CN103011422A

CN103011422A - 一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器

Info

Publication number: CN103011422A
Application number: CN2012105263502A
Authority: CN
Inventors: 张弛; 马青兰; 曹秋芬; 李平; 刘富龙; 安敬艳
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明涉及一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，属于环境工程污水处理技术领域。本发明主要解决传统的治理污水中的重金属的方法存在反应条件复杂、投资昂贵、运行成本高、易形成二次污染、适应性差等缺点。本发明的技术方案为：一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，包括反应柱和循环液加热回流系统，所述循环液加热回流系统由循环液出水口，循环泵和循环管组成，循环液出水口设在外壳的右侧壁上位于达标液出水口和溢流口之间，循环管的一端与循环液出水口相连接，循环液出水口的另一端通过循环泵与进液预热器相连接。本发明适宜用作去除污水中的Cd²⁺、Ni²⁺等重金属离子，具有反应条件简单、投资小、成本低等优点。

Description

一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器

技术领域

本发明涉及一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，属于环境工程污水处理技术领域。

背景技术

随着国民经济的发展，环境压力越来越大，污水处理中的重金属污染治理已成为重点之一。重金属离子对自然环境危害巨大，其生物毒性强、难于降解，是污水处理行业的难题。

传统的治理污水中的重金属的方法包括：化学沉淀法、化学氧化还原法、电解法、吸附法、电渗析法、反渗透法、鳌合树脂法等。这些方法虽然有一定的处理效果，但是大多数都具有反应条件复杂、投资昂贵、运行成本高、易形成二次污染、适应性差等缺点。在水体重金属污染治理和水环境修复领域，急需针对污水中重金属的去除，开发出一种简便、廉价、适应性强的处理技术。

采用微生物法处理含重金属的污水具有很多优点，其去除机理既有微生物对重金属离子的吸附、生物沉淀、富集作用，又有生物转化、鳌合作用，可促进重金属毒性的降低。传统的治理重金属的方法一般都是与常规污水处理工艺相结合的，没有专门针对重金属离子的去除而开发的反应器。

发明内容

本发明主要针对传统的治理污水中的重金属的方法存在反应条件复杂、投资昂贵、运行成本高、易形成二次污染、适应性差等缺点，提供一种专门用于处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器。

本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：

一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，包括反应柱和循环液加热回流系统，所述反应柱由外壳，进液水箱，进液预热器，进液泵，设在外壳内底部的进液区，安装在进液区内的曝气器，安装在外壳内进液区上方的布水孔板，安装在外壳内布水孔板上方的生态基承托板，所述布水孔板和生态基承托板之间的空腔内布水区，在生态基承托板的上方设有带有微生物菌膜的阿柯蔓生态基填料区，阿柯蔓生态基填料区的上方设有生态基悬挂板，生态基悬挂板的上方为陶粒承托板，在生态基悬挂板和陶粒承托板组成的空腔内设有填料区温控仪，在陶粒承托板的上方设有带有微生物菌膜的陶粒填料区，陶粒填料区的上方设有整流板，整流板的上方设有塑料格网，塑料格网的上方设有清水分离区，在外壳的左侧壁上位于进液区处设有进液口，在外壳的右侧壁上位于进液区处设有反应器放空口，在外壳的右侧壁上位于清水分离区处自下而上依次设有达标液出水口和溢流口，所述进液水箱的出水口通过管道与进液预热器相连接，进液预热器通过进液泵与进液口相连接；所述循环液加热回流系统由循环液出水口，循环泵和循环管组成，循环液出水口设在外壳的右侧壁上位于达标液出水口和溢流口之间，循环管的一端与循环液出水口相连接，循环液出水口的另一端通过循环泵与进液预热器相连接。

