CN108275774A - 一种缺氧反硝化流化床处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缺氧反硝化流化床处理装置。该装置包括一个反应器主体(4)、超声波震荡器(含振板(19))和制氮系统(5)。循环泵(3)的进水口(20)位于塔头附近的过滤网(17)内，过滤网(17)孔径略小于生物填料直径，有效防止反应器内的生物填料进入循环系统；附近安装有一台超声波震荡器，利用超声波震荡器在液体中的空化作用、直进流作用及加速度作用对液体和污物直接、间接的作用，使原附着在过滤网(17)上的污泥被分散、剥离而达到清洗过滤网(17)的目的，使得循环系统长期稳定运行；反应器主体(4)底部安装的水流分布器(9)，可有效解决反应器主体(4)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

一种缺氧反硝化流化床处理装置

技术领域

本发明涉及化工及环保技术领域，具体说是一种用于废水处理的缺氧流化床装置，尤指一种缺氧反硝化流化床处理装置。

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，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，有部分填料在反洗过程中会被排出系统外造成填料流失，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，本发明的目的在于：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以及在反洗过程中填料流失的问题，在反应器主体顶部利用过滤网拦截生物填料，使循环水管路与生物填料完全隔离，同时利用超声波震荡器对过滤网进行定期清洗，避免大量洗出污泥堵塞网孔，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：

一种缺氧反硝化流化床处理装置，包括：

反应器主体(即缺氧流化床)4，包括塔身4-1和塔头4-2；

塔身4-1底部内设水流分布器9，

水流分布器9包括设有若干条状孔道9-1的底板9-2，条状孔道9-1为条状通孔，均匀且平行分布于底板9-2上；

塔身4-1侧壁上设反应器进水/进气口8，位于水流分布器9下方；

塔身4-1内、水流分布器9上由下至上依次设填料区10和填料悬浮层11；

塔身4-1上部的侧壁上设排泥口12，位于填料悬浮层11上方；

塔头4-2内设三相分离器16，三相分离器16的排气口15一端位于塔头4-2顶端之外，三相分离器16的另一端位于塔头4-2的底端；

塔头4-2侧壁上部设出水口14；

出水口14旁的塔头4-2内设溢流堰13；

塔头4-2内、三相分离器16旁设开口朝上的杯形的过滤网17，且过滤网17的开口高于塔头4-2的顶端。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：

循环泵3，循环泵3的进水口20设于过滤网17内；

进水池1，

进料泵2，与进水池1通过管路连接；

循环泵3和进料泵2的出水端通过管路相连通，并与反应器进水/进气口8依次通过管路C和管路D相连通。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：制氮系统5，其氮气出气口32依次通过管路A和管路D与反应器进水/进气口8相连通，氮气出气口32通过管路B与填料悬浮层11相连通，管路B从三相分离器16的排气口15通过三相分离器16进入填料悬浮层11内。

在上述技术方案基础上，管路A上设第一气路阀门6；管路B上设第二气路阀门7。

在上述技术方案基础上，制氮系统5包括：通过管路依次连接的空气压缩机22、第一空气缓冲罐23、V级过滤器24、冷干机25、A级过滤器26、B级过滤器27、活性碳除油器28、第二空气缓冲罐29、制氮机30、氮气缓冲罐31和氮气出气口32；

其中，空气压缩机22、第一空气缓冲罐23、V级过滤器24、冷干机25、A级过滤器26、B级过滤器27、第二空气缓冲罐29、氮气缓冲罐31分别与排污管道21连接。

该制氮系统5产出的氮气纯度可达99.5％以上；由于该缺氧流化床需要定期利用氮气进行反洗，考虑反洗一次所需气量，选取适合本套流化床配套规模的制氮系统，可以有效减少制氮系统的用电量，进而控制运行成本。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括超声波震荡器和超声波电源控制柜18，

