CN113277619A - 一种厌氧生物流化床 - Google Patents

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Abstract

本案涉及一种厌氧生物流化床，包括：生物池，其内部填充有生物填料；脱膜塔，其通过斜管和回流管实现与所述生物池循环连通；所述脱膜塔的腰部外壁还设置有磁性装置；分离塔，其与所述脱膜塔连通。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用三塔联用，水处理效率高，能源消耗低；生物池中填充有生物填料，用于微生物挂膜时效率高，时间短；具有一定吸附絮凝能力，可有效吸附废水中的金属离子和有机污染物；利用三塔收集的沼气对脱膜塔内生物填料进行沼气曝气，从而对填料表面老化的生物膜进行脱膜，实现生物膜的自动更新；分离塔进一步对泥水进行分离，使水处理效果更加彻底。

Description

一种厌氧生物流化床
技术领域
本发明涉及水处理装置领域，具体涉及一种厌氧生物流化床。
背景技术
生物流化床因其具有运行稳定、抗高负荷冲击等优点被应用与污水处理工艺中。厌氧生物流化床需要保持厌氧环境，同时又要保证流化床中的填料处于流化状态，因此能源消耗通常较大。并且，由于厌氧段不能进行曝气搅拌这对载体的密度要求就很严格，若载体密度过大则会造成悬浮困难，过小又不利于载体的流化；同时也要兼顾载体的粒径和孔隙率等，选择合适的载体对厌氧条件下生物的固着生长有很大的影响。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明旨在提供一种多塔联用的厌氧生物流化床，其内部填充有生物填料，复合载体材料密度适中，易于流化，充分利用产生的沼气来曝气脱模，减少能源消耗。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种厌氧生物流化床，包括：
生物池，其内部填充有生物填料；
脱膜塔，其通过斜管和回流管实现与所述生物池循环连通；所述脱膜塔的腰部外壁还设置有磁性装置；
分离塔，其与所述脱膜塔连通。
进一步地，所述斜管自所述生物池的顶部一侧向下倾斜并连通至所述脱膜塔的腰部。
进一步地，所述回流管自所述脱膜塔的底部向下倾斜并连通至所述生物池的底端。
进一步地，所述生物池、脱膜塔以及分离塔的顶部均具有沼气出口，并汇入至沼气管，沼气管末端连通有沼气池。
进一步地，所述脱膜塔内设置有曝气口，所述曝气口经曝气风机连通于所述沼气管。
进一步地，所述生物填料是以活性污泥作为厌氧厌氧生物流化床菌种生长于复合载体材料得到。
进一步地，所述复合载体材料的制备方法具体为：
1)将硅藻土置于1mol/L氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，随后在450℃下煅烧2h；冷却至室温后加入到1mol/L盐酸溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，在450℃下煅烧1h，水洗干燥，得到纯化硅藻土；
2)将所述纯化硅藻土与硅烷偶联剂KH570按照1:2的质量比共同加入到无水甲苯中，超声使其分散均匀，加热回流4-5h，自然冷却后离心，收集固体用乙醇洗涤，干燥，研磨，得改性硅藻土粉；
3)向反应瓶中加入等体积的乙醇和水，在氮气保护下，将所述改性硅藻土粉加入到反应瓶中，搅拌使其分散均匀，随后继续向反应瓶中分别加入改性硅藻土粉质量10％和1％的丙烯酰胺和甲基丙烯酸聚乙二醇酯，升温至70℃，搅拌下逐滴滴加过硫酸铵的水溶液，滴加完毕继续搅拌反应4h，反应结束后过滤干燥，得到聚合物接枝改性硅藻土粉；
4)将所述聚合物接枝改性硅藻土粉按20wt％的质量分数分散在乙醇中，加入等质量的磁性活性炭，超声使其分散均匀随后进行喷雾干燥，收集干燥微球置于干燥箱中烘干得到厌氧生物流化床用载体材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用三塔联用，水处理效率高，能源消耗低。