为了进一步提供处理的效果，本发明还设置了保温液加热回流系统，所述保温液加热回流系统由保温水套、保温水套温控仪、保温水套水流导入口、保温水套水流导出口、保温水套循环液回流管、保温水套水流循环泵、保温水套水流预热器和保温水套放空口组成，所述保温水套包裹在外壳内的外部，保温水套温控仪设在保温水套的左侧壁上，保温水套水流导入口设在保温水套左侧壁的下部，保温水套水流导出口设在保温水套右侧壁的顶部，保温水套放空口设在保温水套右侧壁的底部，所述保温水套循环液回流管的一端与保温水套水流导入口相连接，保温水套循环液回流管的另一端通过保温水套水流循环泵和保温水套水流预热器和保温水套水流导出口相连接。

本发明采用上述技术方案，待处理的污水先贮存于进液水箱内，通过重力自留入进液预热器中，经过预热后使待处理液体达到37℃的温度，通过进液泵将液体送入反应柱的底部，进液区布设有曝气管，对进液进行预曝气，液体在进液泵的压力驱使下向上流动，经由布水孔板进入布水区，布水孔板在此起到将进液均匀化的作用。因此与现有技术相比，具有以下有益效果：

①采用自下而上的升流式流体运动方式，这种流体力学条件使得填料床发生适度膨胀，促进液体与填料的均匀接触，利于传质过程的实现，同时在陶粒填料区的上部设置清水分离区，在这个区域安装有整流板、塑料格网，以阻拦水流中夹带的絮状菌膜脱落物，并拦截随水流漂浮起的陶粒填料，避免出水夹带杂物堵塞循环液出水口；

②反应柱内设置了双层填料载体，分别填充有陶粒填料、阿柯蔓生态基填料，填料与菌膜结合紧密，同时发挥吸附、生物鳌合等多种去除效应，利用菌膜对污水中的重金属离子进行去除，同时在陶粒填料区底部安装有填料承托板，在阿柯蔓生态基填料区的顶部安装有生态基悬挂板，在阿柯蔓生态基填料区的底部也安装有填料承托板，以对填料进行稳定加固；

③反应体系内的液体在循环回流装置的驱动下实现循环往复运动，可保证被处理液体在体系内的反应停留时间，并使得溶解于水流中被夹带出的菌膜微屑在反应体系内实现循环利用，减少菌膜流失，最终提高了反应器对污染物的去除率；

④反应柱外围设置有保温水套，辅助以循环泵、水流预热器，可以保证水套内水流的恒温，进而保证反应柱内的液体处于恒温状态，保证反应器去除污水中重金属离子的最佳效果；

⑤特殊设计的布水孔板、整流板可以保证进水均匀、出水清澈。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，包括圆柱形反应柱、循环液加热回流系统和保温液加热回流系统，所述反应柱由外壳31，进液水箱1，进液预热器2，进液泵3，设在外壳31内底部的进液区4，安装在进液区4内的曝气器5，安装在外壳31内进液区4上方的布水孔板6，安装在外壳31内布水孔板6上方的生态基承托板8，所述布水孔板6和生态基承托板8之间的空腔内布水区7，在生态基承托板8的上方设有带有微生物菌膜的阿柯蔓生态基填料区9，阿柯蔓生态基填料区9的上方设有生态基悬挂板10，生态基悬挂板10的上方为陶粒承托板12，在生态基悬挂板10和陶粒承托板12组成的空腔内设有填料区温控仪11，在陶粒承托板12的上方设有带有微生物菌膜的陶粒填料区13，陶粒填料区13的上方设有整流板14，整流板14的上方设有塑料格网15，塑料格网15的上方设有清水分离区16，在外壳31的左侧壁上位于进液区4处设有进液口32，在外壳31的右侧壁上位于进液区4处设有反应器放空口22，在外壳31的右侧壁上位于清水分离区16处自下而上依次设有达标液出水口17和溢流口18，所述进液水箱1的出水口通过管道与进液预热器2相连接，进液预热器2通过进液泵3与进液口32相连接；所述循环液加热回流系统由循环液出水口19，循环泵21和循环管20组成，循环液出水口19设在外壳31的右侧壁上位于达标液出水口17和溢流口18之间，循环管20的一端与循环液出水口19相连接，循环液出水口19的另一端通过循环泵21与进液预热器2相连接；所述保温液加热回流系统由保温水套24、保温水套温控仪25、保温水套水流导入口23、保温水套水流导出口26、保温水套循环液回流管27、保温水套水流循环泵28、保温水套水流预热器29和保温水套放空口30组成，所述保温水套24包裹在外壳31内的外部，保温水套温控仪25设在保温水套24的左侧壁上，保温水套水流导入口23设在保温水套24左侧壁的下部，保温水套水流导出口26设在保温水套24右侧壁的顶部，保温水套放空口30设在保温水套24右侧壁的底部，所述保温水套循环液回流管27的一端与保温水套水流导入口23相连接，保温水套循环液回流管27的另一端通过保温水套水流循环泵28和保温水套水流预热器29和保温水套水流导出口26相连接。

