CN109019859A - 一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，包括水处理反应器本体，所述水处理反应器本体内部设有玄武岩纤维填料，所述水处理反应器本体上方设有若干三角悬挂钩，每根所述三角悬挂钩上垂直悬挂有玄武岩纤维填料，所述玄武岩纤维填料位于所述水处理反应器本体内，所述水处理反应器本体上设有出水口和进水口，所述水处理反应器本体的底部设有若干微孔增氧盘。本发明通过调整玄武岩纤维填料在水中的布局方式，改变氧气与填料的接触方式，提高溶解氧在“生物巢”内的传质效果，从而提高玄武岩纤维填料处理水中污染物的效率。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器。
背景技术
随着我国经济的高速发展，市政污水、工业废水排放量也相应增加，未达标的污废水大量排入江河湖海中，使水体污染、水生态环境恶化等问题日益突出。根据环保部的统计数据显示，我国现在的水污染形势不容乐观。因此，在污废水处理技术方面，需要加快对高新材料和相关技术的研究。
在污废水处理中，生物法是现在污废水处理应用中最广泛的方法之一，其重要性不言而喻。面对日趋严格的污废水排放标准，对现有技术的深入研究势在必行，其中利用填料来增强生物法效能成为了重要的发展趋势。但现有的填料自身存在易脱落、生物量小、生物亲和性差、使用寿命短等缺点，因此，开发一种新型填料是解决上述问题的关键。
玄武岩纤维(BF)作为一种新型微米级无机填料应用于水处理可以很好地解决上述填料存在的瓶颈问题。BF通过吸附、富集等作用，可以将微生物稳定吸附在BF新型填料的周边，可形成尺度在10cm以上的球状体，称之为“生物巢”。“生物巢”从内部到外部存在厌氧层、缺氧层、好氧层三种微环境，可以实现污废水的高效处理。
实际工程中对填料在水中的布局方式研究甚少，大多是凭借经验值进行布局。玄武岩纤维(BF)填料在水中的布局方式不仅影响对氧气的利用，而且对形成的“生物巢”的传质有很大影响，使在相同的条件下对污染物的去除效率不同。因此，填料的布局在水处理中有着不容忽视的作用。
本专利以玄武岩纤维(BF)生物载体在水处理中的布局为中心，研究其在反应池内的不同布局方式对污染物去除的影响。“生物巢”为直径10cm以上的球状体，在水中呈分散状，“生物巢”与“生物巢”之间的不同间距与位置不仅会影响溶解氧在“生物巢”内的传质，而且会影响到水流对“生物巢”的剪切力，从而影响“生物巢”对污染物的去除。
发明内容
本发明的目的在于通过调整玄武岩纤维填料在水中的布局方式，改变氧气与填料的接触方式，提高溶解氧在“生物巢”内的传质效果，从而提高玄武岩纤维填料处理水中污染物的效率。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，包括水处理反应器本体，所述水处理反应器本体内部设有玄武岩纤维填料，所述水处理反应器本体上方设有若干三角悬挂钩，每根所述三角悬挂钩上垂直悬挂有玄武岩纤维填料，所述玄武岩纤维填料位于所述水处理反应器本体内，所述水处理反应器本体上设有出水口和进水口，所述水处理反应器本体的底部设有若干微孔增氧盘。
上述方案中，每个所述微孔增氧盘位于相邻的两个玄武岩纤维填料之间。
上述方案中，所述玄武岩纤维填料为绳状结构，所述玄武岩纤维填料上均匀布置有多个玄武岩纤维束，每个所述玄武岩纤维束是由多根玄武岩纤维单丝绞缠而成。
上述方案中，所述玄武岩纤维单丝直径13μm，所述玄武岩纤维束的直径为15cm。
上述方案中，每束所述玄武岩纤维填料的长度为15cm，质量15克，在水处理反应器本体内呈直拉均匀式悬挂。
上述方案中，相邻两束玄武岩纤维填料的间距为12～40cm。
上述方案中，相邻两束玄武岩纤维填料的间距为20cm。
上述方案中，所述水处理反应器本体内的溶解氧浓度为2.0～4.0mg/L，反应温度为15～40℃，pH为6.0～9.0。
上述方案中，所述水处理反应器本体内的溶解氧浓度为2.0mg/L。
