一种硝化反硝化两相膨胀床反应器及污水处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种用于污水深度处理的硝化反硝化两相膨胀床反应器及污水处理工艺。
【背景技术】
[0002]硝化反硝化是污水脱氮处理最常用的生化工艺，硝化是通过微生物好氧生化反应将污水中氨氮氧化为硝酸盐，反硝化是通过微生物缺氧生化反应将硝酸盐还原为氮气。
[0003]常用的污水脱氮可分为前置反硝化和后置反硝化两类，前置反硝化需要大量的混合液回流，脱氮效率受限，后置反硝化需要补充碳源，继而要在反硝化单元后设置进一步去除有机物的设施。这两种脱氮工艺都需要分别设置硝化单元和反硝化单元，投资高，运行费用闻。
[0004]按微生物的生长形态，可以将生化反应分为活性污泥法和生物膜法，由于硝化过程微生物生长慢，采用生物膜法更利于硝化菌的生长；对于后置反硝化工艺，进入反硝化阶段的污水中有机物浓度通常较低，能够生长的反硝化微生物数量较少，采用生物膜工艺比活性污泥法更有利，如应用较多的曝气池加装塑料填料的泥膜工艺和采用陶粒填料的曝气生物滤池工艺等，但此类工艺仍存在以下弊端:(I)塑料材质的填料不易挂膜，微生物附着量少；(2)陶粒等无机材料的填料容易挂膜，但由于采用固定床运行，经常发生填料层局部堵塞，进而导致水流短路，影响处理效果。
[0005]近年来出现了一种三相流化床工艺用于污水处理，根据不同的控制条件可实现去除C0D、硝化等功能，其基本构造是在筒形反应器内装设一个内筒，在内筒中进行供风曝气，在气提作用下使反应器内产生液流循环，内筒液流向上流动，内筒与反应器壁之间的环隙液流向下流动，反应器内填装的轻质填料可随水流流动，与传统生化反应器相比，生物膜量和传质效率得以提高。但这种三相流化床仍存在一定的不足:(I)内循环流量取决于供风量，溶解氧量也取决于供风量，为实现填料流化，供风量必须足够大，反应器中的溶解氧通常难以控制在反硝化需要的较低浓度；(2)内循环的驱动能量来源是气体在上升过程中膨胀做功，能量利用率低，导致运行费用高。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于污水深度处理的硝化反硝化两相膨胀床反应器及污水处理工艺。
[0007]本发明的一种硝化反硝化两相膨胀床反应器是这样实现的:
[0008]一种硝化反硝化两相膨胀床反应器，所述反应器包括反应器a、溶氧器b、循环泵c及附属管线；
[0009]所述反应器a采用上大下小的两段立式筒形结构，横截面为圆形，自下而上分别为底部配水区101、好氧反应区102、二次配水区103,缺氧反应区104和出水区105 ；
[0010]所述底部配水区101以滤板11和所述好氧反应区102相隔，所述滤板11上安装滤头12 ；
[0011]所述好氧反应区102和所述缺氧反应区104均为空腔构造，内部填装颗粒填料；
[0012]所述二次配水区103的中部设有收缩一扩张式整流环14，所述整流环14与二次配水区103的内壁形成的环隙为布水布气空间，环绕所述整流环14收缩段的内壁设置水平布水环管24，布水环管24底部等距离开布水孔；
[0013]所述出水区105上粗下细，与所述缺氧反应区104通过喇叭口形过度段连接，在所述出水区105的中心位置设置三相分离器16，所述出水区105顶部周边设置集水槽17 ;在所述出水区105侧壁上部设置与集水槽17联通的出水口 ；在所述缺氧反应区104侧壁上部设置排泥口；
[0014]底部配水区101侧壁上部设置进风口，下部设置进水口和回流水进口 ；二次配水区103侧壁上部设置进风口，下部设置回流水进口 ；好氧反应区102侧壁顶部设置溶解氧测定仪25 ；
[0015]所述溶氧器b为筒形结构，横截面为圆形或矩形，靠近底部的位置内设置曝气器28，并以所述曝气器28为界，上部为溶氧区201，下部为回流区202 ;所述溶氧器b的顶部设置进水口，低于进水口设置溢流排水口，所述曝气器28处设置进风口，供风管路上设有调节阀27，所述调节阀27与所述溶解氧测定仪25连锁；所述溶氧器b的底部设置回流出水口和排泥口；
