專利名稱：一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高濃度有機(jī)廢水處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
將厭氧技術(shù)應(yīng)用到高濃度有機(jī)廢水的處理方法中由來(lái)已久，目前常用的有機(jī)廢水處理方法有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄔ诜磻?yīng)過(guò)程中不存在傳質(zhì)問(wèn)題，但存在污泥易流失，難以維持較高的生物量的問(wèn)題，要想獲得較高的生物量，要么就采取污泥回流，要么就采取較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間或者較低的水力表面負(fù)荷，這勢(shì)必造成反應(yīng)器體積的增大，而且構(gòu)造繁瑣的氣液固三相分離設(shè)備也使投資成本增加，另外，活性污泥法對(duì)環(huán)境變化如溫度改變和有毒物質(zhì)反應(yīng)敏感，容易造成運(yùn)行不穩(wěn)定；生物膜法是將微生物固定在一定的生物載體上，常見(jiàn)的生物載體有沙粒、活性炭、廢舊輪胎顆粒、塑料纖維等，常見(jiàn)的反應(yīng)器類型有生物濾池和生物流化床。該方法的確是把微生物固定在生物載體上了，解決了污泥流失的問(wèn)題，增大了反應(yīng)器內(nèi)的生物量，而且由于生物膜的保護(hù)抗溫度變化和有毒物質(zhì)的能力強(qiáng)，從而保證了高處理效率，但在生物濾池中存在堵塞淤積、局部短流等現(xiàn)象，需要不定期反沖洗；在生物流化床中由于使用的載體密度大，流化過(guò)程需要消耗大量的動(dòng)力費(fèi)用。
而公開(kāi)號(hào)為CN1262238A
公開(kāi)日為2000年8月9日、發(fā)明名稱為《多生物量生物反應(yīng)器》公開(kāi)了在厭氧反應(yīng)器中，采用沙粒和纖維束軟性填料來(lái)富集厭氧微生物，從而提高有機(jī)廢水的降解速率。該發(fā)明雖然能夠提高反應(yīng)器內(nèi)的生物量，但是存在污泥淤積和沙粒流化需要消耗較大動(dòng)力費(fèi)用的問(wèn)題；授權(quán)公告號(hào)為CN1072613C、授權(quán)公告日為2001年10月10日、發(fā)明名稱為《厭氧反應(yīng)池及處理廢水的方法》中公開(kāi)了在反應(yīng)器的中下部采用固定式組合填料來(lái)解決污泥流失和生物濾池的堵塞問(wèn)題，但是反應(yīng)器上部復(fù)雜的三相分離器和回流設(shè)備顯然增加了投資費(fèi)用，而且填料的安裝維護(hù)更換極其困難；公開(kāi)號(hào)為CN1080620A
公開(kāi)日為1994年1月12日、發(fā)明名稱為《非密閉厭氧復(fù)合床處理有機(jī)廢水的方法》中公開(kāi)了在厭氧反應(yīng)器上部設(shè)置填料層來(lái)阻止污泥流失和起到密封阻氧的作用，但是在所采用的裝置中，出水回流裝置無(wú)疑使反應(yīng)器的體積增大和處理負(fù)荷降低，而且填料需要人工固定，操作不方便，必然存在填料長(zhǎng)時(shí)間使用堵塞和短流的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種既能提高反應(yīng)器中總的生物量，又能簡(jiǎn)化氣液固三相分離設(shè)備的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器。它可解決采用沙粒和纖維束軟性填料來(lái)富集厭氧微生物的多生物量生物反應(yīng)器，存在污泥淤積和沙粒流化需要消耗較大動(dòng)力費(fèi)用的問(wèn)題、采用固定式組合填料的厭氧池處理廢水的方法，存在投資費(fèi)用增加，填料安裝維護(hù)更換困難和需要三相分離設(shè)備的問(wèn)題及采用非密閉厭氧復(fù)合床處理有機(jī)廢水的方法存在需要增大反應(yīng)器的體積，處理負(fù)荷降低，而且填料需要人工固定，操作不方便，填料易堵塞的問(wèn)題。
