本發(fā)明涉及一種復合型污泥床反應器及其應用，屬于污水處理技術領域。

背景技術：

近年來，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，水污染問題日益嚴重，大量的工業(yè)污水在不達標的情況下就排入自然水體，沉積在植物和土壤當中，對淡水資源和人體健康造成了極大的危害。

高濃度有機廢水廣泛存在于食品、皮革產業(yè)中，不同于一般的城市污水與農村污水，高濃度有機污水COD含量達2000mg/L以上，而BOD含量較低，水中物質以芳香族化合物、氮化物、硫化物等居多，水體成分十分復雜，一旦進入自然水體會長時間存在，遷移能力強，范圍廣，處理難度大。

傳統(tǒng)的高濃度污水處理方法分為物理、化學、生物方法，主要涉及濃縮法、臭氧氧化、電化學氧化及好氧活性污泥法等，其中以生物處理方法居多。然而，隨著廢水中的污染物成分日趨復雜，單純的好氧活性污泥法已經無法滿足處理要求，不斷被擁有占地面積小，處理效率高的厭氧生物處理法所代替。厭氧生物處理技術原理是，利用微生物在厭氧營養(yǎng)條件和環(huán)境條件下，分解污水中的大量有機物并產生CH₄、CO₂氣體的過程。傳統(tǒng)的的厭氧生物反應器，主要有厭氧生物濾池，厭氧流化床，升流式厭氧污泥床反應器等。

厭氧生物反應器的合理設計是實現(xiàn)高濃度有機廢水凈化完全的關鍵技術之一。然而，現(xiàn)有的厭氧生物反應器絕大多存在以下問題：

一、水利停留時間過長，容易產生污泥膨脹，反應器堵塞問題嚴重；

二、反應器內所需濾料成本較高，啟動時間較長，一旦被破壞需要很長的時間恢復；

三、難以控制生物膜積累厚度，影響基質在膜內的傳遞，直接導致反應效率下降，裝置內生長生物膜在水流的作用下極易被排出反應器；

四、無法處理大量的高濃度有機廢水。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種功能一體化復合型污泥床反應器，裝置將污泥床反應器與生物膜技術進行了有機的結合，無需設置污泥回流、浮渣清除、攪拌等設備，操作簡便，占地面積小；充分利用氣固液三相內的循環(huán)，傳質效率高，膜污染程度小，電耗少，處理成本低；并且，其在高效穩(wěn)定地處理有機廢水的同時，可實現(xiàn)生物能源沼氣的回收利用。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種復合型污泥床反應器，其特征是，主要包括顆粒污泥反應區(qū)（3）、懸浮污泥區(qū)（4）、好氧反應區(qū)（5）、三相分離器、氣體循環(huán)系統(tǒng)（12）、處理水循環(huán)系統(tǒng)（16）；復合型污泥床反應器主體外殼材料采用PMMA，主體內部設施從下至上依次為顆粒污泥反應區(qū)、懸浮污泥區(qū)、好氧反應區(qū)及三相分離器；裝置底部設有原污水進水口（2）連接進水箱（1），頂部有排氣口（11），三相分離器左側設置出水口。

進一步地，所述顆粒污泥反應區(qū)設置在反應器底部，內含大量高生物量活性污泥，生物量占80%以上，污泥濃度范圍為40000—80000mg/L，原污水在抽吸泵的作用下，由底部進入反應裝置。

進一步地，所述懸浮污泥區(qū)上部安裝有兩個三角折流擋板，使之與其他區(qū)域有效分隔開，三角折流擋板材料選擇聚氯乙烯，污泥在此區(qū)域完成沉淀，由三角折流擋板與上方區(qū)域相隔開，污泥在沉淀后沿底部斜壁滑落至裝置下方在進行循環(huán)反應。

進一步地，反應器主體中部的所述好氧反應區(qū)內部采用以聚氨酯泡沫為原材料的懸浮空心柱狀填料（7），空隙率在80-90%之間；填料下部設有微孔曝氣管（6）作為曝氣裝置；在好氧區(qū)頂部安裝PVC材質隔斷式擋板（8），防止懸浮填料堵塞出水口。

進一步地，反應器主體上部的所述三相分離器，主要由擋板（8）、氣體收集器（9）、集氣室（10）三部分組成；反應所產生的沼氣被引入氣體收集器，一部分作為生物能源進行回收利用，另一部分在氣體采集泵（13）、流量調節(jié)閥（14）的作用下經由氣體循環(huán)系統(tǒng)進入到微孔曝氣管作為曝氣氣體。

