CN108275773B - 一种处理工业废水的缺氧流化床装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种处理工业废水的缺氧流化床装置。该装置包括缺氧流化床装置主体(1)，在缺氧流化床装置主体(1)的塔头(1‑2)内设自清洗过滤装置(10)，其中，过滤网(25)的网孔径略小于生物填料直径，有效防止缺氧流化床装置主体(1)内的生物填料排出循环系统之外，金属毛刷(23)与过滤网(25)之间的相对运动，使原附着在过滤网(25)上的污泥被打散、剥离而达到清洗过滤网(25)的目的，使得循环系统长期稳定运行；缺氧流化床装置主体(1)塔身(1‑1)内底部的水流分布器(19)，有效解决缺氧流化床装置主体(1)进水分布不均等问题，避免水流短路，提高有机物和硝酸根去除负荷。

Description

一种处理工业废水的缺氧流化床装置

技术领域

本发明涉及化工及环保技术领域，具体说是一种处理工业废水的缺氧流化床装置。

背景技术

近年来，水处理领域氮的污染已成为社会热点之一。随着中国水体富营养化问题的日趋严重，以及未来废水排放标准的提升，水中氮的去除成为水处理领域关注的重点问题之一。如何经济、高效、安全地从水中去除硝酸盐氮，研发高效稳定的废水强化脱氮技术，已成为废水处理领域急需的技术需求。

当今废水处理面临高标准排放要求，如美国、加拿大等国家出水标准TN小于3mg/L而TP小于0.18mg/L。目前常用于废水反硝化脱氮的工艺包括活性污泥法、悬浮填料生物膜法和生物滤池等。活性污泥法污泥浓度低，不能处理高负荷废水，且污泥易膨胀、占地面积大、需要大规模沉淀设备、剩余污泥量大。悬浮填料生物膜工艺是向反应器中投加一定量密度接近于水的填料，为微生物的生长提供栖息地，将会提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。悬浮填料生物膜反硝化脱氮工艺具有处理效率高、脱氮效果好、操作简单等特点。该方法是让反硝化菌以生物膜的形式附着在反应器内的填料介质上。

缺氧流化床是目前有机物负荷最高的缺氧反应器，其中的填料介质在废水中不断运动，与废水混合均匀，效率远比固定床要高。由于填料介质颗粒越小，其表面积越大，反应器效率越高；填料密度越小，流态化所需的升流速度越小，运行成本越低，因此，众多学者大都倾向于小而轻质的物质作为缺氧流化床的填料。

目前，缺氧流化床装置在处理废水过程中存在如下问题：

首先，下向流反应器进水压力较大，不仅运行成本大幅增加，而且不利于运行维护；

其次，常规上向流缺氧反硝化流化床处理装置的布水系统需要经常清洗，以保持畅通，尤其当反应器超负荷运行时，极易发生滤料堵塞的现象，对进水分布及废水处理效果都会产生不良影响；

第三，缺氧流化床需要定期进行反洗操作，以去除附着在填料表面较厚的生物膜，在气水联合反洗过程中会有大量小而轻质的填料流入循环管路，造成管道堵塞甚至损坏泵头，严重影响反应器的长期稳定运行。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的：第一、为了解决缺氧流化床传统的上向流布水装置的堵塞、提高布水均匀性及增高流化床容积的有效利用率，特设计研制含有条状孔道的水流分布器；第二、为了避免在反洗过程中生物填料的流失，解决部分生物填料混入循环管路，造成管道堵塞甚至损坏泵头，在缺氧流化床装置主体1顶部安装有自清洗过滤装置拦截生物填料，使循环水管路与生物填料完全隔离，实现系统长期稳定的自动化运行模式。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种处理工业废水的缺氧流化床装置，包括：