本發(fā)明包括反應(yīng)容器、輕質(zhì)填充床、活性污泥床、曝氣頭、氣泵、進(jìn)水管、出水管和出水堰；所述反應(yīng)容器的頂端設(shè)有生物氣出口，反應(yīng)容器底端的進(jìn)水口與進(jìn)水管相連通，所述活性污泥床、曝氣頭和輕質(zhì)填充床依次按下、中、上順序設(shè)置在反應(yīng)容器內(nèi)，曝氣頭與設(shè)置在反應(yīng)容器外面的氣泵相連接，所述出水管的一端與反應(yīng)容器上端側(cè)壁上的出水口相連通，所述出水堰設(shè)置在反應(yīng)容器內(nèi)且與反應(yīng)容器的內(nèi)壁緊貼安裝，出水堰的上端面位于出水口的上方，出水堰的下端面位于出水口的下方，出水堰的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔。
本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明在反應(yīng)容器內(nèi)的底部設(shè)置有活性污泥床，在反應(yīng)容器內(nèi)的上部設(shè)置有輕質(zhì)填充床，可充當(dāng)生物膜反應(yīng)器和氣固液三相分離器的作用，在反應(yīng)容器內(nèi)的中部安裝有曝氣頭，不僅可對(duì)輕質(zhì)填充床進(jìn)行反沖洗，以將輕質(zhì)填充床縫隙間截留的污泥回流到反應(yīng)容器下部的活性污泥床中，同時(shí)還可疏導(dǎo)氣水通道。除此之外，曝氣頭還可改變反應(yīng)器的操作模式，如果長(zhǎng)期曝氣的話，反應(yīng)器將從輕質(zhì)填充床的平推流反應(yīng)器(PFR)操作模式變成了生物流化床的全混流反應(yīng)器(CSTR)操作模式，以適應(yīng)不同水質(zhì)、不同負(fù)荷的要求。比如水中毒性物質(zhì)增加時(shí)，采用生物流化床的運(yùn)行模式可以降低毒性物質(zhì)對(duì)微生物的抑制毒害作用；用于反沖洗時(shí)可以使用空氣、氮?dú)庖约胺磻?yīng)器產(chǎn)生的生物氣均可，一般是每次1～10min，一天4～24次，視情形而定。用于生物流化床的可以是氮?dú)饣蛘叻磻?yīng)器上部收集的生物氣，本發(fā)明在不增加反應(yīng)容器體積的情況下，既可增大反應(yīng)容器內(nèi)的總生物量，又可簡(jiǎn)化氣固液三相分離器的設(shè)計(jì)，并減少了投資成本，同時(shí)還能根據(jù)廢水的特征對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)的操作模式進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于處理各種高濃度有機(jī)廢水，包括市政污水、垃圾滲濾液、工業(yè)有機(jī)廢水，并具有生物量大、運(yùn)行負(fù)荷高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效率高而穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、投資少的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖2是出水堰8的主視剖面圖，圖3是圖2的俯視圖，圖4是輕質(zhì)填料體13的主視圖，圖5是圖4的左視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1～圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由反應(yīng)容器1、輕質(zhì)填充床2、活性污泥床3、曝氣頭4、氣泵5、進(jìn)水管6、出水管7和出水堰8組成；所述反應(yīng)容器1的頂端設(shè)有生物氣出口9，反應(yīng)容器1底端的進(jìn)水口10與進(jìn)水管6相連通，所述活性污泥床3、曝氣頭4和輕質(zhì)填充床2依次按下、中、上順序設(shè)置在反應(yīng)容器1內(nèi)，曝氣頭4與設(shè)置在反應(yīng)容器1外面的氣泵5相連接，所述出水管7的一端與反應(yīng)容器1上端側(cè)壁上的出水口11相連通，所述出水堰8設(shè)置在反應(yīng)容器1內(nèi)且與反應(yīng)容器1的內(nèi)壁緊貼安裝，出水堰8的上端面位于出水口11的上方，出水堰8的下端面位于出水口11的下方，出水堰8的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔12；所述出水堰8從上至下依次由小圓柱筒19、過(guò)渡筒18和大圓柱簡(jiǎn)17組成；所述過(guò)渡筒18的上端面與小圓柱筒19的下端面固定連接，過(guò)渡筒18的下端面與大圓柱筒