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好氧生物流化床污水處理工藝

發布時間:2020-1-30 9:19:55  中國污水處理工程網

  申請日2019.10.24

  公開(公告)日2019.12.24

  IPC分類號C02F9/14; C02F3/08; C02F101/16

  摘要

  本發明公開一種好氧生物流化床污水處理裝置,包括密封的反應器,所述反應器從下至上分別布置曝氣單元、中心筒、三相分離單元;所述中心筒上設置有進水管,進水管穿過反應器和中心筒進入到中心筒內部;所述曝氣單元的曝氣朝向中心筒外壁與反應器內壁之間;所述三相分離單元與反應器的內壁、密封頂面圍成出水沉淀區;所述三相分離單元與反應器的內壁、底面圍成反應區,且所述反應區內盛裝有固定化微生物載體;所述出水沉淀區上部的反應器上連接出水單元;所述三相分離單元與反應器接觸的密封頂面上連接排氣單元。本發明裝置結構簡單、能耗低、污水處理效率高且載體分離效率高。同時提供了相應的處理工藝,可充分保障污水處理的高效率及有效運行。

  權利要求書

  1.一種好氧生物流化床污水處理裝置,其特征在于:

  包括密封的反應器,所述反應器從下至上分別布置曝氣單元、中心筒、三相分離單元;所述中心筒上設置有進水管,進水管穿過反應器和中心筒進入到中心筒內部;所述曝氣單元的曝氣朝向中心筒外壁與反應器內壁之間;

  所述三相分離單元與反應器的內壁、密封頂面圍成出水沉淀區;所述三相分離單元與反應器的內壁、底面圍成反應區,且所述反應區內盛裝有固定化微生物載體;

  所述出水沉淀區上部的反應器上連接出水單元;

  所述三相分離單元與反應器接觸的密封頂面上連接排氣單元。

  2.根據權利要求1所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述三相分離單元包括三相分離罩、設于三相分離罩上且與其連通的篩網;

  所述三相分離罩的底部固定在反應器內壁上,頂部固定在反應器的密封頂面上,且在密封頂面上設有用于與排氣單元連接的排氣口,用于排放污水中的尾氣;所述三相分離罩外壁與反應器的內壁、密封頂面之間的區域為出水沉淀區,出水沉淀區上部設有與出水單元連接的集水口;并且,所述出水沉淀區的底部設有與排泥單元連接的排泥口,用于定期將沉淀下來的污泥排出系統。

  3.根據權利要求2所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述三相分離罩設為頂部直徑小、底部直徑大的圓臺形;

  所述反應器為圓柱形;

  所述三相分離罩的底部直徑與反應器的內徑適配,從而與反應器的內壁密封固連為一體。

  4.根據權利要求2所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述篩網與三相分離罩通過法蘭連接;和/或,

  所述篩網設為楔形絲篩網,且絲縫隙為2~3mm。

  5.根據權利要求1所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述固定化微生物載體為聚乙烯醇材質水凝膠球形顆粒;和/或,

  所述固定化微生物載體的顆粒粒徑為3~10mm;和/或,

  所述固定化微生物載體的比重1.0~1.1g/cm3;和/或,

  所述固定化微生物載體內部為多孔介質,孔徑10~50μm,孔隙率95~98%;和/或,

  所述固定化微生物載體的裝填量為反應區有效體積的8~15%。

  6.根據權利要求1所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述中心筒處于反應器的中心軸,所述中心筒的外壁通過筋條與反應器內壁固定連接;和/或,

  所述進水管出口沿著中心筒的中心朝下。

  7.根據權利要求1所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述曝氣單元包括空氣曝氣器;

  所述空氣曝氣器包括空氣進氣管、與空氣進氣管連通的氣體分配管和安裝在氣體分配管上的空氣曝氣盤;且所述空氣曝氣盤布置在中心筒外壁和反應器內壁之間,并且呈環狀均勻分布;

  所述曝氣單元還包括位于空氣曝氣器上方且同軸而設的氧氣曝氣器;

  所述氧氣曝氣器包括氧氣進氣管、與氧氣進氣管連接的氣體分配管和安裝在氣體分配管上的氧氣曝氣盤;且所述氧氣曝氣盤布置在中心筒外壁和反應器內壁之間,并且呈環狀均勻分布。

  8.根據權利要求1所述的污水處理裝置,其特征在于:

