CN110372090A - 一种生物流化床反应器及废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物流化床反应器及废水处理装置，该生物流化床反应器包括出水区和泥水混合曝气区，出水区和泥水混合曝气区连通，出水区设有出水管，泥水混合曝气区的底部安装有旋切混流曝气器，旋切混流曝气器用于对污泥混合液和废水进行搅拌和曝气，旋切混流曝气器的进气口设有鼓风机，泥水混合曝气区的一侧设有进水管，泥水混合曝气区的底部设有内循环进水管。本发明采用鼓风曝气和旋切混流曝气器，有效降低了所需的能耗，节约了运行成本。
Description
技术领域
本发明属于好氧废水处理技术领域，尤其涉及一种生物流化床反应器及废水处理装置。
背景技术
工业化和农业集约化的高度发展，导致污水排放量不断增加，同时工业污水往往含有毒害及难生物降解的污染物，使得现有污水处理设施在面积和效率等方面难以满足目前污水水质及污水量的要求。因此处理效率高、基建投资与运行成本低、占地面积小的新型污水处理技术的开发及应用，始终是水处理领域工作及研究人员关注的问题。HCR工艺应运产生，HCR是活性污泥法的一种发展，是目前广为接受的一种高效率的好氧生物处理技术。
现有的HCR(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的，该工艺融合了高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，并具有深井曝气和流化污泥床的特征。因此其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短，是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理办法。
而该工艺在实际运行过程中，存在一些不足，传统HCR采用高速射流曝气，虽无需额外气源，但运行时大量能量被水的动能所消耗，能耗颇大。
发明内容
本发明提供了一种生物流化床反应器及废水处理装置，采用鼓风曝气和旋切混流曝气器，有效降低了所需的能耗，节约了运行成本。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种生物流化床反应器，包括出水区和泥水混合曝气区，所述出水区和所述泥水混合曝气区连通，所述出水区设有出水管，所述泥水混合曝气区的底部安装有旋切混流曝气器，所述旋切混流曝气器用于对污泥混合液和废水进行搅拌和曝气，所述旋切混流曝气器设有进气口，所述进气口的空气管道口设有鼓风机，所述泥水混合曝气区的一侧设有进水管，所述泥水混合曝气区的底部设有内循环进水管。
本发明一优选实施例，所述反应器为两端连通的圆柱形容器，所述出水区设置在所述反应器的上部，所述泥水混合曝气区设置在所述反应器的下部。
本发明一优选实施例，所述旋切混流曝气器包括曝气头和安装底座，所述曝气头底部设有凸出部，所述曝气头的凸出部嵌入所述安装底座内；
所述空气管道包括空气竖管和空气支管，所述空气支管的入口处设有所述鼓风机，所述空气竖管一端固定连接所述曝气头的进气口，另一端与所述空气支管可拆卸连接，如若曝气头发生堵塞或者需要清理时，此时只需要将空气竖管与空气支管的连接拆卸，将空气竖管提起，即可将曝气头提出，便于对旋切混流曝气区定期清理。
本发明还提供了一种废水处理装置，包括权利要求1-3任意一项所述的生物流化床反应器。
优选地，还包括调节池、MBR池，所述MBR池内有膜组件，用于泥水分离；
所述调节池与所述生物流化床反应器的进水管连接，所述生物流化床的出水管和所述内循环进水管均与所述MBR池连接。
优选地，所述MBR池与所述内循环进水管之间的管道设置污泥回流泵。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)本发明的反应器在底部安装有旋切混流曝气器，在旋切混流曝气器的进气口设有鼓风机，即将鼓风机的出风口连接旋切混流曝气器的进气口，对旋切混流曝气器进行鼓风曝气，因此将旋切混流曝气器代替HCR工艺中的射流器，以鼓风曝气代替射流曝气，不仅省掉了射流泵，而且旋切混流曝气器可以在不额外增加功耗、仅靠水流的动力的情况下进一步加强气液固三相高效的混合程度，提高氧气的利用率，强化曝气的效率，因此采用此反应器可有效降低能耗，节约成本。
