CN102923848A

CN102923848A - 采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器

Info

Publication number: CN102923848A
Application number: CN2012104935860A
Authority: CN
Inventors: 张小洪; 韩静; 赵辉; 邓仕槐; 伍钧; 肖鸿; 张延宗; 彭宏; 李远伟; 蔺丽丽; 王莉淋
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明涉及一种处理畜禽养殖废水装置，具体为一种采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器。该反应器为筒体结构，含有的聚丙烯塑料载体（9）为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，且半固定于好氧反应器内，棉线的下端连接实心玻璃塞，坠入反应器底部，上端固定在好氧反应器上边缘的筒壁上，在筒体的底部设置进水口（3），筒身侧面设置出水口，在空气压缩机（4）通过管道与好氧反应器连接。该反应器从底部进水，顶部出水再回流至进水箱，循环流动。在此反应器中聚丙烯塑料载体连接成串呈半固定状态，克服了好氧流化床载体或者比重较小易漂浮于水面，或者比重较大易堆积于底部的问题。

Description

采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器

技术领域

本发明涉及一种处理畜禽养殖废水装置，具体为一种采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器。

背景技术

1893年，英国将污水在粗滤料上喷洒进行净化试验取得了良好的净化效果，作为生物膜反应器的生物滤池开始问世，并从此开始用于污水处理的实践。

20世纪60年代，新型的有机合成材料开始大量生产，广泛使用的有由聚乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺等制成的波纹板状、列管状和蜂窝状等有机人工合成填料，其比表面积和空隙率大大增加。再加上环境保护对水质要求的进一步提高，生物膜反应器获得了新的发展。70年代，除了普通生物滤池外，生物转盘、淹没式生物滤池和生物流化技术都得到了比较多的研究与应用。近年来，生物膜反应器以其独特的优势更受广大研究者和工程师们的关注，又涌现出大量新型的单一或复合式生物膜反应器。

对于好氧生物膜反应器来说，载体是其核心组件，载体的性能决定微生物生长的状况。但目前市售的载体填料普遍不够理想，载体的比重难以选择：比重略小于水的载体易漂浮于水面，且细小颗粒的载体易于流失；而比重略大于水的载体则易堆积于底部，要使其流化所需能耗较高。根据需要制作载体耗费成本较高，并且技术性较强，现实应用中难以实现。

目前的好氧反应器倾向于整体结构复杂化，内部构件精细化，但是对于畜禽养殖废水，其可生化性较好，太过复杂的工艺在实际应用中反而会碰到很多装置操作上的问题，为达到高处理效率而浪费了过多材料、能耗及时间，成本加大。

发明内容

本发明针对目前好氧流化床内市售载体比重难于选择的问题：如果载体比重大于水，流化所需的能耗较大，而且容易造成载体堆积底部；如果载体比重小于水，则容易漂浮水面，对于粒径细小的载体易造成流失。一般的市售载体难于满足好氧流化床的需要，制作载体的技术性较强，本发明将市售的漂浮型载体半固定于好氧反应器内，避免了普遍存在的几种载体弊端。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器，包括实心玻璃塞、水箱、潜水泵、空气压缩机和聚丙烯塑料载体，该好氧反应器为筒体结构，聚丙烯塑料载体为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，且半固定于好氧反应器内，棉线的下端连接实心玻璃塞，坠入反应器底部，上端固定在好氧反应器上边缘的筒壁上，在筒体的底部设置进水口，筒身侧面设置出水口，在空气压缩机通过管道与好氧反应器连接。

聚丙烯塑料载体为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，使聚丙烯载体能从反应器底部排布到水面，聚丙烯塑料短管为圆柱形，中空结构，内部分成四个隔室。聚丙烯塑料短管沿筒壁等间隔布置四组，棉线的长度稍大于反应器的筒高，棉绳的一端拴上实心玻璃塞沉于反应器底部，棉线的另一端固定在反应器上边缘的筒壁上，将最顶端的塑料管打结固定在绳上，棉绳上的载体以半固定状态均匀分布在反应器内。

筒身的侧面设置四个出水口，从上到下排列，可根据处理水量选择其中之一出水口出水，在该出水口上设置开关。

该反应器内还设置微孔曝气头和控温器；该反应器为白铁皮材质，白铁皮材质无毒且不易变形，这里还可以采用其他如有机玻璃等无毒不易变形的材质也可。

所述的反应器下部筒体内径为15 cm，上部筒体内径为20 cm，筒体高为100 cm。以顶端出水口计最大容积约16.5 L，聚丙烯塑料短管的表面粗糙度高，单个填料总表面积600 mm²，比表面积500，空隙率84.4%，比重为0.96。