  所述反應器上還設置便于觀察的人孔;和/或,

  所述反應器上還設置用于監測反應器內溶氧量的溶解氧儀;和/或,

  所述反應器上還設置用于監測反應器內PH的PH計。

  9.一種好氧生物流化床污水處理工藝,利用權利要求2~8任一項所述的污水處理裝置,其特征在于,包括如下的步驟:

  S1、由進水管送入的污水進入中心筒內部后出口朝下,在水流帶動下均勻的從中心筒底部向四周排出進入中心筒外壁和反應器內壁之間;由風機送來的空氣通過空氣曝氣器進入中心筒外壁和反應器內壁之間,根據固定化微生物載體填充量調整氣水比(4~8):1,促進固定化微生物載體在污水中的流化;

  S2、中心筒外壁和反應器內壁之間的污水經過曝氣,水流密度降低,并且在上升氣體的帶動下,污水夾帶著固定化微生物載體向上流動,并達到三相分離罩,引導污水及固定化微生物載體向內聚攏;到達三相分離罩頂部后:氣體從反應器密封頂部的排氣口排出;排出氣體后的污水密度增大,從而夾帶著固定化微生物載體向下進入中心筒回流,然后從中心筒底部出口出來后隨著曝氣重新進行向上流動,從而形成內循環流動,同時,污水及脫落的生物膜通過篩網后進入出水沉淀區,脫落的生物膜經自然沉降后落入底部形成污泥,并通過排泥單元進行排泥;上層經過沉降后的水通過出水單元排出。

  10.根據權利要求9所述的污水處理工藝,其特征在于:

  步驟S1中,氧氣通過在空氣曝氣器上側的氧氣曝氣器進入中心筒外壁和反應器內壁之間,為固定化微生物載體中的好氧生物提供反應所需的額外氧氣;

  通過溶解氧儀監測反應器中溶解氧濃度,調節氧氣流量控制剩余溶解氧在2~5mg/l。

  說明書

  一種好氧生物流化床污水處理裝置及工藝

  技術領域

  本發明屬于污水處理技術領域,具體涉及一種好氧生物流化床污水處理裝置及工藝。

  背景技術

  生物流化床技術是70年代開始研究應用與污水處理的一種高效生物處理技術,它是借助流體(液體、氣體)使表面生長著微生物的載體呈流態化,同時進行有機污染物降解的生物膜法處理技術。好氧生物流化床技術的特點是,微生物附著在載體上,隨著載體在反應器內循環,因此不會產生微生物流失的問題,微生物在反應器的濃度高,提高了裝置的容積負荷,同時能夠延長增殖速度慢的微生物(如硝化菌)和特種微生物在反應器中的停留時間,有利于提高系統硝化效率和難降解物質的處理效率。

  但是目前好氧生物流化床技術的缺點也比較明顯,為了保持載體的充分流化,曝氣量較多,能耗較大,主要原因是固定化微生物載體選用陶粒,橡膠的比重較大1.3~1.5g/cm3,而且載體的投加量大,在15~30%,容易產生堆積,導致處理效果難以達到要求,此外通常好氧生物流化床采用迷宮載體分離器,如中國專利文獻CN03123800.9,其結構是采用三層相互交錯的三角形反射錐構成,反射錐采用等腰直角三角形結構,反射錐滑落坡面較小,不利于載體的滑落,同時反射錐的表面腐蝕毛糙、結構復雜導致的加工誤差大等綜合因素,影響載體分離效果影響,導致載體流失等問題。

  中國專利文獻CN201458905U提供了一種生物濾池和好氧流化床耦合的反應器,生物濾池設置在好氧流化床的上方,生物濾池利用了好氧流化床的尾氣作為氧源,使曝氣進行了充分的利用,而且避免了載體流失的問題,但是由于該反應器將好氧流化床設置在生物濾池下方,因此無法對生物濾池進行沖洗,使用一段時間后就會造成反應器堵塞,且采用的填料為圓柱形聚丙烯,容易產生堆積和漂浮的問題。

