專利名稱：泥水自循環(huán)型階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是環(huán)境工程中的污水處理工程技術(shù)，尤其是應(yīng)用于生活污水及城市污水高效除磷脫氮的節(jié)能型先進(jìn)工藝，屬于環(huán)境保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國污水處理水平較低，主要水系湖泊氨氮、總磷超標(biāo)嚴(yán)重，富營養(yǎng)化問題突出，近岸海域赤潮現(xiàn)象時有發(fā)生。水體中氮磷污染主要來源于生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染，其中生活污水則是許多水體的主要污染源。我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)對排放污水中氮磷指標(biāo)做了嚴(yán)格限定。目前我國城市污水處理廠除磷脫氮工藝以A2/O工藝及其改良工藝為主，實際應(yīng)用中對不同水質(zhì)和規(guī)模適應(yīng)性不強(qiáng)，除磷脫氮效果不理想，且需要大流量的污泥和混合液回流，占地面積和動力消耗較大，維護(hù)管理較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種滿足生活污水有機(jī)污染物降解和高效除磷脫氮要求的節(jié)能型多點交替進(jìn)出水及泥水自循環(huán)型除磷脫氮階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法。
技術(shù)方案本發(fā)明是通過各個反應(yīng)器交替進(jìn)出水，厭氧/缺氧攪拌、好氧、沉淀狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，在時間和空間上實現(xiàn)生物除磷脫氮過程需要的厭氧/缺氧和好氧狀態(tài)交替，組合反應(yīng)器在運轉(zhuǎn)過程中通過進(jìn)出水位置改變實現(xiàn)水流自動轉(zhuǎn)向流動實現(xiàn)活性污泥及混合液的自動回流，而不需要外加污泥和混合液回流的動力設(shè)備。該反應(yīng)器采取4～6個反應(yīng)器串連組合而成，各反應(yīng)器間通過水力連通管彼此連通，每個反應(yīng)器都設(shè)有攪拌機(jī)，進(jìn)水管經(jīng)進(jìn)水控制閥分別與各反應(yīng)器連通，進(jìn)氣管經(jīng)曝氣控制閥分別與各反應(yīng)器連通；第一反應(yīng)器的上部分別設(shè)有第一出水堰、第一出水控制閥，第一反應(yīng)器的下部設(shè)有第一排泥控制閥；最后一個反應(yīng)器即第二反應(yīng)器的上部分別設(shè)有第二出水堰、第二出水控制閥，最后一個反應(yīng)器的下部設(shè)有第二排泥控制閥。
采取周期交替運行方式，每個周期為上、下兩個半周期，上半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管經(jīng)進(jìn)水控制閥交替流入第一反應(yīng)器和第三反應(yīng)器，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管經(jīng)曝氣控制閥隨時間控制分別進(jìn)入除第二反應(yīng)器外的反應(yīng)器；通過第二出水堰經(jīng)第二出水控制閥、第二出水管出水，剩余污泥經(jīng)第二排泥控制閥通過第二排泥管)排出；下半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管經(jīng)進(jìn)水控制閥交替流入第二反應(yīng)器和第四反應(yīng)器，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管經(jīng)曝氣控制閥隨時間控制分別進(jìn)入除第一反應(yīng)器外的反應(yīng)器；通過第一出水堰經(jīng)第一出水控制閥、第一出水管出水，剩余污泥經(jīng)第一排泥控制閥通過第一排泥管排出；同一反應(yīng)器中攪拌機(jī)和曝氣控制閥不同時開啟，第二反應(yīng)器中的攪拌機(jī)和曝氣控制閥在上半周期中均關(guān)閉，第一反應(yīng)器中的攪拌機(jī)和曝氣控制閥在下半周期中均關(guān)閉，通過攪拌機(jī)和曝氣控制閥啟閉使不同反應(yīng)器分別處于厭氧/缺氧、好氧和沉淀交替運行狀態(tài)，集有機(jī)物降解、除磷脫氮和沉淀功能于一體；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，上下兩個半周期水流反向，實現(xiàn)污泥和混合液在階式反應(yīng)器中循環(huán)流動和自動回流。