水从反应器的底部进入，出水通过管道回流至进水箱，循环流动；间歇进水为每24 h进水一次；间歇循环为进水时开始循环，HRT=8 h后停止循环

本发明将市售的聚丙烯塑料短管（聚丙烯塑料短管无毒），也可以采用别的类似的无毒的短管，用棉绳无间隙连接成串，选用棉线是因为棉线具有柔韧性、不易降解、耐腐蚀，也可以采用别的类似的线型材质，棉绳的一端拴上实心玻璃塞沉于反应器底部，采用实心玻璃塞仅具有使载体从上到下均匀分布的功用，其它无毒无味不易降解耐腐蚀的密度较大物品也可替代。

所述的反应器为好氧单筒反应器，主筒内直径约14 cm，整体高约100 cm，以顶端出水口计最大容积约16.5 L，底部一个进水口，筒身从下到上共有四个出水口，分别为出水口一、出水口二、出水口三河出水口四，可根据处理水量选择其中之一出水。

本发明的有益之处在于：

本发明使漂浮型载体均匀分布在反应器中，既避免了密度较大载体沉积底部造成的堵塞，又改善了漂浮型载体的弊端，这样既能节省能耗，也能充分发挥载体的作用。相对于固定填料式反应器而言，本发明中的载体与载体之间存在相互运动，能促进载体与水流、气流之间的相互作用，提高了传质效率，有利于生物膜的更新，增强生物膜的活性，也可避免出现填料堵塞问题，省去反冲洗装置，简化操作。相对好氧流化床而言，本发明构造简单，可操作性强，可以在较短的时间内对COD、NH4⁺-N、TN达到较高的去除效率，并大大节省了使载体完全流化所需的能耗。

附图说明

图1是本发明反应装置的结构示意图。

其中，1——水箱、2——潜水泵、3——进水口、4——空气压缩机、5出水口一、6——出水口二、7——出水口三、8——出水口四、9——聚丙烯塑料载体。

图2 - 11为进模拟废水经好氧反应器处理后，各项指标随HRT的浓度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施实例和附图对本发明做进一步的说明。

实施例1：

如图1中所示，采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器，包括实心玻璃塞、水箱、潜水泵、空气压缩机和聚丙烯塑料载体，该好氧反应器为筒体结构，聚丙烯塑料载体为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，且半固定于好氧反应器内，棉线的下端连接实心玻璃塞，坠入反应器底部，上端固定在好氧反应器上边缘的筒壁上，在筒体的底部设置进水口，筒身侧面设置出水口，在空气压缩机通过管道与好氧反应器连接，水箱1内的废水利用潜水泵2进水，根据处理水量选取出水口出水，出水经过管道回流至水箱，循环流动。实验中采用顶端的出水口，大约距离反应器上边缘5 cm。

反应器内部设有微孔曝气头，可以通过空气压缩机连续曝气。

反应器内部半固定聚丙烯塑料载体，将市售的聚丙烯塑料短管，用棉绳连接成串，载体间无间隙，沿筒壁等间隔布置四组，每组大约90个聚丙烯塑料短管，使其能从反应器底部排布到水面，棉绳的一端拴上实心玻璃塞沉于反应器底部，棉绳的另一端固定在反应器上边缘的筒壁上，最顶端的塑料管打结固定在绳上。

反应器内部设有控温器可根据需要开启及调节。

模拟废水使用葡萄糖、氯化铵、磷酸二氢钾及本地的自来水配制而成。该发明处理模拟废水及实际畜禽养殖废水采用间歇进水、间歇循环、连续曝气方式：每24 h进水一次，每次大约进水8 L，进水时开始循环，根据水力停留时间实行实时监测，HRT=8 h后停止循环。

图2为进模拟废水经好氧反应器处理后，各项指标随HRT的浓度变化情况的曲线图，期间控制床内水温21.7-21.9 ℃，DO=3.7-5.7 mg/L，pH维持在7.73-7.91。进水COD=1020 mg/L，NH₄ ⁺-N=50.5 mg/L，TN=64.1 mg/L，TP=9.66 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=237 mg/L，NH₄ ⁺-N=7.48 mg/L，TN=18.6 mg/L，TP=8.92 mg/L，去除率分别达到76.8%，85.2%，70.9%，7.6%；HRT=8 h时，出水COD=54.5 mg/L，NH₄ ⁺-N=0.534 mg/L，TN=2.35 mg/L，TP=8.33 mg/L，去除率分别达到94.7%，98.9%，96.3%，13.7%。

