CN1125786C

CN1125786C - 用于净化被污染的废水的反应器

Info

Publication number: CN1125786C
Application number: CN97195887A
Authority: CN
Inventors: G·奥多柏茨
Original assignee: GB ODOBEZ Srl
Current assignee: Barish & Co. Emilio & Co CIEM general partnership; Ciem Equipment LLC
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2003-10-29
Anticipated expiration: 2017-05-06
Also published as: HU221784B1; EE9800434A; KR20000022135A; AU717132B2; PL330898A1; EP0907615B1; KR100451558B1; AU2952497A; HUP9903665A2; GR3033349T3; JP2000512545A; ITMI961291A0; ITMI961291A1; US6090277A; HUP9903665A3; TR199802697T2; BR9709987A; EE03913B1; PL188171B1; CN1223624A

Abstract

将被污染的废水送入一个装有许多靠近槽底并与之平行的空化充氧器(5，6，11)的槽(1，100)中，这些充氧器被分为三种类型，第一种(5)排出再循环的水和空气，第二种(6)排出从槽的上部区域吸入的水、空气以及污泥和泡沫，这两种类型都适于在槽中产生污水的湍动(F1，F2-F3，F4)，第三种(11)适于产生另外的污水的湍动。

Description

用于净化被污染的废水的反应器

技术领域

本发明涉及一种用于净化被污染的废水的反应器，尤其涉及一种以强制循环来净化工业和民用残留污水的物理-化学-生物类型的反应器。

背景技术

现有技术包括空气和/或氧气生物反应器的使用，在下面用一个实例对其进行了详细的解释，参照图1，其中：

E＝待净化的水的入口

N＝中和槽

CH＝中和物配料

V1＝均化槽

V2＝生物反应槽

V3＝污泥倾析槽

A＝空气或O₂的输入

RF＝污泥循环，以及

FS＝废污泥。

空气或氧气以下列方式中的一种供给：

1-通过均匀分布在槽V1和V2底部的多孔板或管输入压缩空气或氧气；

2-通过装有分布在槽V1和V2底部一些位置上的喷嘴的泵通过文丘里管效应吸入空气或氧气；

3-通过安装在槽V1和V2自由表面处的转片将水升高并将其喷洒到周围的空气中，在其下落过程中使其曝气。

现有技术的缺点如下所述：

-至少需要三个槽，为达到中和还要使用化学品；

-需要通过具有可变孔径--例如在30μ和250μ之间--的多孔板或管将压缩空气或氧气加入水中，由此所产生的膨胀的微气泡减少了在上述孔径值下已经很小的气体-水接触面积。

-通过几个具有大直径水喷口--例如40-80mm--的文丘里型喷嘴，以大约1.5-2Kg/cm²的水压力供料没有增大空气-水的接触面积，因为此喷口没有处在空化(cavitation)状态。

-喷射器中的空气和氧气受到阻碍，而且不象希望的那样被充分地混合于水中。

-水被一个离心叶轮升高1或2米并被喷射到周围的空气中；假定打破表面张力(空化)的能量很少，在这种情况下也没有产生适当的空气-水的接触表面。

-在上述三种用于供料的方法中，没有一种出现由污泥浮选而引起的同时分离现象，只是出现重新混合。

-在上述的三种方法中，空气-水接触表面的粗糙以及有限的面积不能产生任何有益的对pH自然修正和毒性的明显降低，原因是无机还原物质的存在(化学反应是由充分的氧的分子溶解产生的)。

-对水的处理产生废污泥(FS)；

-均化槽和生物反应槽的持久时间实际上受限于所述两槽之间的体积比以及待净化的水每小时的输送量。

发明内容

本发明克服了上述的缺点，而且其特点如第一条权利要求所述，是一种用于净化被污染的废水的反应器，其特征在于它包括：a)一个槽，被污染的废水被输入其中并被净化，在所述的槽中有许多由加压的再循环水供料的空化充氧器，参照Ambrogio AFFRI的意大利专利No 1 147 264，或等同装置，它们被水平地安装在至少一个在槽的下部的平面上，这些充氧器包括排出水和大气的一级充氧器和排出在槽的上部区域吸入的水和空气加污泥和泡沫的二级充氧器，该一级和二级充氧器都被安装成能产生大体上与槽的侧壁平行的一种一级湍动，以及沿槽的垂直面方向的一种二级湍动，以下述方式导致槽中液体的整体循环以及三个区域的形成，空气与污泥和泡沫一同被送至其中的上部第一区，发生反应和浮选的中间第二区，以及低于所述的平面、净化后的水在其中聚集的第三区；b)一台泵，它将净化后的水吸入第三区中的一个区域以使其返回至所述的第二区，以及至少一根下端开口于所述同一区域、上端开口于第二区的管，以在所述第二区内引起生物量的第一部分的循环。

