一体化高效生物反应器及其反应工艺的制作方法

一体化高效生物反应器及其反应工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一体化高效生物反应器及其反应工艺，所述一体化高效生物反应器包括缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区。所述反应器采用一体化构造，整体设计紧凑，占地省。所述反应工艺污水处理能耗低，效率高，实现了短程硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷，脱氮除磷的处理效率高。
【专利说明】一体化高效生物反应器及其反应工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于污水处理领域，涉及污水处理装置，具体涉及一体化高效生物反应器及其工艺。
技术背景 [0002]厌氧-缺氧-好氧工艺(A2O工艺)由于构造简单、总水力停留时间短、控制复杂性小、不易产生污泥膨胀等优点，被广泛应用在我国现有的城市污水处理厂中。但A2O工艺存在基质竞争、泥龄矛盾、总氮去除率难以提高等一些问题。短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷等技术可有效提高A2O工艺的处理效率。
[0003]通常认为，硝化是由两个阶段完成的，即氨氮首先氧化生成亚硝酸盐氮，参与完成该反应的是氨氧化菌(AOB);亚硝酸盐氮进一步氧化生成硝酸盐氮，参与完成该反应的微生物是亚硝酸盐氧化菌(Ν0Β)。虽然同属于好氧自养菌，但是AOB与NOB在生理特性等方面却存在很大的差异，因此可通过营造利于AOB生长而抑制NOB生长的生存环境，对这两类菌种进行筛选。从而将硝化反应控制在第一阶段，实现短程硝化。短程硝化反硝化的优越性在于:缩短了反应历程，Ν02_-Ν的反硝化速率高于Ν03_-Ν，提高了反硝化速率；缩短水力停留时间，反应容器相应减小；需氧量减小25%，耗能降低；节省37.5%反硝化碳源；减小了剩余污泥排放量。
[0004]传统理论认为氮的去除是通过硝化和反硝化这两个相互独立的过程实现的，由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或兼氧(低氧)的条件下。但是近几年的研究表明，硝化和反硝化可在同一反应器中同时发生(尤其是在曝气池中发生)，许多实际运行中的曝气池中也常常发现远远超过同化作用可以产生的总氮损失，这一现象被称为同步硝化反硝化(SND)。同步硝化反硝化的优越性在于:提高总氮的去除率，打破了传统A2O反应器总氮去除率只能通过增大内回流比提高的限制；减小了回流污泥中的NO x --N的浓度，缓解了脱氮除磷对基质的竞争矛盾。
[0005]传统理论认为磷的去除是通过聚磷菌(PAOs)厌氧释磷和好氧吸磷这两个过程实现的。但越来越多的研究表明，在厌氧/缺氧交替的运行条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物一反硝化聚磷菌(DPB)，它们可以利用O2或者NO x --N作为电子受体。应用反硝化除磷反应器处理城市污水时不仅可以节省30%的曝气量和50%C0D的消耗量，而且还可减少约50%是剩余污泥产量，从而节省投资和运行费用。
[0006]因此，A2O工艺若能通过合理优化内部结构来实现短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷，将大大提高处理效率，同时实现节能降耗。另外，随着排放标准的不断提高和土地资源的紧缺，仅改良A2O工艺难以满足出水悬浮物(SS)的要求，需要与深度处理工艺的一体化组合布置，从而满足更高的出水水质和更小的占地面积的现实需求。

【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]为了解决A2O工艺运行中存在的氮磷同步去除效果不佳、碳源不足以及能耗较高的问题，本发明提供一体化高效生物反应器及其反应工艺。