图3为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温24.6-25.0 ℃，DO=3.8-5.2 mg/L，pH维持在7.93-8.00。进水COD=1012 mg/L，NH₄ ⁺-N=22.8 mg/L，TN=82.9 mg/L，TP=9.75 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=481 mg/L，NH₄ ⁺-N=18.0 mg/L，TN=43.2 mg/L，TP=8.38 mg/L，去除率分别是52.5%，21.1%，47.9%，14.1%；HRT=8 h时，出水COD=76.4 mg/L，NH₄ ⁺-N=5.34 mg/L，TN=7.75 mg/L，TP=7.16 mg/L，去除率分别达到92.4%，76.6%，90.7%，26.6%。

图4为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温23.4-25.2 ℃，DO=4.5-6.5 mg/L，pH维持在7.76-8.01。进水COD=1000 mg/L，NH₄ ⁺-N=103 mg/L，TN=136 mg/L，TP=10.2 mg/L，HRT=2 h时，出水COD=180 mg/L，NH₄ ⁺-N=29.4 mg/L，TN=45.5 mg/L，TP=4.90 mg/L，去除率分别达到82.0%，71.5%，66.5%，52.2%；HRT=8 h时，出水COD=57.6 mg/L，NH₄ ⁺-N=23.5 mg/L，TN=30.6 mg/L，TP=4.41 mg/L，去除率分别为94.2%，77.2%，77.5%，56.9%。

图5为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温24.0-25.9 ℃，DO=5.4-6.8 mg/L，pH一直维持在7.00-7.55。进水COD=3097 mg/L，NH₄ ⁺-N=136 mg/L，TN=238 mg/L，TP=31.4 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=618 mg/L，NH₄ ⁺-N=30.5 mg/L，TN=51.8 mg/L，TP=7.06 mg/L，去除率分别为80.1%，77.5%，78.2%，77.5%；HRT=8 h时，出水COD=151 mg/L，NH₄ ⁺-N=6.10 mg/L，TN=7.79 mg/L，TP=5.88 mg/L，去除率分别达到95.1%，95.5%，96.7%，81.3%。

图6为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温24.7-25.2 ℃，DO=5.5-7.6 mg/L，pH一直维持在6.26-7.15。进水COD=4003 mg/L，NH₄ ⁺-N=209 mg/L，TN=225 mg/L，TP=40.0 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=1156 mg/L，NH₄ ⁺-N=39.5 mg/L，TN=54.1 mg/L，TP=12.7 mg/L，去除率分别为71.1%，81.1%，75.9%，68.1%；HRT=4 h时，出水COD=666 mg/L，NH₄ ⁺-N=9.61 mg/L，TN=13.3 mg/L，TP=12.5 mg/L，去除率分别为83.4%，95.4%，94.1%，68.6%。

图7为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温28.1-28.2 ℃，DO=5.2-8.3 mg/L，pH一直维持在7.24-7.73。进水COD=1048 mg/L，NH₄ ⁺-N=48.9 mg/L，TN=52.5 mg/L，TP=10.4 mg/L，HRT=2 h时，出水COD=280 mg/L，NH₄ ⁺-N=5.07 mg/L，TN=11.4 mg/L，TP=3.33 mg/L，去除率分别达到73.3%，89.6%，78.2%，67.9%；HRT=8 h时，出水COD=55.3 mg/L，NH₄ ⁺-N=1.34 mg/L，TN=4.71 mg/L，TP=1.18 mg/L，去除率分别是94.7%，97.3%，91.0%，88.7%。

图8为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温34.5-36.3 ℃，DO=4.6-5.0 mg/L，pH一直维持在7.45-7.95。进水COD=1001 mg/L，NH₄ ⁺-N=50.7 mg/L，TN=54.8 mg/L，TP=10.3 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=363 mg/L，NH₄ ⁺-N=9.61 mg/L，TN=17.1 mg/L，TP=5.98 mg/L，去除率分别为63.7%，81.1%，68.9%，42.2%；HRT=8 h时，出水COD=88.4 mg/L，NH₄ ⁺-N=1.34 mg/L，TN=9.41 mg/L，TP=4.26 mg/L，去除率分别为91.2%，97.4%，82.8%，58.8%。

图9为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温23.4-23.9 ℃，DO=4.3-6.5 mg/L，pH一直维持在7.54-7.88。进水COD=1950 mg/L，NH₄ ⁺-N=94.5 mg/L，TN=121 mg/L，TP=21.1 mg/L，HRT=1 h时，COD=480 mg/L，NH₄ ⁺-N=15.5 mg/L，TN=26.7 mg/L，TP=12.0 mg/L，去除率分别为75.4%，83.6%，77.9%，43.3%；HRT=8 h时，COD=171 mg/L，NH₄ ⁺-N=3.20 mg/L，TN=3.92 mg/L，TP=10.0 mg/L，去除率分别达到了91.2%，96.6%，96.8%，52.6%。

