專利名稱：一種好氧/厭氧兩用廢水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)廢水生物處理設(shè)備，特別涉及內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器和內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
有機(jī)廢水的處理一直以生物處理為主。生物處理可以分為好氧生物處理和厭氧生物處理，其各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍如表1。由表1可知，好氧生物處理工藝具有出水水質(zhì)好，在處理低濃度有機(jī)廢水時(shí)，處理費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)；厭氧處理工藝能產(chǎn)生沼氣回收生物能源，在處理中高濃度有機(jī)廢水時(shí)，處理成本低。厭氧處理和好氧處理各有多種反應(yīng)器形式和不同的運(yùn)行方式。實(shí)踐中，通常根據(jù)廢水的實(shí)際情況確定所適用的生物處理方式。
表1.好氧、厭氧生物處理工藝的比較

目前生物反應(yīng)器有多種結(jié)構(gòu)形式，包括升流式反應(yīng)器、降流式反應(yīng)器和完全混合式反應(yīng)器等，其中升流式反應(yīng)器是目前高效生物反應(yīng)器的主流形式。厭氧升流式反應(yīng)器包括升流式厭氧污泥層反應(yīng)器(即UASB反應(yīng)器)、厭氧流化床反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器等，其中UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最廣泛的厭氧反應(yīng)器。
內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器是目前效能最高的厭氧反應(yīng)器之一，如圖1所示。內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器利用兩層三相分離器將反應(yīng)區(qū)分為第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)，在第一反應(yīng)區(qū)大部分有機(jī)物被去除，第二反應(yīng)區(qū)是精處理段，兩反應(yīng)區(qū)串聯(lián)增強(qiáng)了反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性。其內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，包括升流管和降流管，利用沼氣將第一反應(yīng)區(qū)的部分流體提升到氣液分離器中，沼氣逸出后，流體在重力作用下回到反應(yīng)器底部，形成反應(yīng)器內(nèi)流體循環(huán)。中國實(shí)用新型專利(ZL02282323.9)公開了一種“內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器”(圖2所示)是為克服內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易發(fā)生堵塞和顆粒污泥沉降速率較低、限制了反應(yīng)區(qū)的液相上升流速的提高，從而影響有機(jī)負(fù)荷的進(jìn)一步提高而提出的改進(jìn)型反應(yīng)器。它們的共同特點(diǎn)是具有第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，第一反應(yīng)區(qū)是大部分有機(jī)物降解的場(chǎng)所，第二反應(yīng)區(qū)是精處理段，兩反應(yīng)區(qū)串聯(lián)增強(qiáng)了反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性；其內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，包括升流管和降流管(區(qū))，利用沼氣將第一反應(yīng)區(qū)的部分流體提升到氣液分離器中，沼氣逸出后，流體在重力作用下回到反應(yīng)器底部，形成反應(yīng)器內(nèi)流體循環(huán)。內(nèi)循環(huán)能夠強(qiáng)化有機(jī)物和顆粒污泥間的傳質(zhì)；稀釋進(jìn)水，提高反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷的能力；回流堿度，降低運(yùn)行成本。上述兩種反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn)①高效。在處理同類廢水時(shí)該兩反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷為UASB反應(yīng)器的4倍左右，處理啤酒廢水等中等濃度有機(jī)廢水時(shí)，容積負(fù)荷可達(dá)20kgCOD/(m3·d)左右。②基建投資省、占地少。所需的有效容積僅為UASB反應(yīng)器的1/4左右，多采用瘦高型的塔式反應(yīng)器，高徑比為4-8，特別適合用地緊張的企業(yè)。③抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定性好。
上述兩種厭氧反應(yīng)器一般適合處理中、高濃度的有機(jī)廢水。當(dāng)用于低濃度有機(jī)廢水處理時(shí)，由于產(chǎn)生的沼氣量較小，內(nèi)循環(huán)不能形成或內(nèi)循環(huán)量過小，反應(yīng)器不能正常運(yùn)行。這兩種反應(yīng)器在啟動(dòng)期間，由于產(chǎn)生沼氣量也較低，也受上述問題的困擾，致使啟動(dòng)期較長。