一种用于处理有机排水的封气式生物反应器 【技术领域】：本发明属于工程水处理技术、生化反应工程技术和环境微生物技术领域，具体涉及一种用于处理有机排水的多级封气式生物反应器。
【背景技术】：随着社会经济的快速发展，许多富含氮、磷元素的有机废水大量产生，而这些废水的任意排放或未经深度处理而排放，导致许多天然水体受到污染，主要表现为水体富营养化严重，有机污染物和氮、磷等元素超标。
常用的有机排水处理方法有两种，一种是以过滤为主，同时辅以化学消毒和曝气增氧的物理处理法。这种方法的特点是，装备比较简单，但体积较大。另一种是以生物处理为主，同时辅以膜过滤的生物处理法。这种方法可以处理高浓度污水。在所述的生物处理法中，常用的微生物是存在于水体中的活性污泥，而其过滤膜主要采用中空纤维膜或平板膜。采用中空纤维膜的截污面积大，但易堵塞，清洗困难，成本高；而平板膜在截污面积相同的条件下，其体积大，清洗、更换困难，且投资也大。
目前对富含氮元素的工业废水的处理方法还是以生物处理方法为主，在此方面国内已经开发了不少的新技术和装备，但是还有一些需要克服的缺点。有的技术存在成本高，能耗大的缺点，有的技术存在一些污泥处置工作量大和易产生二次污染等问题。
【发明内容】：本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种针对有机排水的高效、低能耗的生物反应器中使用的封气换气装置及包含该装置的生物反应器，该反应器具有操作方便，反应器能耗小，适用范围广，效率高的特点。
本发明首先提供了一种处理有机排水的封气式生物反应器中使用的封气换气装置，该装置包括一个顶部和侧壁四周封闭、下端开放的封气罩，封气罩内一端设置有一个换气管，封气罩内相对远离换气管的另一端的顶部设置有一个排气管。
所述的换气管的上端套装有一个上下贯通的粗径固定管，换气管通过连接筋固定在粗径固定管内。换气管上端的管口与排气管下端的管口位于同一水平线上。
所述封气罩的顶部包括通体的整平面型和中空的环形平面型两种，封气罩的顶部形状可以是圆形和圆环形，或者是长方形和长方环形。
本发明同时提供了一种采用以上所述的封气换气装置构成的用于处理有机排水的多级封气式生物反应器，该生物反应器包括厌氧滤池、兼氧滤池、好氧滤池、小型空气压缩机及其控制器；厌氧滤池、兼氧滤池和好氧滤池的下部均设有进水管和剩余污泥排放口，上部均设有出水口和空气排放口，厌氧滤池的出水口与兼氧滤池的进水管之间、以及兼氧滤池的出水口与好养滤池的进水管之间通过输水管道相连接，厌氧滤池的进水管上安装进水单向阀，厌氧滤池的空气排放口上设置气体单向阀；厌氧滤池的内部分为下部的活性污泥区和上部的悬浮滤料区，兼氧滤池和好氧滤池内部设置有至少两层(一般为2至15层)权利要求1所述的封气换气装置，其中顶部为通体的整平面型和中空的环形平面型两种封气换气装置上下交替布置，且通体的整平面型封气换气装置的外周介于中空的环形平面型封气换气装置的内外周之间(参将图1)，下层封气换气装置的排气管与上层封气换气装置的换气管联通，最下层封气换气装置的换气管通过输气管道与小型空气压缩机连接，在最上层封气换气装置的上方与出水口的下方之间安装有填料挡板。
本发明的优点和有益效果：
本发明提供地封气式生物反应器中封气换气装置能有效提高活性污泥的作用效率，有效防止污泥流失和有利于生物膜的固着。
生物反应器中的两种封气换气装置交替排列，能有效的传递溶解氧，使溶解氧的环境分布更加均匀，短程硝化反硝化作用显著，大大提高了脱氮效率。同时通过厌氧释磷菌和好氧聚磷菌的作用及生物膜的固着，有效提高了磷的去除效率。
该生物反应器的好氧滤池中的封气换气装置数量多于兼氧滤池中封气换气装置的数量，使好氧滤池中形成好氧区域，便于好氧菌的作用，去除有机物和磷素。
该反应器经厌氧、缺氧、好氧微生物作用，对COD、BOD去除效果好，能耗低，适用于各种类型的有机排水。
【附图说明】：
图1为本发明提供的用于处理有机排水的多级封气式生物反应器的结构示意图。
图2(A)是封气罩顶部为通体的整平面型封气换气装置示意图。
图2(B)是图2(A)的剖面示意图。
图3(A)是封气罩顶部为中空的环形平面型封气换气装置示意图。
图3(B)是图3(A)的剖面示意图。
图中，1是厌氧滤池，2是兼氧滤池，3是好氧滤池，4是进水管，5是进水单向阀，6是活性污泥区，7是悬浮滤料区，8是气体单向阀，9是输水管道，10是小型空气压缩机，11是输气管道，12是换气管，13是封气罩，14是排气管，15是空气排放口，16是滤料挡板，17是出水口，18是剩余污泥排放口，19是小型空气压缩机的电源控制器。