第一塔为生物池，生物池中填充有生物填料，其以活性污泥生长于本案自制复合载体材料制得，本发明采用的复合载体材料用于微生物挂膜时效率高，时间短；除了作为微生物附着生长的场所，其本身也具有一定吸附和絮凝能力，可有效吸附废水中的金属离子和有机污染物，再通过微生物的降解使水体处理更加彻底。
第二塔为脱膜塔，生物池中的生物填料流入脱膜塔中，利用三塔收集的沼气对脱膜塔内生物填料进行沼气曝气，从而对填料表面老化的生物膜进行脱膜，在气浮与重力的作用下，脱落的生物膜与载体分离，泥与水流入到分离塔中，载体在磁性装置的吸引下下沉，再通过回流管流回生物池中实现了生物膜的自动更新。
第三塔为分离塔，进一步对泥水进行分离，使水处理效果更加彻底。
附图说明
图1为本案的一种厌氧生物流化床示意图。
图中：1、生物池；11、生物填料；2、脱膜塔；21、曝气口；3、斜管；4、回流管；5、磁性装置；6、分离塔；7、沼气管；8、沼气池；9、风机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1所述，本案提供一种厌氧生物流化床，包括：
生物池1，其内部填充有生物填料11；
脱膜塔2，其通过斜管3和回流管4实现与所述生物池1循环连通；所述脱膜塔2的腰部外壁还设置有磁性装置5；
分离塔6，其与所述脱膜塔2连通。
在上述实施例中，所述斜管3自所述生物池1的顶部一侧向下倾斜并连通至所述脱膜塔2的腰部。
在上述实施例中，所述回流管4自所述脱膜塔2的底部向下倾斜并连通至所述生物池1的底端。
斜管3和回流管4促成了生物池1与脱膜塔2之间的循环连通。
在上述实施例中，所述生物池1、脱膜塔2以及分离塔6的顶部均具有沼气出口，并汇入至沼气管7，沼气管7末端连通有沼气池8。
在上述实施例中，所述脱膜塔2内设置有曝气口21，所述曝气口21经曝气风机9连通于所述沼气管7。
将三塔内产生的沼气收集，并用于对脱膜塔2内进行曝气，回收能源，减少能源消耗，也保持了系统的厌氧环境。
在上述实施例中，所述生物填料11是以活性污泥作为厌氧厌氧生物流化床菌种生长于复合载体材料得到。
在上述实施例中，所述复合载体材料的制备方法具体为：
1)称取一定量的硅藻土，将其置于1mol/L氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，随后在450℃下煅烧2h；冷却至室温后加入到1mol/L盐酸溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，在450℃下煅烧1h，水洗干燥，得到纯化硅藻土；
2)将所述纯化硅藻土与硅烷偶联剂KH570按照1：的质量比共同加入到无水甲苯中，超声使其分散均匀，加热回流4-5h，自然冷却后离心，收集固体用乙醇洗涤，干燥，研磨，得改性硅藻土粉；
3)向反应瓶中加入等体积的乙醇和水，在氮气保护下，将所述改性硅藻土粉加入到反应瓶中使其质量分数为20wt％，搅拌使其分散均匀，随后继续向反应瓶中加入改性硅藻土粉质量10％和1％的丙烯酰胺和甲基丙烯酸聚乙二醇酯(Mn＝400g/mol)，升温至70℃，搅拌下逐滴滴加过硫酸铵的水溶液，滴加完毕继续搅拌反应4h，反应结束后过滤干燥，得到聚合物接枝改性硅藻土粉；
4)将所述聚合物接枝改性硅藻土粉按20wt％的质量分数分散在乙醇中，加入等质量的磁性活性炭，超声使其分散均匀随后进行喷雾干燥，收集干燥微球置于干燥箱中烘干得到厌氧生物流化床用载体材料。
本案选用KH570与硅藻土接枝改性，在硅藻土末端引入甲基丙烯酰氧基，与丙烯酰胺以及甲基丙烯酸聚乙二醇酯进行自由基聚合形成无规共聚物，硅藻土存在于聚合物支链中。相比将硅藻土包覆在聚合物内，暴露在聚合物链外的硅藻土可以最大限度利用其多孔结构来提高载体材料的吸附能力，而亲水聚合物链的引入又增加了载体材料的亲水性，大大提高了生物挂膜效率。
