进在水流稳定后进入滤布滤池区，通过滤布滤池的过滤作用降低水中的悬浮物浓度，达标排放。 三个工艺段集成在一个设备箱体内。主要有以下优点1、系统工艺环节紧凑，只有初沉、生化处理、过滤，适用于小型污水处理站；2用滤布滤池代替占地较大的二沉池，占地节省约 50%-90% ;3、采用一体化设计，三个工艺段在一个设备箱体内，池壁共用，节省管路费用和土建费用。4、滤布滤池出水精度高于传统二沉池，出水效果好。5、自曝气生物膜反应器还可以设置为多级，保证出水水质，减少能耗
本发明通过对自曝气生物膜反应器与其他污水处理设备的综合应用，可对污水进行多层次处理，达到使各个污水处理系统的效果更佳，更节能，更环保。以上所述，为本发明的较佳实施案例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种自曝气生物膜反应器，其特征在于，包括呈圆环状的盘片(1 )，多个盘片通过固定杆(6)层叠固定在一起，并在两端用盲板(2)密封形成圆筒结构，两端的盲板上固定有支撑架(4 )，支撑架通过中心转轴(5 )连接，在圆筒的中空部分填充固定有吸附材料(3 )。
2.根据权利要求1所述的自曝气生物膜反应器，其特征在于，所述盘片由多个盘片单元(11)横向拼装在一起构成，盘片单元呈扇型结构，盘片单元表面凹凸形成S型波纹，沿盘片单元的边缘焊接有高于盘片波纹的挡板(12)，位于盘片右侧中部和左上角的挡板分别开口形成出气口(13)和进气口(14)，在出气口一侧的挡板向盘片单元内部延伸，整体挡板在盘片单元表面形成“G”形，盘片单元一面的挡板顶部开有凹槽(15)。
3.根据权利要求1所述的自曝气生物膜反应器，其特征在于，所述吸附材料为纤维束填料、纤维球填料、纸质叠层波纹体填料、环氧树脂、不饱和聚醋树脂玻璃钢、聚丙烯以及聚乙烯中的一种。
4.一种采用权利要求1所述的自曝气生物膜反应器的污水处理系统，其特征在于，还包括初沉池(7-1)和二沉池(7-2)，自曝气生物膜反应器(100)固定在初沉池和二沉池之间，将初沉池和二沉池连接起来。
5.根据权利要求4所述的污水处理系统，其特征在于，所述自曝气生物膜反应器固定在转轮室(100-1)中，初沉池固定在转轮室左下方，二沉池固定在转轮室右下方，转轮室分别通过隔板开孔(7-3)和出水口(7-4)与初沉池和二沉池连接起来；初沉池上还连接有污水入管(7-5)，二沉池上除连接有出水管(7-9)外还开有与转轮室连接的回流口(7-6)，初沉池和二沉池底部都连通有排泥管(7-7 )，排泥管上设有排污泵(7-8 )。
6.一种采用权利要求1所述的自曝气生物膜反应器的污水处理系统，其特征在于，还包括A2O工艺处理箱(8)，自曝气生物膜反应器固定在YO工艺处理箱的好氧区(8-3)。
7.根据权利要求6所述的污水处理系统，其特征在于，所述A2O工艺处理箱为立式工艺箱，由下到上依次划分为厌氧区(8-1)、缺氧区(8-2)和好氧区(8-3)，厌氧区、缺氧区和好氧区依次连通，厌氧区底部连接有进水管(8-4)和污泥回流管(8-5)，好氧区连通有出液管 (8-6)并与缺氧区通过混合液回流管(8-7)连接，在厌氧区、缺氧区和好氧区连通位置还固定有搅拌桨(8-8)，自曝气生物膜反应器固定在好氧区上部。
8.一种采用权利要求1所述的自曝气生物膜反应器的污水处理系统，其特征在于，还包括调节池(9-1)和MBR膜生物反应器(9-2)，自曝气生物膜反应器固定在调节池和MBR膜生物反应器之间，将调节池和MBR膜生物反应器连通起来。
9.根据权利要求8所述的污水处理系统，其特征在于，所述系统固定在一体箱(9)内， 一体箱依次划分为调节池、转轮室(100-1)和MBR室(9-3)，固定有自曝气生物膜反应器的转轮室分别与固定有MBR膜生物反应器的MBR室以及调节池连通。
10.一种采用权利要求1所述的自曝气生物膜反应器的污水处理系统，其特征在于，还包括初沉池(10-1)和滤布滤池(10-2)，自曝气生物膜反应器固定在初沉池和滤布池之间并将初沉池和滤布滤池连接起来。
11.根据权利要求10所述的污水处理系统，其特征在于，在初沉池与滤布滤池之间还固定有转轮室(100-1)，初沉池通过上部的固定堰(10-3)与转轮室相连通，转轮室与滤布滤池之间通过稳流腔(10-4)连通到一起，自曝气生物膜反应器固定在转轮室内。
全文摘要
本发明公开了一种自曝气生物膜反应器及采用该反应器的污水处理系统，其中的自曝气生物膜反应器包括呈圆环状的盘片，多个盘片通过固定杆层叠固定在一起，并在两端用盲板密封形成圆筒结构，两端的盲板上固定有支撑架，支撑架通过中心转轴连接，在圆筒的中空部分填充固定有吸附材料。本发明的自曝气生物膜反应器可以与多种污水处理设备相互结合使用提高污水处理效率。本发明提出的一种自曝气生物膜反应器及采用该自曝气生物膜反应器的污水处理系统，对污水处理更加经济，节省资源，处理效果高。
文档编号C02F3/12GK102502954SQ20111036556
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者蔡晓涌 申请人:北京沃安特环境科技有限公司