在这里，空化充氧器--或更简单地称为充氧器--是指为了在某种状态下操作而设置的充氧器，即液体在充氧器内水和空气混合的区域以低于大气压的压力流出，换句话说就是在流出液体的总能量是完全动态的状态下操作。

上述充氧器本身又分为一级充氧器和二级充氧器(见文中的解释)，具有上述充氧器布局的本发明的反应器是一种强制循环的反应器。其中还产生了一种二级湍动，它使污水从槽的底部到顶部再循环，反之亦然；以这种方式，从上面开始形成了三层，可将其分为第一区或污泥与泡沫区，第二区或反应与浮选区，以及第三区或净化水或原生水区。一级充氧器被均匀分布在靠近槽底并与之平行的一或多个平面上，正好处于第二和第三区的交界区域，而二级充氧器被安装在与上述平面相同的一或多个平面上，但只分布在槽底的一部分。

对充氧器进行上述布置的目的，是通过从这些充氧器中流出的空气-水混合物的推力，在槽中液体的第二区产生整体循环。待净化的污水从槽的一端进入，被净化后从另一侧排出。再循环的液体——即在第二区循环的液体——被一台泵抽吸并在压力下被送至由一条输送管和一个水分配网络供料的一级充氧器。由于液体以一定的压力进入所有的一级充氧器并通过喷嘴从其中流出，这些充氧器通过一条伸到第一区上液面之外的一级管吸入大气。

许多二级充氧器通过一条开口于第一区的管吸入空气加污泥和泡沫的混合物。

其中设置有所有充氧器的最高的水平平面确定第二和第三区之间的分隔区域。一级充氧器在其平面上的分布必须达到一定的密集度(每平方米的充氧器数)以通过从其中流出的空气产生一种浮选作用，该作用能够在反应和浮选区将通常由液体中的有机污染物自己产生的活性生物污泥分离并使其保持悬浮状态。上述充氧器的布置使得移动液体(它的流动始于最高的充氧器平面的上部水平)被从一级充氧器中流出的空气连续穿过，即处在所有第二区中，尽管这些充氧器没有占据全部的位置。这保证了浮选的有效性，浮选作用使得在该区域具有最高有机物浓度水平的液体与在下面的第三区具有低浓度的残留有机物的液体分离并区分开来。

由于浮选作用，空气加污泥和泡沫形成于第一区，它们通过每一根二级管被抽吸；它们在二级充氧器中的进一步通过代表在用于反应和浮选的第二区的液体生物量中的污泥和泡沫的第一部分再循环。

以相同的方式，一条三级管的上端开口于第二区，下端开口于第一区，泵在第一区吸入被净化的水产生一股生物量的流动，它代表在反应和浮选区的第二部分再循环，所述管道沿其长度方向上装有一个分流阀(partialization valve)，以调节将被再循环的液体生物量的量。

一种选择是反应器可包括一些辅助充氧器，它们中的每一个都被一个柱状套管(cylindrical collar)包围并与一条开口于第二区的四级管相连，目的是通过文丘里效应的吸引进行生物量的第三部分再循环。

另外一种选择是当被处理的水中有大量的污染物，表面污泥和泡沫的形成过多且失去控制时，反应器可以包括一个表面刮除装置。

本发明的主要优点是：

-在现有技术中，不同的功能实际上被分开并在不止一个槽中进行，而在本发明中，它们全部在一个单独的紧凑结构中进行，这样就明显地减少了所需的空间。

-通过充氧器的所有液体物质的再循环通过一台泵进行操作，根据所需处理污水的污染程度，泵每小时再循环的水量可以是每小时加入到槽中的水量的倍数，这种再循环增加了空气-水的接触时间，根据下述公式，接触时间被表达为槽体积与待处理废水每小时输送量(单位是m³/h)的比率：

t＝(R/E).(V/E)+(V/E)，其中：

t是接触时间，单位是小时，

R是泵每小时的输送量，

E是每小时污水的输送量，单位是m³/h，

V是槽的体积，单位是m³。

实例：(R/E)＝2且(V/E)＝24时，我们就得到t＝48+24＝72小时；

当槽装有空气压缩机和多孔板时，t值只简单地等于V/E＝24小时；那就是说在所述实例中，本发明使接触时间的值为现有技术中通常时间(24小时)的三倍。

-当空气被吸入并在充氧器中处于液体空化状态时，充氧器在其平面上反向分布以及在由它们的推力而引起的废水循环的分布使空气中氧气的微扩散在整个物流中是均匀的。这种微扩散不仅维持了反应区(现有技术的V₂阶段)中的生物反应，而且还在充氧器以及相同的反应与浮选区(现有技术的N和CH阶段)内激活了氧化物-减少和自然中和反应；另外，它还通过向反应和浮选区的漂浮促进了胶态颗粒的分离(H区中的污泥和泡沫浓缩器，氨气和挥发性物质的提取器)。