另外我國在環(huán)境保護(hù)方面實(shí)行的“三同時(shí)”政策，要求企業(yè)在建設(shè)生產(chǎn)線的同時(shí)就建設(shè)污水處理系統(tǒng)，但現(xiàn)在企業(yè)產(chǎn)品更新快、產(chǎn)量變動(dòng)大，故企業(yè)產(chǎn)生的污水水質(zhì)、水量變動(dòng)較快，而一般的環(huán)保設(shè)施適用范圍較窄，跟不上生產(chǎn)變化，造成水處理設(shè)施低效運(yùn)行，閑置率和淘汰率很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種好氧/厭氧兩用廢水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅啟動(dòng)快，而且適用范圍較寬，不需改動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備就可以適用于處理高、中、低濃度的有機(jī)廢水，從而可有效降低企業(yè)的工程投資和運(yùn)行成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種好氧/厭氧兩用廢水處理系統(tǒng)，包括厭氧升流式反應(yīng)器，其特征在于在所述反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣頭和進(jìn)氣管，曝氣頭通過進(jìn)氣管與氣體壓縮機(jī)相連；所述的壓縮機(jī)分別通過閥門和進(jìn)氣管與裝有空氣或氧氣的氣體罐或氮?dú)夤捱B接；所述反應(yīng)器頂部通過出氣管與沼氣柜相連，該沼氣柜通過管路和閥門與氣體壓縮機(jī)相連。
本發(fā)明所述的厭氧升流式反應(yīng)器可采用升流式厭氧污泥層(UASB)反應(yīng)器、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器或內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果①在厭氧條件下，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的變化，通過啟動(dòng)曝氣裝置并調(diào)節(jié)曝氣量的大小，高效地處理低、中、高濃度的有機(jī)廢水，擴(kuò)大了UASB反應(yīng)器、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器和內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器的適用范圍；②在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不做任何改變的情況下，系統(tǒng)可以按好氧或厭氧的方式運(yùn)行，當(dāng)廢水由中、高濃度變?yōu)榈蜐舛葟U水時(shí)，好氧方式能使得該反應(yīng)器能更經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)行。③能適應(yīng)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)變化。由于企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)后，要執(zhí)行不同的行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，由厭氧方式轉(zhuǎn)為好氧方式運(yùn)行，出水水質(zhì)好，容易達(dá)到更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。由于具有上述三個(gè)特點(diǎn)，好氧/厭氧兩用廢水處理系統(tǒng)能夠適應(yīng)我國目前企業(yè)產(chǎn)品更新快、產(chǎn)量變化大的國情，可以適用于低、中、高濃度有機(jī)廢水的處理，從而改善環(huán)保設(shè)施閑置和淘汰率高的狀況。④由于內(nèi)循環(huán)狀況可以控制，并可以按有載體和無載體的方式運(yùn)行，故內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器和內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器運(yùn)行靈活，啟動(dòng)迅速。⑤好氧/厭氧兩用工藝若采用內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器或內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器為主體反應(yīng)器，則工藝保留了內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器和內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器效率高，運(yùn)行穩(wěn)定，投資省等優(yōu)點(diǎn)，在處理啤酒廢水等中等濃度有機(jī)廢水時(shí)，容積負(fù)荷可達(dá)20kgCOD/(m3·d)左右，處理醫(yī)院污水、城市污水等低濃度有機(jī)廢水時(shí)，容積負(fù)荷可達(dá)6kgCOD/(m3·d)左右。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中使用的內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明提供的以內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器為例的實(shí)施例的示意圖。
圖中1-進(jìn)水管；2-第一反應(yīng)區(qū)；3-三相分離器；4-升流管；5-氣液分離器(區(qū))；6-第二反應(yīng)區(qū)；7-降流管(區(qū))；8-沉淀區(qū)；9-出水管；10-出氣管；11-擋板；12-載體加入口；13-曝氣頭；14-進(jìn)氣管；15-氣體壓縮機(jī)；16-閥門；17-沼氣柜；18-總出氣管；19-閥門；20-氮?dú)夤蓿?1-閥門；22-裝有空氣或氧氣的氣體罐；23-好氧/厭氧兩用內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作過程及最佳實(shí)施方式。