缺氧流化床装置主体1，包括塔身1-1和塔头1-2；

塔身1-1为中空圆柱体，塔头1-2位于塔身1-1上部，为直径大于塔身1-1的中空圆柱体；

塔身1-1下部侧壁上设缺氧流化床进水口26，

塔身1-1内、缺氧流化床进水口26的上方设水流分布器19，

水流分布器19包括底板19-2，底板19-2上设有若干条状孔道19-1，条状孔道19-1为条状通孔，均匀且平行分布于底板19-2上；

塔身1-1上部的侧壁上设排泥口13；

塔头1-2内设三相分离器9，三相分离器9的排气口9-1一端位于塔头1-2顶端之外，三相分离器9的另一端位于塔头1-2的底端；

塔头1-2侧壁上设缺氧流化床出水口11；

缺氧流化床出水口11旁的塔头1-2内设溢流堰12；

塔头1-2内设自清洗过滤器10；

自清洗过滤器10包括：过滤网25、旋转梁24、毛刷固定杆22、毛刷23、减速机20和中轴21，

过滤网25为圆柱形，位于溢流堰12上方，过滤网25的直径略小于塔头1-2内径，过滤网25固定于塔头1-2内壁上，

减速机20固定设于塔头1-2顶端之上，与中轴21的一端相连，中轴21的另一端固定于旋转梁24顶部中心处，旋转梁24位于过滤网25和三相分离器9的排气口9-1上方，

旋转梁24边缘下方设若干毛刷固定杆22，每个毛刷固定杆22上设朝向过滤网25内壁的毛刷23，毛刷23的刷毛略穿过过滤网25的网孔；

两个相对的毛刷固定杆22下末端通过平行于旋转梁24所在旋转面的直杆29固定连接。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括缺氧出水罐14，

缺氧出水罐14的侧壁上设缺氧出水罐进水口15和缺氧出水罐第一出水口16，缺氧出水罐进水口15低于缺氧出水罐第一出水口16；缺氧出水罐进水口15通过管路C与缺氧流化床出水口11相连通；

缺氧出水罐14的顶端设顶盖17，

缺氧出水罐14的底端设缺氧出水罐第二出水口28，缺氧出水罐第二出水口28通过管路A与缺氧流化床进水口26相连通。

在上述技术方案基础上，管路A上设循环泵7。

在上述技术方案基础上，循环泵7为三个，且相互并联，为两备一用。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括出水池18，出水池18通过管路D与缺氧出水罐第一出水口16相连通。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括废水来水装置3，废水来水装置3中含有待处理废水，废水来水装置3通过管路B与缺氧流化床进水口26相连通，

管路B上依次设进料泵4和流量计6。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置中，包括制氮装置2，制氮装置2生产氮气源，

在缺氧流化床装置主体1的塔身1-1下部侧壁上设进气口27，位于水流分布器19上方，

制氮装置2通过管路E与进气口27相连通。

在上述技术方案基础上，条状孔道19-1的宽度小于缺氧流化床装置主体1内生物填料的直径，条状孔道19-1的长度大小相等或不等。

在上述技术方案基础上，条状孔道19-1的宽度为1.6mm～2mm；

和/或，缺氧流化床装置主体1内生物填料的直径为2.5～3mm，在进入缺氧流化床装置主体1之前应先进行抛光、脱脂等预处理；

和/或，过滤网25为金属材质(如不锈钢)，网孔孔径为1～2mm；

和/或，毛刷23的刷毛为金属材质(如不锈钢)，长度为略穿过过滤网25网孔1～2mm，

和/或，毛刷23的单次运行时间为20s～60s，间歇时间为5s～60s；

和/或，毛刷23之间为平行排列，或呈上下交错排列；

和/或，当缺氧流化床装置主体1直径大于3m，在自清洗过滤器10的中轴21底部、旋转梁24下方还安装一固定座使自清洗过滤器10不发生偏摆，固定座可利用3至4根不锈钢管加以支撑，不锈钢管一端可焊接在三相分离器9底部或缺氧流化床装置主体1直管段任意位置，另一端以固定座为圆心均等分布。

在上述技术方案基础上，塔身1-1上部的外壁上设视窗8；

和/或，塔身1-1侧壁上、水流分布器19的下方设人孔5；

和/或，中轴21、旋转梁24、和过滤网25的中心位于一条直线上。

本发明提供的处理工业废水的缺氧流化床装置与传统工艺相比有如下的有益效果：

(1)缺氧流化床装置主体1中的填料床采用细颗粒生物填料(生物填料直径为2.5mm～3mm)，比表面积大，可有效提高单位体积填料内的微生物量，进而提高缺氧流化床装置主体1的容积负荷；

(2)缺氧流化床装置主体1中的填料床正常运行时处于流化状态，避免固定床可能产生的水流短路，固、液两相的流态有利于微生物与污水的接触和传质，提高生物反应效率；

(3)因布水方式优化，可以使进水均匀分布于缺氧流化床装置主体1底部，有利于基质与微生物粒子的接触；

(4)自清洗过滤器10的设计可大大减少生物填料进入循环系统造成循环泵损坏以及堵塞循环管线的可能性；

(5)该水流分布器19便于安装及维护，布水均匀性大为提高；

(6)缺氧出水罐进水口15位置略低于缺氧出水罐第一出水口16高度，避免了叠水曝气充氧对缺氧反应系统的影响。

(7)缺氧流化床装置主体1高径比大(相对于非流化床如AO池而言)，占地面积小，污水处理效率高，抗冲击能力强，停留时间短，操作简便，经济效益高，应用前景广阔。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明处理工业废水的缺氧流化床装置示意图。

