本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置。
背景技术：
a2/o、sbr等是较早具有去除有机物、脱氮除磷的功能的工艺技术，是以好氧技术为主的工艺技术，主要用于处理低浓度污水；而处理高浓度废水主要使用厌氧消化、uasb、egsb、ic等高效反应器，但上述高效厌氧反应器一般只能去除有机污染物，对于废水中的氮磷等污染物质需要通过后续的好氧反应器进行氨氮硝化，再把硝化液回流至前端厌氧或缺氧段进行反硝化脱氮，磷则在好氧反应器中通过聚磷菌的过量吸收和排泥进行去除，前述方法存在有机物、氮磷去除过程中设施占地面积大、工艺流程长、构筑物与设备多、管理环节多、运行成本高等缺点。
针对上述问题，研发一种能同步高效去除污水中的有机物和氮磷，并且处理过程简单、构筑物及设备少、占地面积小、管理简单、运行成本低的污水处理装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种能同步高效去除污水中的有机物和氮磷，并且处理过程简单、构筑物及设备少、占地面积小、管理简单、运行成本低的同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置。
一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，包括反应单元、曝气单元和搅拌单元。
所述反应单元为由反应筒体和设于反应筒体内的三相分离器组成的密闭容器，所述三相分离器设于反应筒体顶部且所述三相分离器包括内筒和外筒，所述内筒设于三相分离器中部且内筒的上端距离三相分离器顶部有一距离，下端与反应筒体连通；所述外筒设在内筒外侧且外筒上端与三相分离器顶部连接，下端与反应筒体连通，并在外筒和反应筒体内侧壁之间设有纤维束填料；所述反应单元上设有进水口、出水口和出气口，所述进水口设置在反应筒体壁上，用于连接进水管引入污水；所述出水口设置在纤维束填料上方对应的反应筒体侧壁上，用于连接排水管排放处理后的水体；所述出气口设于外筒内侧对应的三相分离器顶部，用于连接生物气排放管排放产生的生物气；反应单元内生长有颗粒污泥。
所述曝气单元包括风机和曝气管，所述曝气管设于三相分离器内，所述风机设于反应单元顶部，所述风机与曝气管通过空气管连接，便于给反应单元供氧。
所述搅拌单元包括电机和搅拌轴，所述电机设于反应单元顶部，所述搅拌轴竖直设置在反应单元内且位于反应单元轴向中心，并在反应筒体对应的搅拌轴上设有搅拌桨，所述搅拌轴和电机的输出轴连接，便于在电机驱动下带动搅拌轴及搅拌桨转动，从而使得反应单元内的颗粒污泥呈悬浮状态。
进一步地，包括燃烧加热单元，所述燃烧加热单元包括燃烧器和热水容器，所述热水容器设置在反应筒体下部对应的外壁上且绕反应筒体外壁一周，所述热水容器内盛放有水；所述燃烧器设置在热水容器下方且通过生物气回流管与生物气排放管连通，所述生物气回流管一端与燃烧器相连，另一端与生物气排放管管壁相连。
进一步地，所述位于生物气回流管后方对应的生物气排放管上设有排放控制阀，所述生物气回流管上设有回流控制阀，所述排放控制阀和回流控制阀用于控制生物气的回流量。
进一步地，所述回流控制阀为电动阀门。
进一步地，包括温控单元，所述温控单元包括温控器和温度探头，所述温度探头设置在反应单元内，用于探测反应单元内的温度，所述温控器设于反应单元外且分别和温度探头、回流控制阀和燃烧器连接，便于温度探头探测到反应单元内的温度后传递给温控器，从而控制回流控制阀的启闭，进而控制燃烧器的燃烧。
进一步地，所述热水容器底部侧壁上设有一开口，所述开口用于连接水管，所述水管用于往热水容器内补加水和将热水容器中的水排空，并在水管上设有开关阀。
进一步地，在热水容器下方设有容置腔，所述容置腔用于放置燃烧器，并在容置腔侧壁设有若干通风孔，便于为燃烧器燃烧提供空气；所述燃烧器有多个且均匀分布在热水容器下方。
进一步地，还设有调速器，所述调速器和电机连接，用于调节电机的转动速率。
进一步地，所述进水管上设有阀门，避免对进水泵进行检修时反应单元内的水体和颗粒污泥倒流。