澄清发生的区域代替了现有技术中的V3阶段。

污泥以及污泥和泡沫的再循环分别通过二级管和泵以及通过三级管在反应器内进行，而不是在反应器外。在这两种情况中，污泥都经过安装在分隔第二和第三区的平面上的充氧器。

没有产生污泥就获得了很大程度的净化。它的优点是不仅使随后通过的各个净化阶段所需的体积较小，而且对于相同的最终结果，产生了总体上较少量的污泥。

本反应器的紧凑和多功能的特征使得在测试中检测到几乎对水的完全脱毒，保护和获得了对适于细菌生活的环境的稳定性；而且由于浮选作用，本反应器还显示了它通过分离和降解来减少存在于经处理后流出的水中有色和降低液体表面张力的(tenso-active)物质的能力，这些物质也是有毒物质。现有技术不能以显著的程度提供这种能力。本反应器处理的水表现出不寻常的质量稳定性和进一步在高效精制装置中处理的适应性。

附图说明

在这里将用一个实施方案的一个实施例对本发明进行更为详细的解释，参照附图，其中的第一个图是作为为了理解现有技术和本发明之间区别的参照；在图中

图1是一个方框图，

图2是第一个俯视图，

图3是一个纵向垂直剖视图，

图4是第二个俯视图，

图5是一个详图，

图6是一个曲线图，

图7是第三个俯视图，

图8是一个横向剖视图。

具体实施方式

图1已经在本文的开始进行了介绍。

图2和图3共同显示了一个有效容积为2000m³的长方形平面的槽。将被处理的污水从导管2进入反应器，经净化后沿垂直管T1和导管3排出；靠近槽1底部的平面4上装有88个一级充氧器5，它们的轴与槽的底部平行并均匀分布在槽的纵轴I-I的两侧，一侧的44个充氧器按照箭头F1的方向朝向图中的右手侧，另44个按照箭头F2的方向朝向左手侧；相似地，安装了12个二级充氧器6，其中6个朝右6个朝左，通过一个泵8经一条导管和一个分布网络7以一定的压力向所述充氧器5和6中供水，泵的输送量为100m³/h，压头80m，功率消耗为28kW；每一个一级充氧器5还与一条一级垂直管T2相连，后者开口于槽的上液面之上以吸入大气，而每一个二级充氧器6还与一条二级管T3相连，后者开口于第一区以吸入空气加污泥和泡沫的混合物，这样就在槽的第二区中形成了污泥和泡沫的部分再循环(参见箭头F3和F4)；至少装有一条上端开口于第二区的上部、下端开口于第三区的三级管T4，泵8在第三区由导管D1吸入被净化的水以使其通过充氧器沿导管D2和7返回第二区，所述的三级管带有一个分流阀10，四个装在槽左侧附近的两个朝右两个朝左的辅助充氧器11分别处于槽纵轴的一侧和另一侧，它们中的每一个都是通过供水和分布网络7供料并被一个柱状套管包围且与一条四级管T5相连，T5开口于第二区的上部以通过文丘里效应引起生物量的二级再循环(详见图5)。

图4显示了一个具有圆形平面的槽100中充氧器5、6和11的分布；它们由供料和分布网络70供料并取与槽的圆形平行且相切的方向；该反应器还装有3、8、D1、D2、T1、T2、T3、T4和T5部分，在图2和3中已对它们进行了描述；污水按照箭头F进行圆周运动。

图5显示了一个辅助充氧器11，它包括一个根据所引用专利的充氧器5，但装有便利地延伸超过充氧器出口的套管40；套管的作用是通过一条四级管T5从第二区回收水和污泥；在上游，充氧器5从A通过导管7并由喷嘴50接收来自第三区的处于一定压力下的再循环水，而从上部由B通过管T3接受来自第一区的空气、污泥和泡沫。R1是指最大湍流和充分交换表面的区域，R2显示的是形成空气-原生水混合物的区域。可以看到，套管40在管T3和T5的连接处之间的部分是封闭的。