超声波震荡器包括振板19(主要元器件，振板19内部由若干换能器组成)，振板19设于溢流堰13下方、过滤网17的外侧，与过滤网17保持一定距离，

振板19通过电源线与超声波电源控制柜18相连接。

振板19的数量可根据实际需要安装，排列形式也可根据固定位置进行相应调整。

在上述技术方案基础上，振板19的单次运行时间为2s～60s，间歇时间为5s～60s；

振板19与过滤网17的直线距离为2cm～5cm。

在上述技术方案基础上，条状孔道9-1的宽度小于反应器主体4内生物填料的直径；

条状孔道9-1的长度大小相等或不等；

条状孔道9-1的宽度为1.6mm～2mm。

在上述技术方案基础上，反应器主体4内生物填料的直径为2.5mm～3mm，在进反应器主体4之前应先进行抛光、脱脂等预处理。

在上述技术方案基础上，过滤网17为金属材质，网孔孔径为1mm～2mm。

本发明提供的缺氧反硝化流化床处理装置与传统工艺相比有如下的有益效果：

(1)填料区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生物填料内的微生物量，进而提高反应器主体4的容积负荷；

(2)填料区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废水的接触和传质，提高生物反应效率；

(3)因水流分布器9使布水方式优化，即可以使进水均匀分布于反应器主体4底部，有利于基质与微生物粒子的接触。

(4)过滤网17和振板19的设计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9便于安装及维护，布水均匀性大为提高。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明缺氧反硝化流化床处理装置结构示意图。

图2为本发明缺氧流化床的结构示意图。

图3为本发明水流分布器的俯视图。

图4为本发明制氮系统的结构示意图。

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—4所示，本发明的废水处理装置即缺氧反硝化流化床处理装置是由反应器主体(缺氧流化床)4、超声波震荡器和制氮系统5等组成的全自动高效有机废水处理装置，具体如下：一种缺氧反硝化流化床处理装置，包括：

反应器主体(即缺氧流化床)4，包括塔身4-1和塔头4-2；

塔身4-1底部内设水流分布器9，

水流分布器9包括设有若干条状孔道9-1的底板9-2，条状孔道9-1为条状通孔，均匀且平行分布于底板9-2上；

塔身4-1侧壁上设反应器进水/进气口8，位于水流分布器9下方；

塔身4-1内、水流分布器9上由下至上依次设填料区10和填料悬浮层11；

塔身4-1上部的侧壁上设排泥口12，位于填料悬浮层11上方；

塔头4-2内设三相分离器16，三相分离器16的排气口15一端位于塔头4-2顶端之外，三相分离器16的另一端位于塔头4-2的底端；

塔头4-2侧壁上部设出水口14；

出水口14旁的塔头4-2内设溢流堰13；

塔头4-2内、三相分离器16旁设开口朝上的杯形的过滤网17，且过滤网17的开口高于塔头4-2的顶端。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：

循环泵3，循环泵3的进水口20设于过滤网17内；

进水池1，

进料泵2，与进水池1通过管路连接；

循环泵3和进料泵2的出水端通过管路相连通，并与反应器进水/进气口8依次通过管路C和管路D相连通。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：制氮系统5，其氮气出气口32依次通过管路A和管路D与反应器进水/进气口8相连通，氮气出气口32通过管路B与填料悬浮层11相连通，管路B从三相分离器16的排气口15通过三相分离器16进入填料悬浮层11内。

在上述技术方案基础上，管路A上设第一气路阀门6；管路B上设第二气路阀门7。

在上述技术方案基础上，制氮系统5包括：通过管路依次连接的空气压缩机22、第一空气缓冲罐23、V级过滤器24、冷干机25、A级过滤器26、B级过滤器27、活性碳除油器28、第二空气缓冲罐29、制氮机30、氮气缓冲罐31和氮气出气口32；

其中，空气压缩机22、第一空气缓冲罐23、V级过滤器24、冷干机25、A级过滤器26、B级过滤器27、第二空气缓冲罐29、氮气缓冲罐31分别与排污管道21连接。

该制氮系统5产出的氮气纯度可达99.5％以上；由于该缺氧流化床需要定期利用氮气进行反洗，考虑反洗一次所需气量，选取适合本套流化床配套规模的制氮系统，可以有效减少制氮系统的用电量，进而控制运行成本。

在上述技术方案基础上，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括超声波震荡器和超声波电源控制柜18，

