本实用新型污水处理技术领域，具体涉及一种一体化污水处理生物反应器及操作方法。
背景技术：
随着各种水质污染的加重，对于污水的处理技术也要求越来越高，虽然目前已经有广泛的污水处理器开始在运用，但是随着污水处理量的增加、处理污水种类的多样化，在加重污水处理生物反应器的承载力的同时，对其本身的性能也提出较大的考验。
比如现有的一体污水处理生物反应器，存在反应器效率低，不易维修等较多缺陷。传统反应器一般采用悬挂式填料，当填料老化或损坏，需要维修或者更换时，必须离线作业，即停止运行的反应器，然后将反应池内混合液排空，再进行更换。由于混合液排空会对反应池内的微生物种群和数量造成严重的破坏，所以更换后需要重新进行调试，恢复微生物种类和数量，这个过程会对反应器的正常运行造成影响。
基于此，研究开发设计一种一体化污水处理生物反应器。
技术实现要素：
本实用新型提供一种一体化污水处理生物反应器，针对现有生物反应器反应效率低，且整个仪器难以维修等技术问题，本技术方案采用“厌氧-好氧I-缺氧-好氧II-沉淀-出水”，进行两次好氧处理，厌氧处理后对污水进行好氧处理，再进行缺氧处理，然后进行好氧、沉淀处理，相对于传统工艺处理流程，将好氧处理设置为多级处理，利于提高反应效率，且无需混合液回流，能耗降低。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池、第一好氧池、缺氧池、第二好氧池、沉淀池，厌氧池内布设有厌氧悬浮填料，第一好氧池、第二好氧池内均设有好氧悬浮填料。
本技术方案中，厌氧池的主要作用是将流入原污水水解酸化，同步进入的从沉淀池回流的含磷污泥，在厌氧池中释放磷，使污水中磷浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD浓度下降；另外NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中的NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。
第一好氧池的作用，污水中有机物被微生物生化降解，厌氧池中去除的有机氮被氨化继而被硝化，磷随着聚磷菌的过量摄取，磷的浓度也较快的速度下降，在厌氧池、第一好氧池的作用下联合完成除磷的功能。
缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，第一好氧池将NO3-N应完全硝化，且经第一好氧池处理后污水中的NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此，BOD浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小，达到脱氮的目的。
在缺氧池后还连接有第二好氧池，本技术方案中厌氧池、第一好氧池、缺氧池、第二好氧池依次设置，可以同时完成有机物的去除、硝化与反硝化脱氮、除磷等功能。
其中，第二好氧池与缺氧池连接，即污水在经缺氧处理后进行第二次好氧处理，即生物反应器中的处理工艺，厌氧→好氧I→缺氧→好氧II→沉淀→消毒出水，相对于传统的污水处理工艺：厌氧→缺氧→好氧→沉淀→出水，为了维持较低的污泥负荷，会要求有较大的回流比，回流比一般为40～100％，才能保证硝化良好，但回流污泥液将大量硝酸盐带入厌氧池，聚磷菌放磷的环境条件要求是厌氧状态，并同时有溶解性BOD存在，但当厌氧池存在大量硝酸盐时，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱氮完全后才开始磷的厌氧效果较差。将经缺氧池处理后的污水进行第二次好氧处理，第一次好氧处理在较高的负荷下运行，其负荷率为普通活性污泥法的50～100倍，污水停留时间为30～40min，污水停留时间为30～40min，污泥龄仅为0.3～0.5d，污泥负荷较高，第一次好氧处理对水质、水量、pH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用，因此，第一次好氧处理产生污泥量较大，约占整个系统污泥产量的80％左右，且剩余污泥中的有机物含量高。
第二次好氧处理，经第一次好氧处理后，在较低负荷下进行，负荷的范围一般为小于0.15KgBOD/(kgMLSS·d)，水力停留时间为2～5h，其中，第一好氧池、厌氧池形成一个开放性、不断由原污水中生物补充的生物动态系统；第二好氧池，在经过第一次好氧处理后，在进行第二次好氧处理，对于整个系统具有良好的稳定作用，且有机底物去除效率高，有较好的脱氮除磷效果，且节能，运行费用低，耗电量低。
因此，本实施例中将一体化污水处理生物反应器中的好氧处理，设置为两个独立的反应处理区域，第一好氧池，可让污水在其中充分反应，且该段高负荷运行，然后进行缺氧处理，再次进行第二次好氧处理，反应效率更高，整个过程无需好氧区混合液回流到缺氧池中进行处理，极大的降低能耗。