图6是充氧器的实验曲线；它显示每小时输入槽1的氧气量等于0.324×100个充氧器＝32.4Kg氧气/小时。通过导管2进入槽的污水的平均输送量为35m³/h。

表征水的污染参数如下：

化学需氧量(C.O.D.)＝1350mg/l

降低液体表面张力的物质总量(95％非离子+5％阴离子)＝150mg/l

硫化物+亚硫酸盐(毒性物质)＝100mg/l

pH＝4-4.5

经过与O₂保持或接触一段实际时间t之后

t＝(R/E)×(V/E)+V/E＝(100/35)×(2000/35)+(2000/35)≌220小时

从导管3中排出的水(图2和3)的参数如下：

剩余的化学需氧量(C.O.D.)＝590mg/l

降低液体表面张力的物质总量＝20mg/l

硫化物+亚硫酸盐＝痕量

pH＝6.6-6.8

可以推算出下列性能：

1-需氧量的减少＝(1350-590)/1350)×100＝56.29％

2-降低液体表面张力的物质的减少＝(150-20)/150)×100＝86.66％

3-硫化物+亚硫酸盐(毒性物质)的减少＝99.9％

4-在与输入的量相比所使用的氧气方面的性能＝(0.76×35)/32.4)×100＝82％

5-使pH从4至4.5之间自然修正到6.6至6.8之间，不需要添加化学物质。

图7和8显示了用于除去过量的污泥和泡沫的设备；在槽的上边界之上沿F5方向旋转的臂20推动这些污泥和泡沫直到它们落入接收器21中，在此处离心吸管22将它们吸起，打破它们的表面张力并将它们以液态排放到一个排放池23中。当然，可以用另一种适于“刮除”污泥和泡沫并将它们推入接收器的装置代替转动臂来实现这种设备，例如，许多便利地安装在与所述的上边界相切的转动的轮子上的桨叶，或者是一个与槽的边缘平行、朝向接收器的一股压缩空气。泵24保证液体污泥在反应器的第二区中再循环。

Claims

1.一种用于净化被污染的废水的反应器，其特征在于它包括：

a)一个槽(1，100)，被污染的废水被输入其中并被净化，在所述的槽中有许多由加压的再循环水(7)供料的空化充氧器(5，6，11)，它们被水平地安装在至少一个在槽的下部的平面(4)上，这些充氧器包括排出水和大气的一级充氧器(5)和排出在槽的上部区域吸入的水和空气加污泥和泡沫的二级充氧器(6)，该一级和二级充氧器(5，6)都被安装成能产生大体上与槽(1，100)的侧壁平行的一种一级湍动(F1，F2)，以及沿槽的垂直面方向的一种二级湍动(F3，F4)，以下述方式导致槽中液体的整体循环以及三个区域的形成，空气与污泥和泡沫一同被送至其中的上部第一区，发生反应和浮选的中间第二区，以及低于所述的平面(4)、净化后的水在其中聚集的第三区；

b)一台泵(8)，它将净化后的水吸入第三区中的一个区域(9)以使其返回至所述的第二区，以及至少一根下端开口于所述同一区域(9)、上端开口于第二区的管(T4)，以在所述第二区内引起生物量的第一部分的循环。

2.根据权利要求1的反应器，其特征在于泵(8)每小时的输送量是每小时加入到槽(1，100)中的污水量的倍数。

3.根据权利要求1的反应器，其特征在于在长方形、正方形或多边形平面的槽(1)中，所有的充氧器都被安装成朝向同一个方向。

4.根据权利要求1的反应器，其特征在于在长方形、正方形或多边形平面的槽(1)中，充氧器的数目通过平行于槽底部的对称轴(I-I)被分为两组，其中一组充氧器朝向一个方向(F1)，而另一组充氧器朝向相反的方向(F2)。

5.根据权利要求1的反应器，其特征在于在圆形平面槽(100)中，充氧器(5，6，11)朝向与槽的圆周的许多切线平行的方向。

6.根据权利要求1的反应器，其特征在于由于所有的一级充氧器(5)所接收的加压液体和通过喷嘴从其中流出的加压液体，这些充氧器通过一条伸到第一区上液面之外的一级管(T2)吸入大气，而所有的二级充氧器(6)通过一条开口于所述第一区的二级管(T3)吸入空气与污泥和泡沫的混合物。

7.根据权利要求6的反应器，其特征在于它包括一些辅助充氧器(11)，每个辅助充氧器都被一个套管(40)包围并与所述二级管(T3)和所述四级管(T5)相连以在所述第二区内获得生物量的第三部分再循环，套管(40)通过文丘里效应回收这些生物量。

8.根据权利要求1和7的反应器，其特征在于所述一级充氧器(5)在其平面上的分布以一定的密集度为特征以产生一种浮选作用，该作用能够在第二区将有机污染物自己产生的活性生物污泥分离并使其保持悬浮状态，而且辅助充氧器(11)的分布也以一定的密集度为特征，该密集度适合于以正比于被处理的水的输送量的量再循环液体生物量。

9.根据权利要求1的反应器，其特征在于它包括适于从所述第一区的表面将过剩污泥和泡沫刮除并将它们送至一个接收器(21)的装置(20)，一个离心吸管(22)将它们从接收器(21)中吸起，打破它们的表面张力并将它们以液态排放到一个收集池(23)中。

10.根据权利要求9的反应器，其特征在于一台泵(24)将污泥和泡沫从所述的池(23)送至反应器的第二区。