  中國專利文獻CN203668099U公開了一種內循環好氧生物流化床,采用4塊矩形隔板豎直、且橫截面呈“十”字形安裝于筒體內、將筒體中間部分均勻分隔成兩塊對角分布的上流區和另外兩塊對角分布的下流區,載體分離器由若干三角形反射錐交錯組合成層狀體,載體為陶瓷和TiO2多孔燒結為成,在運行過程中可以激發生產新生態的氧自由基。該方法采用的載體分離器同樣由于結構復雜、分離效率低,不能避免載體流失的問題,載體為陶瓷和TiO2多孔燒結為成,不僅密度大,流化困難,產生的氧自由基是極強的氧化劑,對微生物也有殺菌作用。

  因此,本領域技術人員亟需提供一種便于操作、能耗低、污水處理效率高且載體分離效率高的好氧生物流化床污水處理裝置及工藝。

  發明內容

  針對上述現有技術中的不足,本發明提供了一種操作簡便、能耗低、污水處理效率高且載體分離效率高的好氧生物流化床污水處理裝置及工藝。

  為實現上述目的提供一種好氧生物流化床污水處理裝置,本發明采用了以下技術方案:

  一種好氧生物流化床污水處理裝置,包括密封的反應器,所述反應器從下至上分別布置曝氣單元、中心筒、三相分離單元;所述中心筒上設置有進水管,進水管穿過反應器和中心筒進入到中心筒內部;所述曝氣單元的曝氣朝向中心筒外壁與反應器內壁之間;

  所述三相分離單元與反應器的內壁、密封頂面圍成出水沉淀區;所述三相分離單元與反應器的內壁、底面圍成反應區,且所述反應區內盛裝有固定化微生物載體;

  所述出水沉淀區上部的反應器上連接出水單元;

  所述三相分離單元與反應器接觸的密封頂面上連接排氣單元。

  優選的,所述三相分離單元包括三相分離罩、設于三相分離罩上且與其連通的篩網;

  所述三相分離罩的底部固定在反應器內壁上,頂部固定在反應器的密封頂面上,且在密封頂面上設有用于與排氣單元連接的排氣口,用于排放污水中的尾氣;所述三相分離罩外壁與反應器的內壁、密封頂面之間的區域為出水沉淀區,出水沉淀區上部設有與出水單元連接的集水口;并且,所述出水沉淀區的底部設有與排泥單元連接的排泥口,用于定期將沉淀下來的污泥排出系統。

  進一步的,所述三相分離罩設為頂部直徑小、底部直徑大的圓臺形;

  所述反應器為圓柱形;

  所述三相分離罩的底部直徑與反應器的內徑適配,從而與反應器的內壁密封固連為一體。

  進一步的,所述篩網與三相分離罩通過法蘭連接。

  進一步的,所述篩網設為楔形絲篩網,且絲縫隙為2~3mm。

  進一步的,所述篩網沿周向均勻分布在三相分離罩的內側面上。

  進一步的,所述三相分離罩與反應器內壁之間的夾角α為120~155°。

  優選的,所述固定化微生物載體為聚乙烯醇材質水凝膠球形顆粒。

  優選的,所述固定化微生物載體的顆粒粒徑為3~10mm。

  優選的,所述固定化微生物載體的比重1.0~1.1g/cm3。

  優選的,所述固定化微生物載體的內部為多孔介質,孔徑10~50μm,孔隙率95~98%。

  優選的,所述固定化微生物載體的裝填量為反應區有效體積的8~15%。

  優選的,所述中心筒處于反應器的中心軸,所述中心筒的外壁通過筋條與反應器內壁固定連接;

  所述進水管出口沿著中心筒的中心朝下。

  優選的,所述曝氣單元包括空氣曝氣器;

  所述空氣曝氣器包括空氣進氣管、與空氣進氣管連通的氣體分配管和安裝在氣體分配管上的空氣曝氣盤;且所述空氣曝氣盤布置在中心筒外壁和反應器內壁之間,并且呈環狀均勻分布。

  進一步的,所述曝氣單元還包括位于空氣曝氣器上方且同軸而設的氧氣曝氣器;

  所述氧氣曝氣器包括氧氣進氣管、與氧氣進氣管連接的氣體分配管和安裝在氣體分配管上的氧氣曝氣盤;且所述氧氣曝氣盤布置在中心筒外壁和反應器內壁之間,并且呈環狀均勻分布。

  優選的,所述反應器上還設置便于觀察的人孔。

  優選的,所述反應器上還設置用于監測反應器內溶氧量的溶解氧儀。

  優選的,所述反應器上還設置用于監測反應器內PH的PH計。

  本發明的目的之二是提供一種好氧生物流化床污水處理工藝,利用前述的污水處理裝置,進行如下的步驟:

  S1、由進水管送入的污水進入中心筒內部后出口朝下,在水流帶動下均勻的從中心筒底部向四周排出進入中心筒外壁和反應器內壁之間;由風機送來的空氣通過空氣曝氣器進入中心筒外壁和反應器內壁之間,根據固定化微生物載體填充量調整氣水比(4~8):1,促進固定化微生物載體在污水中的流化;

  S2、中心筒外壁和反應器內壁之間的污水經過曝氣,水流密度降低,并且在上升氣體的帶動下,污水夾帶著固定化微生物載體向上流動,并達到三相分離罩,引導污水及固定化微生物載體向內聚攏;到達三相分離罩頂部后:氣體從反應器密封頂部的排氣口排出;排出氣體后的污水密度增大,從而夾帶著固定化微生物載體向下進入中心筒回流,然后從中心筒底部出口出來后隨著曝氣重新進行向上流動,從而形成內循環流動,同時,污水及脫落的生物膜通過篩網后進入出水沉淀區,脫落的生物膜經自然沉降后落入底部形成污泥,并通過排泥單元進行排泥;上層經過沉降后的水通過出水單元排出。

  優選的,步驟S1中,氧氣通過在空氣曝氣器上側的氧氣曝氣器進入中心筒外壁和反應器內壁之間,為固定化微生物載體中的好氧生物提供反應所需的額外氧氣;

  通過溶解氧儀監測反應器中溶解氧濃度,調節氧氣流量控制剩余溶解氧在2~5mg/l。

  優選的,對于有機物污水的處理:步驟S1中,水力停留時間為2~4hr;反應器的容積負荷為2~6kgCOD/(m3.d);對于氨氮污水的硝化處理:步驟S1中,水力停留時間12~24hr;反應器的容積負荷為0.15~0.35kgNH3-N/(m3.d)。

  本發明的有益效果在于:

  1)本發明在反應器內的曝氣單元、中心筒、三相分離單元的上下順序布置,使污水自進水管進入中心筒后首先在重力作用下落下,自中心筒外壁與反應器內壁溢出,從而帶動固定化微生物載體接觸曝氣單元向上曝出的氣體、對污水進行充分降解作用。并且在曝氣單元上升氣體的帶動下,污水夾帶著固定化微生物載體向上流動,并達到三相分離單元;到達三相分離罩頂部后氣體從反應器密封頂面連接的排氣單元排出,排出氣體后的污水密度增大,進而夾帶著固定化微生物載體向下進入中心筒回流,然后從中心筒底部出口出來后隨著曝氣重新進行向上流動,從而形成內循環流動;同時,污水及脫落的生物膜通過三相分離單元進入出水沉淀區,脫落的生物膜經自然沉降后落入出水沉淀區的底部形成污泥,并定期進行排泥,上層經過沉降后的水則通過出水單元排出。從而,本發明裝置不僅結構設計簡潔,而且巧妙的通過三相分離結構實現對污水的高效率處理分離,保證污水處理過程的穩定可靠性。相應的,本發明的處理工藝簡單,能耗低,載體分離效率高,充分保障污水處理的高效率及有效運行。

  2)本發明采用圓臺形三相分離罩,可以有效的引導水流向反應器中部聚攏,增加內循環效果,從而減少所需的流化氣體,降低了能耗并提高了有機污水的處理效率。

  3)本發明反應器內曝氣的作用在于提供流化所需的動力和供氧,通過分別設置空氣曝氣器和氧氣曝氣器,由空氣曝氣器提供流化所需的動力并承擔部分供氧,主要的供氧由氧氣曝氣器提供,由于純氧的傳氧速率快,氧氣利用率高,反應器的容積負荷大幅提升,而且與空氣相比氧氣的曝氣量少,空氣曝氣器只需提供必要的流化所需氣量,避免了過高的曝氣強度導致載體破碎和流失等問題。

  4)本發明中三相分離罩上設置的楔形絲篩網可以有效的將載體截留在反應器內,并允許污泥和污水通過,分離效率高且不易堵塞,結構簡單。

  5)本發明在經過載體固液分離后的污水進入污泥沉淀區后,進一步將污水中的懸浮污泥沉淀,出水無須進行沉降。(發明人朱洪;王日彩;馬洪璽;王光昊)

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