CN105948248A - 一种生化反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种生化反应装置，包括：缺氧反应区、消氧区及好氧反应区，缺氧反应区、消氧区及好氧反应区分别由隔板依次隔开，缺氧反应区中装填有固定化缺氧菌颗粒，底部设置有废水进水口，上部设置有回流出水口，对应连接废水进水管和回流管，废水进水管上设置有第一水泵，回流管与废水进水管相连，缺氧反应区内部设置有MBR膜组件，MBR膜组件通过管道与好氧反应区底部连通，且该管道上设置有第二水泵；好氧反应区中装填有填料及好氧菌，上部设置有废水出水管，底部设置有曝气器，曝气器通过管道与装置外的空气压缩机相连。本方案中，MBR膜组件不易污堵，菌种浓度高，反应系统稳定，处理成本低。

Description

一种生化反应装置

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，特别涉及一种生化反应装置。

背景技术

氨氮废水主要来源于石油化工、煤气化、冶金、油漆、鞣革、颜料、化肥及炼焦等行业。氨氮废水直接排入河流中会引起水体富营养化，造成藻类及其他浮游生物快速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类等其他生物因缺氧而大量死亡的问题。当水中的氨氮以氧化物亚硝态氮存在时，能使动物的抵抗力下降，破坏红血球，造成血液的供氧能力丧失，并且，亚硝态氮还会使动物的肝、脾脏和肾脏功能减弱。因此，需要对氨氮废水进行处理后排放。

目前，在氨氮废水的处理技术中，生物处理技术具有投资小、运行费用低以及无二次污染的特点，在氨氮废水处理领域的应用较为广泛。其中，A/O(厌氧-好氧)工艺和A²/O(厌氧-缺氧-好氧)工艺应用较为普遍，应用A/O工艺的氨氮废水处理设备一般包括：厌氧反应池、好氧反应池及二沉池，应用A²/O工艺的氨氮废水处理设备还包括缺氧反应池，其中，厌氧反应池中装填有含有厌氧菌的活性污泥，缺氧反应池中装填有含有兼性菌和厌氧菌的活性污泥，好氧反应池中装填有含有好氧菌的活性污泥。好氧反应池中进行硝化反应处理后的混合液一般会通过管道回流至厌氧或缺氧反应池，进行反硝化处理，从而达到去除氨氮废水中的氨氮和有机物的目的。最终出水带有大量污泥，需要进入二沉池进行沉淀处理后才能进行排放，好氧菌、厌氧菌及兼性菌随着污泥被带走而流失，污泥产量大。

采用MBR(膜生物反应器)技术与传统的A/O工艺或A²/O工艺相结合的处理设备，可以很好的解决菌种流失严重和污泥产量大的问题，但是，在处理过程中，活性污泥容易造成MBR膜组件的污堵，处理成本较高。另外，活性污泥中液体菌种的浓度低，而且易随着活性污泥的流动而变化，反应系统不稳定，处理效率低。

发明内容

本发明实施例公开了一种生化反应装置，用于解决现有的设备存在的MBR膜组件容易污堵，处理成本高，处理效率低及反应系统不稳定的问题。技术方案如下：

一种生化反应装置，包括：缺氧反应区、消氧区及好氧反应区，其中，

所述缺氧反应区、消氧区及好氧反应区分别由隔板依次隔开，所述缺氧反应区与所述消氧区底部相通；所述缺氧反应区与所述消氧区之间的隔板的高度大于所述消氧区与所述好氧反应区之间的隔板的高度；

所述缺氧反应区中装填有固定化缺氧菌颗粒，底部设置有废水进水口，上部设置有回流出水口，对应连接废水进水管和回流管，所述废水进水管上设置有第一水泵，所述回流管与所述废水进水管相连，所述缺氧反应区内部设置有MBR膜组件，所述MBR膜组件通过管道与所述好氧反应区底部连通，且该管道上设置有第二水泵；