上述方案中，所述水处理反应器本体内的温度为30℃，pH为7.5。
本发明的有益效果：(1)本发明中的玄武岩纤维填料布局方式能在不增加成本的前提下提高去除水中污染物的的效率，减少水力停留时间，一定程度上减少了占地面积。(2)本发明中的生物巢与空气接触充分，在不同的玄武岩纤维填料布局间距下，水流的作用可使微生物充分的与空气接触，提高了空气的利用率，改善了溶解氧的传质效果。(3)本发明布局方式可以更快的去除污染物，降低了曝气能耗，节省了运行费用。
附图说明
图1为本发明装置的结构简图。
图2为本发明的玄武岩纤维生物巢照片。
其中，1三角悬挂钩，2出水口，3微孔增氧盘，4玄武岩纤维填料，5进水口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施方案进行更详细的说明。
如图1所示，本实施例的基于玄武岩纤维填料的水处理反应器，包括水处理反应器本体，所述水处理反应器本体内部设有玄武岩纤维填料4，所述水处理反应器本体上方设有若干三角悬挂钩1，每根所述三角悬挂钩1上垂直悬挂有玄武岩纤维填料4，所述玄武岩纤维填料4位于所述水处理反应器本体内，所述水处理反应器本体上设有出水口2和进水口5，所述水处理反应器本体的底部设有若干微孔增氧盘3，每个所述微孔增氧盘3位于相邻的两个玄武岩纤维填料4之间。
优选的，本实施例的玄武岩纤维填料4为绳状结构，所述玄武岩纤维填料4上均匀布置有多个玄武岩纤维束，每个所述玄武岩纤维束是由多根玄武岩纤维单丝绞缠而成，其中玄武岩纤维单丝直径13μm，所述玄武岩纤维束的直径为15cm，每束所述玄武岩纤维填料4的长度为15cm，质量15克，在水处理反应器本体内呈直拉均匀式悬挂。玄武岩纤维填料的间距可通过三角悬挂钩1在12～40cm之间调整，水处理反应器本体底部的增氧盘3设置在相邻的BF填料之间，防止剪切力过大对玄武岩纤维填料强力冲击而导致微生物的脱落。BF填料浸没在水中，随时间的增加，活性污泥中的微生物在玄武岩纤维填料4上吸附，最后形成自内向外依次为厌氧层、缺氧层和好氧层的生物巢。玄武岩纤维填料4的不同布局方式可使微生物更有效的利用水中的溶解氧，降低能耗的同时改善氧传质效果，提高污染物的处理效率。
本实施方式除了提供的上述水处理反应器以外，还需要配合蠕动泵、沉淀池、进水泵和进水池进行使用。污废水通过进水泵从进水池输送至反应池底部，进水经曝气与水处理反应器底部的水充分混合，进行高效处理，处理后经出水口进入沉淀池进行固液分离，沉淀池中一部分污泥通过蠕动泵回流进反应器中，少量剩余污泥排出。
实施例1：以江苏省镇江市某污水厂的活性污泥为对象，采用间歇式运行方式进行生物巢的培养和污水处理。反应器进水的水质如表1所示：
表1进水的污水水质情况
| 水质指标 | 水温(℃) | pH | COD(mg/L) | NH9-N(mg/L) | TN(mg/L) |
| 含量 | 20～30℃ | 6.5～9.0 | 180～350 | 20～35 | 25～45 |
具体步骤如下：
从镇江市某污水处理厂取得活性污泥，测得该活性污泥混合液悬浮固体浓度为3100mg/L，活性污泥沉降比为25％，污泥容积指数为83.3ml/g，具备较好的沉降性能，驯化一段时间后，将BF填料垂直悬挂在反应器内部，调整玄武岩纤维填料间距，水力停留时间为6～10h。15天后，BF填料上形成“生物巢”。在整个运行过程中，监测系统的pH值，控制pH值范围为6.5～8.0之间，并通过调节气水比控制溶解氧浓度为0.5～4.0mg/L。
系统连续运行30天，取出水口水样进行化验，取其平均值。BF填料不同间距在相同条件下出水情况如表1所示：
表1BF填料不同间距在相同条件下出水水质情况
实施例2：采用实施例1中的废水进水水质和本发明中连续式培养方法进行生物巢的培养和废水处理，具体步骤如下：
