一种无沉淀池型蠕动床式HEDN反应器及污水处理方法与流程

一种无沉淀池型蠕动床式hedn反应器及污水处理方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种无沉淀池型蠕动床式hedn（high effection denitrification，高效率反硝化脱氮）反应器及污水处理方法。


背景技术：

2.污水处理技术装备的升级发展，是环保装备产业升级的一项重要工作内容，而高经济性和集约化的新技术、新工艺、新产品、新装备，是环保装备绿色化发展的重中之重。污水生化处理作为经济性最高的水处理技术，一直受到环保技术研究者、环保设备生产商、及环保工程公司的高度青睐。其中，ao、sbr、mbbr、msbr、mbr等缺氧、好氧组合脱碳除氮工艺技术及衍生技术在国内外都实现了广泛而成熟的工程化应用，并稳步形成非常多标准化、系列化的、适合工程应用的环保装备。
3.目前，在日益良好的环境工程装备发展新政策的引导下，基本工艺类型、常规结构设计的技术集成、装备制造已经日趋成熟，相应工程应用也十分广泛。但在环保政策越来越严格，环保工程实施及装备制造绿色化发展要求越来越高的大背景下，现有装备在技术先进性、经济适宜性、装备集成度、不同废水处理的广适性、特征废水的匹配针对性等方面，都存在掣肘，难以适应日益深耕的细分水污染治理领域高效处理需求。还是以好氧、缺氧组合工艺装备为例，当前各类型技术装备已经可以实现好氧 缺氧、兼氧 缺氧的有效组合装备，但难以实现好氧、缺氧、兼氧全功能高效处理能力，或存在设备集成度低、占地面积大、耐冲击负荷差等问题。因此，如何在常规好氧 缺氧组合工艺的基础上，突破瓶颈，研发制造出一种兼备好氧脱碳、缺氧除氮，同时能高效增强系统的同步硝化反硝化脱氮能力的通用型集约化高效脱氮反应器，成为目前的一个挑战。
4.基于以上背景研究、相关技术难点及实际技术升级突破需求，本发明要达成的关键目标为：（1）在水平结构及竖向结构上同步优化反应器结构设计，提高反应器集约化程度，减小占地，提高空间利用率；（2）通过结构及功能组合优化，尽可能简化功能单元，进一步提高反应器集约化程度，减小占地，同时节省成本；如是否可在不用mbr等高成本截留技术的情况下，取消生化系统沉淀池，同时需保证剩余污泥有效排放；（3）保留系统好氧反应、缺氧反应等基础污染物降解功能区间的同时，实现高效兼氧短程同步硝化反硝化的强化脱氮能力，使系统污染降解功能更全面，稳定；（4）提高系统微生物量，形成微生物倍增环境；（5）低成本实现高倍率系统内循环回流，提高系统耐冲击负荷能力；（6）提升系统集约程度、处理效能的同时，保证系统经济性。


技术实现要素：

5.针对现有生化反应器存在的空间利用率低、回流比低、回流能耗高、容积负荷低、
℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中细孔径为2~3mm；兼氧改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60~70℃，使用β-羟基丁酸戊酸酯涂覆表面，在110
±
3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在180
±
3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中粗孔径为4~6mm。
12.作为本发明的进一步改进，所述曝气器呈水平布设，且两端的曝气量高于中间的曝气量。
13.本发明还公开了一种基于上述无沉淀池型蠕动床式hedn反应器的污水处理方法，包括：步骤1、待处理污水经由所述进水口进入所述缺氧区，在缺氧区内进行反硝化脱氮的生化处理过程，同步降解有机物；步骤2、污水经由所述缺氧区的出流口进入到所述动力气升区，并在气升推力的作用下，通过气升溢流堰，进入到所述蠕动床好氧区；步骤3、污水在所述蠕动床好氧区内，进行好氧硝化及脱碳反应，及部分兼氧反应，然后经由所述蠕动床好氧区出流口进入到所述兼氧滤床区；同时，部分泥水混合物流经所述多角度泥水分离百叶器进行泥水分离后，污泥进入到所述排泥区内进一步沉降，并通过所述排泥口实现排泥；步骤4、污水进入到兼氧滤床区后，一部分竖向流动依次经由所述立板稳流组件、生物滤床、出水溢流堰、出水渠和出水口，实现末端泥水分离及兼氧污染物去除反应，并合格出水；另一部分水平流动经由所述循环回流口进入到所述缺氧区内；步骤5、由所述进水口进入的待处理污水与步骤4中的回流液在所述缺氧区充分混合，并进入下一连续循环反应。