同时本实施例中在厌氧池内布设有厌氧悬浮填料，第一好氧池、第二好氧池内均设有好氧悬浮填料，其中，厌氧悬浮填料、好氧悬浮填料中的悬浮填料相对于现有采用的悬挂式填料，与污水接触面积更大，能够与污水充分混合。且悬浮填料能够更好的安装在池子里，同时利于检修。
优选地，所述第一好氧池、缺氧池、第二好氧池内均设有曝气装置，曝气装置包括曝气软管，大于等于两根曝气软管分别分布在第一好氧池、缺氧池、第二好氧池内，且相互之间平行排布，曝气软管之间通过连接管连接，连接管上设有U型框，U型框与连接横管连接，连接横管的两端固定在第一好氧池、缺氧池、第二好氧池中任意一种池体的侧壁。
本技术方案中U型框、连接横管为硬质结构，曝气软管为柔性材质结构制成，则U型框、连接横管、连接管连接构成的整体结构，整体结构的本身重力可使曝气软管维持在水体中保持一定深度，防止其因为水体浮力的作用上浮，影响曝气效果。
且本技术方案中，U型框、连接横管、连接管相互连通，形成向曝气软管供应一体的通道，气体通过曝气软管均匀流向水中，增强与污水的混凝、净化处理效果。
其中，U型框，将其设定为U型结构，U型框的两个自由端与连接横管连通，U型框下端连接杆的任意一点与连接管连接，具体优选连接杆的中点与连接管连接，该设置能够维持U型框、连接管、连接横管整体的稳定性，且利于相互之间连接稳定。
本技术方案中，曝气软管的具体根数为大于等于两根，根数的增加利于加强曝气效果；曝气软管的本身结构为中空的长圆柱状，大于等于两根曝气软管之间相互平行，且多根曝气软管平行分布的上表面为平面，则曝气软管的上表面与U型框的纵向平面垂直，而在本技术方案中，U型框的主要作用是将连接横管与连接管、连接管与曝气软管连接。
本技术方案中连接绳设置在连接横管的两端，因此可依靠外力和U型框、连接横管、连接管本身的重力作用将曝气软管维持在一定水深处，也可将曝气软管通过中间的连接装置将曝气软管拖离水面，进行检修，或者更换相应装置的部件。待检修完成后，再次投入使用，可见该设置，不仅利于曝气，而且便于对装置进行维修处理，延长使用周期，且不影响使用效果。
上述设置，主要对污水中的主要成分生物降解处理，现有常用的曝气装置为在池底设置微孔，采用鼓入空气等方式进行曝气，虽然具有一定的曝气效果，但是效率低下。本技术方案将曝气软管设置在水深4～5m处，气泡逸出时，气泡直径大于等于100um，与氧气接触面积大，氧气传递效率高，在气泡向上运动过程中，不断受到进入池中水流流动的影响，连接管在水中摆动，此时气泡的运动轨迹并非竖直向上，而是斜向上运动，可知增加了气泡在水中的运动时间，达到提高氧气的传递效率的目的。由于连接管的自然摆动，可以达到更好的混合效果，节约混合所需的能耗。本技术方案中将曝气软管设置在水深为4～5m处，此时曝气软管在水流冲击等综合力作用下，产生的气泡直径大于等于100um时，所释放出气体量为40—50g/s，而气泡直径小于100um时，相应的释放气体量减小，曝气量减小，则无法与污水混合均匀。
第一好氧池、厌氧池、第二好氧池中污水深度不低于池体高度的2/3，按照常规池体的规格，污水的水深一般为6～7m，如果将曝气软管设置在水深低于4m的高度时，曝气软管产生的气泡的运动轨迹将类似直线运动，进入池中的水流对连接管的冲击力减小，尤其是污水刚进入池中对池中原有水的冲击力，然后水之间的相互冲击，在力的传递作用下共同影响曝气软管排出气泡的运动轨迹，而若设置的曝气软管位置低于水深4m时，则主要依靠水之间传递的流动冲击力，作用较小，不足以驱使连接管的横向摆动。此时该位置曝气软管装置产生的气泡的直径为小于100um，释放气体量减小。
而如果将曝气软管的位置设置在大于5m时，污水进入池中冲击力和水之间传递的作用力将大于曝气软管本身的重力、连接管对其的拉力，曝气软管将无法保持水平摆动的状态，此时，曝气软管将处于向下移动的状态，此时产生的气泡在水流的反作用下移很快的速度到达污水的液面，在水中运行的时间减短，曝气效果不理想。该位置曝气软管产生的气泡直径小于等于100um，释放的气体量减小，与污水混合不均匀。
优选地，所述连接横管的两端均通过连接绳与池体的侧壁连接。
优选地，所述厌氧池的上端设有进水口，厌氧池的底部设有潜水搅拌器。
优选地，所述第一好氧池、缺氧池、第二好氧池的底部均设有潜水搅拌器。
优选地，所述沉淀池通过管道与消毒池连接。
优选地，所述沉淀池内设有斜板填料，沉淀池的底部设有污泥回流泵和排泥管。
优选地，所述第二好氧池的底部设有混合液回路泵。
优选地，所述厌氧池的上端设有检查口。
本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本技术方案通过设置依次连接的厌氧池、第一好氧池、缺氧池、第二好氧池、沉淀池、消毒池，则污水处理的工艺为：厌氧→好氧I→缺氧→好氧II→沉淀→出水，相对于传统的无水处理工艺，厌氧→缺氧→好氧→沉淀→出水，设置两级好氧处理装置，第一好氧池处理工作量增加，第二次好氧池在低负荷下运行，且整个装置处理工艺无需混合液回流，能耗降低。
(2)本技术方案中采用在厌氧池、第一好氧池、第二好氧池内部设置好氧悬浮填料、厌氧悬浮填料，其中关于悬浮填料的设置，相对于立体填料，在对应池体对污水好氧、厌氧处理时，具有均匀混合污水的效果，且悬浮填料的选择安装简单，利于检修。
