一种模块化蠕动床式HEDN反应器的制作方法

一种模块化蠕动床式hedn反应器
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种模块化蠕动床式hedn（high effection denitrification，高效率反硝化）反应器。


背景技术：

2.生物处理作为经济性最高的环保技术处理手段，是装备成套化、核心零部件国产化、技术强化升级化研发的重中之重，突破研发出一些适用场景更丰富、效果更稳定的，具有自主知识产权的关键共性集成化生化装备技术，是目前环保装备绿色制造升级的关键点和难点。以来水水质水量剧烈波动的工业应急处理项目，及河湖微污染水体处理项目为例，这些待处理污水均具有水质水量变化大、液位波动大、冲击负荷强、氨氮总氮污染突出、对反应器综合处理能力要求高、常规反应器受场地及水位波动条件功能受限等特点。因此，需要开发出一种在结构、空间、组合功能上都能灵活调控并适应的模块化可快速组合的反应器，在具备常规综合生化处理能力的同时，具备突出的氨氮、总氮同步处理能力，要求反应器结构设计先进、单一模块简单便于批量生产、空间利用率高、容积负荷率高、安装使用灵活、可同时适用于河湖广域水体环境、土建池体环境、设备化集装池体环境等多场景。
3.目前，大多数装备化的生物处理反应器，在使用场景上的通用性较差，尤其是在水量剧烈波动及河湖的自然广域场景中，不能很好地应对水位剧烈波动的使用环境；而很多小型模块化的反应器，没有实现在竖向空间的进一步多功能分区模块化，组合使用不够灵活，且小型模块化的反应器没有做模块拼接的优化设计，无法很好地通用于工程规模放大的场景。以上各种因素，大大制约了装备化的生物处理反应器的使用效率和使用场景。


技术实现要素：

4.针对现有一体化脱氮除碳生化反应器集约化程度不够高、难以实现组件的快速安拆、脱碳反应时难以兼顾高效脱氮、难以在变水位场景实现稳定高效使用等各种问题，本发明提供一种模块化蠕动床式hedn反应器。
5.本发明公开了一种模块化蠕动床式hedn反应器，包括：反应器池体模块以及安装在所述反应器池体模块内的一个或多个竖向集成模块，当安装多个竖向集成模块时，多个所述竖向集成模块水平拼装；所述竖向集成模块包括自下而上依次设置的曝气释放器模块、一个或多个填料蠕动床模块；所述反应器池体模块上自下而上依次设置有进水口、排泥口和池体出水口，通过所述进水口将待处理水体导入曝气释放器模块中，待处理水体自下而上经所述填料蠕动床模块处理后，上层填料蠕动床模块的清液区经模块出水口与所述池体出水口相连通。
6.作为本发明的进一步改进，所述竖向集成模块还包括泥水分离导流板模块和气提释放器模块；所述泥水分离导流板模块设置在两个所述填料蠕动床模块之间，所述泥水分离导流板模块沿水流方向包括依次设置的气液分离隔板和泥水分离导板；所述气提释放器模块
设置在所述泥水分离导流板模块的气液分离隔板与所述反应器池体模块之间。
7.作为本发明的进一步改进，所述填料蠕动床模块包括填料蠕动床区、清液区、模块出水口、连接支撑脚、连接支撑筒，所述连接支撑脚和连接支撑筒均含有栓孔；两个或多个所述填料蠕动床模块两两上下通过所述连接支撑脚和连接支撑筒组装连接为一体。
8.作为本发明的进一步改进，当两两组装的填料蠕动床模块之间加装泥水分离导流板模块时，所述泥水分离导流板模块还包括中间连接筒，所述中间连接筒含有栓孔；通过所述中间连接筒与所述连接支撑脚和连接支撑筒组装连接为一体。
9.作为本发明的进一步改进，所述连接支撑脚和连接支撑筒组装连接为一体，或所述中间连接筒与所述连接支撑脚和连接支撑筒组装连接为一体后，在所述栓孔中插入锚固栓，并辅以防脱栓。