14.作为本发明的进一步改进，所述缺氧区内设置有生物填料，所述动力气升区内动力气升释放组件作为所述缺氧区的高效混合及防止污泥沉降的动力来源；通过调节所述动力气升区内的动力气升释放组件的实际供气量，以调节从所述缺氧区进入到所述蠕动床好氧区的水量，进而实现后端循环回流比的控制。
15.作为本发明的进一步改进，污水在所述曝气器曝气扰动作用下，在所述蠕动床好氧区内形成上下的局部循环流态。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明的hedn反应器在平面及竖向上高度集成、结构紧凑、占地面积小、空间利用率高；2、本发明的缺氧区为高效反硝化脱氮区，蠕动床好氧区兼有兼氧填料功能区，可实现同步硝化反硝化脱氮及高效降解有机物，兼氧滤床区可实现出水端同步硝化反硝化深度脱氮的高效保障，反应器的处理功能全面；3、本发明多级滤床填料的微生物负载作用及污泥截留作用，实现整体反应器污泥浓度倍增，反应器污染物容积负荷高；4、本发明的动力气升区使用气升推流技术实现低功耗下的高倍率回流，解决常规生化反应器回流比低、回流能耗高问题；5、本发明在高容积负荷、高倍率回流比作用下，反应器能快速稀释进水，耐冲击负荷能力强；
6、本发明的兼氧滤床区兼具污泥截留、吸附、过滤的多重功能，实现高效泥水分离，无需单独设置污泥沉淀池，节省占地，减少投资；7、本发明的蠕动床好氧区及兼氧滤床区均无需独立反洗及排污，省去常规滤床配套汽水冲洗系统设备成本，及节省清洗水量；8、本发明通过多角度泥水分离百叶器，实现对需要外排的剩余污泥分离外排，无需设置独立的泥水分离单元对全部泥水进行分离后，再分别进行生化污泥回流、以及剩余污泥外排，因此无需单独设置污泥沉淀池、污泥回流系统等，简化功能单元、节省占地、减少投资；9、本发明适用于接触氧化或接触吸附反应过程、尤其适用于氨氮、总氮含量均较高，需要同步高效硝化反硝化的综合脱氮过程。
17.综上，本发明的hedn反应器具有较高的工程应用经济价值。
附图说明
18.图1为本发明一种实施例公开的无沉淀池型蠕动床式hedn反应器的顶部俯视图；图2为本发明一种实施例公开的无沉淀池型蠕动床式hedn反应器的底部俯视图；图3为图1和图2中1-1的剖视图；图4为图1和图2中2-2的剖视图；图5为本发明一种实施例公开的多角度泥水分离百叶器的大样示意图。
19.图中：o、反应器池体；a1、第一缺氧区；a2、第二缺氧区；b、动力气升区；c1、第一蠕动床好氧区；c2、第二蠕动床好氧区；c3、第三蠕动床好氧区；d、兼氧滤床区；e、排泥区；1、进水口；2、a1池出流口；3、缺氧区出流口；4、c1池出流口；5、c2池出流口；6、蠕动床好氧区出流口；7、循环回流口；8、出水溢流堰；9、出水渠；10、出水口；11、多角度泥水分离百叶器；11-1、多角度百叶板；11-2、固定轴杆；11-3、调角连杆；11-4、调角手轮；12、排泥口；13、动力气升释放组件；14、曝气器；15、生物填料蠕动床；16、立板稳流组件；17、生物滤床； 18、气升溢流堰。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：如图1~4所示，本发明提供一种无沉淀池型蠕动床式hedn反应器，包括反应器池体o，反应器池体o内设有缺氧区、动力气升区b、蠕动床好氧区、兼氧滤床区d和排泥区e；缺氧区、动力气升区b、蠕动床好氧区、兼氧滤床区d沿污水的处理流向依次相连通，排泥区e与蠕动床好氧区相连通。进一步，本发明的缺氧区、动力气升区b、蠕动床好氧区、兼氧滤床区d、排泥区e等功能分区分别都可依据实际水质水量、占地条件等因素进行布局调整，或分组分格；如本实施例中，缺氧区可分格为第一缺氧区a1、第二缺氧区a2并通过a1池出流口2相连
通，蠕动床好氧区可分格为第一蠕动床好氧区c1、第二蠕动床好氧区c2、第三蠕动床好氧区c3并通过c1池出流口4、c2池出流口5分别连通；进一步，在本发明中，缺氧区的数量还可扩增为三个、四个等，也可仅选择一个第一缺氧区a1；蠕动床好氧区还可扩增为四个五个等，也可选择一个蠕动床好氧区或两个蠕动床好氧区；本发明的以设置两个缺氧区和三个蠕动床好氧区进行下述结构以及处理方法阐述。
