壓力式生物反應器及壓力汙水處理系統的製作方法
2023-04-30 23:31:56 1
專利名稱：壓力式生物反應器及壓力汙水處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓力式生物反應器，以及使用該反應器的壓力汙水處理系統和方法。
傳統的好氧生物處理法其供氧能力有一定限度。生物需氧量(BOD)容積負荷較低、進水化學耗氧量(COD)一般不超過800mg/l。對於COD在2000～3000mg/l的有機廢水常常採用稀釋的方法來降低進水COD，這樣使傳統的好氧生物處理法的設施龐大，投資高、效率低。其主要原因是供氧效率不能滿足高濃度有機廢水對氧的需求，致使容積負荷降低。
本發明的目的是提供一種高效壓力式生化反應器。本發明的另一個目的是提供一種採用高效壓力式生化反應器的汙水處理系統。
本發明再一個目的是提供壓力式生化汙水處理方法。
用於實現本發明目的的一種壓力式生化反應器，包括一承壓罐體；一設置在上封頭上的尾氣出口；設置在下封頭上的一汙水入口、一壓縮空氣入口和剩餘汙泥排出口；一在罐體上部設置的用於排出處置後汙水的出水口；在罐體內底部位置設置的一與壓縮空氣入口相連的布氣裝置和一與汙水入口相連的布水裝置；在罐體內設置的反應室。
用於實現本發明目的的一種壓力式汙水處理系統，包括一調節池；一壓力式生化反應器；一纖維過濾器，其中
調節池具有一汙水進口；一反洗水入口；一尾氣入口；一布氣裝置和一均質後汙水出口；反應器具有一承壓罐體；一設置在上封頭上的與尾氣入口連接的尾氣出口；設置在下封頭上的一與均質後汙水出口連接的汙水入口、一壓縮空氣入口和剩餘汙泥排出口；一在罐體上部設置的用於排出處置後汙水的出水口；在罐體內底部位置設置的一與壓縮空氣入口相連的布氣裝置和一與所說汙水入口相連的布水裝置；在罐體內設置的反應室；纖維過濾器具有一與反應器的出水口相連的進水口及一反洗水入口；一排氣口；一與調節池的反洗水入口相連的反洗水出口，一壓縮空氣入口，一回用水出口。
用於實現本發明目的的一種壓力式汙水生物處理方法，包括如下步驟汙水馴化將汙水放入調節池，在調節池中按比例投加一定量生化反應所必須的營養物質，並進行曝氣處理，製備成可送入生化反應器進行生化反應的馴化汙水；壓力生物反應由一泵將馴化汙水打入生化反應器內，進行加壓生化反應，將汙水中可生化的大分子有機物降解；生化反應器內的尾氣回流直接導入調節池中進行攪拌，而生化反應器的出水經高效纖維過濾器除去懸浮物和部分活性汙泥，排出處理後的達標回用水。
將高效壓力式生化反應器及高效纖維過濾器有效地組合在一起，即提高了生化處理效率又減少了其佔地面積，具有較高的實用價值。
本發明利用加壓曝氣的方法有效地提高了氧在水中的溶解度、提高了生化反應速度及微生物活性，使生化處理的效率明顯提高，從而使高效、低能耗、佔地面積小的生化處理工藝成為可能。
本發明的反應器根據亨利定律原理，利用加壓曝氣法有效地提高了氧在水中的溶解度。加壓曝氣不僅可提供高濃度微生物代謝所需的氧，同時還可提高生化反應速度及微生物活性、使生化處理的效率明顯提高。
本發明壓力式生物反應器在進水COD＞2000mg/l條件下，出水COD仍能達到50mg/l左右，COD去除率高達98％左右，BOD、COD負荷均是常壓下的4～8倍，活性汙泥所產生的剩餘汙泥量也隨壓力的升高而越來越少。
本發明克服了傳統好氧生物處理法處理高濃度有機廢水BOD容積負荷低、設施龐大、投資高效率低的弊端，顯著提高了氧在水中的溶解度，從而提高了生化反應速度及微生物活性，使生化處理的效率明顯提高。在達到同樣處理效果情況下，水力停留時間縮短了3～6倍，體積負荷約增加了10倍，佔地面積比僅為傳統好氧生物處理法的三分之二。
下面結合附圖詳細描述本發明。
圖1是本發明的壓力式生化反應器第一實施例的剖視示意圖。
圖2是使用本發明第一實施例的壓力式生化反應器的壓力式汙水處理系統示意圖。
圖3是本發明的壓力式生化反應器第二實施例的剖視示意圖。
圖4是使用本發明第二實施例的壓力式生化反應器的壓力式汙水處理系統示意圖。
圖5為帶強制攪拌的壓力式生化反應器示意圖。