(3)本技术方案在厌氧池、第一好氧池、第二好氧池内均设置曝气装置，曝气装置采用曝气悬链曝气，具体为通过曝气软管进行曝气，相对于传统的穿孔曝气、微孔曝气，气体传递效率高，同时利于工作人员对一体化污水处理生物反应器进行设备维修。
(4)本技术方案中所述的一体化污水处理生物反应器是一种高度集成装置，减少了占地空间，且便于运输。
附图说明
图1为本实用新型的结构平面示意图；
图2为本实用新型的剖面示意图；
图3为本实用新型中曝气装置的结构示意图；
其中：1-厌氧池，2—第一好氧池，3—缺氧池，4—第二好氧池，5—沉淀池，6—消毒池，7—进水口，8—出水口，9—好氧悬浮填料，10—厌氧悬浮填料，11—检查口，12—曝气软管，13—潜水搅拌器，14—混合液回路泵，15—污泥回流泵，16—排泥管，17—斜板填料，20—连接管，21—连接横管，22—U型框，23—连接绳。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
实施例1：
如图1—3所示，一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9。
本实施例1中通过设置依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，即污水在本实施例所述的生物反应器中的处理工艺为：厌氧→好氧I→缺氧→好氧II→沉淀→消毒出水，相对于传统的污水处理工艺：厌氧→缺氧→好氧→沉淀→出水，本实施例中，缺氧处理后的污水可直接进入第二次好氧处理，而无需好氧区混合液返回进入缺氧区处理，降低能耗。
因此，本实施例中将一体化污水处理生物反应器中的好氧处理，设置为两个独立的反应处理装置，在第一好氧池，可让污水在其中充分反应，然后进行缺氧处理后，再次进行好氧处理，整个过程无需好氧区混合液回流到缺氧池中进行处理，能耗极大的降低。
同时本实施例中在厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9，其中，厌氧悬浮填料10、好氧悬浮填料9中的悬浮填料相对于现有采用的悬挂式填料，与污水接触面积更大，能够与污水充分混合。且悬浮填料能够更好的安装在池子里，同时利于检修。
实施例2：
一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内均设有曝气装置，曝气装置包括曝气软管12，大于等于两根曝气软管12分别分布在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内，且相互之间平行排布，曝气软管12之间通过连接管20连接，连接管20的上表面设有与曝气软管12分布方向平行的U型框22，U型框22与连接横管21连接，连接横管21的两端固定在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4中任意一种池体的侧壁。
这里针对进一步加强污水处理效果，对污水中的主要成分生物降解处理，现有常用的曝气装置为在池底设置微孔，采用鼓入空气等方式进行曝气，虽然具有一定的曝气效果，但是效率低。本实施例中将曝气软管12设置在水深4—5m处，气泡逸出时，产生的气泡，其直径大于等于100um，与氧气接触面积大，氧气传递效率高，在气泡向上运动过程中，不断受到水流流动，与曝气软管连接的连接管20在水中摆动，此时气泡的运动轨迹并非竖直向上，而是斜向上运动，则增加了气泡在水中的运动时间，则氧气的传递效率提高。由于连接管20的自然摆动，可以达到更好的混合效果，节约混合所需的能耗。
实施例3：
一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内均设有曝气装置，曝气装置包括曝气软管12，大于等于两根曝气软管12分别分布在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内，且相互之间平行排布，曝气软管12之间通过连接管20连接，连接管20的上表面设有与曝气软管12分布方向平行的U型框22，U型框22与连接横管21连接，连接横管21的两端固定在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4中任意一种池体的侧壁。
所述连接横管21的两端均通过连接绳23与池体的侧壁连接，多个连接横管21并列设置，且连接横管21的两端均通过连接绳23与池体的侧壁连接，连接绳23为弹性绳，连接横管21一般位于水面上，连接横管21的下端连接有若干个U型框22，U型框22具有一定重量可确保连接管20、曝气软管12始终位于水面下，一直处于曝气状态。
所述厌氧池1的上端设有进水口7，厌氧池1的底部设有潜水搅拌器13。