进一步地，在反应筒体底部设有放空口，所述放空口用于连接放空管放空反应单元内的污水和颗粒污泥。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过设置反应单元、曝气单元、搅拌单元，污水进入反应单元后，在搅拌单元的作用下，污水和颗粒污泥充分接触，并与颗粒污泥中的微生物充分反应，又因曝气单元的曝气管设置在三相分离器内，氧气从反应筒体上部逐渐传递到下部过程中，反应筒体内污水从上部到下部的溶氧量不同，从而被分成好氧区、缺氧区和厌氧区，颗粒污泥中大量硝化菌、反硝化菌和聚磷菌等污水净化微生物在对应区分别对有机物和氮磷实现去除，从而实现污水中有机物、氮磷的高效去除。
2、本发明设置燃烧加热单元，可以使反应单元内的温度控制在微生物新陈代谢的最适宜的温度范围内，从而有利于提高微生物对污水中有机物和氮磷的去除效率。
3、本发明处理过程简单、构筑物及设备少、占地面积小、管理简单、运行成本低。
附图说明
图1-本发明的结构示意图。
其中：1-曝气单元；11-风机；12-空气管；13-曝气管；2-反应单元；21-反应筒体；22三相分离器；22a-内筒；22b-外筒；23-进水管；24-排水管；25-生物气排放管；26-颗粒污泥；27-纤维束填料；28-进水开关阀；29-放空管；210-放空开关阀；3-搅拌单元；31-电机；32-搅拌轴；33-搅拌桨；34-调速器；4-燃烧加热单元；41-燃烧器；42-热水容器；43-生物气回流管；44-排放控制阀；45-回流控制阀；46-水管；47-开关阀；48-通风孔；5-温控单元；51-温控器；52-温度探头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见图1，一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，包括反应单元2、曝气单元1和搅拌单元3。
所述反应单元2为由反应筒体21和设于反应筒体21内的三相分离器22组成的密闭容器，所述三相分离器设于反应筒体顶部且所述三相分离器22包括内筒22a和外筒22b，所述内筒22a设于三相分离器22中部且内筒22a的上端距离三相分离器22顶部有一距离，下端与反应筒体21连通；所述外筒22b设在内筒22a外侧且外筒22b上端与三相分离器22顶部连接，下端与反应筒体21连通，并在外筒22b和反应筒体21内侧壁之间设有纤维束填料27；所述反应单元2上设有进水口、出水口和出气口，所述进水口设置在反应筒体壁上，用于连接进水管23引入污水；所述出水口设置在纤维束填料27上方对应的反应筒体21侧壁上，用于连接排水管24排放处理后的水体；所述出气口设于外筒22b内侧对应的三相分离器22顶部，用于连接生物气排放管25排放产生的生物气；在反应单元2内生长有颗粒污泥26。
所述曝气单元包括风机11和曝气管13，所述曝气管13设于三相分离器22内，所述风机11设于反应单元2顶部，所述风机11与曝气管13通过空气管12连接，便于给反应单元2供氧。
所述搅拌单元3包括电机31和搅拌轴32，所述电机31设于反应单元2顶部，所述搅拌轴32竖直设置在反应单元2内且位于反应单元2轴向中心，并在反应筒体21对应的搅拌轴32上设有搅拌桨33，所述搅拌轴32和电机31的输出轴连接，便于在电机31驱动下带动搅拌轴32及搅拌桨33转动，从而使得反应单元2内的颗粒污泥26呈悬浮状态。
这里的颗粒污泥为微氧颗粒污泥，颗粒污泥中存在硝化菌、反硝化菌和聚磷菌等污水污染物净化微生物。曝气单元在反应单元的三相分离器内曝气供氧，然后在搅拌单元的搅拌作用下，氧气传递给反应筒体，并可以通过控制曝气单元以控制反应筒体内的氧气量，氧气从反应筒体的上部逐渐传递到下部的过程中，因微生物对氧气的消耗，使得反应筒体从上部到下部的水体中的溶解氧逐渐减少，依次呈好氧区、缺氧区和厌氧区。
污水进入反应单元后，在搅拌单元的作用下，反应筒体内的颗粒污泥与污水充分接触，从而使得颗粒污泥中的微生物与污水充分接触反应，并在反应筒体内的好氧区、缺氧区和厌氧区分别发挥作用对污水中的有机物、氮磷等实现去除，并在水力停留时间里，污水在好氧区、缺氧区和厌氧区三个区内循环，从而将污水中的有机物、氮磷高效去除。随后，反应后的水体、颗粒污泥和反应产生的生物气在三相分离器的作用下实现气液固三者的分离，颗粒污泥在纤维束填料的过滤作用下而被阻挡进而进入三相分离器的外筒回流到反应筒体中；而处理后的水体经纤维束填料的过滤后直接排放；反应产生的含有甲烷的生物气则从生物气排放管排放。