參見圖1，本發明的壓力式生化反應器62包括一承壓罐體14；在罐體上下封頭上分別設置一壓力表11和一排空閥12、一尾氣出口13和一汙水入口1、剩餘汙泥排出口2；在罐體上部設有一汙水處置後出水口10；下部設有一壓縮空氣入口4。在罐體內部設有一導流裝置7、折流裝置9、布氣裝置5和一布水裝置3，導流裝置7、折流裝置9分別通過導流支架6和折流支架8與罐體14連接；布氣裝置5是和壓縮空氣入口4相連；布水裝置3是和汙水入口1相連。
圖2是使用本發明第一實施例的壓力式生化反應器的壓力式汙水處理系統示意圖。在該圖中所表示的壓力式汙水處理系統包括一調節池61；一壓力式生化反應器62；一纖維過濾器63，其中所說調節池具有一汙水進口15；一反洗水入口16；一尾氣入口18；一布氣裝置17和一均質後汙水出口19；
所說反應器具有一承壓罐體14；一在罐體14的上下封頭上分別設置的排空閥12、一設置在上封頭上的與所說尾氣入口18連接的尾氣出口13；設置在下封頭上的一與均質後汙水出口19連接的汙水入口1、一壓縮空氣入口4和剩餘汙泥排出口2；一在罐體上部設置的用於排出處置後汙水的出水口10；在罐體內底部位置設置的一與壓縮空氣入口4相連的布氣裝置5和一與所說汙水入口1相連的布水裝置3；在罐體14內設置的反應室；纖維過濾器具有一與反應器的出水口10相連的進水口20及一反洗水入口22；一排氣口24；一與調節池的反洗水入口16相連的反洗水出口21，一壓縮空氣入口25，一回用水出口23。
上述汙水處理系統還包括泵64、流量計65、壓縮空氣管66、若干閥門、若干管道等。
本發明的反應器、汙水處理系統和汙水處理方法的原理為汙泥馴化階段取一定量活性汙泥，用自來水清洗後放入生物反應器內，控制曝氣池內最終汙泥濃度為3克/升左右。高濃度有機廢水經稀釋後逐漸提高其濃度加入生物反應器內，開大壓縮空氣入口閥，使壓力式生物反應器內的壓力瞬間達到所需壓力，然後調節所需空氣量。空氣量按BOD5∶O2＝1∶1理論值計算後，按不同氧利用率折算，直到高濃度有機廢水可直接加入到生物反應塔內，馴化一段時間後，鏡檢菌膠團緻密、色澤透明、原生物很活躍，此時可開始正常運行。
高效壓力式生物反應器運行階段在生物反應器內投入已馴化好的活性汙泥，由汙水入口經布水裝置將廢水引入反應器內。打開壓縮空氣入口閥，使罐體上的壓力表瞬間達到所需壓力(表壓)，壓力範圍一般為0.05-0.5Mpa，最好為0.2-0.3 Mpa，增加壓力有利於增大水中溶解氧的濃度，對生物反應有利，但壓力過高會降低微生物活性。調節壓縮空氣入口閥和尾氣出水閥，使壓縮空氣經布氣裝置均勻並充分地與廢水接觸，並使壓力表所示壓力恆定，打開出水口閥，保持反應器內汙泥濃度和汙水處理出水水質穩定。在反應器內，由於導流裝置內側空氣泡較多，流體比重較小，使導流裝置內側液體自下而上流動，導流裝置外側液體自上而下流動，使活性汙泥處於循環流動狀態。
對於不同的高濃度有機廢水所採用的馴化汙泥和運行參數都有所不同，這需根據實際運行經驗進行具體分析才能確定，以達到最佳的去除效果。
參見附圖3和4，圖3和4所示實施例與圖1和2所示實施例基本相同，兩實施例中相同的部件用相同的標號表示，所不同的是在反應器內部，可取消導流裝置、折流裝置等，設置纖維束52及其支撐裝置51。此時微生物將繁殖承載於纖維束上。汙水自下而上流過由纖維束構成的填料層得到處理。如圖3所示。上述纖維束所構成的填料層也可換成顆粒填料或其它填料，汙水也可自上而下流過填料層。
圖3和4所示實施例與圖1和2所示實施例的工作原理基本相同。
在調節池61中按比例投加一定量生化反應所必須的營養物質，經氣體攪拌均勻後，由泵64打入生化反應器62內，進行加壓生化反應，將汙水中可生化的大分子有機物降解。生化反應器62內的尾氣直接導入調節池61中進行攪拌空氣回流，而生化反應器62的出水經高效纖維過濾器63除去懸浮物和部分活性汙泥，其出水基本可達回用水指標。反洗時，將反洗水直接排入調節池，使活性汙泥回流到生化反應器62中汙泥回流，保持反應器內汙泥濃度恆定，從而使出水水質穩定。
如圖4所示。此時不必要使汙泥回流，即過濾器清洗出的泥渣可直接排入汙泥池或前置沉澱池。
為增加攪拌強度，以增加微生物的離散度、加速傳質速度和生化反應速度、提高氧的利用率，可在生化反應器中設置強制攪拌裝置，如，循環泵、攪拌槳等攪拌裝置。參見圖5，在本發明的實施例中，可以在壓力式生化反應器設置循環攪拌泵70。
生化反應器除用壓縮空氣曝氣外，還可用噴射器或氣—水混流泵將空氣吸入並輸送水中曝氣。
權利要求
