CN102642923B - 改进型egsb反应器及利用其提高有机废水处理效能的方法 - Google Patents

Abstract

改进型EGSB反应器及利用其提高有机废水处理效能的方法，属于污水处理技术领域。本发明在传统EGSB反应器的污泥床区增设导流扰流装置，所述导流扰流装置由上下两个类弧形喇叭口（2）和导流筒（3）组成，类弧形喇叭口（2）由上口（2-1）、下口（2-2）、上口（2-1）和支撑壁（2-3）制成，导流筒（3）的下端口与下面的类弧形喇叭口（2）的上口（2-1）连接，导流筒（3）的顶端距位于其上端的类弧形喇叭口（2）底端的距离为上面类弧形喇叭口（2）下口（2-2）和下面类弧形喇叭口（2）上口（2-1）距离的1/3～2/3。本发明处理方法具有操作简单、安全可靠、经济节能等优点。

Description

改进型EGSB反应器及利用其提高有机废水处理效能的方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种水处理装置及其方法，具体涉及一种在EGSB反应器内部增设导流扰流装置来提高水力流态从而提高有机废水处理能力的装置及利用其进行水处理的方法。

背景技术

根据我国环境规划与发展的需要，研究、开发和完善新型厌氧反应器具有广阔的应用和发展前景。

高效厌氧反应器越来越被认为是环境保护和资源回收的主要技术, 目前在废水处理中应用较多的高速厌氧反应器主要有上流式厌氧污泥床反应器、厌氧流化床、膨胀颗粒污泥床反应器等。厌氧处理所产生的剩余污泥量仅是好氧的1/10，不但耗能少还能产能。

以EGSB反应器为代表的高效厌氧反应器工艺或处理系统处理废水可以节省投资，降低能耗和运行费用，而且处理效果也较好，是一项有吸引力的水处理技术，值得进一步推广应用。尤其是在经济相对落后的发展中国家，EGSB反应器与其他反应器相比更具有市场竞争力，它必定会受到专家学者的青睐，具有很高的推广价值和广阔的应用前景。

然而由于反应器结构和设计思想的不同，EGSB反应器的形状和尺寸大小各异，并没有统一的尺寸比例，每一个EGSB反应器在运行时根据运行条件和自身尺寸的影响都有一个最佳上升流速，一般不易调节，对有毒废水的缓冲适应能力较差。另外由于厌氧菌生长缓慢（尤其是产甲烷菌），反应器启动期很长，一般需要2～8个月才能正常运行，因此，形成高活性、稳定的颗粒污泥所需的长启动期仍是EGSB反应器所面临的一个主要问题。如果能够解决好厌氧反应器的不足之处，厌氧处理技术将成为发展中国家最佳的废水处理选择。

发明内容

为了解决已有EGSB反应器启动时间长，泥水传质效果低，处理效率低的问题，以及为解决维持必要的上升流速而进行的大流量回流浪费能耗的现象，本发明提供一种改进型EGSB反应器及利用其提高有机废水处理效能的方法，在EGSB内部（污泥床区）增设导流扰流装置来提高水力流态从而提高有机废水处理能力。

本发明的改进型EGSB反应器是在传统EGSB反应器的污泥床区固定安装有导流扰流装置，所述导流扰流装置由相同方向设置的上下两个类弧形的喇叭口和导流筒组成，所述导流筒与两个类弧形喇叭口同轴心设置；类弧形喇叭口由上口、下口、上口和下口之间的支撑壁内弯制成，导流筒的下端口与下面的类弧形喇叭口的上口连接，导流筒的顶端距位于其上端的类弧形喇叭口底端的距离为上面类弧形喇叭口下口和下面类弧形喇叭口上口距离的1/3～2/3。

本发明的利用改进型EGSB反应器提高有机废水处理效能的方法按照如下步骤进行：

一、有机废水从EGSB反应器进水口进入污泥床反应区，进水的优势水柱进入导流扰流装置内协助颗粒污泥完成局部循环；控制进水浓度不低于1000mg/L，水力停留时间不低于2.5h，反应器内的液体表面上升流速控制在1.5 m/h以上，进水COD容积负荷控制在5～20kg/(m³·d)；

二、经过污泥床反应区导扰流装置的有机废水，在污泥床区上部过渡形成较平稳的水流流态，液体表面上升流速应控制在1.5～10m/h,然后进入到以三相分离器为主的分离区，在分离区内进行固、液、气三相分离；