[0009]技术方案
[0010]本发明提供一体化高效生物反应器，所述反应器包括缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区，
[0011]缺氧区侧壁设置进水管，缺氧区与厌氧区之间设置第一隔墙，在远离第一隔墙的两端的位置设置第一导流墙，在厌氧区内与缺氧区的水流方向逆向地设置变频潜水推流器；
[0012]厌氧区通过设在侧壁的过水孔与低氧区相连通，低氧区内与第一隔墙平行设置第二隔墙，在远离第二隔墙的两端的位置设置第二导流墙，在第二隔墙与厌氧区之间与变频潜水推流器逆向设置变频潜水推流器，低氧区内设置有微气泡曝气盘，低氧区出水部位设置在线溶氧仪和变频穿墙回流泵；
[0013]低氧区与低氧填料区之间设置拦截网格，低氧填料区内设置悬浮填料和微气泡曝气盘；
[0014]低氧填料区通过带网格过水孔与沉淀区相连通，低氧填料区出水部位设置在线氧化还原电位仪； [0015]沉淀区与缺氧区相邻且在两者之间设置呈上下布置的滤布过滤区和消毒区，消毒区内设置消毒装置，底部设置出水管，沉淀区上部设置出水堰，沉淀区内部设置斜管且在底部设置排泥管，并且在底部设置变频穿墙回流泵与缺氧区相连通；
[0016]在反应器的外面设置进风管，进风管的两端分别经空气调节阀门与低氧区和低氧填料区相连通；
[0017]在线溶氧仪连接空气调节阀门，根据在线溶氧仪的数值变化范围来调整空气调节阀门的开启度；
[0018]在线氧化还原电位仪与空气调节阀门连接，根据在线氧化还原电位仪的数值变化范围来调整空气调节阀门的开启度；
[0019]所述第一导流墙和第二导流墙的截面为弧形。
[0020]如上所述的一体化高效生物反应器，在低氧填料区远离低氧区的一侧也设置拦截网格。
[0021]如上所述的一体化高效生物反应器，滤布过滤区内设置方片式滤布滤芯，滤芯由不锈钢框架和聚酯纤维滤布组成，滤布的反冲洗频率采用液位和时间双参数控制，反冲洗方式采用在线往复式泵吸。
[0022]如上所述的一体化高效生物反应器，所述消毒装置为淹没式紫外消毒灯管。
[0023]基于如上所述的一体化高效生物反应器的反应工艺为:
[0024]污水经进水管进入缺氧区，沿导流墙与缺氧区逆向地流入厌氧区进行反硝化和除磷，通过变频潜水推流器在缺氧区和厌氧区之间构成的空间实现内循环；
[0025]经循环后的污水经过水孔进入低氧区，在第二导流墙的作用下先流入第二隔墙与厌氧区之间的区域，并通过变频潜水推流器在低氧区内循环，部分污水通过低氧区出水部位的变频穿墙回流泵回流至缺氧区，其余污水经设置在低氧填料区与低氧区之间的拦截网格进入低氧填料区；
[0026]经低氧填料区硝化和反硝化处理的污水，经带网格过水孔进入沉淀区沉淀后，出水由出水堰溢流至滤布过滤区，经过滤后进入消毒区，净化后的水体经出水管排出，部分污泥经变频穿墙回流泵回流至缺氧区，部分污泥经排泥管排出；
[0027]其中缺氧/厌氧区循环比为100~300% ;低氧区内循环比100%~300% ;缺氧/低氧区回流比50%~150% ;污泥回流比50%~100%，填料填充比为20%~40%，溶解氧浓度为
0.60 ±0.20mg/L，氧化还原电位为0±50mv。
[0028]如上所述的反应工艺， 运行参数为:
[0029]1)B0D 污泥负荷:污泥负荷 0.08 ~0.10kgB0D5/kgMLSS.d ；
[0030]2)总水力停留时间HRT:12~15h ；
[0031]3)泥龄 SRT:15 ~20d ;
[0032]4)滤布过滤滤速:6~9m/h。
[0033]有益效果
[0034]如上所述的一体化高效生物反应器包括缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区，采用合理化设计减少了曝气量，通过缺氧区前置，使得污泥和混合液均回流均可进行充分的反硝化反应。另外，采用低扬程大流量的穿墙泵代替传统潜水泵，实现了高效的混合液回流和污泥回流，降低了运行能耗，节省了运行成本。后端沉淀区出水充分利用高差，出水直接进入滤布过滤和消毒区，设计合理且结构紧凑，提高了土地利用率。