本發(fā)明提供的好氧/厭氧兩用廢水生物處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，系統(tǒng)主要包括好氧/厭氧兩用內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器23、設(shè)置在反應(yīng)器底部的曝氣頭13、氣體壓縮機(jī)15、沼氣柜17、氮?dú)夤?0和空氣罐或氧氣罐22。該反應(yīng)器包括第一反應(yīng)區(qū)2、第二反應(yīng)區(qū)6、升流管4、降流區(qū)7、沉淀區(qū)8和氣液分離區(qū)5以及設(shè)置在反應(yīng)器底部的進(jìn)水管1、上部的出水管9、沼氣管10和第一反應(yīng)區(qū)中上部的載體加入口12。所述的氣液分離區(qū)5與第二反應(yīng)區(qū)6合建，其頂部一部分作為氣液分離區(qū)5；所述第二反應(yīng)區(qū)6與沉淀區(qū)8之間設(shè)有擋板11，在第一反應(yīng)區(qū)2上部設(shè)三相分離器3，三相分離器頂部設(shè)升流管4；所述的降流區(qū)7由第一反應(yīng)區(qū)外壁和反應(yīng)器外壁之間的環(huán)形空間構(gòu)成。曝氣頭13通過進(jìn)氣管14與氣體壓縮機(jī)15相連；所述的壓縮機(jī)15分別通過進(jìn)氣管14和閥門19、21與氮?dú)夤?0或裝有空氣或氧氣的氣體罐22連接；所述反應(yīng)器頂部的出氣管10通過管道與沼氣柜17相連，該沼氣柜17通過管路14和閥門16與壓縮機(jī)15相連。
本發(fā)明提供的好氧/厭氧兩用廢水生物處理系統(tǒng)的工作過程如下按厭氧方式運(yùn)行時(shí)廢水由好氧/厭氧兩用內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器23的進(jìn)水管1進(jìn)入好氧/厭氧兩用內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器23的第一反應(yīng)區(qū)2與厭氧污泥充分接觸反應(yīng)，廢水中大部分有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣被三相分離器3收集，由升流管4進(jìn)入氣液分離區(qū)5，沼氣上升時(shí)將第一反應(yīng)區(qū)2中的部分廢水帶入氣液分離區(qū)5中，逸出的沼氣由沼氣管10排出。第二反應(yīng)區(qū)6的另一部分廢水會(huì)自動(dòng)沿降流區(qū)7回流至第一反應(yīng)區(qū)2，形成內(nèi)循環(huán)。第二反應(yīng)區(qū)6部分廢水進(jìn)入沉淀區(qū)8，經(jīng)固液分離后，由出水管9排出。反應(yīng)器可以培養(yǎng)顆粒污泥，也可以從載體加入口12加入載體運(yùn)行。產(chǎn)生的沼氣通過沼氣管10進(jìn)入沼氣柜17。在反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)或者反應(yīng)器處理中、低濃度有機(jī)廢水時(shí)，進(jìn)氣管14可通入由氣體壓縮機(jī)15打入氮?dú)饣蚍磻?yīng)器自身產(chǎn)生的沼氣，以保證內(nèi)循環(huán)形成以及內(nèi)循環(huán)量足夠大。具體方式為采用打入沼氣時(shí)，開啟閥門16，關(guān)閉閥門19和21，沼氣柜17中的沼氣經(jīng)氣體壓縮機(jī)15加壓后由曝氣頭13注入反應(yīng)器23的底部；采用打入氮?dú)鈺r(shí)，開啟閥門19，關(guān)閉閥門16和21，氮?dú)庥傻獨(dú)夤?0經(jīng)氣體壓縮機(jī)15加壓后由曝氣頭13注入反應(yīng)器23的底部。
按好氧方式運(yùn)行時(shí)的過程與厭氧方式運(yùn)行過程基本相同。主要區(qū)別在于開啟閥門21，關(guān)閉閥門16和19，空氣或氧氣由氣體罐22經(jīng)氣體壓縮機(jī)15加壓后由曝氣頭13注入反應(yīng)器23的底部。當(dāng)采用好氧方式運(yùn)行時(shí)，出氣可以直接排放，不需經(jīng)過沼氣柜。當(dāng)采用好氧方式運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣的過程始終進(jìn)行，而采用厭氧方式運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣只在啟動(dòng)或處理中低濃度有機(jī)廢水時(shí)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種好氧/厭氧兩用廢水處理系統(tǒng)，包括厭氧升流式反應(yīng)器(23)，其特征在于在所述反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣頭(13)和進(jìn)氣管(14)，曝氣頭(13)通過進(jìn)氣管與氣體壓縮機(jī)(15)相連；所述的壓縮機(jī)(15)分別通過閥門(19、21)和進(jìn)氣管與裝有空氣或氧氣的氣體罐(22)或氮?dú)夤?20)連接；所述反應(yīng)器頂部通過出氣管(10)與沼氣柜(17)相連，該沼氣柜通過管路和閥門與氣體壓縮機(jī)(15)相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在于所述的厭氧升流式反應(yīng)器采用升流式厭氧污泥層反應(yīng)器、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器或內(nèi)循環(huán)厭氧膨脹床/流化床反應(yīng)器中的一種。
全文摘要
一種好氧/厭氧兩用廢水生物處理系統(tǒng)，包括厭氧升流式反應(yīng)器，在所述反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣頭和進(jìn)氣管，曝氣頭通過進(jìn)氣管與氣體壓縮機(jī)相連；所述的壓縮機(jī)分別通過閥門和進(jìn)氣管與裝有空氣或氧氣的氣體罐或氮?dú)夤捱B接；所述反應(yīng)器頂部的出氣管通過管道與沼氣柜相連，該沼氣柜通過管路和閥門與壓縮機(jī)相連。本發(fā)明在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)的情況向下可實(shí)現(xiàn)好氧或厭氧兩種方式運(yùn)行，不僅具有運(yùn)行靈活、穩(wěn)定、占地面積小和啟動(dòng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，而且可處理低、中、高濃度廢水；尤其適合我國企業(yè)目前產(chǎn)品更新快、產(chǎn)量變化大所致的廢水水質(zhì)、水量變化大的國情，可有效改善目前環(huán)保設(shè)施閑置率和淘汰率高的狀況。
文檔編號(hào)C02F3/28GK1493532SQ0313468
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者吳靜, 陸正禹, 吳 靜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)