CN109437392A - 一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器 - Google Patents

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王龙飞
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Abstract

本发明公开了一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，属于污水处理技术领域，反应器为圆筒状，装置采用环隙气升结构，在曝气装置的作用下，气液混合流进入水流上升区，流经嵌在中心绳上的弹性填料，反应器中的曝气一方面提供底物降解所需要的氧气，另一方面改善了液体的流动状态，增强了传质；气液混合流经过溢流板进入布水池中，通过布水喷头均匀洒落在水流下降区中的填料上，在重力的作用下流经嵌在中心绳上的弹性填料到底部经由出水管排出，本发明装置集固定床生物膜反应器和环流反应器结构为一体，占地面积较小，结构简单，操作方便，处理效果更好更稳定，适宜推广使用。

Description

一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器。
背景技术：
生物膜法和活性污泥法并列，是最古老的水处理技术之一。生物膜反应器就是利用附着在填料表面的生物膜内的微生物的代谢活动来净化、去除污染物的，是目前国内外应用广泛的的一种高效污水处理技术。生物膜法具有出水水质好、占地面积小、运行成本较低的优点，典型应用有生物转盘、生物滤池、固定床生物膜反应器。
固定床生物膜反应器是以颗粒填料及其上附着生长的微生物膜为主要处理介质，让流体通过固定的固体物料所形成的的床层而进行反应的装置。
环流反应器是从鼓泡反应器的基础上发展起来的一类高效的气-液、液-固或气-液-固多相反应器。与鼓泡反应器相比，其结构简单，流体力学性能好，气液接触时间较长，总气含率较大，易于工程放大，效率较高而能耗较小，在化学工程和其它相关领域中有广泛的应用。
现在的固定床生物膜反应器和环流反应器在处理污水时存在以下问题：
(1)床层阻力大时，易产生压密和堵塞现象：特别是当生物填料颗粒较小时，污水流过时极易堵塞孔隙。
(2)易产生沟流现象：即由于径向流速分布不均时，流体打开了一条阻力很小的通道，以极短停留时间通过，极大地降低了处理效率。
(3)生物填料难清洗：传统的固定床生物膜反应器由于填料位置固定，装置拆卸清洗不方便存在生物填料清洗不及时、不彻底的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供填料填充方式更合理、占地面积小、不易发生沟流、生物膜易清洗、处理效果高效稳定、操作方便的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器。
一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，包括反应器外壳、弹性填料、中心绳、溢流板、布水喷头和布水池，所述反应器包括水流上升区和水流下降区，所述水流下降区与水流上升区通过溢流板分隔，所述水流上升区和水流下降区内部均贯穿有中心绳，所述布水池设于水流下降区的上方，所述布水喷头设于布水池中，所述弹性填料附着于中心绳上，所述水流上升区的底部设有曝气装置，所述水流下降区的底部设有出水管。
优选的，所述弹性填料的弹性细丝是高分子聚合物，并加入抗氧剂、亲水剂、稳定剂和吸附剂等添加剂材料，依靠中心绳将弹性丝均匀嵌入在它上面，填料呈放射状分布。
优选的，所述水流上升区的中心绳等距分布在溢流板与反应器壳体中心处；所述水流下降区的中心绳等距分布在溢流板围成的圆筒中。
优选的，所述曝气装置呈“丰”字形等间距设置，且与外界的风机相连。
优选的，所述布水喷头喷洒面积能覆盖水流下降区所有填料。
优选的，所述反应器外壳高度与底面圆直径比为1.5-2。
优选的，所述布水池容积应为进水流量的1/5-1/3。
优选的，所述水流下降区和水流上升区容积比应为1/3-1/2。
优选的，所述弹性填料应覆盖反应器内1/2-2/3的体积。
优选的，所述弹性填料距溢流板顶端距离应不小于溢流板总长的1/8；距溢流板底端的距离应不小于溢流板总长的1/8。
本发明的优点在于：(1)通过在中心绳上嵌入高分子聚合物组成的弹性细丝，合理密排生物填料避免发生填料堵塞现象；
(2)采用环隙气升的结构，在水流上升区通过曝气装置的作用使水流均匀通过填料，在水流下降区通过布水池和布水喷头使填料均匀分布在填料上，从而避免在填料间发生沟流现象，使处理效率降低；
(3)曝气装置产生的气体对水流上升区填料上的生物膜进行有效冲刷，水流下降区通过水流重力作用对填料进行冲洗，老化的生物膜可以自行脱落，填料表面的生物膜能够保持活性；
(4)反应器中的曝气一方面提供底物降解所需要的氧气，另一方面改善了液体的流动状态，增强了传质。
附图说明
图1为本发明的主装置图。
图2为本发明中中心绳在装置内的布置图。
图3为本发明中弹性填料在中心绳上的嵌入图。