[0035]如上所述的一体化高效生物反应器的工艺将缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区有效组合成一体，有效节省占地面积。在除磷方面，通过构建内循环式厌氧/缺氧环境，实现了反硝化聚磷菌的富集，通过反硝化除磷减少了系统对碳源的需求，同时提高了处理效率。在脱氮方面，通过设置不同功能区和控制低溶解氧的生竞环境，可稳定实现短程硝化-同步硝化反硝化(即亚硝酸盐型同步硝化反硝化)，节省了对碳源的需求。在同一污泥系统中实现了短程硝化-同步硝化反硝化-反硝化除磷的高效耦合。因工程中无法实现短程硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷反应发生所需微生物的完全富集，因此，设置了好氧(低氧)_缺氧回流以及污泥回流，充分考虑了实际应用的需求，从而能够有效保证出水水质。
[0036]具体来说，主要体现在以下几个方面:
[0037]I) 一体化构造:采用一体化构造，将缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区依水流方向有序布置并有机结合，通过将二级生化处理和深度处理相结合，节省了反应器占地面积；
[0038]2)多循环设计:反应器共有4个循环，每个循环可充分发挥各自功效，分别为缺氧/厌氧区循环、低氧区内循环、缺氧/低氧区循环和污泥循环。其中，①缺氧/厌氧区循环:有利于反硝化除磷菌的富集，提高脱氮除磷效率低氧区内循环:泥水混合均匀，实现低氧条件下短程硝化和同步硝化反硝化；③缺氧/低氧区循环:提供脱氮效率，二次利用碳源；④污泥循环:稳定污泥浓度，提高脱氮除磷效率；
[0039]3)脱氮除磷效率高:通过各功能区的合理组合，系统能够实现高效的短程硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷。不但能够提高脱氮除磷的效率，而且大大降低了系统对进水有限碳源和溶解氧的需求，实现了有效的节能降耗。
[0040]4)出水水质有保障:生化反应末端设置了低氧填料区，强化污染物的去除，减少了污泥排放量。另外，沉淀池后设置了滤布过滤，能够很好地保障出水悬浮物达到更高的出水标准，同时滤布的物理过滤作用还能够去除5%~15%的有机物和氮磷。
[0041]5)运行能耗低:与传统脱氮除磷方法相比，其曝气量显著降低；回流所需动力来自变频潜水推流器和变频穿墙回流泵，运行功率均低于普通回流方式，很大程度上节约了运行的能耗和费用。
[0042]6)自动化程度高:本发明分别通过在低氧区出水部位设置在线溶氧仪和在低氧填料区出水部位设置在线氧化还原电位仪进行反馈控制，从而实现两个功能区曝气系统有效独立的运行调控。
【专利附图】

【附图说明】
[0043]图1为本发明实施系统的平面布置图。
[0044]图2为本发明实施系统的工艺流程图。
[0045]其中，1-缺氧区；2_厌氧区；3_低氧区；4_低氧填料区；5_沉淀区；6_滤布过滤区；7_消毒区；8_进水管；9_出水管；10_排泥管；I la、I Ib-变频潜水推流器；12a、12b_变频穿墙回流泵；13_出水堰；14_悬浮填料；15_微气泡曝气盘；16_斜管；17a、17b-空气调节阀门；18-进风管；19-拦截网格；20_在线溶氧仪；21_在线氧化还原电位仪；22_过水孔；23-带网格过水孔。 【具体实施方式】
[0046]实施例1
[0047]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0048]由图1所示，一体化高效生物反应器，包括缺氧区1、厌氧区2、低氧区3、低氧填料区4、沉淀区5、滤布过滤区6和消毒区7;
[0049]缺氧区I侧壁设置进水管8，缺氧区I与厌氧区2之间设置第一隔墙，在远离第一隔墙的两端的位置设置第一导流墙，在厌氧区2内与缺氧区I的水流方向设置变频潜水推流器Ila ；