系統(tǒng)的運行采用可調(diào)節(jié)方式，通過調(diào)節(jié)厭氧/缺氧以及好氧組合和階段運行時間以適應(yīng)不同水質(zhì)、水量的變化。系統(tǒng)通過PLC可編程序控制器控制完全自動運轉(zhuǎn)，可以通過程序更新改變系統(tǒng)運行方式。
有益效果本發(fā)明具有下述特點(1)該技術(shù)通過各個反應(yīng)器運行狀態(tài)隨時間和空間的交替，沒有一個反應(yīng)器處于單一狀態(tài)，在時間和空間上實現(xiàn)厭氧/缺氧和好氧交替，較好地協(xié)調(diào)了除磷脫氮的矛盾，并通過滿足嗜磷菌的厭氧好氧的環(huán)境需求，提高污泥活性，實現(xiàn)高效除磷脫氮。
(2)該技術(shù)通過多點進(jìn)水和兩點出水交替切換，水流在系統(tǒng)內(nèi)自動轉(zhuǎn)向流動，實現(xiàn)污泥和混合液的自動回流，無需另外添加動力設(shè)備，從而實現(xiàn)大幅度降低運行費用目的。
(3)該技術(shù)兩個池子交替出水，沒有專門沉淀池，由于沉淀池在運行過程中存在厭氧/缺氧、好氧以及沉淀過程交替，池體內(nèi)不存在死角，省卻了刮泥設(shè)備的同時抑制了污泥腐化上浮現(xiàn)象。
4)該技術(shù)由具有完全混合流態(tài)的反應(yīng)器串聯(lián)組成，整體具有推流反應(yīng)器的特征，因此具有高效率去除污染物的特點。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)行進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明除磷脫氮階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法的示意圖，圖中有第一反應(yīng)器1，第二反應(yīng)器2，第三反應(yīng)器3，第四反應(yīng)器4，中間反應(yīng)器5，水力連通管6，攪拌機(jī)7，進(jìn)水控制閥8，曝氣控制閥9，第一出水控制閥101，第二出水控制閥102，第一排泥控制閥111，第二排泥控制閥112，進(jìn)水管12，進(jìn)氣管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。
具體實施例方式
泥水自循環(huán)型階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法采取4～6個反應(yīng)器串連組合而成，各反應(yīng)器間通過水力連通管6彼此連通，每個反應(yīng)器都設(shè)有攪拌機(jī)7，進(jìn)水管12經(jīng)進(jìn)水控制閥8分別與各反應(yīng)器連通，進(jìn)氣管13經(jīng)曝氣控制閥9分別與各反應(yīng)器連通；第一反應(yīng)器1的上部分別設(shè)有第一出水堰161、第一出水控制閥101，第一反應(yīng)器1的下部設(shè)有第一排泥控制閥111；第二反應(yīng)器2上部分別設(shè)有第二出水堰162、第二出水控制閥102，最后一個反應(yīng)器的下部設(shè)有第二排泥控制閥112。
該方法采取周期交替運行方式，每個周期為上下兩個半周期，上半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管12經(jīng)進(jìn)水控制閥8交替流入第一反應(yīng)器1和第三反應(yīng)器3，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管13經(jīng)曝氣控制閥9隨時間控制分別進(jìn)入除第二反應(yīng)器2外的反應(yīng)器，通過第二出水堰162經(jīng)第二出水控制閥102、第二出水管142出水，剩余污泥經(jīng)第二排泥控制閥112通過第二排泥管152排出；下半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管12經(jīng)進(jìn)水控制閥8交替流入第二反應(yīng)器2和第四反應(yīng)器4，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管13經(jīng)曝氣控制閥9隨時間控制分別進(jìn)入除第一反應(yīng)器1外的反應(yīng)器，通過第一出水堰161經(jīng)第一出水控制閥101、第一出水管141出水，剩余污泥經(jīng)第一排泥控制閥111通過第一排泥管151排出；同一反應(yīng)器中攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9不同時開啟，第二反應(yīng)器2中的攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9在上半周期中均關(guān)閉，第一反應(yīng)器1中的攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9在下半周期中均關(guān)閉，通過攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9啟閉使不同反應(yīng)器分別處于厭氧/缺氧、好氧和沉淀交替運行狀態(tài)，集有機(jī)物降解、除磷脫氮和沉淀功能于一體；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，上下兩個半周期水流反向，實現(xiàn)污泥和混合液在階式反應(yīng)器中循環(huán)流動和自動回流，無需外加污泥和混合液回流動力設(shè)備。