(2)本发明的反应器将旋切混流曝气器安装在生化池底部，且采用鼓风曝气的形式，避免出现死水区以及气堵现象。且在增大水量之后，可始终保持大高径比进行曝气，从池底往上进行曝气搅拌，而不会存在死水区，从而进一步缩小占地面积。
(3)本发明所采用的旋切混流曝气器，在充分曝气充氧的同时，会对混合液进行充分的搅拌，并且采用鼓风曝气的形式，现状良好的活性污泥菌胶团并不会被轻易打碎，进而不会产生过量的生物泡沫，无需另外设置脱气池，而且可以保持活性污泥絮体的完整性，有利于后续泥水分离。
附图说明
图1为本发明的生物流化床反应器的结构示意图；
图2为实施例2的一种废水处理装置。
附图标记说明：1-调节池；2-进水管；3-泥水混合曝气区；4-出水区；5-出水管；6-旋切混流曝气器；7-空气管道；8-鼓风机；9-内循环进水管；10-MBR池；11-膜组件；12-膜出水管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种生物流化床反应器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
需要说明的是本发明主要针对HCR工艺中的告诉射流曝气进行改进，传统HCR采用高速射流曝气，虽无需额外气源，但运行时大量的能量被水的动能所消耗，能耗颇大，同时易产生气堵现象，即射流出水由于出口压力不够无法达到导流筒底部，导流筒底部则形成死水区，而污水在反应池内形成短流，停留时间变短，出水无法达到工艺设计要求；且处理水量增大后，反应器无法做到大高径比，其占地小的优势无法完全体现。
目前多数对HCR工艺的改进集中于对射流曝气中射流泵及射流器进行比选更换，增大射流泵的扬程，改良射流曝气的曝气效果，克服气堵现象的发生。或是另辟蹊径，对HCR工艺进行一些其他功能上的拓展或延申。但对其本质并未进行有效的改良，依然存在着能耗过高的问题。
实施例1
参看图1，本实施例提供了一种生物流化床反应器，包括出水区4和泥水混合曝气区3，出水区4设有出水管5，泥水混合曝气区3的底部安装有旋切混流曝气器6，旋切混流曝气器6用于对污泥混合液和废水进行搅拌和曝气，旋切混流曝气器6的进气口设有鼓风机8，通过空气管道7连接鼓风机8，泥水混合曝气区3的一侧设有进水管2，泥水混合曝气区3的底部设有内循环进水管9；
废水经进水管2进入泥水混合曝气区3，同时回流的污泥经内循环进水管9进入泥水混合曝气区3，鼓风,8通过空气管道7将空气进入旋切混流曝气器6，污泥和废水在旋切混流曝气器6的曝气搅拌下混合均匀反应，处理后的废水将溢流至位于反应器的出水区4，经出水管5排出。
本实施例的反应器在底部安装有旋切混流曝气器6，在旋切混流曝气器6的进气口设有鼓风机8，即将鼓风机8的出风口连接旋切混流曝气器6的进气口，对旋切混流曝气器6进行鼓风曝气，因此将旋切混流曝气器6代替HCR工艺中的射流器，以鼓风曝气代替射流曝气，不仅省掉了射流泵，而且旋切混流曝气器6可以在不额外增加功耗、仅靠水流的动力的情况下进一步加强气液固三相高效的混合程度，提高氧气的利用率，强化曝气的效率，因此采用此反应器可有效降低能耗，节约成本。
本实施例的反应器将旋切混流曝气器6安装在生化池底部，且采用鼓风曝气的形式，避免出现死水区以及气堵现象。且在增大水量之后，可始终保持大高径比进行曝气，从池底往上进行曝气搅拌，而不会存在死水区，从而进一步缩小占地面积。
需要说明的是现有工艺中射流曝气在实际运行中，因射流泵运行时吸入污泥，经过泵及射流器的高速射流循环，活性污泥菌胶团易被打碎，在与空气的充分接触下，出水的污泥含有大量气泡，使得反应罐内大量泡沫生成，导致污泥难以沉降等问题。
而本实施例的所采用的旋切混流曝气器6，在充分曝气充氧的同时，会对混合液进行充分的搅拌，并且采用鼓风曝气的形式，现状良好的活性污泥菌胶团并不会被轻易打碎，进而不会产生过量的生物泡沫，无需另外设置脱气池，而且可以保持活性污泥絮体的完整性，有利于后续泥水分离。
本实施例的一优选实施例，反应器为两端连通的圆柱形容器，出水区4设置在反应器的上部，泥水混合曝气区3设置在反应器的下部。
本实施例的一优选实施例，旋切混流曝气器6包括曝气头和安装底座，曝气头底部设有凸出部，曝气头的凸出部嵌入安装底座内；空气管道包括空气竖管和空气支管，空气支管的入口处设有鼓风机，空气竖管一端固定连接曝气头的进气口，另一端与空气支管可拆卸连接，如若曝气头发生堵塞或者需要清理时，此时只需要将空气竖管与空气支管的连接拆卸，将空气竖管提起，即可将曝气头从安装底座上提起，进而将曝气头从反应器底部提出，便于对旋切混流曝气区定期清理。