[0050]厌氧区2通过设在侧壁的过水孔22与低氧区3相连通，在低氧区3内与第一隔墙平行设置第二隔墙，在远离第二隔墙的两端的位置设置第二导流墙，在第二隔墙与厌氧区2之间与变频潜水推流器Ila设置变频潜水推流器11b，低氧区3内设置有微气泡曝气盘15a，低氧区3出水部位设置在线溶氧仪20和变频穿墙回流泵12a ；
[0051]低氧区3与低氧填料区4之间设置拦截网格19，低氧填料区4内设置悬浮填料14和微气泡曝气盘15b ；
[0052]低氧填料区4通过带网格过水孔23与沉淀区5相连通，低氧填料区4出水部位设置在线氧化还原电位仪21 ；
[0053]沉淀区5与缺氧区I相邻且在两者之间设置呈上下布置的滤布过滤区6和消毒区7，消毒区7内设置消毒装置，底部设置出水管9，沉淀区5上部设置出水堰13，沉淀区5内部设置斜管16且在底部设置排泥管10，并且在底部设置变频穿墙回流泵12b与缺氧区I相连通；
[0054]在反应器的外面设置进风管18，进风管18的两端分别经空气调节阀门17a、17b与低氧区3和低氧填料区4相连通；
[0055]在线溶氧仪20连接空气调节阀门17a，根据在线溶氧仪20的数值变化范围来调整空气调节阀门17a的开启度；
[0056]在线氧化还原电位仪21与空气调节阀门17b连接，根据在线氧化还原电位仪21的数值变化范围来调整空气调节阀门17b的开启度；
[0057]所述第一导流墙和第二导流墙的截面为弧形。
[0058]为了滤除水体自低氧填料区携带的较大杂物，使进入沉淀区的水体相对干净，在低氧填料区4远离低氧区3的一侧也设置拦截网格。
[0059]上述反应器的反应工艺为:污水经进水管8进入缺氧区1，沿导流墙流入厌氧区2进行反硝化和除磷，通过变频潜水推流器Ila在缺氧区I和厌氧区2构成的空间实现内循环；
[0060]经循环后的污水经过水孔22进入低氧区3，在第二导流墙的作用下先流入第二隔墙与厌氧区2之间的区域，并通过变频潜水推流器Ilb在低氧区3内循环，部分污水通过低氧区3出水部位的变频穿墙回流泵12a回流至缺氧区I，其余污水经设置在低氧填料区4与低氧区3之间的拦截网格19进入低氧填料区4 ；
[0061]经低氧填料区4硝化和反硝化处理的污水，经带网格过水孔23进入沉淀区5沉淀后，出水由出水堰13溢流至滤布过滤区6，经过滤后进入消毒区7，净化后的水体经出水管9排出，部分污泥经变频穿墙回流泵12b回流至缺氧区1，部分污泥经排泥管10排出；
[0062]其中缺氧/厌氧区循环比为100~300% ;低氧区内循环比100%~300% ;缺氧/低氧区回流比50%~150% ;污泥回流比50%~100%，填料填充比为20%~40%，溶解氧浓度为
0.60 ±0.20mg/L，氧化还原电位为0±50mv。
[0063]运行参数为:
[0064]IBOD 污泥负荷:污泥负荷 0.08 ~0.10kgB0D5/kgMLSS.d ；
[0065]2总水力停留时间HRT:12~15h ;
[0066]3 泥龄 SRT:15 ~20d ;
[0067]4滤布过滤滤速:6~9m/h。
[0068]整套反应器采用一体化设计，各功能区连接紧凑、布局合理，充分考虑了各功能区前后的衔接和必要的回流。
[0069]采用缺氧区I前置的形式，低氧区3出水部位的混合液以及沉淀区5的污泥均回流至缺氧区I。一方面可保证进水有限碳源优先用于反硝化，从而提高脱氮效率，另一方面也可避免污泥回流携带的硝态氮对厌氧释磷的冲击。
[0070]缺氧区I和厌氧区2采用循环混合式设计，设置了内循环方式，内置变频潜水推流器11a，通过内部循环实现了厌氧/缺氧交替运行的方式，循环倍比控制在100%~300%。富集一类兼有反硝化作用 和除磷作用的兼性厌氧微生物一反硝化聚磷菌(DPB)。DPB可以利用氧或硝态氮作为电子受体，其基于体内的聚羟基脂肪酸(PHA)和糖元质的生物代谢原理与传统厌氧/好氧法中的聚磷菌极为相似。厌氧段，DPB释磷过程和传统除磷工艺中聚磷菌(PAOs)基本是一致的；而在缺氧段，不同于PAOs以氧作为电子受体，DPB是以硝态氮作为氧化胞内PHB的电子受体，利用降解厌氧段储存于体内的PHB产生的能量ATP，大部分供给自身细的合成(糖原的合成)和维持生命活动，一部分则用于过量摄取水中的无磷酸盐，并以多聚磷酸盐(Poly-p)的形式储存在细胞体内；同时硝态氮被还原为氮气。如此在厌氧/缺氧交替运行条件下，通过DPB的新陈代谢作用即可同步实现反硝化和除磷双重效