以6階段運行方式為例階段一.反應(yīng)器1中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器1和反應(yīng)器3中攪拌機(jī)7開啟，反應(yīng)器4曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器2攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器2第二出水控制閥102開啟。
階段二.反應(yīng)器3中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器3中攪拌機(jī)7開啟，反應(yīng)器1和反應(yīng)器4中曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器2中攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器2第二出水控制閥102開啟。
階段三.反應(yīng)器3中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器3和反應(yīng)器4曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器1和反應(yīng)器2攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器2第二出水控制閥102開啟。
階段四.反應(yīng)器2中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器2和反應(yīng)器4中攪拌機(jī)7開啟，反應(yīng)器3曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器1攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器1第一出水控制閥101開啟。
階段五.反應(yīng)器4中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器4中攪拌機(jī)7開啟，反應(yīng)器2和反應(yīng)器3曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器1攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器1第一出水控制閥101開啟。
階段六.反應(yīng)器4中進(jìn)水控制閥8開啟，反應(yīng)器3和反應(yīng)器4曝氣控制閥9開啟，反應(yīng)器1和反應(yīng)器2攪拌機(jī)7和曝氣控制閥9均關(guān)閉，反應(yīng)器1第一出水控制閥101開啟。
階段一、階段二、階段三構(gòu)成上半周期，階段四、階段五、階段六構(gòu)成下半周期，兩個半周期對稱設(shè)置。
本周期運行結(jié)束后，開始進(jìn)入下個周期運行，周而復(fù)始。
階式反應(yīng)器除磷脫氮方法中通過進(jìn)出水位置交替，以及通過攪拌機(jī)和曝氣控制閥的啟閉控制不同反應(yīng)器實現(xiàn)不同的厭氧/缺氧和好氧狀態(tài)組合，從而實現(xiàn)高效除磷脫氮。多點進(jìn)水使得污染物分布與單元處理功能結(jié)合，能較好地滿足厭氧釋磷和缺氧脫氮對有機(jī)物的需求，保證反應(yīng)器的處理效率。厭氧和缺氧狀態(tài)時攪拌器開啟，曝氣閥關(guān)閉；好氧狀態(tài)時曝氣閥開啟，攪拌器關(guān)閉；沉淀狀態(tài)時曝氣閥和攪拌器均關(guān)閉。出水池在交替出水前有一靜止沉淀狀態(tài)，保證沉淀性能良好。
每個池子在不同過程中分別保持好氧和厭氧狀態(tài)，有利于保持嗜磷菌的污泥活性和除磷脫氮效率；前半周期出水池中沉淀污泥在后半周期與進(jìn)水混合攪拌，充分再生并發(fā)揮吸附凝聚作用，并直接進(jìn)入下步操作參與反應(yīng)過程。每個池子交替處于缺氧、厭氧和好氧狀態(tài)，通過調(diào)整周期運行，不用污泥和混合液回流就可實現(xiàn)除磷脫氮過程。另外從反應(yīng)器的理論來說，池子多格設(shè)置，單格完全混合，多格間又具有階式反應(yīng)器的特征，可以使流態(tài)更加合理，反應(yīng)效率更高，從而出水水質(zhì)易得到保證。