本实施例所采用的旋切混流曝气器6具有五大优势：(1)采用可拆卸的安装方式(不固定于反应器底部)，拆装方便，便于对旋切混流曝气区定期清理，不会对污水站停用后反应器的再利用产生影响；(2)具有强劲的搅拌功能，完全可替代传统的搅拌设备，且无需维护保养；(3)充氧效率高，压损小，综合能耗较微孔曝气器低10％～30％，且因无需维护保养而可大大降低设备维护成本；(4)曝气器特殊的结构设计，克服了微孔曝气器易脱落、易老化、易堵塞等缺陷，特别适用于高污泥浓度、高悬浮物浓度、高硬度、易结垢的水质；(5)使用寿命长，达10年以上
本实施例同现有技术相比，通过对现有工艺中曝气系统的改进，将射流曝气替换为旋切混流曝气，通过鼓风从反应器底部进行曝气搅拌，从而避免了气堵现象；本发明可增大反应器的高径比，在同等停留时间的情况下，可有效的节省占地面积，同时节省了能耗，可降低单位废水的处理费用，该高效旋切混流生化反应器使用寿命长，维修简单。
应用案例
处理对象为上海某化工厂的生产废水(专业生产活性染料、酸性染料及助剂)，处理水量为20t/d。将一级好氧池的射流曝气改为鼓风曝气及专利曝气器后，省掉了射流泵(7.5kW，1台)的电耗，约144kW·h/d，电费单价以0.7元/kW·h计，处理量以20m3/d计，则吨水电费节省5元/m3。
实施例2
本实施例提供了一种废水处理装置，包括上述实施例的生物流化床反应器。
参看图2，一优选实施例中还包括调节池1、MBR池10，MBR池10内有膜组件11，用于泥水分离；
调节池1与生物流化床反应器的进水管2连接，生物流化床的出水管5和内循环进水管9均与MBR池10连接，MBR池10与内循环进水管9之间的管道设置污泥回流泵。
该废水处理装置的工作过程如下：
调节池1的废水经泵提升后通过进水管2进入生物流化床反应器，生物流化床反应器池底安装有旋切混流曝气器6，旋切混流曝气器6的进气口通过空气管道7与鼓风机8相连，起到鼓风曝气充氧及混合搅拌的作用，在生物流化床反应器内通过好氧微生物的降解作用，可将废水中的污染物去除。经生化处理后的废水经出水管5进入后续处理单元MBR池10，MBR池10内有膜组件11，完成泥水分离，分离的水通过膜出水管12外排，MBR池10内的污泥一部分通过内循环进水管9回到生物流化床反应器，一部分剩余污泥则排出生化系统至污泥处理系统。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种生物流化床反应器，其特征在于，包括出水区和泥水混合曝气区，所述出水区和所述泥水混合曝气区连通，所述出水区设有出水管，所述泥水混合曝气区的底部安装有旋切混流曝气器，所述旋切混流曝气器用于对污泥混合液和废水进行搅拌和曝气，所述旋切混流曝气器设有进气口，所述进气口的空气管道口设有鼓风机，所述泥水混合曝气区的一侧设有进水管，所述泥水混合曝气区的底部设有内循环进水管。
2.根据权利要求1所述的生物流化床反应器，其特征在于，所述反应器为两端连通的圆柱形容器，所述出水区设置在所述反应器的上部，所述泥水混合曝气区设置在所述反应器的下部。
3.根据权利要求1所述的生物流化床反应器，其特征在于，所述旋切混流曝气器包括曝气头和安装底座，所述曝气头底部设有凸出部，所述曝气头的凸出部嵌入所述安装底座内；
所述空气管道包括空气竖管和空气支管，所述空气支管的入口处设有所述鼓风机，所述空气竖管一端固定连接所述曝气头的进气口，另一端与所述空气支管可拆卸连接。
4.一种废水处理装置，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的生物流化床反应器。
5.根据权利要求4所述的废水处理装置，其特征在于，还包括调节池、MBR池，所述MBR池内有膜组件，用于泥水分离；
所述调节池与所述生物流化床反应器的进水管连接，所述生物流化床的出水管和所述内循环进水管均与所述MBR池连接。
6.根据权利要求5所述的废水处理装置，其特征在于，所述MBR池与所述内循环进水管之间的管道设置污泥回流泵。
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