果O
[0071]在鼓风曝气的管路上采用三通设置，低氧区和低氧填料区的风量均可通过管路上的空气调节阀门单独调整。 [0072]将曝气区分为两部分:低氧区3和低氧填料区4。其中低氧区3采用循环混合式设计，出水部位设置在线溶氧仪20，在线溶氧仪20与空气调节阀门17a联动，控制溶解氧浓度为0.60±0.20mg/L,并且在出水部位设置变频穿墙回流泵12a，将混合液回流至缺氧区1，回流比控制在50%~150%。低氧填料区4内设适量悬浮填料，填料填充比为20%~40%，前后端设拦截网格，出水部位设置在线氧化还原电位仪21，在线氧化还原电位仪21与空气调节阀门17b联动控制,控制氧化还原电位为0±50mv。
[0073]低氧区3曝气风管上的空气调节阀门17a可通过设定在线溶氧仪数值变化范围来调整开启度。一方面可充分利用池中溶解氧，避免能量浪费；另一方面也是最主要的目的是利用氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)对生竞环境的不同要求，利用低氧的条件，来实现氨氧化菌(AOB)的富集，淘洗亚硝酸盐氧化菌(NOB)，从而将氨氮的氧化控制在亚硝化阶段，而不进一步氧化成硝酸盐。另外，低氧区虽然处于低氧条件，但曝气系统分布均匀，为低氧区营造微观环境富氧、宏观环境缺氧的微生物生境，从而使得反硝化菌群能够与硝化菌群共生，即在低氧区同步实现硝化和反硝化反应。由于低氧区内溶解氧浓度相对较低，有机物氧化速率低，为反应中后期节省了碳源。另外，由于反应初期硝化需氧量大，在恒定曝气的条件下，低氧区前端易形成缺氧环境，反硝化的代谢活性相对较强，易于反硝化的发生。
[0074]低氧区3内设变频潜水推流器Ilb进行内部循环，一方面可以避免因曝气强度低导致污泥沉降；另一方面可以将泥水进行充分混合，优化内部流态，增强了传质效果。低氧区出水部位设置了混合液回流，可回流至缺氧区。回流的设置可进一步保证脱氮效果，同时也可实现内碳源的筹措。
[0075]低氧填料区4设置在低氧区3后，通过投加适量的悬浮填料14，构建泥膜共生的处理环境。不但可增大比表面积，提高污泥浓度，强化去除效果，而且可以利用填料实现内碳源的二次筹措，进一步脱氮除磷。通过悬浮填料的运动所形成的剪切力，能够将上升气泡进行细化切割，减缓了水中氧的上升流速，从而提高氧的利用率。同时通过填料表层形成的生物膜，实现了活性污泥法和生物膜法的共生，大大提高了去除效率。通过ORP在线控制，能够将该区域控制在最利于硝化和反硝化同时发生的生竞环境。
[0076]低氧填料区4曝气风管上的空气调节阀门17b可通过设定在线氧化还原电位仪21数值变化范围来调整开启度。氧化还原电位(ORP)的变化与溶解氧浓度息息相关。在低氧条件下，ORP能够很好地反映活性污泥絮体内部微观好氧/缺氧的比例。在一定范围内，02/0W保持相对稳定，对ORP影响不大，ORP主要受NH3-NMV-N的影响。因此，控制ORP的范围可以很好地控制硝化和反硝化的进程，有利于同步硝化反硝化的实现。同时，通过在线0RP，可以保证低氧填料区末端兼氧环境，进一步脱除水中已形成的氮气，减少沉淀区污泥上浮现象发生。
[0077]沉淀区5采用斜管沉淀，采用出水堰13出水，底部设置变频穿墙回流泵12b进行污泥回流和排泥管10进行污泥排放。变频穿墙回流泵12b为低扬程大流量的变频穿墙回流泵。
[0078]沉淀区5经出水堰13出水流至滤布过滤区6。过滤区内设置方片式滤布滤芯，滤芯由不锈钢框架和聚酯纤维滤布组成，滤布的反冲洗频率采用液位和时间双参数控制，反冲洗方式采用在线往复式泵吸。
[0079]滤布过滤区6与消毒区7采用上下合建布置，滤布过滤区6在上方，可有效节省占地。
[0080]所述消毒装置为淹没式紫外消毒灯管。
[0081]下面分别对每个功能区及主要部件的作用进行详细说明。