權(quán)利要求
1.一種泥水自循環(huán)型階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法，其特征在于該反應(yīng)器采取4～6個反應(yīng)器串連組合而成，各反應(yīng)器間通過水力連通管(6)彼此連通，每個反應(yīng)器都設(shè)有攪拌機(jī)(7)，進(jìn)水管(12)經(jīng)進(jìn)水控制閥(8)分別與各反應(yīng)器連通，進(jìn)氣管(13)經(jīng)曝氣控制閥(9)分別與各反應(yīng)器連通；第一反應(yīng)器(1)的上部分別設(shè)有第一出水堰(161)、第一出水控制閥(101)，第一反應(yīng)器(1)的下部設(shè)有第一排泥控制閥(111)；最后一個反應(yīng)器即第二反應(yīng)器(2)的上部分別設(shè)有第二出水堰(162)、第二出水控制閥(102)，最后一個反應(yīng)器的下部設(shè)有第二排泥控制閥(112)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的泥水自循環(huán)型階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法，其特征在于采取周期交替運行方式，每個周期為上、下兩個半周期，上半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管(12)經(jīng)進(jìn)水控制閥(8)交替流入第一反應(yīng)器(1)和第三反應(yīng)器(3)，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管(13)經(jīng)曝氣控制閥(9)隨時間控制分別進(jìn)入除第二反應(yīng)器(2)外的反應(yīng)器；通過第二出水堰(162)經(jīng)第二出水控制閥(102)、第二出水管(142)出水，剩余污泥經(jīng)第二排泥控制閥(112)通過第二排泥管(152)排出；下半周期中進(jìn)水通過進(jìn)水管(12)經(jīng)進(jìn)水控制閥(8)交替流入第二反應(yīng)器(2)和第四反應(yīng)器(4)，進(jìn)氣通過進(jìn)氣管(13)經(jīng)曝氣控制閥(9)隨時間控制分別進(jìn)入除第一反應(yīng)器(1)外的反應(yīng)器；通過第一出水堰(161)經(jīng)第一出水控制閥(101)、第一出水管(141)出水，剩余污泥經(jīng)第一排泥控制閥(111)通過第一排泥管(151)排出；同一反應(yīng)器中攪拌機(jī)(7)和曝氣控制閥(9)不同時開啟，第二反應(yīng)器(2)中的攪拌機(jī)(7)和曝氣控制閥(9)在上半周期中均關(guān)閉，第一反應(yīng)器(1)中的攪拌機(jī)(7)和曝氣控制閥(9)在下半周期中均關(guān)閉，通過攪拌機(jī)(7)和曝氣控制閥(9)啟閉使不同反應(yīng)器分別處于厭氧/缺氧、好氧和沉淀交替運行狀態(tài)，集有機(jī)物降解、除磷脫氮和沉淀功能于一體；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，上下兩個半周期水流反向，實現(xiàn)污泥和混合液在階式反應(yīng)器中循環(huán)流動和自動回流。
全文摘要
泥水自循環(huán)型階式反應(yīng)器及其除磷脫氮方法是環(huán)境工程中的污水處理工程技術(shù)，尤其是應(yīng)用于生活污水及城市污水高效除磷脫氮的節(jié)能型先進(jìn)工藝，該反應(yīng)器采取4～6個反應(yīng)器串連組合而成，各反應(yīng)器間通過水力連通管(6)彼此連通，每個反應(yīng)器都設(shè)有攪拌機(jī)(7)，進(jìn)水管(12)經(jīng)進(jìn)水控制閥(8)分別與各反應(yīng)器連通，進(jìn)氣管(13)經(jīng)曝氣控制閥(9)分別與各反應(yīng)器連通；第一反應(yīng)器(1)的上部分別設(shè)有第一出水堰(161)、第一出水控制閥(101)，第一反應(yīng)器(1)的下部設(shè)有第一排泥控制閥(111)；最后一個反應(yīng)器即第二反應(yīng)器(2)的上部分別設(shè)有第二出水堰(162)、第二出水控制閥(102)，最后一個反應(yīng)器的下部設(shè)有第二排泥控制閥(112)。
文檔編號C02F3/30GK1966427SQ20061009741
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月7日
發(fā)明者呂錫武, 朱光燦, 荊肇乾, 李先寧, 古杏紅, 莊榮, 王然良 申請人:東南大學(xué)