10.作为本发明的进一步改进，所述竖向集成模块通过所述连接支撑脚直接安装坐落于所述反应器池体模块池底。
11.作为本发明的进一步改进，还包括：衔接固定模块；所述衔接固定模块安装在所述竖向集成模块的顶部，多个所述竖向集成模块通过所述衔接固定模块的配合实现水平拼装。
12.作为本发明的进一步改进，所述衔接固定模块采用相配合的t1型浮动铰接固定模块和t2型浮动铰接固定模块，所述t1型浮动铰接固定模块含有外凸t型脚，所述t2型浮动铰接固定模块含有内凹t型槽；所述t1型浮动铰接固定模块的所述外凸t型脚与所述t2型浮动铰接固定模块的所述内凹t型槽的铰合连接实现多组竖向集成模块的水平组装连接，所述外凸t型脚与所述内凹t型槽之间留有纵向铰接缓冲空间，使多组组合模块的水平组装呈现柔性状态；并在所述t1型浮动铰接固定模块和t2型浮动铰接固定模块的浮力下，实现竖向集成模块的悬浮。
13.作为本发明的进一步改进，所述衔接固定模块采用螺栓型固定模块，在所述反应器池体模块内按需求间距设置支撑固定梁柱，所述竖向集成模块通过所述螺栓型固定模块的安装孔固定在所述支撑固定梁柱之上。
14.作为本发明的进一步改进，多个所述模块出水口通过出水连通通道与汇流出水口连通。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过反应器结构优化、功能单元模块化设计、及相应模块的灵活组合，达成反应器在模块化标准化生产、快捷拆装快捷检修、水平向 竖向多维模块化自由组装、多功能需求变换组装、可浮动或固定安装、省去沉淀池节省占地、蠕动式填料床高效传质无堵塞等多方面的优势升级；本发明的模块化蠕动床式hedn反应器可广泛适用于来水水量波动大或河湖液位变动大的变水位使用场景，有快捷安拆需求的应急处理场景，有多次拆装使用需求的高经济性与灵活性的重复使用场景，集约化要求高的用地紧张场景，水质复杂且脱氮要求高的同时好氧、缺氧、兼氧反应需求的综合功能需求场景等众多需求领域，拓展了集约化生物强化反应器在复杂细分水处理方向的应用场景，有很强的补缺应用工程价值。
附图说明
16.图1为本发明公开的模块化蠕动床式hedn反应器的第一种结构示意图；图2为本发明公开的模块化蠕动床式hedn反应器的第二种结构示意图；图3为本发明公开的模块化蠕动床式hedn反应器的第三种结构示意图；图4为图1的分解示意图；图5为本发明一种实施例公开的模块化蠕动床式hedn反应器的衔接固定模块水平两两铰接组装的俯视图；图6为图5中衔接固定模块水平两两铰接组装的铰接部分大样详图；图7为本发明另一种实施例公开的模块化蠕动床式hedn反应器的水平两两拼装的螺栓固定式安装俯视示意图；图8为本发明一种实施例公开的模块化蠕动床式hedn反应器的单一功能模块竖向拼装连接部分拼装完成前示意图；图9为本发明一种实施例公开的模块化蠕动床式hedn反应器的单一功能模块竖向拼装连接部分拼装完成后示意图。
17.图中：100、反应器池体模块；200、泥水分离导流板模块；300、填料蠕动床模块；400、曝气释放器模块；500、气提释放器模块；600、衔接固定模块；700、支撑固定梁柱；601、t1型浮动铰接固定模块；602、t2型浮动铰接固定模块；603、螺栓型固定模块；1、第一池体出水口；2、第二池体出水口；3、排泥口；4、进水口；5、气液分离隔板；6、泥水分离导板；7、第一填料蠕动床区；8、第二填料蠕动床区；9、第一清液区；10、第二清液区；11、第一模块出水口；12、第二模块出水口；13、汇流出水口；14、气提回流区液位；15、泥水导流廊道液位；16、清液区液位；17、连接支撑脚；18、连接支撑筒；19、中间连接筒；20、锚固栓；21、防脱栓；22、栓孔；23、外凸t型脚；24、内凹t型槽；25、铰接缓冲空间。
