CN108408900A - 用于废水处理的组合反应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于废水处理的组合反应装置，较之常规生化技术，本装置的废水处理能力强，操作简便、净化效率高、运行费用低，能高效去除废水中的COD、氨氮、总氮及总磷，稳定出水；通过兼氧池、厌氧池和膜生物反应池这三者之间的相互配合，对废水中的各种资源(C、N、P)进行资源回收利用，助力产出经济植物，反过来，经济植物也能进一步去除水中氮、磷等物质，提高出水水质。

Description

用于废水处理的组合反应装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种用于废水处理的组合反应装置。
背景技术
目前，针对废水的处理技术较多，常用的处理方式有高级氧化法、物化法、生物法(含生化法和生态法)等，其中高级氧化法一般包括Fenton氧化、臭氧催化氧化、物理场协同高级氧化等技术；物化法一般包括混凝法、磁分离法、活性炭吸附法等技术；生化法一般包括厌氧、兼氧和好氧处理技术；生态法多采用湿地和植物来处理。以上几种技术各有优点，分别适用于不同场合的有机废水的处理，但同时也存在着各自的缺陷，具体表现为：
(1)常规的高级氧化技术投资大、运行费用高，特别是在大水量处理过程中，其成本更大，并且难以处理达标，须有后续的生化设施，来将难降解的大分子有机物氧化成易于分解的小分子有机物，然而，生化设施一般占地面积大、运行费用高，且氧化所使用的强氧化剂对后续生化处理造成不良影响。此外，若采用物理场(如超声、紫外、微波)来对水体进行协同处理，虽然能改善反应速度和去除率，但仍难以确保达标排放，而且物理场一般作用距离较短，对于面积较大的水体，起到的效果较差；
(2)物化法处理效果较好，也比较稳定。但在水体中直接用混凝法并不能从直接去除污染物，只是将污染物沉淀，而且混凝剂还容易引起二次污染。若在水体中使用吸附法，由于现有的吸附材料再生性能差，造成投资及水处理费用高，因而难以广泛使用；
(3)生化法处理废水是主流技术，但都往往发生难以培菌或受冲击能力差等问题，虽运行费用比高级氧化技术低，但一次投资费用高、占地大，对付含复杂混合污染物的废水往往难以达标；此外水体中的难降解有机物也难以被利用；
(4)生态法多采用湿地和植物组合，也存在占地大、效率低的问题。
发明内容
本发明的目的高效、低成本地净化废水。
为此，提供一种用于废水处理的组合反应装置，包括净化反应池，净化反应池中设有兼氧池、厌氧池和膜生物反应池，废水从兼氧池上的入水口进入组合反应装置中，依次流经兼氧池、厌氧池和膜生物反应池，从膜生物反应池上的出水口流出组合反应装置；
兼氧池中悬挂有生物填料，其池底设有曝气器来给兼氧池内供氧；
厌氧池中放置有反硝化填料，还投放有在厌氧环境下能对氮、磷进行降解的微生物；
膜生物反应池中放置有悬浮填料，其出水口处设置有生物滤膜；
在兼氧池、厌氧池、膜生物反应池这三者中的一个或多个的水面上，种植有水生植物。
进一步地，厌氧池中还投放有轻质矿物。
进一步地，所述轻质矿物包埋住所述微生物。
进一步地，所述轻质矿物是膨胀石墨、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩或火山岩中的一种或多种。
进一步地，在兼氧池中，生物填料的底部距池底为30-70cm。
进一步地，所述生物滤膜是MBR膜，所述膜生物反应池的池底也设有曝气器来供氧。
进一步地，兼氧池上的入水口处设有步水齿堰来过滤水中杂质。
进一步地，所述厌氧池的侧壁底部设有目筛网来过滤水中杂物。
进一步地，所述生物填料是炭纤维填料、玄武岩填料、螺旋填料、辫带填料、水草状填料中的一种或多种。
进一步地，所述组合反应装置采用连续进水、间歇出水的运行方式，其抽停时间比为9min/1min；兼氧池、厌氧池和膜生物反应池的溶解氧含量分别是0.5-1mg/L、0mg/L和2mol/L。
有益效果：
较之常规生化技术，本发明有以下显著优点：
1)废水处理能力强，操作简便、净化效率高、运行费用低，能高效去除废水中的COD、氨氮、总氮及总磷，稳定出水；