所述好氧反应区中装填有填料及好氧菌，上部设置有废水出水管，底部设置有曝气器，所述曝气器通过管道与装置外的空气压缩机相连。

其中，所述MBR膜组件设置在所述缺氧反应区内部的上部。

其中，所述固定化缺氧菌颗粒的装填密度为0.8-1.5kg/m³。

其中，所述填料为陶粒、固定化菌颗粒、沸石、石灰岩、活性炭、火山岩、焦炭、石英砂、膨胀硅铝酸盐、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙聚烯、聚氨酯、塑料及树脂中的一种或多种。

在本发明的一种优选实施方式中，所述缺氧反应区底部设置有布水器，所述布水器与所述废水进水口相连。

在本发明的一种优选实施方式中，所述装置还包括：进水水箱，所述废水进水管与所述进水水箱相连。

在本发明的一种优选实施方式中，所述好氧反应区底部设置有放空管，所述放空管与所述进水水箱相连。

本方案中，将缺氧反应区、好氧反应区及消氧区设置为一体化的反应装置，通过氨氮废水的回流，将进入缺氧反应区底部的氨氮废水与固定化缺氧菌颗粒 充分混合使其含有的大分子物质分解成小分子物质，经缺氧反应区处理的废水通过MBR膜组件进入好氧反应区；进入好氧反应区的废水在好氧反应区底部与空气及好氧菌混合，发生硝化反应，一部分废水通过消氧区与好氧反应区之间的隔板进入消氧区，并回流至缺氧反应区发生反硝化反应，处理后的出水通过废水出水管排出。填料为好氧菌提供大量附着位点，使好氧菌在填料层表面形成大面积的生物膜，与废水充分接触发生生化反应，有效地将好氧菌截留在好氧反应区中，同时对出水进行过滤，保证出水水质。本发明的技术方案中，由于采用固定化缺氧菌颗粒及填料，不采用活性污泥，出水不需要进入二沉池进行处理，可直接排放；同时，MBR膜组件不易污堵，缺氧反应区中单位体积的菌浓度高，不因进水水质条件的突变而导致反应系统不稳定，处理效率高，处理成本得到降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种生化反应装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种生化反应装置，如图1所示，可以包括：缺氧反应区01、消氧区02及好氧反应区03，其中，缺氧反应区01、消氧区02及好氧反应区03可以分别由隔板依次隔开，缺氧反应区01与消氧区02底部相通，缺氧反应区01与消氧区02之间的隔板04的高度大于消氧区02与好氧反应区03之间的隔板05的高度。

缺氧反应区01中装填有固定化缺氧菌颗粒011，底部设置有废水进水口，上部设置有回流出水口，对应连接废水进水管012和回流管013，废水进水管 012上设置有第一水泵014，回流管013与废水进水管012相连通。

其中，第一水泵014为氨氮废水通过废水进水管012进入缺氧反应区01中提供足够的压力，氨氮废水进入缺氧反应区01中后，氨氮废水按照第一预设比例，通过回流管013回流至缺氧反应区01底部，形成缺氧反应区01的自回流，通过缺氧反应区01自回流的推动力可以使氨氮废水与固定化缺氧菌颗粒011充分混合，固定化缺氧菌颗粒011随自回流的推动力上升，上升至一定高度后，自回流的推动力减小，在自身重力的作用下，固定化缺氧菌颗粒011开始下降，由于缺氧反应区01的自回流是不断进行的，固定化缺氧菌颗粒011在缺氧反应区01中上升后下降，然后又上升，不断循环反复，使其与氨氮废水充分接触混合，发生生化反应，进而将氨氮废水中含有的大分子物质分解成小分子物质，达到处理目的。另一方面，缺氧反应区01的自回流可以使氨氮废水在缺氧反应区01内被循环处理，处理效果更好。