具体实施方式
18.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。
19.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：如图1~9所示，本发明提供一种模块化蠕动床式hedn反应器，可适用于来水水量波动大或河湖液位变动大的变水位使用场景，有快捷安拆需求的应急处理场景，有多次拆装使用需求的高经济性与灵活性的重复使用场景，集约化要求高的用地紧张场景，水质复杂且脱氮要求高的同时好氧、缺氧、兼氧反应需求的综合功能需求场景等众多需求领域；其包括：反应器池体模块100，以及泥水分离导流板模块200、填料蠕动床模块300、曝气释放器模块400、气提释放器模块500、衔接固定模块600等功能性模块；反应器池体模块100为其他功能性模块的安装收纳空间，同时也是污水处理的容器；泥水分离导流板模块200、填料蠕动床模块300、曝气释放器模块400、气提释放器模块500、衔接固定模块600等功能性模块可以根据实际功能需求，灵活选择性组合形成多种具备特定处理功能的一体化竖向集成模块；
其中，本发明的反应器池体模块100包含有第一池体出水口1、第二池体出水口2、排泥口3、进水口4；本发明的泥水分离导流板模块200包含有气液分离隔板5、泥水分离导板6、中间连接筒19，中间连接筒19含有栓孔22；本发明的填料蠕动床模块300包含有第一填料蠕动床区7或第二填料蠕动床区8、第一清液区9或第二清液区10、第一模块出水口11或第二模块出水口12、连接支撑脚17、连接支撑筒18，连接支撑脚17和连接支撑筒18均含有栓孔22；本发明的衔接固定模块600可分为t1型浮动铰接固定模块601、t2型浮动铰接固定模块602和螺栓型固定模块603，t1型浮动铰接固定模块601含有外凸t型脚23，t2型浮动铰接固定模块602含有内凹t型槽24；如图5、6所示，本发明的t1型浮动铰接固定模块601的外凸t型脚23与t2型浮动铰接固定模块602的内凹t型槽24的铰合连接实现多组组合模块的水平组装连接，外凸t型脚23与内凹t型槽24之间留有纵向铰接缓冲空间25，使多组组合模块的水平组装呈现柔性状态，避免水位波动或曝气扰动等造成的模块硬性碰撞，保证总体模块上下浮动的稳定性；如图5所示，本发明的多个模块出水口通过出水连通通道与汇流出水口13连通，出水连通通道可以是混凝土或钢制渠道，也可以是硬管或软管；如图4、8-9本发明的两个或多个的填料蠕动床模块300可以两两上下通过的连接支撑脚17和连接支撑筒18组装连接为一体，且每组的两两组装的填料蠕动床模块300之间可以加装的泥水分离导流板模块200，通过的中间连接筒19与的连接支撑脚17和连接支撑筒18组装连接为一体；本发明的中间连接筒19与的连接支撑脚17和连接支撑筒18组装连接为一体后，在栓孔22中插入锚固栓20，并辅以防脱栓21保证连接稳定性，同时兼顾安拆便捷性；本发明的具备特定处理功能的一体化竖向集成模块，可以集成衔接固定模块600，各一体化竖向集成模块，在水平方向上，通过衔接固定模块600两两拼装，适应不同处理水量规模，及不同尺寸的反应器池体模块100；本发明的具备特定处理功能的一体化竖向集成模块，在不集成衔接固定模块600时，可以通过连接支撑脚17直接安装坐落于反应器池体模块100池底；具备特定处理功能的一体化竖向集成模块，在集成t1型浮动铰接固定模块601和t2型浮动铰接固定模块602时，一体化竖向集成模块可以在t1型浮动铰接固定模块601和t2型浮动铰接固定模块602的浮力下，实现整体一体化竖向集成模块的悬浮，并可随液位变化上下浮动；具备特定处理功能的一体化竖向集成模块，如图7所示，在集成螺栓型固定模块603时，可在反应器池体模块100内按需求间距设置支撑固定梁柱700，一体化竖向集成模块可通过螺栓型固定模块603的安装孔固定在支撑固定梁柱700之上。