1.一種壓力式生化反應器，其特徵在於，包括一承壓罐體(14)；一設置在上封頭上的尾氣出口(13)；設置在下封頭上的一汙水入口(1)、一壓縮空氣入口(4)和剩餘汙泥排出口(2)；一在罐體上部設置的用於排出處置後汙水的出水口(10)；在所說罐體內底部位置設置的一與所說壓縮空氣入口(4)相連的布氣裝置(5)和一與所說汙水入口(1)相連的布水裝置(3)；在所說罐體(14)內設置的反應室。
2.根據權利要求1所述的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說反應室包括，一在罐體內部於布氣裝置(5)上方設置的導流裝置(7)和一在所說導流裝置(7)上方設置的折流裝置(9)。
3.根據權利要求1所述的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說反應室包括，在罐體內部於布氣裝置(5)上方設置的填料層。
4.根據權利要求3所述的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說填料層由一帶孔支撐裝置(51)和連接在所說支撐裝置(51)上的纖維束(52)構成。
5.根據權利要求3所述的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說填料層由一帶孔支撐裝置(51)和設置在所說支撐裝置上面的顆粒填料構成。
6.根據上述任意一項權利要求的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說罐體(14)的工作壓力範圍為0.1-0.5Mpa。
7.根據權利要求6所述的壓力式生化反應器，其特徵在於，所說壓力式生化反應器還包括強制攪拌裝置。
8.一種壓力式汙水處理系統，包括一調節池(61)；一壓力式生化反應器(62)；一纖維過濾器(63)，其中所說調節池具有一汙水進口(15)；一反洗水入口(16)；一尾氣入口(18)；一布氣裝置(17)和一均質後汙水出口(19)；所說反應器具有一承壓罐體(14)；一設置在上封頭上的與所說尾氣入口(18)連接的尾氣出口(13)；設置在下封頭上的一與所說均質後汙水出口(19)連接的汙水入口(1)、一壓縮空氣入口(4)和剩餘汙泥排出口(2)；一在罐體上部設置的用於排出處置後汙水的出水口(10)；在所說罐體內底部位置設置的一與所說壓縮空氣入口(4)相連的布氣裝置(5)和一與所說汙水入口(1)相連的布水裝置(3)；在所說罐體(14)內設置的反應室；所說纖維過濾器具有一與反應器的出水口(10)相連的進水口(20)及一反洗水入口(22)；一排氣口(24)；一與調節池的反洗水入口(16)相連的反洗水出口(21)，一壓縮空氣入口(25)，一回用水出口(23)。
9.一種壓力式汙水生物處理方法，包括如下步驟汙水馴化將汙水放入調節池，在調節池中按比例投加一定量生化反應所必須的營養物質，並進行曝氣處理，製備成可送入生化反應器進行生化反應的馴化汙水；壓力生物反應；由一泵將馴化汙水打入生化反應器內，進行加壓生化反應，將汙水中可生化的大分子有機物降解；生化反應器內的尾氣回流直接導入調節池中進行攪拌，而生化反應器的出水經高效纖維過濾器除去懸浮物和部分活性汙泥，排出處理後的達標回用水。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在調節池內經處理的汙水中汙泥的濃度為3克/升，高濃度有機汙水經稀釋後逐漸提高其濃度，開大壓縮空氣入口閥，使壓力式生物反應器內的壓力瞬間達到所需壓力，然後調節所需空氣量，空氣量按BOD5∶O2＝1∶1提供。
全文摘要
一種壓力式生化反應器，包括一承壓罐體14；一設置在上封頭上的尾氣出口13；設置在下封頭上的一汙水入口1、一壓縮空氣入口4和剩餘汙泥排出口2；一出水口10；在罐體內底部位置設置的一與壓縮空氣入口相連的布氣裝置5和一與汙水入口相連的布水裝置3；在罐體內設置的反應室。本實用新型利用加壓曝氣的方法有效地提高了氧在水中的溶解度、提高了生化反應速度及微生物活性，使生化處理的效率明顯提高。
文檔編號C02F3/02GK1397504SQ0111959
公開日2003年2月19日 申請日期2001年5月24日 優先權日2001年5月24日
發明者劉凡清, 張東升, 徐鳳雲 申請人:上海凡清環境工程有限公司