2)通过兼氧池、厌氧池和膜生物反应池这三者之间的相互配合，对废水中的各种资源(如CO2、N、P)进行资源回收利用，助力产出经济植物，反过来，经济植物也能进一步去除水中氮、磷等物质，提高出水水质。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是组合反应装置的结构示意图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
见图1，组合反应装置由三个反应池组成，在图1中从左到右依次分为兼氧池1、厌氧池2和膜生物反应池3，每个池的体积可相同或不同。其中，兼氧池1内从左到右等距离地悬挂五层辫带填料11，每层辫带填料11的底部距池底约50cm，兼氧池1的池底设有曝气器4，来给兼氧池1内供氧。兼氧池1的侧壁上设有穿孔布水器12，穿孔布水器12将兼氧池1中的水渡至厌氧池2中。需要说明的是，由于离曝气器4越近，水流搅动越强，水中含氧量越高，因而辫带填料11的底部距池底越近越好，但离得太近，水流搅动过强，则不利于辫带填料11上的生物组成食物链，根据经验，辫带填料11的底部距池底50cm为佳。
厌氧池2中放置约2.4m3的反硝化填料21，该填料的底部距池底也是约50cm。厌氧池2的侧壁底部上设有目筛网22，厌氧池2中的水中杂物被目筛网22过滤后，才流入膜生物反应池3中。膜生物反应池3中放置约2m3的悬浮填料31以及由抗污染大通量的超滤膜组成的MBR膜组32，该MBR膜组32的过滤孔径为0.03-0.3μm，可截留大部分污染颗粒物。膜生物反应池3的池底也设有曝气器4来给膜生物反应池3供氧。
此外，三个反应池内都投加了经培养驯化的微生物，如在厌氧条件下能对氮、磷进行降解的功能菌群,微生物在反应池内的填料上挂膜。三个反应池内还投加了具有催化作用的轻质矿物来实现同步催化分解和生化分解，如膨胀石墨、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩或火山岩中的一种或多种，从而为反应池添加微生物新陈代谢所需的Ca、Mg、Zn、Mo、Co、Mn、Cu、Fe等微量元素，以提高微生物活性，减少微生物投放次数，故能降低费用。进一步地，用轻质矿物将微生物包埋起来以固定。
在三个反应池的水面上，还放置有浸入水中的固定架5，固定架5上种植有水培蔬菜。
组合反应装置被使用时，用污水泵6从河道中抽出废水，并将废水输送至组合反应装置的入水口处，从入水口不断灌入组合反应装置。其中入水口处设有步水齿堰13，当堰中废水低于堰顶时不过水，此时堰起挡水作用；若废水继续灌入堰中，水位上升至堰顶时，废水就从堰顶溢过。在这个过程中，废水中的大部分杂质(污泥、水中的悬浮物等)被阻挡在堰板前，使得溢过堰板的废水相对干净，达到初步净化废水的目的。
被初步净化的废水流入兼氧池1中，由于辫带填料11上具有丰富的生物群落，构成了由细菌、藻类、原生动物、后生动物组成的食物链，废水中所含的有机物和营养物通过与食物链接触，发生了迁移和转化，最终降解为CO2、H2O、NH3-N，NOx-N，PO4等物质。这些物质中的PO4、NH3-N，NOx-N随着水流进入到厌氧池2中，其中PO4被微生物降解成有机态磷P，NH3-N，NOx-N在反硝化填料21的反硝化过程中被还原成有机态氮N。N、CO2、P被水培蔬菜作为肥料充分吸收，使水培蔬菜生长得更好，实现经济效益。此外，由于辫带填料11上的食物链能通过大鱼吃小鱼的原理，高效地消耗细菌、藻类、原生动物，最终生成块头较大的后生动物，使反应池中的生物量大幅度减少，故反应池中的剩余污泥量也就很少，仅为活性污泥法工艺的1/20，可1-2个月才排出污泥一次。
在水进入膜生物反应池3后，其在外置式抽气泵的抽气下被抽出到组合反应装置外，在此过程中，水中的能通过目筛网22的杂物被悬浮填料31吸附住，水中的后生动物由于块头较大，也会被MBR膜组32截留，最终实现泥水分离。
较之常规生化技术，组合反应装置有以下显著优点：
1)废水处理能力强，操作简便、净化效率高、运行费用低，能高效去除废水中的COD、氨氮、总氮及总磷，稳定出水；