为实现反应器功能的全面性、或功能的多样灵活组合快速实现的可能性，本发明将核心功能单元均进行标准化的模块设计，分别设计了反应器池体模块100，以及泥水分离导流板模块200、填料蠕动床模块300、曝气释放器模块400、气提释放器模块500、衔接固定模块600等功能性模块；本实施例以如下3种功能组合方式举例说明：实施例1：
如图1所示，反应器池体模块100内自下而上，曝气释放器模块400、下层填料蠕动床模块300、泥水分离导流板模块200、上层填料蠕动床模块300依次拼接组合安装，该反应器组合形式适合于污染物负荷较高、泥量较大，生化功能需求为好氧 兼氧 强化缺氧或好氧 强化兼氧的组合场景：在曝气释放器模块400与下层填料蠕动床模块300之间形成好氧反应区（溶解氧1.5~2.0mg/l）实现高效脱碳与高效硝化；通过控制曝气释放器模块400实现微量曝气，在上下两层填料蠕动床模块300之间形成兼氧反应区（溶解氧0.5~0.8mg/l）实现短程同步硝化反硝化高效脱氮，同时兼具脱碳有机物降解能力；通过泥水分离导流板模块200的阻隔作用，在上层填料蠕动床模块300内形成缺氧反应区（溶解氧0.2~0.5mg/l）实现高效深度反硝化脱氮；根据实际使用需求，可以按图设置气提释放器模块500，强化反应器混合液循环回流的同时，可补充上层填料蠕动床模块300的充氧使其生化反应环境转变为兼氧反应区，实现末端兼氧高效强化脱氮 除碳，并减少碳源投加。
20.如图2所示，反应器池体模块100内自下而上，曝气释放器模块400、下层填料蠕动床模块300、上层填料蠕动床模块300依次拼接组合安装，该反应器组合形式适合于污染物负荷一般、泥量不太大、但处理难度仍相对较高，生化功能需求为强化好氧接触反应，或好氧 强化兼氧反应的组合场景：在曝气释放器模块400与下层填料蠕动床模块300之间形成好氧反应区（溶解氧1.5~2.0mg/l）实现高效脱碳与高效硝化；根据实际水质情况，通过控制曝气释放器模块400实现微量曝气时，上层填料蠕动床模块300区域为强化兼氧反应区域，通过控制曝气释放器模块400实现充足曝气时，上层填料蠕动床模块300区域为强化好氧反应区域。
21.如图3所示，反应器池体模块100内自下而上，依次仅安装曝气释放器模块400和填料蠕动床模块300，适用于单一好氧硝化与脱碳反应过程（开启曝气释放器模块400充足曝气），或者单一缺氧反硝化脱氮反应过程（关闭曝气释放器模块400或直接取消安装）。
22.竖向模块化设计实现竖向单元功能全面性、功能灵活定制化组合的同时，实现了反应器竖向高度集成节省占地、快装快拆快修等优势功能升级。
23.为实现反应器在竖向、水平向立体多维度的高度集成，除了以上竖向模块化设计外，还进行了水平快速铰接安装设计：通过在填料蠕动床模块300上安装衔接固定模块600，并在不同侧的衔接固定模块600分别设计外凸t型脚23、内凹t型槽24，外凸t型脚23和内凹t型槽24可快速插装咬合，实现反应器处理单元模块依据处理规模，在水平面积上的快速拓展组装。
24.为实现反应器可适应来水水量波动大或河湖液位变动大的变水位等多种使用场景，填料蠕动床模块300上安装的衔接固定模块600可采用不锈钢或pe中空浮体形式，可保证填料蠕动床模块300及下部整体组装模块的悬浮，并随液位实时浮动；为实现变水位模式下反应器浮动使用的总体稳定性，整体组装模块通过衔接固定模块600上的外凸t型脚23与内凹t型槽24的铰合连接组装后，外凸t型脚23与内凹t型槽24之间设计留有纵向铰接缓冲空间25，呈现一种柔性连接状态以应对液位变化与水体波动。