三、经过三相分离器的进行固液分离过的水，集水后分流一部分作为回流水使用，其余的以管道方式排往下一构筑物。

新增设的扰流导流装置使EGSB反应器下部反应区内局部的V _up大幅度超过了一般水平，此状态有利于颗粒污泥的膨胀与运动；另外还造成反应器内其他区域产生了低V _up区，该区域又正好有利于颗粒污泥的沉降。这便造成了污泥的环流运动，这种环流更有利于絮状微生物菌团凝聚成具有最小表面自由能的规则颗粒，大部分粒径分布在0.8～1.0mm范围内。同时颗粒污泥床层高度也显著提高，机械强度也明显增加。本发明的改进型EGSB反应器应用在处理高浓度水处理工艺的前端，将一些高浓度、高分子的难降解物质降解成为小分子的同时，也为后续工艺的可生化性做了充分的准备。

本发明可为高效厌氧反应器的推广使用提供支持。因为通过改善反应器布水，仅能在反应器最底部改善泥水传质效果；增加回流循环也是在新增运行能耗的基础上才能达到传质效果的改善，而内置导流扰流装置的设置，不提高需运行能耗便可能达到改善传质效果的作用，所以本发明将会为厌氧反应器的研究与应用提供重要的参考依据及科学指导。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明解决了已有EGSB反应器启动时间长、泥水传质效果低、处理效率低的问题，该处理方法具有操作简单、安全可靠、经济节能等优点。

2、本发明建立了可行的、有效的EGSB反应器水力流态优化模型，为厌氧反应器的研究与应用提供了重要的参考依据及科学指导。

3、提出改变反应器内部水力流态来提高反应器泥水传质效果从而提高有机废水处理效率的高效技术方案；特别是本发明在未增加回流循环即未新增运行能耗的基础上便能达到传质效果的改善，大大的降低了能耗，节约了运行成本；且它以现有的EGSB工艺为基础，不需要进行大规模的技术改造，具有较高的可操作性,有利于水处理的经济运行，具有较高的实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图2为加设导流扰流装置的反应器内泥、水运动形式示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的利用改进型EGSB反应器提高有机废水处理效能的方法由以下步骤完成：a、制作导流扰流装置；b、向现有EGSB反应器污泥床区安装扰流导流装置；c、启动反应器；具体步骤如下：

a、设计制作导流扰流装置：

本装置采用弧形圆筒结构——导流扰流装置，采用耐腐蚀的不锈钢或其他高强耐蚀材料制作，并在导流筒外壁附加挂壁生物膜（柔性纤维填料），具体结构如图1所示：导流扰流装置由相同方向设置的上下两个类弧形喇叭口2和导流筒3组成，所述导流筒3与两个类弧形喇叭口2同轴心设置；类弧形喇叭口2是在同型号的喇叭口的基础上，将其上口2-1和下口2-2之间的支撑壁2-3内弯制成，其支撑壁2-3的弧形的圆心角为20～30°。导流筒3的直径与类弧形喇叭口2的上口2-1直径相同，导流筒3的下端口与下面的类弧形喇叭口2的上口2-1焊接或铆接成为一体；导流筒3的高度为上面类弧形喇叭口2下口2-2和下面类弧形喇叭口2上口2-1距离的1/3～2/3。类弧形喇叭口2的上口2-1直径小于下口2-2直径。

弧形圆筒的扰流效果显著，反应器内无绝对死区和短流现象产生，污泥床层高度和泥水传质效果都显著提高。此外，反应器底部喇叭口外侧的均匀布水板也被移除，其移除部分所留下的位置，视情况设置防止底部死区设施。

加设导流扰流装置的反应器内泥、水运动形式如图2所示。在图2中，水流的方向一直保持上向流状态，进水的优势水柱进入类弧形的喇叭口2、导流筒3内协助颗粒污泥完成局部循环；其他部分进水则沿着V型斜板1向上，经过颗粒污泥转向区8转向，在反应器内的外侧呈现上升流状态，在泥水双向流区4和逐渐沉降的颗粒污泥呈现逆向流状态，且在颗粒污泥膨胀区6维持颗粒污泥不要快速沉降，直到上升到泥水分离区7为止。

在导流筒3外壁固定有柔性纤维性填料5，是对反应器的另一项改进。目的旨在导流扰流区域充分利用空间，增加微生物量；增加水流向上的阻力，利于颗粒污泥在此区内的下沉，增强环流、扰流效果，加大传质力度，从而提高反应器运行负荷和去除效率。

b、导流扰流装置的安装：

根据具体EGSB反应器尺寸大小的不同，导扰流装置的大小亦有区别。一般导扰流装置与反应器的尺寸比例见表1。

表1 导扰流庄主与反应器的尺寸比例

类  别	下部喇叭口直径	上部喇叭口直径	导流筒高度
				导扰流装置：反应器	1:1.3~1：1.8	1:3.0~1:5.5	1:15~1:25

在实际工程中可参照上表根据实际情况选择具体尺寸，若有必要可进行计算机软件模拟。导流扰流装置在新建时采用预埋防腐件方式架设和安装；在现有改建过程中，可用防腐或不锈钢环形构架将导流筒固定在反应器内部。

