CN102417241A - 一种用于有机废水处理的光流化床反应装置 - Google Patents

一种用于有机废水处理的光流化床反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于有机废水处理的光生物反应装置，它是一种利用光合细菌处理有机废水的装置，能解决现有光合细菌废水处理技术存在的光合细菌生长条件较差、处理成本较高、光能利用率较低的问题。本发明装置由流化床反应器主体以及设置在反应器外侧的光源两部分组成。光线可透过前透明壁直接照射在填料内的生物膜上，剩余的光线透过反应区后经反光壁和反光挡板，反射回反应区。生物填料在反应器中的流化对反应器内壁起到刮壁作用，防止反应器内壁上光生物膜的形成，有利于光线向反应器内部传递，克服光阴影问题。本发明采用上述结构，能够取得较高的光能利用率，节省能耗，同时处理工艺结构简单、操作方便。

Description

一种用于有机废水处理的光流化床反应装置
技术领域
本发明涉及一种废水处理装置，特别涉及一种利用光合细菌处理有机废水的装置。
背景技术
利用光合细菌净化高浓度有机废水，是废水生物处理法中的一个新发展。它具有有机物负荷高、占地面积小、投资废用少、动力消耗低、除氮效果好和耐盐能力强等优点，而产生的菌体又有可能作为重要的原料进行综合利用，因此越来越受到人们的重视。光合细菌是指一大类在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，目前用于有机废水净化的光合细菌主要是红螺菌科中的红假单胞菌属，并且已在人粪尿、家畜粪尿、食品、纤维、皮革、有机化学工业等高负荷废水的处理中获得较高的评价。    
光合细菌处理法应用成功的关键在于保持处理系统中光合细菌的优势，措施包括：①保证进水中有较高的有机酸浓度；②保持光合细菌段微好氧条件；③提供适宜的光照；④采取固定化技术(如生物膜反应器)可以有效保持反应器内的光合细菌浓度。但提高进水有机酸和维持微好氧条件在实际废水处理中对维持光合细菌优势的效果往往并不理想，因为它们同时也为硫酸盐还原菌的生长提供了有利条件，硫酸盐还原菌通过产生有毒的硫化氢进而抑制光合细菌的增殖。与其它方法相比，提供光照对光合细菌优势的维持就显得更加有利，因为光照能够定向促进光合细菌的生长，而对硫酸盐还原菌等细菌几乎无明显作用。因此，光照是维持废水处理系统中光合细菌优势最重要的参数。但要在实际应用中实现光照必须克服光阴影和光衰减的问题：由于光合细菌具有趋光性，很容易就使光合细菌集中到反应器的受光面并附着在反应器壁上，阻碍光线向反应器内部传递；另一方面废水本身含有的以及细菌增殖产生的固体悬浮物，也会引起光线的迅速衰减；此外，在实际应用中废水处理池的水深、色度等都会限制光照的应用。因此，开发经济适用的光合细菌生物反应器，是光合细菌废水处理技术最具应用前景的发展方向之一。公开号为CN2811274的专利、公开号为CN1088893以及公开号为CN1789176的专利分别公开了一种利用光合细菌处理有机废水的装置，但普遍存在光能利用率较低、处理成本较高的缺点。
发明内容
本发明为解决现有光合细菌废水处理装置存在的光能利用率较低、处理成本较高的问题，提供一种用于光合细菌废水处理的光生物反应装置。它包含进水管1、出水管2、曝气管3、排气管4、反应区5、沉淀区6、前透明壁7、后反光壁8、反光挡板9、填料10、光源11。其特征在于：装置包括反应器主体1~10以及设置在反应器主体外侧的白炽灯光源11两部分。反应器主体分为反应区5和沉淀区6，反应区5和沉淀区6之间由反光挡板9分隔，仅底部连通；反应区5上部设进水管1，沉淀区6上部设出水管2；曝气管3和排气管4分别位于反应区的底部和顶部，曝气管3与反应区内液相连通，排气管4与反应区上部空间气相连通；反应区液相内填充内部生长微生物的填料10；光线透过前透明壁7一部分照射在生物填料10上，另外一部分透过反应区5到达后反光壁8和反光挡板9，被反光壁8和反光挡板9反射回反应区5。
在反应器主体外侧水平位置设置光源11，反应器主体前透明壁7由透明材料组成；反应器主体后反光壁8和反光挡板9涂布反光材料。反应区内的填料10流化运动对反应器的前透明壁7，后反光壁8和反光挡板9具有刮壁作用，防止反应器内壁形成生物膜。所述的填料10的比重略小于1，填料10填充比为55%，光合细菌和其它微生物在填料内部生长形成生物膜。
本发明的有益效果是： 
(1)生物填料在反应器中的流化对反应器内壁起到刮壁作用，防止反应器内壁上光生物膜的形成，有利于光线向反应器内部传递，克服光阴影问题；
(2)光合细菌与其它微生物一起以生物膜的形式附着于盘片上，避免了菌体流失，与传统的光合细菌工艺相比，本工艺不需要菌体收集和菌体回流，降低了光合细菌废水处理工艺的复杂性和处理成本；
(3)本装置采用的是生物膜工艺，与传统的悬浮生长的光合细菌工艺相比，装置内废水固体悬浮物浓度极低，能有效降低悬浮固体所引起的光衰减，降低工艺能耗，且本装置内的总生物量浓度高，有利于提高废水处理的效果；
(4) 本装置的曝气具有使生物膜受光均匀、填料刮壁和维持反应器内微好氧环境的三重作用，但曝气量远小于常规流化床，耗能较少；
(5) 本发明的工作环境的气、液、固三相混合均匀，有利于光合细菌对营养的吸收和代谢废物的排放，生长条件较好。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的剖视图。
具体实施方式
参见图1、图2，本实施方式由进水管1、出水管2、曝气管3、排气管4、反应区5、沉淀区6、前透明壁7、后反光壁8、反光挡板9、填料10、光源11组成，装置包括反应器主体1~10以及设置在反应器主体外侧的白炽灯光源11两部分。反应器主体分为反应区5和沉淀区6，反应区5和沉淀区6之间由反光挡板9分隔，仅底部连通；反应区5上部设进水管1，沉淀区6上部设出水管2；曝气管3和排气管4分别位于反应区的底部和顶部，曝气管3与反应区内液相连通，排气管4与反应区上部空间气相连通；反应区液相内填充内部生长微生物的填料10；光线透过前透明壁7一部分照射在生物填料10上，另外一部分透过反应区5到达后反光壁8和反光挡板9，被反光壁8和反光挡板9反射回反应区5。处理后的废水由反光挡板9底部进入沉淀区6，上清液经出水管2排出，气体经反应区5顶部的排气管4排出，填料10经反光挡板9拦截阻滞后重新进行循环流化运动，从而实现气液固三相分离。
工作原理：将光合细菌和其它微生物以生物膜的形式附着在生物填料10中，需要处理的有机废水经进水管1注入反应区5内，空气从曝气管3中高速喷入，并被破碎成无数细小气泡，使空气中的氧很快扩散到污水中，迅速被微生物利用。由于气体喷射力和气泡上浮的推动作用，使得填料10由下而上的运动；又由于重力的作用，已上升的填料10由上而下沉降，使得整个反应区5内的填料10呈现环状流态化现象。光线透过前透明壁7照射进反应区5，当填料10中的光合细菌被光源11（或后反光壁8及反光挡板9反射）的光线照射到时，光合细菌以光能为能源，以废水中的有机酸等小分子为碳源进行生长代谢，完成废水中有机物的去除；当填料10中的光合细菌转入被遮挡的无光环境中时，光合细菌可利用废水中的有机物进行化能异养代谢，同样可以完成废水中有机质的去除。本发明的光源11可以采用白炽灯或户外自然光照进行光生物反应。
实验条件如下：照明设备采用1盏40 W的白炽灯、流化床生物填料填充比为55%，HRT控制10 h，溶解氧控制为1 mg/L，反应器进水的染料浓度为200 mg/L、COD为2000 mg/L。实验结果显示：色度去除率达到96%，COD去除率达到99%。