超声波震荡器包括振板19(主要元器件，振板19内部由若干换能器组成)，振板19设于溢流堰13下方、过滤网17的外侧，与过滤网17保持一定距离，

振板19通过电源线与超声波电源控制柜18相连接。

振板19的数量可根据实际需要安装，排列形式也可根据固定位置进行相应调整。

在上述技术方案基础上，振板19的单次运行时间为2s～60s，间歇时间为5s～60s；

振板19与过滤网17的直线距离为2cm～5cm。

在上述技术方案基础上，条状孔道9-1的宽度小于反应器主体4内生物填料的直径；

条状孔道9-1的长度大小相等或不等；

条状孔道9-1的宽度为1.6mm～2mm。

在上述技术方案基础上，反应器主体4内生物填料的直径为2.5mm～3mm，在进反应器主体4之前应先进行抛光、脱脂等预处理。

在上述技术方案基础上，过滤网17为金属材质，网孔孔径为1mm～2mm。

水流分布器9说明：水流分布器9底板9-2设置适量数量的条状孔道9-1，条状孔道9-1呈均匀排列，条状孔道9-1宽度略小于缺氧流化床4内生物填料的直径，一方面可以保证水流的通过性，同时使进水能够在反应器主体4底部均匀分布，另一方面也可以起到拦截生物填料的作用。

反应器主体4可由钢板、玻璃或其他材料制成。反应器主体4的主要特点包括：(1)填料床以流化态运行，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)大大提高填料床厚度，减少反应器主体4的占地面积。

废水在本发明的缺氧反硝化流化床处理装置中处理过程如下：

废水在进水池1中，通过进料泵2泵入反应器进水/进气口8，进入反应器主体4的底部，经过反应器主体4底部安装的水流分布器9后进入到反应器主体4的填料区10，与填料区10和填料悬浮层11处的生物填料等物质进行缺氧反硝化反应，产生的气体通过三相分离器16上端口即排气口15引出缺氧反硝化流化床处理装置外，产生的出水通过溢流堰13至出水口14排出缺氧反硝化流化床处理装置外，产生的污泥通过排泥口12排出缺氧反硝化流化床处理装置外。

反应器主体4上部的循环泵3的进水口20连接循环泵3组成循环管路。进料泵2出水与循环泵3出水混合后通过管路连接反应器主体4底部反应器进水/进气口8，由于循环泵3的进水口20放于过滤网17内部，过滤网17顶部高度略高于反应器主体4塔头内的液位高度，保证循环管路内部不会有生物填料干扰。

在反应器主体4运行过程中，生物填料表面附着的生物膜越来越厚，需要经常反洗脱膜，在反洗过程中脱掉的生物膜会慢慢将过滤网17表面覆盖，网孔被污泥堵住，导致过滤网17外部的水流无法进入过滤网17内，循环泵3的进水口20呈吸空状态，影响反应器主体4的正常运行。在过滤网17外部增设超声波震荡器，利用超声波在液体中的空化作用、直进流作用及加速度作用对液体和污物直接、间接的作用，使原附着在过滤网17上的污泥被分散、剥离而达到清洗的目的。通过调整超声波电源控制柜18的参数设定，可以自动控制振板19的运行时间、间歇时间及输出强度，以达到清洗过滤网17的目的，保证循环系统的正常运转。

所述循环系统：废水来水装置即进水池1中的待处理废水通过进料泵2与循环泵3出水相混合，混合后通过管路连接从底部进入反应器主体4底层，经过反应器主体4底部安装的水流分布器9进入到反应器主体4。废水经过反应器主体4到达塔头4-2的滤网17内，然后经循环泵3的进水口20通过循环泵3与废水来水装置即进水池1中的待处理废水混合后从底部进入反应器主体4以形成循环回路。