处理污水时的工艺条件为：反应柱的进液流速为2.0～4.0L/h，出水流速为0.5～1.0L/h，循环液回流流速为1.5～3.0L/h；进液预热器温度控制为37℃。本实施例所用菌膜的原始纯培养菌种为金属硫蛋白基因转入大肠杆菌后经过生物加工得到的基因工程菌，将原始菌种进行稀释定量，加富培养驯化，使混合菌液适应实际废水中的Cd²⁺、Ni²⁺基质以及工程填料的物理条件，将其用于实际污水的重金属去除。

Claims

1.一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，其特征是包括反应柱和循环液加热回流系统，所述反应柱由外壳（31），进液水箱（1），进液预热器（2），进液泵（3），设在外壳（31）内底部的进液区（4），安装在进液区（4）内的曝气器（5），安装在外壳（31）内进液区（4）上方的布水孔板（6），安装在外壳（31）内布水孔板（6）上方的生态基承托板（8），所述布水孔板（6）和生态基承托板（8）之间的空腔内布水区（7），在生态基承托板（8）的上方设有带有微生物菌膜的阿柯蔓生态基填料区（9），阿柯蔓生态基填料区（9）的上方设有生态基悬挂板（10），生态基悬挂板（10）的上方为陶粒承托板（12），在生态基悬挂板（10）和陶粒承托板（12）组成的空腔内设有填料区温控仪（11），在陶粒承托板（12）的上方设有带有微生物菌膜的陶粒填料区（13），陶粒填料区（13）的上方设有整流板（14），整流板（14）的上方设有塑料格网（15），塑料格网（15）的上方设有清水分离区（16），在外壳（31）的左侧壁上位于进液区（4）处设有进液口（32），在外壳（31）的右侧壁上位于进液区（4）处设有反应器放空口（22），在外壳（31）的右侧壁上位于清水分离区（16）处自下而上依次设有达标液出水口（17）和溢流口（18），所述进液水箱（1）的出水口通过管道与进液预热器（2）相连接，进液预热器（2）通过进液泵（3）与进液口（32）相连接；所述循环液加热回流系统由循环液出水口（19），循环泵（21）和循环管（20）组成，循环液出水口（19）设在外壳（31）的右侧壁上位于达标液出水口（17）和溢流口（18）之间，循环管（20）的一端与循环液出水口（19）相连接，循环液出水口（19）的另一端通过循环泵（21）与进液预热器（2）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种处理污水中重金属的升流式循环菌膜反应器，其特征是还包括保温液加热回流系统，所述保温液加热回流系统由保温水套（24）、保温水套温控仪（25）、保温水套水流导入口（23）、保温水套水流导出口（26）、保温水套循环液回流管（27）、保温水套水流循环泵（28）、保温水套水流预热器（29）和保温水套放空口（30）组成，所述保温水套（24）包裹在外壳（31）内的外部，保温水套温控仪（25）设在保温水套（24）的左侧壁上，保温水套水流导入口（23）设在保温水套（24）左侧壁的下部，保温水套水流导出口（26）设在保温水套（24）右侧壁的顶部，保温水套放空口（30）设在保温水套（24）右侧壁的底部，所述保温水套循环液回流管（27）的一端与保温水套水流导入口（23）相连接，保温水套循环液回流管（27）的另一端通过保温水套水流循环泵（28）和保温水套水流预热器（29）和保温水套水流导出口（26）相连接。