22.本发明的污水在相邻各区之间按照上进下出、下进上出的折流方式流动，具体的：第一缺氧区a1的上部设有进水口1和a1池出流口2，通过进水口1与外部污水管相连，通过a1池出流口2将污水流至第二缺氧区a2内；第二缺氧区a2的下部设有与动力气升区b相连通的缺氧区出流口3，动力气升区b的底部设置有动力气升释放组件13并通过气升溢流堰18与第一蠕动床好氧区c1相连通，第一蠕动床好氧区c1的下部设有与第二蠕动床好氧区c2相连通的c1池出流口4，第二蠕动床好氧区c2的上部设有与第三蠕动床好氧区c3相连通的c2池出流口5，第三蠕动床好氧区c3的中上部设有多角度泥水分离百叶器11、下部设有与兼氧滤床区d相连通的蠕动床好氧区出流口6，兼氧滤床区d的下部设有与第一缺氧区a1相连通的循环回流口7。
23.本发明的第一蠕动床好氧区c1、第二蠕动床好氧区c2、第三蠕动床好氧区c3内均自下而上设置有曝气器14和生物填料蠕动床15，且各蠕动床好氧区的进水口和出流口位于生物填料蠕动床15的上下两侧。进一步，本发明的生物填料蠕动床15所使用的填料为生化改性的热塑性聚氨酯弹体填料，中细孔径；其中，生化改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60~70℃，使用异氰酸酯乳化液喷涂或浸润后，在110
±
3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在150
±
3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中细孔径为2~3mm。曝气器14呈水平布设，且两端的曝气量高于中间的曝气量，以使污水在曝气器14曝气扰动作用下，在蠕动床好氧区内形成如图3、4所示的上下的局部循环流态。
24.本发明的第三蠕动床好氧区c3与排泥区e通过中上部的多角度泥水分离百叶器11相连通，排泥区e的下部设有排泥口12。具体的，如图5所示，多角度泥水分离百叶器11包括：多角度百叶板11-1、固定轴杆11-2、调角连杆11-3和调角手轮11-4，调角手轮11-4安装在调角连杆11-3一端，调角连杆11-3可带动多角度百叶板11-1绕固定轴杆11-2杆转动，以调节多角度百叶板11-1的倾斜角度；其中，多角度百叶板11-1斜向下倾斜指向排泥区e，且多角度百叶板11-1的倾斜角度为30
°
~75
°
。
25.本发明的兼氧滤床区d内自下而上设置有立板稳流组件16、生物滤床17、出水溢流堰8、出水渠9和出水口10，出水溢流堰8通过出水渠9与出水口10相连通，立板稳流组件16的下部设有蠕动床好氧区出流口6以及与循环回流口7。进一步，立板稳流组件为使用间距15~25cm的韧性abs或pp板材拼接形成的一体化组件，各板材竖直布置；生物滤床所使用的填料为兼氧改性的热塑性聚氨酯弹体填料，中粗孔径；兼氧改性的改性方法为：将热塑性聚氨酯弹体填料烘烤升温至60~70℃，使用β-羟基丁酸戊酸酯涂覆表面，在110
±
3℃真空环境下烘烤15min附着固化，并在180
±
3℃真空环境下烘烤5min进行共聚稳定；中粗孔径为4~6mm。
26.如图3、4所示，气升溢流堰18的顶高低于第一缺氧区a1、第二缺氧区a2的有效液位，气升溢流堰18的顶高高于第一蠕动床好氧区c1、第二蠕动床好氧区c2、第三蠕动床好氧区c3的有效液位，多角度泥水分离百叶器11位于水体深度的中上部，进水口1位于第一缺氧区a1的有效液位以上，出水口10位于兼氧滤床区d的有效液位以下。
27.本发明提供一种基于上述无沉淀池型蠕动床式hedn反应器的污水处理方法，包括：步骤1、待处理污水经由进水口1进入第一缺氧区a1，第一缺氧区a1通过a1池出流口2进入第二缺氧区a2；在第一缺氧区a1和第二缺氧区a2内进行反硝化脱氮的生化处理过程，同步降解有机物；步骤2、污水经由缺氧区出流口3进入到动力气升区b，并在底部动力气升释放组件的气升推力作用下，使污水通过气升溢流堰18，依次进入到第一蠕动床好氧区c1、第二蠕动床好氧区c2和第三蠕动床好氧区c3；步骤3、污水在第一蠕动床好氧区c1、第二蠕动床好氧区c2和第三蠕动床好氧区c3内，进行高效的好氧硝化及脱碳反应，及部分兼氧反应，然后经由蠕动床好氧区出流口6进入到兼氧滤床区d；同时，部分泥水混合物流经多角度泥水分离百叶器11区域，该区域可实现泥水分离，污泥进入到排泥区e内进一步沉降，并通过排泥口12实现排泥；步骤4、污水进入到兼氧滤床区d后，一部分竖向流动依次经由立板稳流组件16、生物滤床17、出水溢流堰8、出水渠9和出水口10，实现末端高效的泥水分离及兼氧污染物去除反应，并合格出水，无需设置沉淀池；另一部分水平流动经由循环回流口7进入到第一缺氧区a1内；步骤5、由进水口1进入的待处理污水与步骤4中的回流液在第一缺氧区a1充分混合，并重复上述步骤进入下一连续循环反应。