本实施例在进行曝气操作时，连接横管21为中空管，连接横管21与U型框22连通，U型框22为呈U型形状的中空连接管，U型框22的下端与连接管20连接，U型框22的内部与连接管20内部连通，连接管20位于曝气软管12之间，连接管20内部与曝气软管12之间连通，曝气软管12的末端均呈开口状态。
因此在进行曝气操作时，可通过鼓风机向连接横管21里内鼓入空气，气体在管道内流通，至位于水中曝气软管的出口，从而达到曝气的目的。
上述结构组成的曝气装置，结构简单，便于操作，且连接相邻曝气软管12的连接横管12具有一定重量，其重力大于浮力，曝气软管12在工作时，始终处于待处理的污水液面下，同样，也可以在外力作用下，曝气软管12被拉至被处理的污水液面上。
本实施例中采用将连接横管的两端通过连接绳23固定在池体的侧壁，故可通过操作连接绳23将曝气软管12从池体中移出，移出的目的：第一，利于检修曝气装置，第二，可以调整曝气软管12在水体内的高度。
污水从厌氧池1的进水口进入，在厌氧池1内处理时，潜水搅拌器13的设置，利于将污水更好的搅拌，生化处理。
实施例4：
一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内均设有曝气装置，曝气装置包括曝气软管12，大于等于两根曝气软管12分别分布在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内，且相互之间平行排布，曝气软管12之间通过连接管20连接，连接管20的上表面设有与曝气软管12分布方向平行的U型框22，U型框22与连接横管21连接，连接横管21的两端固定在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4中任意一种池体的侧壁。
所述连接横管21的两端均通过连接绳23与池体的侧壁连接。
所述厌氧池1的上端设有进水口7，厌氧池1的底部设有潜水搅拌器13。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4的底部均设有潜水搅拌器13，潜水搅拌器13的设置，能够更好的在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4底部进行搅拌，确保反应池内的反应充分顺利的进行。
本实施例中在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4的底部均设有潜水搅拌器13的作用与厌氧池1内的设置的潜水搅拌器13的作用相同，均利于搅拌生化处理。
实施例5：
一种一体化污水处理生物反应器，包括依次连接的厌氧池1、第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4、沉淀池5，厌氧池1内布设有厌氧悬浮填料10，第一好氧池2、第二好氧池4内均设有好氧悬浮填料9。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内均设有曝气装置，曝气装置包括曝气软管12，大于等于两根曝气软管12分别分布在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4内，且相互之间平行排布，曝气软管12之间通过连接管20连接，连接管20的上表面设有与曝气软管12分布方向平行的U型框22，U型框22与连接横管21连接，连接横管21的两端固定在第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4中任意一种池体的侧壁。
所述连接横管21的两端均通过连接绳23与池体的侧壁连接。
所述厌氧池1的上端设有进水口7，厌氧池1的底部设有潜水搅拌器13。
所述第一好氧池2、缺氧池3、第二好氧池4的底部均设有潜水搅拌器13。
所述沉淀池5通过管道与消毒池7连接，消毒池7的作用是对经沉淀处理后的污水进行消毒处理，消毒池7内放置有消毒剂，对处理污水进行净化处理。
所述沉淀池5内设有斜板填料17，沉淀池5的底部设有污泥回流泵15和排泥管16。斜板填料17，一般采用的材质有聚丙烯和聚氯乙烯，在沉淀池5中设置斜板填料17使污水层流状态好，对污水中的颗粒进行沉降时，不受絮流干扰。斜板填料为多根斜管组成，沉淀和除砂作用强，当斜管的管长大于1米时，有效负荷可达到4—6吨/m2.时，出水水质佳。斜板填料17可增强沉淀池的处理能力，一般为平流沉淀池的4—6倍，为加速澄清池和脉流澄清池的3—5倍。
所述第二好氧池4的底部设有混合液回路泵14，混合液回路泵14又称混合液回流泵，可排送经第二好氧池4处理后的带固体颗粒及纤维的污水、回流污泥、废水。
所述厌氧池1的上端设有检查口11。检查口11的作用是便于对厌氧池1的检修和观察。
消毒池7的末端设有出水口8，污水经过一系列处理，达到出水标准后可通过出水口8流出生物反应器。
沉淀池5的主要作用是对处理过程中污水携带的污泥等进行沉淀，其中斜板填料17的设置，将沉淀池5中的污泥、水分离，沉淀的污泥通过排泥管16排出生物反应器。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。