具体实施时，包括燃烧加热单元4，所述燃烧加热单元4包括燃烧器41和热水容器42，所述热水容器42设置在反应筒体21下部对应的外壁上且绕反应筒体21外壁一周，所述热水容器42内盛放有水；所述燃烧器41设置在热水容器42下方且通过生物气回流管43与生物气排放管25连通，所述生物气回流管43一端与燃烧器41相连，另一端与生物气排放管25管壁相连。
这样，反应单元内反应产生的生物气可以回流用于燃烧器的燃烧能源，加热热水容器内的水，从而给反应筒体进行保温，特别是当天气比较寒冷的情况下，热水容器内的热水还可以与反应筒体进行热传递，加热反应器内的水体和微生物，使得反应筒体内的温度更加有利于硝化菌、反硝化菌和聚磷菌等污水污染物净化微生物的新陈代谢，从而有利于污水有机物、氮磷的高效去除。
具体实施时，所述位于生物气回流管43后方对应的生物气排放管25上设有排放控制阀44，所述生物气回流管43上设有回流控制阀45，所述排放控制阀44和回流控制阀45用于控制生物气的回流量。
这样，可以通过控制排放控制阀和回流控制阀，保证生物气的回流量，从而控制燃烧器的火焰大小，以控制热水容器内水的水温，使反应筒体内的反应温度控制在较好的温度范围之内。
具体实施时，所述回流控制阀45为电动阀门。
具体实施时，包括温控单元5，所述温控单元5包括温控器51和温度探头52，所述温度探头52设置在反应单元2内，用于探测反应单元2内的温度，所述温控器51设于反应单元2外且分别和温度探头52、回流控制阀45和燃烧器41连接，便于温度探头52探测到反应单元2内的温度后传递给温控器51，从而控制回流控制阀45的启闭，进而控制燃烧器41的燃烧。
这样，可以设置温控器的温度范围控制燃烧器的燃烧，当温度探头探测到反应单元内的温度高于设置的最高温度时，温控器控制回流控制阀关闭，燃烧器则停止燃烧，从而停止对热水容器进行加热。当温度探头探测到反应单元的温度低于设置的最低温度时，温控器控制回流控制阀开启，燃烧器内的点火装置进行点火，燃烧器开始工作，从而对热水容器进行加热，进而通过热传递对反应单元进行加热。
具体实施时，所述热水容器42底部侧壁上设有一开口，所述开口用于连接水管46，所述水管46用于往热水容器42内补加水和将热水容器42中的水排空，并在水管46上设有开关阀47。
这样，当需要对反应单元进行加热时，则将水管连通水源，打开开关阀，往热水容器中加入水即可，反之，不需要对反应单元加热时，也可以打开开关阀，直接将热水容器中的水排放掉。同时，当反应单元内的温度比较高时，可以将热水容器内的热水放掉部分，然后补加一部分冷水也是可以对反应单元的温度进行调控的。
具体实施时，在热水容器42下方设有容置腔，所述容置腔用于放置燃烧器41，并在容置腔侧壁设有若干通风孔48，便于为燃烧器41燃烧提供空气；所述燃烧器41有多个且均匀分布在热水容器42下方。
这样可以保证热水容器内的水受热更加均匀。
具体实施时，还设有调速器34，所述调速器34和电机31连接，用于调节电机31的转动速率。
这里通过调速器的设置，调节电机的转速，从而使得颗粒污泥能和污水充分接触反应。
具体实施时，所述进水管23上设有进水开关阀28，避免对进水泵进行检修时反应单元2内的水体和颗粒污泥26倒流。
具体实施时，在反应筒体21底部设有放空口，所述放空口用于连接放空管29放空反应单元2内的污水和颗粒污泥26，并在放空管29上设有放空开关阀210。
利用上述装置对污水进行处理：
实施例1
反应单元的有效容积为7.5l、高度为1米，处理污水时，在水力停留时间为1天、搅拌速度为10r/min，上部do为0.5~1mg/l、温度35~37℃条件下，处理cod、氨氮、总氮、总磷浓度分别为20000mg/l、1000mg/l、2000mg/l和100mg/l的人工模拟高浓度污水，污水最佳处理效果达到：cod、氨氮、总氮、总磷去除率分别大于90%、90%、80%和80%。
实施例2
反应单元的有效容积为7.5l、高度为1米，处理污水时，在水力停留时间为1天、搅拌速度为10r/min，上部do为0.5~1mg/l、温度35~37℃条件下，处理cod、氨氮、总氮、总磷浓度分别为18000mg/l、1100mg/l、1950mg/l和110mg/l的实际高浓度污水，污水最佳处理效果达到：cod、氨氮、总氮、总磷去除率分别大于90%、85%、70%和70%。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