[0082]I)缺氧区:缺氧区的主要功能是反硝化脱氮和反硝化除磷。硝态氮通过内循环回流由低氧区回流。混合液进入缺氧段后，反硝化菌利用污水中的有机物将回流混合液中的硝态氮还原为氮气释放到空气中，有效地完成反硝化反应，因此有机物浓度和硝态氮浓度都大幅降低。其次在该段发生磷的反硝化去除，即反硝化除磷。主要是通过内部循环实现了厌氧/缺氧交替运行的方式，实现了反硝化聚磷菌(DPB)的富集，DPB利用硝态氮为电子受体，实现了反硝化除磷。 [0083]2)厌氧区:主要功能为厌氧释磷和有机氮氨化。在兼性厌氧发酵菌的作用下部分易生物降解的大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA)，聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内，同时将细胞内的聚磷水解成正磷酸盐，释放到水中，释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存，结果污水中的溶解磷浓度升高，部分或全部溶解性有机物被利用而使污水中BOD浓度下降。另外，氮因细胞的合成也会被去除一部分。
[0084]3)低氧区:低氧区是多功能的，去除有机物、短程硝化、同步硝化反硝化和好氧吸磷等多项反应均可在本功能区内进行。混合液中有机物浓度已经很低，聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖，同时超量吸收水中的溶解性正磷酸盐以聚磷酸盐的形式储存在体内，经过后续沉淀，将含磷高的污泥从水中分离出来，达到除磷的效果。有机物被微生物生化降解，继续下降；有机氨被氨化继而被硝化，NH3-N浓度显著下降。随着硝化过程的进行，NOJ-N浓度增加。利用氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)对氧的需求不同，低氧区在长期低氧的条件下，可以富集氨氧化菌(AOB)，进而淘洗亚硝酸盐氧化菌(NOB)，从而将氨氮的氧化控制在亚硝化阶段,而不进一步氧化成硝酸盐。另外,低氧区虽然处于低氧条件，但底部曝气系统分布均匀，使得低氧区呈现出微观环境富氧、宏观环境缺氧的微生物生境，从而使得反硝化菌能够同时实现反硝化过程，并最终以氮气形式排放。
[0085]4)低氧填料区:目的是通过悬浮填料，构建泥膜共生的兼氧环境，进一步实现硝化和反硝化。悬浮填料的投加，可以有效地增大比表面积，更有利于污泥浓度的提高，从而提高去除效率。另外，填料的投加可以在填料表层形成生物膜，在膜的纵向深度上可以实现氧的梯度，营造微观厌氧的生竞环境，从而实现内碳源的筹措。
[0086]5)沉淀区:该区采用高密度斜管沉淀，泥水在此得到分离，部分污泥经底部穿墙泵回流至缺氧区，部分污泥经底部排泥管排出，可定期排出，上清液出水则通过溢流堰流至下一个功能区。
[0087]6)滤布过滤区:该区紧接沉淀区出水溢流堰，充分利用水位高差，进行滤布微米级过滤，可进一步去除水中悬浮物，也可通过滤布的过滤作用进一步去除一定的有机物和氮磷。 [0088]7)消毒区:该区与滤布过滤区采取上下合建的方式，充分利用水位高差，且减少了占地面积。通过紫外线消毒杀菌后由出水管排出。
[0089]8)在线溶氧仪:在低氧区出水部位设置在线溶氧仪，用来监控低氧区出水端的溶解氧浓度，通过设定溶解氧浓度范围，可以调整空气调节阀门来改变所需风量，从而最大程度地节省能耗。
[0090]9)在线氧化还原电位仪:在低氧填料区出水部位设置在线氧化还原电位仪，用来监控低氧填料区出水端的氧化还原电位，因氧化还原电位与溶解氧浓度存在关联性，通过设定氧化还原电位范围，可对空气调节阀门来改变所需风量，从而最大程度地节省能耗。[0091 ] 本实施方式以太湖流域典型污水处理厂低碳氮比的市政污水为研究对象，对本发明专利的方法进行了试验验证与实施研究。进出水水质见表1。
[0092]表1试验进出水水质
[0093]单位:mg/L
[0094]
【权利要求】