缺氧反应区01内部设置有MBR膜组件015，MBR膜组件015通过管道1与好氧反应区03底部连通，管道1上设置有第二水泵016。经过缺氧反应区01处理后的废水通过MBR膜组件015进入好氧反应区03底部，MBR膜组件015可以将固定化缺氧菌颗粒011截留在缺氧反应区01内，避免固定化缺氧菌颗粒011的流失，同时，MBR膜组件015可以对氨氮废水进行过滤，避免氨氮废水中的大分子物质进入好氧反应区03中，对好氧反应区03中的硝化反应造成不良影响，MBR膜组件015将大分子物质截留在缺氧反应区01内，可以使大分子物质进一步发生反应，充分分解成小分子物质。

固定化缺氧菌颗粒011将缺氧菌固定在载体中，使单位体积的缺氧菌的浓度高，且浓度稳定，与氨氮废水接触后的反应稳定且反应效率高，同时，由于固定化缺氧菌颗粒011比活性污泥颗粒的粒径大，与MBR膜组件接触过程中不会进入MBR膜的微孔中，不易对MBR膜组件015造成污堵，减少了MBR膜组件的膜污染及膜负荷，提高处理效率。

好氧反应区03中装填有填料031及好氧菌，上部设置有废水出水管032，底部设置有曝气器033，曝气器033通过管道2与装置外的空气压缩机06相连。

进入好氧反应区03底部的废水与空气压缩机06提供的气泡混合后，与好氧菌进一步混合，发生硝化反应，反应后的出水通过废水出水管032排出。

需要说明的是，上述固定化缺氧菌颗粒可以采用包埋、交联、吸附及共价结合手段中的一种或多种的组合，将缺氧菌固定在载体中制得，具体采用哪种固定化缺氧菌颗粒可以由本领域技术人员根据氨氮废水中含有的污染物的种类及含量等进行选择，在此不做具体限定。

举例而言，可以采用申请号为201610003981.4的专利中所公开的方法制得，具体如下：

(1)配制固化剂：将硼酸加入到500mL蒸馏水中溶解制得饱和硼酸溶液，称取6g CaCl₂、0.6g滑石粉，加入到饱和硼酸溶液中，制得固化剂。

(2)配制生长因子溶液：将维生素B1、维生素B6、尼克酸各10.0mg，葡萄糖3g、酒石酸铵0.15g加入到500mL水中制得生长因子溶液。

(3)固定化缺氧菌颗粒制备：在200mL生长因子溶液中加入6g聚乙烯醇、2g海藻酸钠和10g粒度为200目的沸石粉，加热至50℃，以70rpm的转速连续搅拌1小时，制得混合浆液。将混合浆液的温度降至30℃后，向混合浆液中加入10mL缺氧菌，继续搅拌，制成含有缺氧菌的混合浆液。用带有针头的50mL注射器吸取含有厌氧菌的混合浆液，再将其滴入到固化剂中，注射器针头与固化剂液面距离为15cm，4℃下静置12h，得到缺氧菌包埋颗粒。将缺氧菌包埋颗粒取出，并用生理盐水洗净后，即得到固定化缺氧菌颗粒。

实际应用中，发明人发现，上述固定化缺氧菌颗粒的装填密度为0.8-1.5kg/m³时，在自回流的推动力和在固定化缺氧菌颗粒自身重力的作用下，能够与氨氮废水更加充分的接触，提高对氨氮废水的处理效果。

上述MBR膜组件为可以在膜生物反应器中使用的膜组件，可以根据实际需要采用现有的MBR膜组件，在此不做具体限定。上述曝气器可以采用现有的曝气器，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，可以采用微孔曝气盘等曝气器，可以为好氧反应区中的好氧菌提供足够氧气即可，在此不做具体限定。