Claims (7)

1.一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：包括反应器主体以及设置在反应器主体外侧的白炽灯光源（11），反应器主体包含进水管（1）、出水管（2）、曝气管（3）、排气管（4）、反应区（5）、沉淀区（6）、前透明壁（7）、后反光壁（8）、反光挡板（9）、填料（10），反应器主体分为反应区（5）和沉淀区（6），反应区（5）和沉淀区（6）之间由反光挡板（9）分隔，仅底部连通；反应区（5）上部设进水管（1），沉淀区（6）上部设出水管（2）；曝气管（3）和排气管（4）分别位于反应区的底部和顶部，曝气管（3）与反应区内液相连通，排气管（4）与反应区上部空间气相连通；反应区液相内填充内部生长微生物的填料（10）；光线透过前透明壁(7)一部分照射在生物填料(10)上，另外一部分透过反应区（5）到达后反光壁（8）和反光挡板（9），被反光壁（8）和反光挡板（9）反射回反应区（5）。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：在反应器主体外侧水平位置设置光源（11）。
3.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：反应器主体前透明壁（7）由透明材料组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：反应器主体后反光壁（8）和反光挡板（9）涂布反光材料。
5.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：反应区内的填料（10）流化运动对反应器的前透明壁（7），后反光壁（8）和反光挡板（9）具有刮壁作用，防止反应器内壁形成生物膜。
6.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：所述的填料（10）的比重略小于1，填料10填充比为55%，光合细菌和其它微生物在填料内部生长形成生物膜。
7.根据权利要求1所述的一种用于有机废水处理的光生物反应装置，其特征在于：所述反应区（5）和沉淀区（6）的连通处设有反光挡板（9），反应区（5）和沉淀区（6）通过挡板底部连通。
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