進一步地，所述三相分離器左側設有出水口（15），處理水一部分在抽吸泵的作用下排除，另一部分經由處理水循環(huán)系統(tǒng)，從管道返回污泥床內（17）進行再循環(huán)處理。

進一步地，所述的復合型污泥床反應器在生活污水處理中的應用。

本發(fā)明所達到的有益效果：

一、該復合型污泥床反應器可高效穩(wěn)定處理含有高濃度的有機廢水，COD去除率達到90%以上，且易掛膜，膜污染程度?。?/p>

二、無需設置污泥回流及排出設備、浮渣清除、攪拌設備，裝置結構緊湊，占地面積小，處理成本低；

三、所需能耗遠低于其他處理工藝，不但能夠進行生物能沼氣的回收，用于發(fā)電和燃燒，反應器內部填料均選用生產過程中的邊角余料。

附圖說明

圖1為復合型污泥床反應器的工作流程示意圖；

圖2為復合型污泥床反應器對污水中COD去除效果圖；

圖3為復合型污泥床反應器對污水中COD去除效率圖；

圖中的1是進水箱，2是進水口，3是顆粒污泥反應區(qū)，4是懸浮污泥區(qū)，5是好氧反應區(qū)，6是曝氣管，7是懸浮空心柱狀填料，8是擋板，9是集氣室，10是氣體收集器，11是排氣口，12是氣體循環(huán)系統(tǒng)，13是氣體采集泵、14是調節(jié)閥，15是出水口，16是處理水循環(huán)系統(tǒng)，17是循環(huán)水進水口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

實施案例1

如圖1所示，一種復合型污泥床反應器，主要包括顆粒污泥反應區(qū)3、懸浮污泥區(qū)4、好氧反應區(qū)5、處理水循環(huán)系統(tǒng)16、氣體循環(huán)系統(tǒng)12。所述的復合型污泥床反應器主體外殼材料選用PMMA，主體內部設施從下至上依次為顆粒污泥反應區(qū)3、懸浮污泥區(qū)4、好氧反應區(qū)5和三相分離器。裝置底部為原污水進水口2，頂部有排氣口11，三相分離器左側設置出水口15和處理水循環(huán)管道，右側為氣體循環(huán)管道。

裝置底部的顆粒污泥反應區(qū)內含大量高生物量活性污泥，生物量占80%以上，污泥濃度（MLSS）范圍為40000—80000mg/L，原污水在抽吸泵的作用下，由底部進入反應裝置。顆粒污泥床層上部的懸浮污泥區(qū)4該也稱為沉淀區(qū)，污泥在此區(qū)域完成沉淀，由三角擋板與上方區(qū)域相隔開，污泥在沉淀后沿底部斜壁滑落至裝置下方在進行循環(huán)反應。中部的好氧反應區(qū)5內部采用以聚氨酯泡沫為原材料的新型懸浮空心柱狀填料7，下方設有微孔曝氣管作為曝氣裝置，曝氣量為3.4L/min。裝置上部為三相分離器，主要由擋板8、氣體收集器10、集氣室9三部分組成。反應所產生的沼氣被引入氣體收集器10，一部分作為生物能源進行回收利用，另一部分在氣體采集泵13的作用下經由氣體循環(huán)系統(tǒng)12進入到微孔曝氣管6作為曝氣氣體。三相分離器左側設有出水口15，處理水一部分在抽吸泵的作用下排除，另一部分經由處理水循環(huán)系統(tǒng)16，從管道返回污泥床內進行再循環(huán)處理。

實施案例2

該復合型污泥床反應器對高濃度有機污水去除實例：分別在復合型污泥床反應器底部和左側的進出口進行取樣，每間隔25天取一次水樣，進出口分別取6組重復水樣，反應裝置運行200天后結束。水樣取完后在實驗前需放入冷藏室中冷藏，水樣經稀釋后，COD指標采用分光光度法測出，將所測得各指標分別取平均值。

詳細實施案例結果見圖2、3所示，該新型復合型污泥床反應器在持續(xù)運行的200天中對生活污水中COD、的平均去除率分別超過90%，凈化效率穩(wěn)定，出水水質優(yōu)良。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。