图10为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温25.0-26.1 ℃，DO=5.6-6.8 mg/L，pH一直维持在7.51-7.77。进水COD=984 mg/L，NH₄ ⁺-N=185 mg/L，TN=192 mg/L，TP=9.90 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=219 mg/L，NH₄ ⁺-N=86.5 mg/L，TN=182 mg/L，TP=3.82 mg/L，去除率分别为77.7%，53.2%，5.10%，61.4%；HRT=4 h时，出水COD=81.0 mg/L，NH₄ ⁺-N=79.1 mg/L，TN=125 mg/L，TP=3.24 mg/L，去除率分别达到了91.8%，57.2%，34.7%，67.3%。

图11为进模拟废水经本发明处理，各项指标随HRT的浓度变化情况，期间控制床内水温24.5-25.3 ℃，DO=4.0-5.8 mg/L，pH维持在8.09-8.39。进水COD=1008 mg/L，NH₄ ⁺-N=47.8 mg/L，TN=50.2 mg/L，TP=10.8 mg/L，HRT=1 h时，出水COD=299 mg/L，NH₄ ⁺-N=8.55 mg/L，TN=12.5 mg/L，TP=8.28 mg/L，去除率分别为70.3%，82.1%，75.0%，23.2%；HRT=8 h时，出水COD=130 mg/L，NH₄ ⁺-N=1.34 mg/L，TN=2.75 mg/L，TP=7.45 mg/L，去除率分别达到了87.1%，97.2%，94.5%，30.9%。

实施例2：

当进实际畜禽养殖废水pH=6.4，COD=1470 mg/L，NH₄ ⁺-N=117 mg/L，浊度为104.9 NTU时，室温19-23.4 ℃，水温未经人为控制，测得22.9-23.2 ℃，DO=2.8-4.9 mg/L，经过本发明处理HRT=2 h时，出水pH=6.4，COD=353 mg/L，去除率76.0%，NH₄ ⁺-N=24.7 mg/L，去除率78.9%，浊度为21.5 NTU；HRT=8 h时，出水pH=6.7，COD=177 mg/L，去除率88.0%，NH₄ ⁺-N=6.00 mg/L，去除率94.9%，浊度为7.3 NTU。

实施例3 ：

当进实际畜禽养殖废水pH=5.8，COD=635 mg/L，NH₄ ⁺-N=75.4 mg/L，浊度为250 NTU时，室温21 ℃，水温未经人为控制，测得22.7-23.1 ℃，DO=3.0-3.1 mg/L，经过本发明处理HRT=2 h时，出水pH=6.2，COD=266 mg/L，去除率58.1%，NH₄ ⁺-N=17.9 mg/L，去除率76.3%，浊度为27.6 NTU；HRT=8 h时，出水pH=6.4，COD=67.5 mg/L，去除率89.4%，NH₄ ⁺-N=1.2 mg/L，98.4%，浊度为5.7 NTU。

本说明书公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征或步骤以外，均可以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.采用半固定载体处理畜禽养殖废水的好氧反应器，包括实心玻璃塞、水箱（1）、潜水泵（2）、空气压缩机（4）和聚丙烯塑料载体（9），其特征在于：该好氧反应器为筒体结构，聚丙烯塑料载体（9）为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，且半固定于好氧反应器内，棉线的下端连接实心玻璃塞，坠入反应器底部，上端固定在好氧反应器上边缘的筒壁上，在筒体的底部设置进水口（3），筒身侧面设置出水口，在空气压缩机（4）通过管道与好氧反应器连接。

2.根据权利要求1所述的好氧反应器，其特征在于：聚丙烯塑料载体（9）为聚丙烯塑料短管通过棉线连接成串而成，聚丙烯塑料短管为圆柱形，中空结构，内部分成四个隔室。

3.根据权利要求1所述的好氧反应器，其特征在于：所述的筒身的侧面设置出水口，出水口的数量根据处理水量，从上到下设置四个，出水口上设置有开关。

4.根据权利要求1所述的好氧反应器，其特征在于：该好氧反应器内还设置微孔曝气头。

5.根据权利要求1所述的好氧反应器，其特征在于：该好氧反应器为白铁皮材质。

6.根据权利要求1所述的好氧反应器，其特征在于：所述的好氧反应器下部筒体内径为15 cm，上部筒体内径为20 cm，筒体高为100 cm。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的好氧反应器，其特征在于：所述的聚丙烯塑料短管的表面粗糙度高，单个填料总表面积600 mm²，比表面积500，空隙率84.4%，比重为0.96。