17的上端面固定連接，過(guò)渡筒18和小圓柱筒19的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔12，所述大圓柱筒17的外壁與所述反應(yīng)容器1的內(nèi)壁緊貼安裝；所述輕質(zhì)填料床2由輕質(zhì)填料體13自然堆積而成；所述輕質(zhì)填料體13由混有無(wú)機(jī)粒子的聚合物塑料制成，所述無(wú)機(jī)粒子是活性炭、焦炭、礦渣煤灰或沸石，可依要求進(jìn)行選擇，所述聚合物塑料是聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺類有機(jī)高分子塑料，可依要求進(jìn)行選擇，輕質(zhì)填料體13的密度為0.95-0.99g/cm3，通常在0.97～0.99g/cm3之間，輕質(zhì)填充床2與反應(yīng)容器1的體積比為1～7∶10。在反應(yīng)容器1內(nèi)設(shè)置出水堰8，可防止輕質(zhì)填料體13流出反應(yīng)容器1的外面，該輕質(zhì)填料體13的使用壽命在10年以上。由于該輕質(zhì)填料體13的密度比水輕，極易流化，所需的氣量和動(dòng)力費(fèi)用較其他的填料體要少。
當(dāng)輕質(zhì)填充床2與反應(yīng)容器1的體積比為4∶10時(shí)，中溫35℃的條件下處理城市垃圾滲濾液，在有機(jī)負(fù)荷達(dá)到16kgCOD/(m3·d)時(shí)(進(jìn)水COD濃度為16000mg/L，水力停留時(shí)間為24h的情況下)，出水COD小于1200mg/L，去除率可達(dá)93％以上，反應(yīng)容器1中懸浮生物量高達(dá)25000mg/L，輕質(zhì)填料體13上的生物量高達(dá)32000mg/L。由此可見(jiàn)，該反應(yīng)器具有生物量高，處理負(fù)荷和效率高的特點(diǎn)；當(dāng)輕質(zhì)填充床2與反應(yīng)容器1的體積比為4.5∶10時(shí)，在中溫35℃的條件下處理高濃度含苯胺有機(jī)化工廢水，當(dāng)有機(jī)負(fù)荷從2增加到9 kgCOD/(m3·d)時(shí)，COD去除率高達(dá)84％，即使在12.3kgCOD/(m3.d)的負(fù)荷下也能穩(wěn)定運(yùn)行，COD仍高達(dá)75％。采用該反應(yīng)器在處理高濃度含苯胺有機(jī)化工廢水時(shí)，該廢水原本毒性就大，厭氧分解后產(chǎn)生的氨氮含量高達(dá)1600mg/L，更是加大了廢水的毒性，由于輕質(zhì)填料體13的內(nèi)、外表面所產(chǎn)生的生物膜對(duì)微生物具有保護(hù)作用，可以起到降低毒性的效果，因此采用該反應(yīng)器處理含苯胺有機(jī)化工廢水，依然具有較好的處理效果。
本實(shí)施方式的曝氣頭4可以采用市場(chǎng)上常用的各種類型的曝氣設(shè)備。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖1～圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的出水堰8的相鄰兩個(gè)網(wǎng)孔12之間的距離S為3～10cm，網(wǎng)孔12的直徑視輕質(zhì)填料體13的大小而定，略小于輕質(zhì)填料體13的直徑D，在保證處理過(guò)的水順利地流出反應(yīng)容器1的同時(shí)，還可阻擋輕質(zhì)填料體13不隨水流流出反應(yīng)容器1外，出水堰8由塑料或不銹鋼材料制成，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1～圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的出水堰8的相鄰兩個(gè)網(wǎng)孔12之間的距離S為4cm。如此設(shè)置，在保證處理過(guò)的水順利地流出反應(yīng)容器1的同時(shí)，還可阻擋輕質(zhì)填料體13不隨水流流出反應(yīng)容器1外。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1、圖4和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的輕質(zhì)填料體13的形狀為圓管形狀，輕質(zhì)填料體13的直徑D×高H×壁厚δ分別為1～50mm×1～60mm×0.5mm，輕質(zhì)填料體13的內(nèi)外表面可以設(shè)計(jì)成鋸齒形狀，以增大生物膜的面積。