其中：1-进水管，2-弹性填料，3-中心绳，4-溢流板，5-布水喷头，6-布水池，7-风机，8-出水管，9-水流下降区，10-水流上升区。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，包括反应器外壳、弹性填料2、中心绳3、溢流板4、布水喷头5和布水池6，所述反应器包括水流上升区10和水流下降区9，所述水流下降区9与水流上升区10通过溢流板4分隔，所述水流上升区10和水流下降区9内部均贯穿有中心绳3，所述布水池6设于水流下降区9的上方，所述布水喷头5设于布水池6中，所述弹性填料2附着于中心绳3上，所述水流上升区10的底部设有曝气装置1，所述水流下降区9的底部设有出水管8。
值得注意的是，所述弹性填料2的弹性细丝是高分子聚合物，并加入抗氧剂、亲水剂、稳定剂和吸附剂等添加剂材料，依靠中心绳3将弹性丝均匀嵌入在它上面，填料呈放射状分布。
在本实施例中，所述水流上升区10的中心绳3等距分布在溢流板4与反应器壳体中心处；所述水流下降区9的中心绳3等距分布在溢流板4围成的圆筒中。
在本实施例中，所述曝气装置1呈“丰”字形等间距设置，且与外界的风机7相连。
在本实施例中，所述布水喷头5喷洒面积能覆盖水流下降区10所有填料。
在本实施例中，所述反应器外壳高度与底面圆直径比为1.5-2。
在本实施例中，所述布水池6容积应为进水流量的1/5-1/3。
在本实施例中，所述水流下降区9和水流上升区10容积比应为1/3-1/2。
在本实施例中，所述弹性填料2应覆盖反应器内1/2-2/3的体积。
在本实施例中，所述弹性填料2距溢流板4顶端距离应不小于溢流板总长的1/8；距溢流板4底端的距离应不小于溢流板4总长的1/8。
基于上述，反应器采用环隙气升结构，通过鼓风机和布水池使污水与弹性填料充分接触，同时避免因填料过于细密而导致的堵塞现象或因径向流速分布不均而产生的沟流现象，大大提高了污水的处理效果和反应器运行的稳定性。
本发明装置工作流程：在调试挂膜成功后，正式工作阶段，分别在本发明的进水口和出水口取样，每个口各取三次样，每隔一天取一次水样，本发明装置持续运行6天后结束取样。选取COD、氨氮这两种常见的指标作为代表，实施例表明，一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器对中小流量污水中COD平均去除率分别为95.85％，93.93％，92.69％，91.29％，94.05％，92.65％，氨氮平均去除率为98.9％，96.89％，96.47％，97.22％，96.36％，96.67％，并且在连续的重复实验中，其去除效率波动不大，效果稳定。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，包括反应器外壳、弹性填料(2)、中心绳(3)、溢流板(4)、布水喷头(5)和布水池(6)，其特征在于，所述反应器包括水流上升区(10)和水流下降区(9)，所述水流下降区(9)与水流上升区(10)通过溢流板(4)分隔，所述水流上升区(10)和水流下降区(9)内部均贯穿有中心绳(3)，所述布水池(6)设于水流下降区(9)的上方，所述布水喷头(5)设于布水池(6)中，所述弹性填料(2)附着于中心绳(3)上，所述水流上升区(10)的底部设有曝气装置(1)，所述水流下降区(10)的底部设有出水管(8)。
2.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述弹性填料(2)的弹性细丝是高分子聚合物，并加入抗氧剂、亲水剂、稳定剂和吸附剂等添加剂材料，依靠中心绳(3)将弹性丝均匀嵌入在它上面，填料呈放射状分布。
3.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述水流上升区(10)的中心绳(3)等距分布在溢流板(4)与反应器壳体中心处；所述水流下降区(9)的中心绳(3)等距分布在溢流板(4)围成的圆筒中。
4.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述曝气装置(1)呈“丰”字形等间距设置，且与外界的风机(7)相连。
5.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述布水喷头(5)喷洒面积能覆盖水流下降区(9)所有填料。
6.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述反应器外壳高度与底面圆直径比为1.5-2。
7.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述布水池(6)容积应为进水流量的1/5-1/3。
8.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述水流下降区(9)和水流上升区(10)容积比应为1/3-1/2。
9.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述弹性填料(2)应覆盖反应器内1/2-2/3的体积。
10.根据权利要求1所述的一种具有弹性填料的环流固定床生物膜反应器，其特征在于：所述弹性填料(2)距溢流板(4)顶端距离应不小于溢流板总长的1/8；距溢流板(4)底端的距离应不小于溢流板(4)总长的1/8。
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