图2为本发明自清洗过滤器的主视图。

图3为本发明水流分布器的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1—3所示，本发明处理工业废水的缺氧流化床装置是由缺氧流化床和自清洗过滤器等组成的全自动高效有机废水处理装置，具体如下：

一种处理工业废水的缺氧流化床装置，包括：

缺氧流化床装置主体1，包括塔身1-1和塔头1-2；

塔身1-1为中空圆柱体，塔头1-2位于塔身1-1上部，为直径大于塔身1-1的中空圆柱体；

塔身1-1下部侧壁上设缺氧流化床进水口26，

塔身1-1内、缺氧流化床进水口26的上方设水流分布器19，

水流分布器19包括底板19-2，底板19-2上设有若干条状孔道19-1，条状孔道19-1为条状通孔，均匀且平行分布于底板19-2上；

塔身1-1上部的侧壁上设排泥口13；

塔头1-2内设三相分离器9，三相分离器9的排气口9-1一端位于塔头1-2顶端之外，三相分离器9的另一端位于塔头1-2的底端；

塔头1-2侧壁上设缺氧流化床出水口11；

缺氧流化床出水口11旁的塔头1-2内设溢流堰12；

塔头1-2内设自清洗过滤器10；

自清洗过滤器10包括：过滤网25、旋转梁24、毛刷固定杆22、毛刷23、减速机20和中轴21，

过滤网25为圆柱形，位于溢流堰12上方，过滤网25的直径略小于塔头1-2内径，过滤网25固定于塔头1-2内壁上，

减速机20固定设于塔头1-2顶端之上，与中轴21的一端相连，中轴21的另一端固定于旋转梁24顶部中心处，旋转梁24位于过滤网25和三相分离器9的排气口9-1上方，

旋转梁24边缘下方设若干毛刷固定杆22，每个毛刷固定杆22上设朝向过滤网25内壁的毛刷23，毛刷23的刷毛略穿过过滤网25的网孔；

两个相对的毛刷固定杆22下末端通过平行于旋转梁24所在旋转面的直杆29固定连接。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括缺氧出水罐14，

缺氧出水罐14的侧壁上设缺氧出水罐进水口15和缺氧出水罐第一出水口16，缺氧出水罐进水口15低于缺氧出水罐第一出水口16；缺氧出水罐进水口15通过管路C与缺氧流化床出水口11相连通；

缺氧出水罐14的顶端设顶盖17，

缺氧出水罐14的底端设缺氧出水罐第二出水口28，缺氧出水罐第二出水口28通过管路A与缺氧流化床进水口26相连通。

在上述技术方案基础上，管路A上设循环泵7。

在上述技术方案基础上，循环泵7为三个，且相互并联，为两备一用。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括出水池18，出水池18通过管路D与缺氧出水罐第一出水口16相连通。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括废水来水装置3，废水来水装置3中含有待处理废水，废水来水装置3通过管路B与缺氧流化床进水口26相连通，

管路B上依次设进料泵4和流量计6。

在上述技术方案基础上，所述处理工业废水的缺氧流化床装置中，包括制氮装置2，制氮装置2生产氮气源，

在缺氧流化床装置主体1的塔身1-1下部侧壁上设进气口27，位于水流分布器19上方，

制氮装置2通过管路E与进气口27相连通。

在上述技术方案基础上，条状孔道19-1的宽度小于缺氧流化床装置主体1内生物填料的直径，条状孔道19-1的长度大小相等或不等。

在上述技术方案基础上，条状孔道19-1的宽度为1.6mm～2mm；

和/或，缺氧流化床装置主体1内生物填料的直径为2.5～3mm，在进入缺氧流化床装置主体1之前应先进行抛光、脱脂等预处理；

和/或，过滤网25为金属材质(如不锈钢)，网孔孔径为1～2mm；

和/或，毛刷23的刷毛为金属材质(如不锈钢)，长度为略穿过过滤网25网孔1～2mm，

和/或，毛刷23的单次运行时间为20s～60s，间歇时间为5s～60s；

和/或，毛刷23之间为平行排列，或呈上下交错排列；

和/或，当缺氧流化床装置主体1直径大于3m，在自清洗过滤器10的中轴21底部、旋转梁24下方还安装一固定座(图中未画出)使自清洗过滤器10不发生偏摆，固定座可利用3至4根不锈钢管加以支撑，不锈钢管一端可焊接在三相分离器9底部或缺氧流化床装置主体1直管段任意位置，另一端以固定座为圆心均等分布。