輕質(zhì)填料體13裝在反應(yīng)容器1內(nèi)，不需要專門的支撐裝置，生物膜生長(zhǎng)在輕質(zhì)填料體13的內(nèi)、外表面，可以有效地截留流失的微生物，還可以固定生長(zhǎng)微生物以增加反應(yīng)器的生物量，輕質(zhì)填料體13間的孔隙可以讓產(chǎn)生的生物氣通過(guò)。因此該輕質(zhì)填料體13的引入不僅能保證反應(yīng)容器1內(nèi)的高生物量濃度，還可起到三相分離器的作用。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖4和圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式的輕質(zhì)填料體13的直徑D×高H×壁厚δ分別為5～20mm×5～40mm×0.5mm，此結(jié)構(gòu)參數(shù)為輕質(zhì)填料體13常用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的反應(yīng)容器1由上蓋14和下腔體15組成；所述上蓋14和下腔體15密封連接，所述生物氣出口9設(shè)置在上蓋14的頂端，所述出水口11設(shè)置在下腔體15的側(cè)壁上，所述進(jìn)水口10設(shè)置在下腔體15的底端。如此設(shè)置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易的優(yōu)點(diǎn)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是本實(shí)施方式還增加有定時(shí)器16；所述定時(shí)器16與氣泵5的控制端相連接，用于控制氣泵5的電源切斷，同時(shí)還控制曝氣強(qiáng)度和時(shí)間。
污水處理過(guò)程是污水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單預(yù)處理以去除沙粒和浮渣后由反應(yīng)容器1底部的進(jìn)入管6進(jìn)入反應(yīng)容器1內(nèi)(也可根據(jù)需要，在反應(yīng)容器1的上端沿軸線進(jìn)水，從底端向污泥床輻射進(jìn)水的方式)，反應(yīng)容器1底部的活性污泥床3在進(jìn)水和產(chǎn)生的生物氣的擾動(dòng)下逐漸增大，以除去部分有機(jī)物；然后經(jīng)過(guò)輕質(zhì)填充床2，在輕質(zhì)填充床2中繼續(xù)降解，產(chǎn)生的生物氣在輕質(zhì)填充床2內(nèi)與水和污泥實(shí)現(xiàn)自行分離，在反應(yīng)容器1內(nèi)的上部是生物氣出口9，通過(guò)生物氣出口9收集生物氣可以用于給反應(yīng)容器1加熱以維持其一定的溫度。處理后的水經(jīng)過(guò)帶有網(wǎng)孔12的出水堰8出水，經(jīng)出水管7直接收集排放，不需回流。設(shè)置在反應(yīng)容器1內(nèi)中部的曝氣頭4由定時(shí)器16自動(dòng)控制，用于反沖洗的氣源可以是空氣、氮?dú)饣蛘呤巧餁猓貧鈺r(shí)間和頻率視具體情形而定；用于流化床操作模式的氣源可以是氮?dú)饣蛘呱餁狻?br> 權(quán)利要求
1.一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，它包括反應(yīng)容器(1)、輕質(zhì)填充床(2)、活性污泥床(3)、曝氣頭(4)、氣泵(5)、進(jìn)水管(6)、出水管(7)和出水堰(8)；其特征在于所述反應(yīng)容器(1)的頂端設(shè)有生物氣出口(9)，反應(yīng)容器(1)底端的進(jìn)水口(10)與進(jìn)水管(6)相連通，所述活性污泥床(3)、曝氣頭(4)和輕質(zhì)填充床(2)依次按下、中、上順序設(shè)置在反應(yīng)容器(1)內(nèi)，曝氣頭(4)與設(shè)置在反應(yīng)容器(1)外面的氣泵(5)相連接，所述出水管(7)的一端與反應(yīng)容器(1)上端側(cè)壁上的出水口(11)相連通，所述出水堰(8)設(shè)置在反應(yīng)容器(1)內(nèi)且與反應(yīng)容器(1)的內(nèi)壁緊貼安裝，出水堰(8)的上端面位于出水口(11)的上方，出水堰(8)的下端面位于出水口(11)的下方，出水堰(8)的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