25.为实现高效传质反应及避免填料板结，反应器统一实行升流式布水，并可辅以曝气释放器模块400、气提释放器模块500增强水体扰动及循环流效果，使填料蠕动床模块300内填料呈现蠕动状态，加强填料与水体接触效率，提升污染物降解效率的同时，避免填料板结堵塞。
26.升流式布水、过层级填料蠕动床模块300组合形式、及泥水分离导板6的设置，增强了反应器泥水分离效果，可省去污泥沉淀池，进一步提升反应器集约化程度，节省占地，减少投资。
27.以图1为例，本发明的使用方法包括：步骤1：反应器池体模块100内自下而上，曝气释放器模块400、下层填料蠕动床模块300、泥水分离导流板模块200、上层填料蠕动床模块300依次拼接组合安装，将第二池体出水口2使用盲板封堵，将第一池体出水口1与上层填料蠕动床模块300的第一模块出水口11相连，将气提释放器模块500安装于气液分离隔板5外侧通道区域中下部；步骤2：待处理污水经由进水口4进入反应器池体模块100，在曝气释放器模块400与下层填料蠕动床模块300区域内经过充分的好氧反应后，均匀升流；步骤3：上一步的均匀升流水体到达下层填料蠕动床模块300上部的第一清液区9，溶氧因为消耗衰减，进入兼氧状态，水体经过该区域的兼氧生化降解反应后，升流遇到泥水分离导流板模块200的阻隔引导，回流至气液分离隔板5外侧通道区域；通过调节步骤2中曝气释放器模块400的释放强度，可以控制本步骤兼氧反应环境；步骤4：水体在气液分离隔板5外侧通道区域内，受到气提释放器模块500释放气体的动力气升作用下，快速升流至气提回流区液位14，并溢流进入气液分离隔板5内侧廊道，即泥水导流廊道，泥水导流廊道液位15低于气提回流区液位14；步骤5：泥水混合物沿着泥水导流廊道降流，并流经泥水分离导流板模块200中部水平导流板的上部区域，部分水体升流经过上层填料蠕动床模块300，在上层填料蠕动床模块300内进行深度强化兼氧反应，同时在填料滤床的作用下实现泥水分离，清水继续升流进入上层填料蠕动床模块300上部的第二清液区10，浓泥水截留至上层填料蠕动床模块300下部，继续沿着泥水分离导流板模块200中部水平导流板流至下倾设置的泥水分离导板6区域，实现混合液回流的同时，实现污泥的截留回流；通过控制步骤4中气提释放器模块500释放强度，可以控制本步骤兼氧或缺氧反应环境，并可控制混合液回流量；步骤6：步骤5中清水继续升流至第二清液区10中上部区域，并依次经过第一模块出水口11、第一池体出水口1、汇流出水口13实现达标出水；步骤5中浓泥水继续降流，少量通过排泥口3外排实现剩余污泥排出，其余降流至与步骤2待处理污水的进水混合，并进入下一循环处理周期；其中，上层填料蠕动床模块300的清液区液位16低于泥水导流廊道液位15液位。
28.本发明的优点为：1、模块化标准化生产及组装，适应快捷安拆需求的应急处理场景，及有多次拆装使用需求的高经济性与灵活性的重复使用场景；2、水平向 竖向多维模块化、集成化设计，适应有集约化要求高的用地紧张场景；3、将生化功能模块化，功能组合丰富，适用于水质复杂且脱氮要求高的同时好氧、缺氧、兼氧反应需求的综合功能需求场景；4、省去沉淀池、节省占地、进一步提高集成度与经济性；5、可浮动或固定安装，适用于来水水量波动大或河湖液位变动大的变水位等众多使用场景，一定程度上突破物理、空间使用场景限制；6、升流布水，流态蠕动，填料床高效传质无板结堵塞；
7、单一模块结构简单，便于批量快速生产及规模化管理。
29.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。