在上述技术方案基础上，塔身1-1上部的外壁上设视窗8；

和/或，塔身1-1侧壁上、水流分布器19的下方设人孔5；

和/或，中轴21、旋转梁24、和过滤网25的中心位于一条直线上。

水流分布器19说明：水流分布器19底板19-2设置适量数量的条状孔道19-1，条状孔道19-1呈均匀排列，条状孔道19-1宽度略小于缺氧流化床装置主体1内生物填料的直径，条状孔道19-1的长度大小相等或不等，一方面可以保证水流的通过性同时使进水能够在缺氧流化床装置主体1底部均匀分布，另一方面也可以起到拦截生物填料的作用。

缺氧流化床装置主体1可由混凝土、钢材或其他材料制成，其主要特点包括：(1)水流分布器19使缺氧流化床装置主体1内填料床以膨胀态运行，避免水流短路，提高有机物和硝酸根去除负荷；(2)采用更细小的颗粒生物填料，比表面积更大，附着的生物膜量更多；(3)尽可能提高高径比，在一定条件下有效占用直管段填充填料，大大提高填料床厚度，减少缺氧流化床装置主体1的占地面积。

废水在本发明处理工业废水的缺氧流化床装置中处理过程如下：

废水来水装置3中的待处理废水通过进料泵4与循环泵7出水相混合(其中循环泵7一用两备)，混合后通过管路连接从底部进入缺氧流化床装置主体1，经过缺氧流化床装置主体1底部安装的水流分布器19进入到缺氧流化床装置主体1。通过缺氧流化床装置主体1外部设置的视窗8可以看到缺氧流化床装置主体1内部填料高度、填料挂膜情况及污泥积累情况；通过三相分离器9可以实现气液固三相分离，所产气体由三相分离器9上端口即排气口9-1引出本发明处理工业废水的缺氧流化床装置外；积累污泥视工艺情况可从排泥口13排走；废水通过自清洗过滤器10，经溢流堰12至缺氧流化床出水口11自流至缺氧出水罐14；缺氧出水罐14顶部配有顶盖17，缺氧出水罐进水口15位置略低于缺氧出水罐第一出水口16高度，避免叠水曝气充氧对反应系统的影响，出水经缺氧出水罐第一出水口16排至出水池18，或由循环泵7将缺氧出水罐14底部废水重新打入缺氧流化床装置主体1组成循环回路。

在本发明处理工业废水的缺氧流化床装置运行过程中，缺氧流化床装置主体1内生物填料表面附着的生物膜越来越厚，需要经常反洗脱膜，此时制氮装置2产生的氮气源从底部进入缺氧流化床装置主体1，根据实际需要调整气量、气洗时间及气洗频次。在反洗过程中脱掉的生物膜会慢慢将过滤网25表面覆盖，网孔被污泥堵住，导致过滤网25内部的水流无法流出网外，影响本发明处理工业废水的缺氧流化床装置正常运行。自清洗过滤器10安装在缺氧流化床装置主体1顶部，自清洗过滤器10的外围呈圆桶状，中轴21与减速机20连接，带动毛刷固定杆22作圆周运动，毛刷固定杆22上安有毛刷23，毛刷23由致密的金属丝组成(横向平行排列)，通过旋转使金属丝末端与过滤网25形成相对运动，以达到清洗过滤网25的目的，保证循环系统的正常运转。通过电源控制柜可以对自清洗过滤器10的运行时间、运行间隔、转速进行全自动控制，以达到清洗过滤网25的目的，期间可以实现系统不间断供水功能，保证本发明处理工业废水的缺氧流化床装置整体的正常运转。过滤网25顶部高度略高于缺氧流化床装置主体1塔头内的液位高度，保证缺氧流化床装置主体1出水不会含有生物填料，使生物填料完全截留在缺氧流化床装置主体1内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种处理工业废水的缺氧流化床装置，其特征在于，包括：