【具体实施方式】：
实施例1：封气换气装置
如图2、图3所示，一种处理有机排水的封气式生物反应器中使用的封气换气装置，该装置包括一个顶部和侧壁四周封闭、下端开放的封气罩13，封气罩的顶部包括通体的整平面型(如图2所示)和中空的环形平面型(如图3所示)两种，封气罩的顶部形状可以是圆形和圆环形，或者是长方形和长方环形(如本发明的图2和图3所示)。
封气罩内一端设置有一个换气管12，换气管的上端套装有一个上下贯通的粗径固定管，换气管通过连接筋固定在粗径固定管内。封气罩内相对远离换气管的另一端的顶部设置有一个排气管14。
所述的换气管上端的管口与排气管下端的管口位于同一水平线上。
实施例2：用于处理有机排水的多级封气式生物反应器
如图1所示，该生物反应器包括厌氧滤池1、兼氧滤池2、好氧滤池3、小型空气压缩机10及其控制器19；厌氧滤池、兼氧滤池和好氧滤池的下部均设有进水管4和剩余污泥排放口18，上部均设有出水口17和空气排放口15，厌氧滤池的出水口与兼氧滤池的进水管之间、以及兼氧滤池的出水口与好养滤池的进水管之间通过输水管道9相连接，厌氧滤池的进水管上安装进水单向阀5，厌氧滤池的空气排放口上设置气体单向阀8；厌氧滤池的内部分为下部的活性污泥区6和上部的悬浮滤料区7，兼氧滤池和好氧滤池内部设置有至少两层(一般为2至15层)实施例1所述的封气换气装置，其中顶部为通体的整平面型和中空的环形平面型两种封气换气装置上下交替布置，且通体的整平面型封气换气装置的外周介于中空的环形平面型封气换气装置的内外周之间(参将图1)，下层封气换气装置的排气管14与上层封气换气装置的换气管12联通，最下层封气换气装置的换气管12通过输气管道11与小型空气压缩机10连接，在最上层封气换气装置的上方与出水口17的下方之间安装有填料挡板16。
小型空气压缩机的启动与关闭由其电源控制器19控制，间歇运行，不需要频繁启动，一般每小时启动1次即可，每次运行2-3分钟，主要是为了用新鲜空气置换封气罩13中的气体。
兼氧滤池中分布的封气换气装置将反应器内水体分为厌氧区和局部好氧区，能显著提高短程硝化反硝化作用，大大提高了脱氮效率。
兼氧滤池和好氧滤池中的封气换气装置数目不同，兼氧滤池中封气换气装置数目较少，主要为了在兼氧滤池中形成缺氧状态，以利于短程硝化、反硝化的进行；好氧滤池中的封气换气装置数量较多，以便在其内部形成好氧区域，便于好氧菌降解COD和好氧聚磷菌去除磷素。
兼氧滤池和好氧滤池内部设有滤料挡板16，与封气换气装置能有效提高活性污泥的作用效率，有效防止污泥流失和有利于生物膜的固着。
两种封气换气装置交替布置在兼氧滤池和好氧滤池中，主要是为了改变水体流向，有效传递和均匀分布溶解氧。
反应器各部分的尺寸可以根据有机排水中有机物、氮、磷等水质指标的含量及部分工艺、技术参数(比如：污泥负荷、水力停留时间等)来确定。
反应器中各滤池的形状不定，可方可圆，可以根据需要而定；可以制作成设备或装置，也可以建造成水处理工程。
封气式生物反应器的工作处理过程：
有机排水通过进水管4和进水单向阀5进入厌氧滤池。经过活性污泥区6、悬浮滤料7主要对有机排水中COD、BOD进行厌氧生物处理，同时将有机氮转化为铵态氮，厌氧释磷菌将污水中的磷素转化为溶解态。厌氧滤池产生的气体通过气体单向阀8排出。
经厌氧滤池1初步处理的有机排水从输水管道9进入布满填料的兼氧滤池2，同时通过电源控制器19使小型空气压缩机10间歇地将空气通过输气管道11经由换气管12导入封气换气装置，并贮存在封气罩13内，在兼氧滤池2中产生好氧、厌氧的交替环境，有利于短程硝化、反硝化的进行，达到高效脱氮的目的。由输气管道11进入兼氧滤池2中的空气最终由排气管14与空气排放口15排出。
经兼氧滤池2处理的有机排水漫过填料挡板16，由输水管道进入布满填料的好氧滤池3，同时通过控制器19使小型空气压缩机10间歇地将空气通过输气管道11和换气管12导入封气换气装置，并贮存在封气罩13中，在好氧滤池3中产生好氧环境。好氧滤池3中封气罩的数量多于兼氧滤池2，以利于好氧环境的形成。由输气管道11进入好氧滤池3中的空气最终由排气管14与空气排放口15排出。
经好氧滤池3处理的有机排水由出水口17排出。厌氧滤池1、兼氧滤池2和好氧滤池3中产生的剩余污泥经剩余污泥排放口18排出。