述出水堰(8)從上至下依次由小圓柱筒(19)、過(guò)渡筒(18)和大圓柱筒(17)組成；所述過(guò)渡筒(18)的上端面與小圓柱筒(19)的下端面固定連接，過(guò)渡筒(18)的下端面與大圓柱筒(17)的上端面固定連接，過(guò)渡筒(18)和小圓柱筒(19)的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔(12)，所述大圓柱筒(17)的外壁與所述反應(yīng)容器(1)的內(nèi)壁緊貼安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述出水堰(8)的相鄰兩個(gè)網(wǎng)孔(12)之間的距離S為3～10cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述輕質(zhì)填料床(2)由輕質(zhì)填料體(13)自然堆積而成；所述輕質(zhì)填料體(13)由混有無(wú)機(jī)粒子的聚合物塑料制成，輕質(zhì)填料體(13)的密度為0.95～0.99g/cm3，輕質(zhì)填充床(2)與反應(yīng)容器(1)的體積比為1～7∶10。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述無(wú)機(jī)粒子是活性炭、焦炭、礦渣煤灰或沸石，所述聚合物塑料是聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺類有機(jī)高分子塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述輕質(zhì)填料體(13)的形狀為圓管形狀，輕質(zhì)填料體(13)的直徑D×高H×壁厚δ分別為1～50mm×1～60mm×0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述輕質(zhì)填料體(13)的直徑D×高H×壁厚δ分別為5～20mm×5～40mm×0.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述出水堰(8)由塑料或不銹鋼材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)容器(1)由上蓋(14)和下腔體(15)組成；所述上蓋(14)和下腔體(15)密封連接，所述生物氣出口(9)設(shè)置在上蓋(14)的頂端，所述出水口(11)設(shè)置在下腔體(15)的側(cè)壁上，所述進(jìn)水口(10)設(shè)置在下腔體(15)的底端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，其特征在于它還包括定時(shí)器(16)；所述定時(shí)器(16)與氣泵(5)的控制端相連接。
全文摘要
一種用于處理高濃度有機(jī)廢水的高效復(fù)合式厭氧反應(yīng)器，它涉及一種高濃度有機(jī)廢水處理設(shè)備。針對(duì)多生物量生物反應(yīng)器，污泥淤積和沙粒流化需要消耗動(dòng)力費(fèi)用大；厭氧反應(yīng)池及處理廢水的方法，投資費(fèi)用大且維護(hù)困難及非密閉厭氧復(fù)合床處理有機(jī)廢水的方法，需要回流使反應(yīng)器體積增大和處理負(fù)荷降低的問(wèn)題。本發(fā)明的活性污泥床(3)、曝氣頭(4)和輕質(zhì)填充床(2)設(shè)置在反應(yīng)容器(1)內(nèi)，曝氣頭(4)與氣泵(5)相連接，反應(yīng)容器(1)上設(shè)有生物氣出口(9)、出水口(11)和進(jìn)水口(10)，出水堰(8)設(shè)置在反應(yīng)容器(1)內(nèi)的出水口(11)處，出水堰(8)的外壁上設(shè)有網(wǎng)孔(12)。本發(fā)明具有生物量大、運(yùn)行負(fù)荷高、處理效率高、投資少、易于操作和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于處理各種高濃度有機(jī)廢水。
文檔編號(hào)C02F3/28GK1935698SQ20061015090
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月16日
發(fā)明者孫德智, 陳 勝, 鄭鐘植 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)