1.一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，包括反应单元、曝气单元和搅拌单元；
所述反应单元为由反应筒体和设于反应筒体内的三相分离器组成的密闭容器，所述三相分离器设于反应筒体顶部且所述三相分离器包括内筒和外筒，所述内筒设于三相分离器中部且内筒的上端距离三相分离器顶部有一距离，下端与反应筒体连通；所述外筒设在内筒外侧且外筒上端与三相分离器顶部连接，下端与反应筒体连通，并在外筒和反应筒体内侧壁之间设有纤维束填料；所述反应单元上设有进水口、出水口和出气口，所述进水口设置在反应筒体壁上，用于连接进水管引入污水；所述出水口设置在纤维束填料上方对应的反应筒体侧壁上，用于连接排水管排放处理后的水体；所述出气口设于外筒内侧对应的三相分离器顶部，用于连接生物气排放管排放产生的生物气；反应单元内生长有颗粒污泥；
所述曝气单元包括风机和曝气管，所述曝气管设于三相分离器内，所述风机设于反应单元顶部，所述风机与曝气管通过空气管连接，便于给反应单元供氧；
所述搅拌单元包括电机和搅拌轴，所述电机设于反应单元顶部，所述搅拌轴竖直设置在反应单元内且位于反应单元轴向中心，并在反应筒体对应的搅拌轴上设有搅拌桨，所述搅拌轴和电机的输出轴连接，便于在电机驱动下带动搅拌轴及搅拌桨转动，从而使得反应单元内的颗粒污泥呈悬浮状态。
2.根据权利要求1所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，包括燃烧加热单元，所述燃烧加热单元包括燃烧器和热水容器，所述热水容器设置在反应筒体下部对应的外壁上且绕反应筒体外壁一周，所述热水容器内盛放有水；所述燃烧器设置在热水容器下方且通过生物气回流管与生物气排放管连通，所述生物气回流管一端与燃烧器相连，另一端与生物气排放管管壁相连。
3.根据权利要求2所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，所述位于生物气回流管后方对应的生物气排放管上设有排放控制阀，所述生物气回流管上设有回流控制阀，所述排放控制阀和回流控制阀用于控制生物气的回流量。
4.根据权利要求3所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，所述回流控制阀为电动阀门。
5.根据权利要求4所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，包括温控单元，所述温控单元包括温控器和温度探头，所述温度探头设置在反应单元内，用于探测反应单元内的温度，所述温控器设于反应单元外且分别和温度探头、回流控制阀和燃烧器连接，便于温度探头探测到反应单元内的温度后传递给温控器，从而控制回流控制阀的启闭，进而控制燃烧器的燃烧。
6.根据权利要求2所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，所述热水容器底部侧壁上设有一开口，所述开口用于连接水管，所述水管用于往热水容器内补加水和将热水容器中的水排空，并在水管上设有开关阀。
7.根据权利要求2所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，在热水容器下方设有容置腔，所述容置腔用于放置燃烧器，并在容置腔侧壁设有若干通风孔，便于为燃烧器燃烧提供空气；所述燃烧器有多个且均匀分布在热水容器下方。
8.根据权利要求1所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，还设有调速器，所述调速器和电机连接，用于调节电机的转动速率。
9.根据权利要求1所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，所述进水管上设有阀门，避免对进水泵进行检修时反应单元内的水体和颗粒污泥倒流。
10.根据权利要求1所述的一种同步高效去除污水中有机物和氮磷的装置，其特征在于，在反应筒体底部设有放空口，所述放空口用于连接放空管放空反应单元内的污水和颗粒污泥。
技术总结