2)通过兼氧池1、厌氧池2和膜生物反应池3这三者之间的相互配合，对废水中的各种资源(C、N、P)进行资源回收利用，助力产出经济植物，反过来，经济植物也能进一步去除水中氮、磷等物质，提高出水水质。
当然，也可以采用炭纤维填料、玄武岩填料、螺旋填料、水草状填料等其他纤维状特种生物填料来替代辫带填料11。反硝化填料21可以是海绵铁、双金属或铁碳。悬浮填料31可以选用多面空心球、聚氨酯海绵、活性炭颗粒、植物秸秆中的一种或多种。固定架5上也可种植其他水生经济植物。
进一步地，组合反应装置采用连续进水、间歇出水的运行方式，其抽停时间比为9min/1min，兼氧池1、厌氧池2和膜生物反应池3的溶解氧含量分别控制在0.5-1mg/L、0mg/L和2mol/L左右，为微生物创造适合生存的较佳环境。优选地，在污水泵6和兼氧池1之间的输水管上串接有水泵流量计7来统计入水量，组合反应装置据此入水量来控制三个池内的溶解氧含量。
需要说明的是，辫带填料11及其降解过程、反硝化填料21及其反硝化过程、悬浮填料31这些技术均为现有，因而本实施例未对这些技术的结构、原理进行展开，以免赘述。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.用于废水处理的组合反应装置，包括净化反应池，其特征是：
净化反应池中设有兼氧池、厌氧池和膜生物反应池，废水从兼氧池上的入水口进入组合反应装置中，依次流经兼氧池、厌氧池和膜生物反应池，从膜生物反应池上的出水口流出组合反应装置；
兼氧池中悬挂有生物填料，其池底设有曝气器来给兼氧池内供氧；
厌氧池中放置有反硝化填料，还投放有在厌氧环境下能对氮、磷进行降解的微生物；
膜生物反应池中放置有悬浮填料，其出水口处设置有生物滤膜；
在兼氧池、厌氧池、膜生物反应池这三者中的一个或多个的水面上，种植有水生植物。
2.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：厌氧池中还投放有轻质矿物。
3.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述轻质矿物包埋住所述微生物。
4.根据权利要求2或3所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述轻质矿物是膨胀石墨、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩或火山岩中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：在兼氧池中，生物填料的底部距池底为30-70cm。
6.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述生物滤膜是MBR膜，所述膜生物反应池的池底也设有曝气器来供氧。
7.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：兼氧池上的入水口处设有步水齿堰来过滤水中杂质。
8.根据权利要求1或7所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述厌氧池的侧壁底部设有目筛网来过滤水中杂物。
9.根据权利要求1、2、3、5或6所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述生物填料是炭纤维填料、玄武岩填料、螺旋填料、辫带填料、水草状填料中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的用于废水处理的组合反应装置，其特征是：所述组合反应装置采用连续进水、间歇出水的运行方式，其抽停时间比为9min/1min；兼氧池、厌氧池和膜生物反应池的溶解氧含量分别是0.5-1mg/L、0mg/L和2mol/L。
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