1.一体化高效生物反应器，其特征在于:包括缺氧区(I)、厌氧区(2)、低氧区(3)、低氧填料区(4)、沉淀区(5)、滤布过滤区(6)和消毒区(7)， 缺氧区(1)侧壁设置进水管(8)，缺氧区(1)与厌氧区(2)之间设置第一隔墙，在远离第一隔墙的两端的位置设置第一导流墙，在厌氧区(2)内与缺氧区(I)的水流方向逆向设置变频潜水推流器(IIa)； 厌氧区⑵通过设在侧壁的过水孔(22)与低氧区(3)相连通，在低氧区(3)内与第一隔墙平行设置第二隔墙，在远离第二隔墙的两端的位置设置第二导流墙，在低氧区(3)靠近厌氧区(2)的部分与变频潜水推流器(Ila)逆向设置变频潜水推流器(11b)，低氧区(3)内设置有微气泡曝气盘(15a)，低氧区(3)出水部位设置在线溶氧仪(20)和变频穿墙回流泵(12a)； 低氧区(3)与低氧填料区(4)之间设置拦截网格(19)，低氧填料区(4)内设置悬浮填料(14)和微气泡曝气盘(15b)； 低氧填料区⑷通过带网格过水孔(23)与沉淀区(5)相连通，低氧填料区⑷出水部位设置在线氧化还原电位仪(21)； 沉淀区(5)与缺氧区(1)相邻且在两者之间设置呈上下布置的滤布过滤区(6)和消毒区(7)，消毒区(7)内设置消毒装置，底部设置出水管(9)，沉淀区(5)上部设置出水堰(13)，沉淀区(5)内部设置斜管(16)且在底部设置排泥管(10)，并且在底部设置变频穿墙回流泵(12b)与缺氧区⑴相连通； 在反应器的外面设置进风管(18)，进风管(18)的两端分别经空气调节阀门(17a、17b)与低氧区(3)和低氧填料区(4)相连通； 在线溶氧仪(20)连接空气调节阀门(17a)，根据在线溶氧仪(20)的数值变化范围来调整空气调节阀门(17a)的开启度； 在线氧化还原电位仪(21)与空气调节阀门(17b)连接，根据在线氧化还原电位仪(21)的数值变化范围来调整空气调节阀门(17b)的开启度； 所述第一导流墙和第二导流墙的截面为弧形。
2.如权利要求1所述的一体化高效生物反应器，其特征在于:在低氧填料区(4)远离低氧区(3)的一侧也设置拦截网格。
3.如权利要求1所述的一体化高效生物反应器，其特征在于:滤布过滤区(6)内设置方片式滤布滤芯，滤芯由不锈钢框架和聚酯纤维滤布组成，滤布的反冲洗频率采用液位和时间双参数控制，反冲洗方式采用在线往复式泵吸。
4.如权利要求1所述的一体化高效生物反应器，其特征在于:所述消毒装置为淹没式紫外消毒灯管。
5.基于权利要求1所述的一体化高效生物反应器的反应工艺，其特征在于: 污水经进水管(8)进入缺氧区(1)，沿导流墙流入厌氧区(2)进行反硝化和除磷，通过变频潜水推流器(Ila)在缺氧区⑴和厌氧区(2)构成的空间实现内循环； 经循环后的污水经过水孔(22)进入低氧区(3)，在第二导流墙的作用下先流入第二隔墙与厌氧区(2)之间的区域，并通过变频潜水推流器(Ilb)在低氧区(3)内循环，部分污水通过低氧区(3)出水部位的变频穿墙回流泵(12a)回流至缺氧区(1)，其余污水经设置在低氧填料区⑷与低氧区(3)之间的拦截网格(19)进入低氧填料区⑷；经低氧填料区(4)硝化和反硝化处理的污水，经带网格过水孔(23)进入沉淀区(5)沉淀后，出水由出水堰(13)溢流至滤布过滤区(6)，经过滤后进入消毒区(7)，净化后的水体经出水管(9)排出，部分污泥经变频穿墙回流泵(12b)回流至缺氧区(I)，部分污泥经排泥管(10)排出； 其中缺氧/厌氧区循环比为100~300% ;低氧区内循环比100%~300% ;缺氧/低氧区回流比50%~150% ;污泥回流比50%~100%，填料填充比为20%~40%，溶解氧浓度为.0.60 ±0.20mg/L，氧化还原电位为0±50mv。
6.如权利要求5所述的反应工艺，其特征在于: 运行参数为 1)BOD 污泥负荷:污泥负荷 0.08 ~0.10kgB0D5/kgMLSS.d ； 2)总水力停留时间HRT:12~15h ； 3)泥龄SRT:15 ~20d ； 4)滤布过滤滤速:6 ~9m/h。
【文档编号】C02F9/14GK103964633SQ201410161802
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】蔡健明, 操家顺, 周碧波, 陈培, 林俊雄, 方芳, 冯骞 申请人:河海大学, 南京河海科技有限公司