三、启动并运行反应器

一、有机废水从EGSB反应器进水口进入污泥床区，进水的优势水柱进入导流扰流装置内协助颗粒污泥完成局部循环；一般情况下，进水浓度不低于1000mg/L，水力停留时间不低于2.5h，反应器内的液体表面上升流速控制在1.5 m/h以上, 其运行方式基本与传统的EGSB反应器相同，进水COD容积负荷一般控制在5～20 kg/(m³·d)，根据水质不同其去除效果为40～90%；

二、经过污泥床反应区导扰流装置的有机废水，在污泥床区上部过渡形成较平稳的水流流态，液体表面上升流速应控制在1.5～10m/h,然后进入到三相分离器为主的分离区，其结构与常规的EGSB反应器相同，在分离区内进行固、液、气三相分离，固体（密度较轻的小颗粒或絮状体）又回到反应器内重新参与生物降解和去除有机物的作用，气体收集回收利用，气体成分主要为甲烷，每公斤BOD₅产气量约为0.25m³；

三、经过三相分离器的进行固液分离过的水，根据反应器的设计的形式不同，可采用集水渠或其他形式方式集水，分流一部分作为回流水使用，其余的以管道方式排往下一构筑物，其回流量根据反应器状态和上升流速来调整，一般情况下的回流量约为传统方式的1/3～1/2。一般情况下，在COD进水COD容积负荷为5~20 kg/(m³·d)时，根据水质不同其去除率在40～90%之间。

以广州某化工厂为例，现场调试验证了经过改进加设扰流导流装置的反应器经过47天左右，容积负荷就能达到5.0 kg/(m³·d)，且启动正常运行后的整个工艺耐冲击负荷比原来提高了20%，出水达到了当地环保局制定的500mg/L的出水合同指标，比原来的出水为1000mg/L的去除率提高了近50%，并去掉了改进计划中的高级氧化的环节，以及末端的二次膜过滤保证装置。

Claims (4)

1.改进型EGSB反应器，其特征在于在传统EGSB反应器的污泥床区固定安装有导流扰流装置，所述导流扰流装置由相同方向设置的上下两个类弧形喇叭口（2）和导流筒（3）组成，所述导流筒（3）与两个类弧形喇叭口（2）同轴心设置；类弧形喇叭口（2）由上口（2-1）、下口（2-2）、上口（2-1）和下口（2-2）之间的支撑壁（2-3）内弯制成，导流筒（3）的下端口与下面的类弧形喇叭口（2）的上口（2-1）连接，导流筒（3）的顶端距位于其上端的类弧形喇叭口（2）底端的距离为上面类弧形喇叭口（2）下口（2-2）和下面类弧形喇叭口（2）上口（2-1）距离的1/3～2/3；其中：支撑壁（2-3）的弧形的圆心角为20～30°，导流筒（3）的直径与类弧形喇叭口（2）的上口（2-1）直径相同，类弧形喇叭口（2）的上口（2-1）直径小于下口（2-2）直径。

2.根据权利要求1所述的改进型EGSB反应器，其特征在于所述导流筒（3）的外壁固定有柔性纤维性填料（5）。

3.一种利用权利要求1所述改进型EGSB反应器提高有机废水处理效能的方法，其特征在于所述方法如下：

一、有机废水从EGSB反应器进水口进入污泥床反应区，进水的优势水柱进入导流扰流装置内协助颗粒污泥完成局部循环；控制进水浓度不低于1000mg/L，水力停留时间不低于2.5h，反应器内的液体表面上升流速控制在1.5 m/h以上，进水COD容积负荷控制在5～20kg/(m³·d)；

二、经过污泥床反应区导扰流装置的有机废水，在污泥床区上部过渡形成较平稳的水流流态，液体表面上升流速应控制在1.5～10m/h,然后进入到以三相分离器为主的分离区，在分离区内进行固、液、气三相分离；

三、经过三相分离器的进行固液分离过的水，集水后分流一部分作为回流水使用，其余的以管道方式排往下一构筑物。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤三中，回流量为传统方式的1/3～1/2。

Images