[0016]所述管线设置:污水进水与底部配水区101的所述进水口管线连通；碳源进水与二次配水区103的所述布水环管24相接；出水区105的所述出水口与溶氧器b的所述进水口管线连通；溶氧器b的所述回流出水口与循环泵c进口管线连通；循环泵c出口与底部配水区101的所述回流水进口、二次配水区103的所述回流水进口管线连通；外设空气源分别与底部配水区101的所述进风口、二次配水区103的所述进风口、溶氧器b的所述进风口连通；溶氧器b的所述溢流排水口连接系统出水管。
[0017]在具体实施时，
[0018]所述整流环14的上部开设布气条孔14-1，所述布气条孔14-1沿整流环14周边均布；所述整流环14的下部开设布水条孔14-2，所述布水条孔14-2沿整流环14周边均布。
[0019]所述三相分离器16由中心管16-1和由上下叠置的扩口罩体:上部罩体16-2与下部罩体16-3组成；所述上部罩体16-2和所述下部罩体16-3的扩口端向下；所述上部罩体16-2的缩口端与所述中心管16-1的下端口连接，所述上部罩体16-2与所述下部罩体16_3之间构成过流通道；
[0020]所述好氧反应区102或所述缺氧反应区104填装陶粒颗粒填料、活性炭颗粒填料、木质颗粒填料或橡胶颗粒填料；
[0021]所述好氧反应区102或所述缺氧反应区104填装的填料粒径为2?4mm、3?5mm或4?6mm。
[0022]所述好氧反应区102填料层静态厚度与横截面直径之比1.5?5 ;所述缺氧反应区104填料层静态厚度与横截面直径之比1.5?5。
[0023]采用本发明两相膨胀床反应器的污水处理工艺是这样实现的:
[0024]污水处理工艺依次包括:运行阶段、反洗阶段和排泥阶段；
[0025](I)运行阶段
[0026]底部配水区101的进水阀18、二次配水区103的进水阀20、底部配水区101的回流阀22、溶氧器b的回流阀29、循环泵c的出水阀30均开启，风量调节阀27处于自动控制状态，其余阀门均关闭，循环泵c运行；
[0027]污水进水通过进水管I与循环泵c来的循环水进入所述底部配水区101，经所述滤头12进入所述好氧反应区102，所述好氧区填料13上生长有好氧微生物；向上的水流使好氧反应区102内的所述填料颗粒处于流化状态；
[0028]碳源进水通过所述布水环管24进入所述二次配水区103，与来自所述好氧反应区102的水流混合后，进入所述缺氧反应区104，所述缺氧区填料15上生长有反硝化微生物；向上的水流使缺氧反应区104内的所述填料颗粒处于流化状态；
[0029]向上水流经过所述缺氧反应区104后进入所述出水区105，流入所述集水槽17，经出水管3进入所述溶氧器b ;所述好氧反应区102产生的CO2气体和所述缺氧反应区104产生的N2随水流向上流动,上升的气泡被所述三相分离器16的下部罩体16-3、上部罩体16-2截留，汇集到中心筒16-1后排入大气；
[0030]在所述溶氧器b中，与所述污水进水及所述碳源进水等量的水流从上部溢流，通过系统出水管6外排，其余的循环水流继续向下流动，在所述溶氧区201与所述曝气器28产生的气泡逆流传质，进入所述回流区202，并通过回流水管4进入循环泵C，返回反应器a的所述底部配水区101 ;所述溶氧器b的溶氧供风量依据所述溶解氧测定仪25测得的溶解氧浓度通过调节所述调节阀27的开度进行控制；
[0031](2)反洗阶段
[0032]a、好氧区-缺氧区填料联合反洗
[0033]底部配水区101的供风阀19、底部配水区101的所述回流阀22、溶氧器b的所述回流阀29、循环泵c的所述出水阀30均开启，其余阀门关闭，循环泵c运行；反洗进行一定时间后，停止所述反应器a进风和循环水回流，进入排泥阶段；
[0034]b、缺氧区填料单独反洗
[0035]二次配水区103的供风阀21、二次配水区103的回流阀23、溶氧器b的所述回流阀29、循环泵c的所述出水阀30均开启，其余阀门关闭，循环泵c运行；反洗进行一定时间后，停止所述反应器a进风和循环水回流，进入排泥阶段；
[0036](3)排泥阶段
[0037]关闭所有阀门，停运所述循环泵C，静置，使反应器a的所述出水区105、溶氧器b内的污泥沉淀，开启排泥阀33排出所述出水区105沉淀的污泥，开启排泥阀32排出溶氧器b沉淀的污泥