28.基于步骤1~5的进一步补充说明：在步骤1、4中，进水口1与出水口10的流量一致。
29.在步骤1中，第一缺氧区a1和第二缺氧区a2依据实际水质情况，也可设置生物填料，强化第一缺氧区a1和第二缺氧区a2处理效果；第一缺氧区a1和第二缺氧区a2的高效混合及防止污泥沉降的动力来源，是来自步骤2动力气升区b提供的大流量推流形成的后端高倍率（例如16倍以上）的回流水量，以此实现取消或减少第一缺氧区a1和第二缺氧区a2的推流搅拌器的配置，节省能耗的目的。
30.在步骤2中，通过调节动力气升释放组件13的实际供气量，可以达到调节从缺氧区进入到蠕动床好氧区水量的目的，进而实现后端循环回流比的控制（例如16倍至80倍可调）。
31.在步骤3中，污水在曝气器14高效曝气扰动作用下，形成上下的局部循环流态，实现对生物填料蠕动床15区填料的高效悬浮扰动，填料实现蠕动状态，有利于提高挂膜微生物与污染物、溶解氧的接触传质效果，实现污染物高效降解；同时，弹体填料的分层挂膜效果，可以在微生物膜内形成明显的溶氧梯度，实现填料中外层为好氧硝化及好氧脱碳处理过程，填料内层为兼氧同步硝化反硝化的短程脱氮过程，实现了在蠕动床好氧区内同时实现有机物、氨氮、总氮高效去除的目的。
32.在步骤3中，多角度百叶板11-1斜向下倾斜角度方向指向排泥区e，泥水在此区域发生污泥沉降落至多角度百叶板11-1上时，会沿着其倾角板面落入排泥区e；通过调节多角度百叶板11-1的倾角，可以实现排泥多少的控制效果。
33.在步骤4中，竖向流动的水体，在立板稳流组件16的作用下实现泥水的初步分离，并实现降速及流态平稳，避免对上层生物滤床17造成明显扰动，然后较低流速（如1.5m/h）
的水体，在平稳状态下缓慢通过生物滤床17，污泥得到进一步的过滤截留，实现上部出水澄清；同时，水体通过生物滤床17过程中，溶氧逐步衰减，低氧环境下在生物滤床17微生物作用下，实现末端兼氧保障性处理；水平流动水体，依次经由开孔大小相同的蠕动床好氧区出流口6、循环回流口7进入到第一缺氧区a1；蠕动床好氧区出流口6、循环回流口7开孔的宽度同池体通长宽度，开孔的高度控制在较窄的尺寸，以确保水平过流的基本速度不会太低（例如流速0.6m/s以上）避免污泥沉积。
34.本发明的优点为：1、本发明的hedn反应器在平面及竖向上高度集成、结构紧凑、占地面积小、空间利用率高；2、本发明的缺氧区为高效反硝化脱氮区，蠕动床好氧区兼有兼氧填料功能区，可实现同步硝化反硝化脱氮及高效降解有机物，兼氧滤床区可实现出水端同步硝化反硝化深度脱氮的高效保障，反应器的处理功能全面；3、本发明多级滤床填料的微生物负载作用及污泥截留作用，实现整体反应器污泥浓度倍增，反应器污染物容积负荷高；4、本发明的动力气升区使用气升推流技术实现低功耗下的高倍率回流，解决常规生化反应器回流比低、回流能耗高问题；5、本发明在高容积负荷、高倍率回流比作用下，反应器能快速稀释进水，耐冲击负荷能力强；6、本发明的兼氧滤床区兼具污泥截留、吸附、过滤的多重功能，实现高效泥水分离，无需单独设置污泥沉淀池，节省占地，减少投资；7、本发明的蠕动床好氧区及兼氧滤床区均无需独立反洗及排污，省去常规滤床配套汽水冲洗系统设备成本，及节省清洗水量；8、本发明通过多角度泥水分离百叶器，实现对需要外排的剩余污泥分离外排，无需设置独立的泥水分离单元对全部泥水进行分离后，再分别进行生化污泥回流、以及剩余污泥外排，因此无需单独设置污泥沉淀池、污泥回流系统等，简化功能单元、节省占地、减少投资；9、本发明适用于接触氧化或接触吸附反应过程、尤其适用于氨氮、总氮含量均较高，需要同步高效硝化反硝化的综合脱氮过程。
35.综上，本发明的hedn反应器具有较高的工程应用经济价值。
36.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。