进一步需要说明的是，好氧反应区03中装填的填料031可以为任选的对好氧菌无害的，且密度大于水的惰性固体物料，优选选自于陶粒、固定化菌颗粒、沸石、石灰岩、活性炭、火山岩、焦炭、石英砂、膨胀硅铝酸盐、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙聚烯、聚氨酯、塑料及树脂中的一种或多种。上述填料一方面可 以为好氧菌的生长提供附着位点，对菌起到富集作用，，同时出水经过填料过滤后不会带有泥沙，好氧菌在填料颗粒表面形成大面积的生物膜，使好氧菌与废水的接触更充分，提高生化反应效率，另一方面，填料可以降低废水的流速，使废水与好氧菌接触时间更长，保证生化反应的进行时间，同时，填料031还可以起到对反应后的出水的过滤和净化作用，免去二沉池的设置，出水可直接排放，减少了处理步骤，降低了处理成本。

好氧反应区中所装填的填料的粒径，从好氧区底部向上，粒径逐渐减小。具体的，填料031的装填方式可以为：在好氧反应区底部03的填料031的粒径最大，从好氧反应区03底部向上，填料031的粒径逐渐减小，这样更利于对废水中的颗粒物质的截留和废水的均匀分布，同时，粒径大的填料031装填于好氧反应区03底部，可以有效减缓从管道1进入好氧反应区03底部的废水的流速，使废水充分均匀分布，避免出现短路水流，使废水与好氧菌接触更充分稳定。填料031的装填高度、种类、粒径可以由本领域技术人员根据实际处理需要进行选择，在此不做具体限定。

实际应用中，废水进水管012、回流管013、管道1及废水出水管032上均可以设置调节阀门，用以控制各管道的流量。管道2上也可以设置调节阀门，用以控制管道2中的压缩空气的量，进而控制好氧反应区03的曝气量。

当好氧反应区03中的液位高度高于隔板05和缺氧反应区01的液位高度时，好氧反应区03中的废水可以按照第二预设比例，通过隔板05流入消氧区02中，进而回流至缺氧反应区01中，为缺氧反应区01中的反硝化反应提供氮源。由于隔板04的高度大于隔板05的高度，所以可以确保回流过程中，好氧反应区03中的部分废水流入消氧区02中，而不会直接流入缺氧反应区01中对处理效果造成不良影响。流入消氧区02中的废水一般需要经过一段时间后才能流进缺氧反应区01中，这样使废水中的溶解氧浓度降低，起到很好的消除溶解氧的效果。

需要说明的是，上述第一预设比例及第二预设比例可以由本领域技术人员根据氨氮废水水质、处理需求、污泥浓度、及停留时间等实际情况进行确定，具体数值本发明在此不做具体限定。

在本发明的一种优选实施方式中，可以将MBR膜组件015设置在缺氧反应 区01内部的上部，这样可以减少氨氮废水中污染物对MBR膜组件015的污染。

在本发明的一种优选实施方式中，缺氧反应区01底部可以设置布水器017，布水器017与废水进水口相连。使氨氮废水通过废水进水管012先进入布水器017中，再进入缺氧反应区01中与固定化缺氧菌颗粒011接触，这样可以使氨氮废水在缺氧反应区01底部均匀分布，与固定化缺氧菌颗粒011混合得更加充分，避免氨氮废水分布不均对缺氧反应区01的自回流及氨氮废水与固定化缺氧菌颗粒的生化反应造成高浓度冲击影响。

实际应用中，上述布水器可以采用现有的布水器，布水器一般由母管(中心管)和数条支管组成，每根支管的下侧均匀布置很多等孔距等直径的小孔，用于将水在工作面上平均分布。本发明中，可以根据实际情况，采用固定式布水器或旋转式布水器，当然也可以采用其它形式的布水器，在此不做具体限定，可以达到使氨氮废水均匀分布的目的即可。