缺氧流化床装置主体(1)，包括塔身(1-1)和塔头(1-2)；

塔身(1-1)为中空圆柱体，塔头(1-2)位于塔身(1-1)上部，为直径大于塔身(1-1)的中空圆柱体；

塔身(1-1)下部侧壁上设缺氧流化床进水口(26)，

塔身(1-1)内、缺氧流化床进水口(26)的上方设有圆形的水流分布器(19)，

水流分布器(19)包括圆形的底板(19-2)，底板(19-2)上设有若干条状孔道(19-1)，条状孔道(19-1)为条状通孔，均匀且平行分布于底板(19-2)上；

塔身(1-1)上部的侧壁上设排泥口(13)；

塔头(1-2)内设三相分离器(9)，三相分离器(9)的排气口(9-1)一端位于塔头(1-2)顶端之外，三相分离器(9)的另一端位于塔头(1-2)的底端；

塔头(1-2)侧壁上设缺氧流化床出水口(11)；

缺氧流化床出水口(11)旁的塔头(1-2)内设溢流堰(12)；

塔头(1-2)内设自清洗过滤器(10)；

自清洗过滤器(10)包括：过滤网(25)、旋转梁(24)、毛刷固定杆(22)、毛刷(23)、减速机(20)和中轴(21)，

过滤网(25)为圆柱形，位于溢流堰(12)上方，过滤网(25)的直径略小于塔头(1-2)内径，过滤网(25)固定于塔头(1-2)内壁上，

减速机(20)固定设于塔头(1-2)顶端之上，与中轴(21)的一端相连，中轴(21)的另一端固定于旋转梁(24)顶部中心处，旋转梁(24)位于过滤网(25)和三相分离器(9)的排气口(9-1)上方，

旋转梁(24)边缘下方设若干毛刷固定杆(22)，每个毛刷固定杆(22)上设朝向过滤网(25)内壁的毛刷(23)，毛刷(23)的刷毛略穿过过滤网(25)的网孔；

两个相对的毛刷固定杆(22)下末端通过平行于旋转梁(24)所在旋转面的直杆(29)固定连接；

所述处理工业废水的缺氧流化床装置中，包括制氮装置(2)，制氮装置(2)生产氮气源，

在缺氧流化床装置主体(1)的塔身(1-1)下部侧壁上设进气口(27)，位于水流分布器(19)上方，

制氮装置(2)通过管路E与进气口(27)相连通；

条状孔道(19-1) 的宽度小于缺氧流化床装置主体(1)内生物填料的直径，条状孔道(19-1)的长度大小相等或不等；

条状孔道(19-1)的宽度为1.6mm～2mm；

缺氧流化床装置主体(1)内生物填料的直径为2.5～3mm，在进入缺氧流化床装置主体(1)之前应先进行抛光、脱脂预处理；

过滤网(25)为金属材质，网孔孔径为1～2mm；

毛刷(23)的刷毛为金属材质，长度为略穿过过滤网(25)网孔1～2mm，

毛刷(23)的单次运行时间为20s～60s，间歇时间为5s～60s；

毛刷(23)之间为平行排列，或呈上下交错排列；

当缺氧流化床装置主体(1)直径大于3m，在自清洗过滤器(10)的中轴(21)底部、旋转梁(24)下方还安装一固定座使自清洗过滤器(10)不发生偏摆；

所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括缺氧出水罐(14)，

缺氧出水罐(14)的侧壁上设缺氧出水罐进水口(15)和缺氧出水罐第一出水口(16)，缺氧出水罐进水口(15)低于缺氧出水罐第一出水口(16)；缺氧出水罐进水口(15)通过管路C与缺氧流化床出水口(11)相连通；

缺氧出水罐(14)的顶端设顶盖(17)，

缺氧出水罐(14)的底端设缺氧出水罐第二出水口(28)，缺氧出水罐第二出水口(28)通过管路A与缺氧流化床进水口(26)相连通；

管路A上设循环泵(7)；

循环泵(7)为三个，且相互并联，为两备一用；

所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括出水池(18)，出水池(18)通过管路D与缺氧出水罐第一出水口(16)相连通；

所述处理工业废水的缺氧流化床装置包括废水来水装置(3)，废水来水装置(3)中含有待处理废水，废水来水装置(3)通过管路B与缺氧流化床进水口(26)相连通，

管路B上依次设进料泵(4)和流量计(6)；

塔身(1-1)上部的外壁上设视窗(8)；

塔身(1-1)侧壁上、水流分布器(19)的下方设人孔(5)；

中轴(21)、旋转梁(24)、和过滤网(25)的中心位于一条直线上。

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