反应器主体4外部连有制氮系统5，以备缺氧反硝化流化床处理装置反洗时需要。制氮系统5可分为压缩空气、净化装置、制氮装置、氮气储存系统等部分。空气压缩机22运行提供压缩空气，压缩空气先进入到第一空气缓冲罐23，再经过V级过滤器24及冷干机25除去水、油份和尘埃，为后级变压吸附提供洁净的空气源，空气源经过A级过滤器26、B级过滤器27、活性碳除油器28进一步处理后进入第二空气缓冲罐29，随后进入PSA制氮机30，经过检测、调节装置生产出合格的氮气并进入到氮气缓冲罐31，当缺氧流化床4运行过程中需要氮气进行反洗时，储存在氮气缓冲罐31中的氮气由氮气出气口32根据实际需要可分为两路分别从反应器主体4底部或顶部直接进入反应器主体4内对生物填料进行反洗操作，具体进气位置以及反洗气量可分别由第一气路阀门6和第二气路阀门7控制，气洗强度为3L/(m²·s)～10L/(m²·s)。

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 (10)

1.一种缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，包括：

反应器主体(4)，包括塔身(4-1)和塔头(4-2)；

塔身(4-1)底部内设水流分布器(9)，

水流分布器(9)包括设有若干条状孔道(9-1)的底板(9-2)，条状孔道(9-1)为条状通孔，均匀且平行分布于底板(9-2)上；

塔身(4-1)侧壁上设反应器进水/进气口(8)，位于水流分布器(9)下方；

塔身(4-1)内、水流分布器(9)上由下至上依次设填料区(10)和填料悬浮层(11)；

塔身(4-1)上部的侧壁上设排泥口(12)，位于填料悬浮层(11)上方；

塔头(4-2)内设三相分离器(16)，三相分离器(16)的排气口(15)一端位于塔头(4-2)顶端之外，三相分离器(16)的另一端位于塔头(4-2)的底端；

塔头(4-2)侧壁上部设出水口(14)；

出水口(14)旁的塔头(4-2)内设溢流堰(13)；

塔头(4-2)内、三相分离器(16)旁设开口朝上的杯形的过滤网(17)，且过滤网(17)的开口高于塔头(4-2)的顶端。

2.如权利要求1所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：

循环泵(3)，循环泵(3)的进水口(20)设于过滤网(17)内；

进水池(1)，

进料泵(2)，与进水池(1)通过管路连接；

循环泵(3)和进料泵(2)的出水端通过管路相连通，并与反应器进水/进气口(8)依次通过管路C和管路D相连通。

3.如权利要求(1)所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括：制氮系统(5)，其氮气出气口(32)依次通过管路A和管路D与反应器进水/进气口(8)相连通，氮气出气口(32)通过管路B与填料悬浮层(11)相连通，管路B从三相分离器(16)的排气口(15)通过三相分离器(16)进入填料悬浮层(11)内。

4.如权利要求3所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，管路A上设第一气路阀门(6)；管路B上设第二气路阀门(7)。

5.如权利要求3所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，制氮系统(5)包括：通过管路依次连接的空气压缩机(22)、第一空气缓冲罐(23)、V级过滤器(24)、冷干机(25)、A级过滤器(26)、B级过滤器(27)、活性碳除油器(28)、第二空气缓冲罐(29)、制氮机(30)、氮气缓冲罐(31)和氮气出气口(32)；

其中，空气压缩机(22)、第一空气缓冲罐(23)、V级过滤器(24)、冷干机(25)、A级过滤器(26)、B级过滤器(27)、第二空气缓冲罐(29)、氮气缓冲罐(31)分别与排污管道(21)连接。

6.如权利要求1所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，所述缺氧反硝化流化床处理装置包括超声波震荡器和超声波电源控制柜(18)，

超声波震荡器包括振板(19)，振板(19)设于溢流堰(13)下方、过滤网(17)的外侧，与过滤网(17)保持一定距离，

振板(19)通过电源线与超声波电源控制柜(18)相连接。

7.如权利要求5所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，振板(19)的单次运行时间为2s～60s，间歇时间为5s～60s；

振板(19)与过滤网(17)的直线距离为2cm～5cm。

8.如权利要求1所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，条状孔道(9-1)的宽度小于反应器主体(4)内生物填料的直径；

条状孔道(9-1)的长度大小相等或不等；

条状孔道(9-1)的宽度为1.6mm～2mm。

9.如权利要求1所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，反应器主体(4)内生物填料的直径为2.5mm～3mm。

10.如权利要求1所述的缺氧反硝化流化床处理装置，其特征在于，过滤网(17)为金属材质，网孔孔径为1mm～2mm。