在本发明的一种优选实施方式中，上述生化反应装置还可以包括：进水水箱07，进水水箱07可以与废水进水管012相连，用于盛装待处理的氨氮废水。

在本发明的一种优选实施方式中，好氧反应区03底部可以设置放空管08，放空管08可以与进水水箱07相连，在装置使用完毕后，或者需要清洗检修装置时，可以通过放空管08将装置中的废水排放至进水水箱07中，方便对排出的废水重新进行处理。放空管08上可以设置调节阀门来控制放空管08的开启或关闭，也可以方便调节放空排放时废水的流量。

在本发明的一种优选实施方式中，根据实际应用需要，还可以在缺氧反应区01底部设置污泥排污管，可以利于处理过程中积累的污泥及污染物排出装置外。

在本发明的一种优选实施方式中，为了方便填料031的清洗，还可以在好氧反应区03底部设置反冲洗管路，当长时间使用时，好氧反应区03中可能会积累大量悬浮物和微生物膜，利用反冲洗管路对填料031进行反冲洗，可以使装置恢复处理能力，利于好氧反应区03保持高效的生化反应。

实际应用中，为了方便操作，可以在放空管08上安装反冲洗水泵，在进水水箱07中盛装用于反冲洗的水，利用反冲洗水泵将进水水箱07中的水输入好氧反应区03中，从好氧反应区03底部向上冲洗填料031，冲洗后的水从废水出 水管032排出，完成对填料031的清洗。

可见，在本方案中，将缺氧反应区、好氧反应区及消氧区设置为一体化的反应装置，通过氨氮废水的回流，将进入缺氧反应区底部的氨氮废水与固定化缺氧菌颗粒充分混合使其含有的大分子物质分解成小分子物质，经缺氧反应区处理的废水通过MBR膜组件进入好氧反应区；进入好氧反应区的废水在好氧反应区底部与空气及好氧菌混合，发生硝化反应，一部分废水通过消氧区与好氧反应区之间的隔板进入消氧区，并回流至缺氧反应区发生反硝化反应，处理后的出水通过废水出水管排出。填料为好氧菌提供大量附着位点，使好氧菌在填料层表面形成大面积的生物膜，与废水充分接触发生生化反应，有效地将好氧菌截留在好氧反应区中，同时对出水进行有效地过滤。本发明的技术方案中，由于采用固定化缺氧菌颗粒及填料，出水不需要进入二沉池进行处理，可直接排放，同时，MBR膜组件不易污堵，缺氧反应区中单位体积的菌种浓度高，反应系统稳定，处理成本得到降低。

以上对本发明所提供的一种生化反应装置进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护。

Claims (7)

1.一种生化反应装置，其特征在于，包括：缺氧反应区、消氧区及好氧反应区，其中，

所述缺氧反应区、消氧区及好氧反应区分别由隔板依次隔开，所述缺氧反应区与所述消氧区底部相通；所述缺氧反应区与所述消氧区之间的隔板的高度大于所述消氧区与所述好氧反应区之间的隔板的高度；

所述缺氧反应区中装填有固定化缺氧菌颗粒，底部设置有废水进水口，上部设置有回流出水口，对应连接废水进水管和回流管，所述废水进水管上设置有第一水泵，所述回流管与所述废水进水管相连，所述缺氧反应区内部设置有MBR膜组件，所述MBR膜组件通过管道与所述好氧反应区底部连通，且该管道上设置有第二水泵；

所述好氧反应区中装填有填料及好氧菌，上部设置有废水出水管，底部设置有曝气器，所述曝气器通过管道与装置外的空气压缩机相连。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBR膜组件设置在所述缺氧反应区内部的上部。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定化缺氧菌颗粒的装填密度为0.8-1.5kg/m³。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述填料为陶粒、固定化菌颗粒、沸石、石灰岩、活性炭、火山岩、焦炭、石英砂、膨胀硅铝酸盐、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙聚烯、聚氨酯、塑料及树脂中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缺氧反应区底部设置有布水器，所述布水器与所述废水进水口相连。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：进水水箱，所述废水进水管与所述进水水箱相连。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述好氧反应区底部设置有放空管，所述放空管与所述进水水箱相连。