将混合液悬浮固体浓度为3100mg/L的活性污泥加入反应器中进行驯化，污水从反应器底部的进水口连续泵入，曝气器连续曝气，反应后混合液从反应器出水口流出后进入沉淀池中进行固液分离，上清液从沉淀池上部溢出，沉淀池污泥一部分回流至反应器，另一部分作为剩余污泥排出。15天后，基于玄武岩纤维的微生物巢球体形成，运行过程中，控制反应器的pH值在7.0～8.0，溶解氧在2.0～4.0mg/L。
系统连续运行30天，取沉淀池出水口进行分析。BF填料不同间距在相同条件下出水情况如表2所示：
表2三个反应器在相同条件下出水水质情况
实施例3：以镇江市某印染企业排放的废水为对象，采用本发明连续式运行培养方法进行微生物巢的驯化培养及废水的处理，进水的水质如表4所示。
表3进水的废水水质情况
| 水质指标 | 水温(℃) | pH | COD(mg/L) | NH9-N(mg/L) | TN(mg/L) |
| 含量 | 28～35℃ | 6.5～8.5 | 450～650 | 25～40 | 30～45 |
具体步骤如实施例3，BF填料不同间距在相同条件下出水情况如表5所示：
表4三个反应器在相同条件下出水水质情况
由上述案例可知，BF填料间距20cm时，在相同的时间、相同的反应条件下氨氮、总氮和COD的去除率都较高，表明BF填料间距20cm要优于间距15cm和25cm。
Claims (10)
1.一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，包括水处理反应器本体，所述水处理反应器本体内部设有玄武岩纤维填料(4)，其特征在于，所述水处理反应器本体上方设有若干三角悬挂钩(1)，每根所述三角悬挂钩(1)上垂直悬挂有玄武岩纤维填料(4)，所述玄武岩纤维填料(4)位于所述水处理反应器本体内，所述水处理反应器本体上设有出水口(2)和进水口(5)，所述水处理反应器本体的底部设有若干微孔增氧盘(3)。
2.根据权利要求1所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，每个所述微孔增氧盘(3)位于相邻的两个玄武岩纤维填料(4)之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，所述玄武岩纤维填料(4)为绳状结构，所述玄武岩纤维填料(4)上均匀布置有多个玄武岩纤维束，每个所述玄武岩纤维束是由多根玄武岩纤维单丝绞缠而成。
4.根据权利要求3所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，所述玄武岩纤维单丝直径13μm，所述玄武岩纤维束的直径为15cm。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，每束所述玄武岩纤维填料(4)的长度为15cm，质量15克，在水处理反应器本体内呈直拉均匀式悬挂。
6.根据权利要求5所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，相邻两束玄武岩纤维填料(4)的间距为12～40cm。
7.根据权利要求5所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，相邻两束玄武岩纤维填料(4)的间距为20cm。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，所述水处理反应器本体内的溶解氧浓度为2.0～4.0mg/L，反应温度为15～40℃，pH为6.0～9.0。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，所述水处理反应器本体内的溶解氧浓度为2.0mg/L。
10.根据权利要求1或2所述的一种基于玄武岩纤维填料的污/废水处理反应器，其特征在于，所述水处理反应器本体内的温度为30℃，pH为7.5。
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