活性炭结构中具有丰富的多孔结构，稳定性强，可通过孔隙结构来吸附微生物。但若活性炭数量过多，活性炭颗粒之间易形成重叠进而影响表面吸附位点的数量，从而降低微生物的吸附效果。本案将磁性活性炭与聚合物接枝改性硅藻土粉共同分散在乙醇中，利用疏水物质之间容易缔合的特性，使活性炭在聚合物接枝改性硅藻土粉表面均匀分散，再经喷雾干燥形成复合载体微球，各类型的载体材料通过一定的化学键以及分子间的缔合作用结合起来，得到了尺寸较为均一、密度适中的载体微球。
工程案例：对扬州市邗江区某村落的生活污水通过本案水处理装置前后的水质情况进行监测，进水前水质的COD：170mg/L，BOD5：30.2mg/L；悬浮物：22.5mg/L；TN：40.2mg/L；TP：4.4mg/L；氨氮：26.3mg/L；出水水质的COD：25.1mg/L，BOD5：6.0mg/L；悬浮物：4.1mg/L；TN：7.1mg/L；TP：0.5mg/L；氨氮：1.5mg/L；去除率均在80％以上。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种厌氧生物流化床，其特征在于，包括：
生物池(1)，其内部填充有生物填料(11)；
脱膜塔(2)，其通过斜管(3)和回流管(4)实现与所述生物池(1)循环连通；所述脱膜塔(2)的腰部外壁还设置有磁性装置(5)；
分离塔(6)，其与所述脱膜塔(2)连通。
2.如权利要求1所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述斜管(3)自所述生物池(1)的顶部一侧向下倾斜并连通至所述脱膜塔(2)的腰部。
3.如权利要求1所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述回流管(4)自所述脱膜塔(2)的底部向下倾斜并连通至所述生物池(1)的底端。
4.如权利要求1所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述生物池(1)、脱膜塔(2)以及分离塔(6)的顶部均具有沼气出口并汇入至沼气管(7)，沼气管(7)末端连通有沼气池(8)。
5.如权利要求4所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述脱膜塔(2)内设置有曝气口(21)，所述曝气口(21)经曝气风机(9)连通于所述沼气管(7)。
6.如权利要求1所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述生物填料(11)是以活性污泥作为厌氧厌氧生物流化床菌种生长于复合载体材料得到。
7.如权利要求6所述的厌氧生物流化床，其特征在于，所述复合载体材料的制备方法具体为：
1)将硅藻土置于1mol/L氢氧化钠溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，随后在450℃下煅烧2h；冷却至室温后加入到1mol/L盐酸溶液中，在40℃下浸泡1h，取出后水洗至表面呈中性，在450℃下煅烧1h，水洗干燥，得到纯化硅藻土；
2)将所述纯化硅藻土与硅烷偶联剂KH570按照1:2的质量比共同加入到无水甲苯中，超声使其分散均匀，加热回流4-5h，自然冷却后离心，收集固体用乙醇洗涤，干燥，研磨，得改性硅藻土粉；
3)向反应瓶中加入等体积的乙醇和水，在氮气保护下，将所述改性硅藻土粉加入到反应瓶中，搅拌使其分散均匀，随后继续向反应瓶中分别加入改性硅藻土粉质量10％和1％的丙烯酰胺和甲基丙烯酸聚乙二醇酯，升温至70℃，搅拌下逐滴滴加过硫酸铵的水溶液，滴加完毕继续搅拌反应4h，反应结束后过滤干燥，得到聚合物接枝改性硅藻土粉；
4)将所述聚合物接枝改性硅藻土粉按20wt％的质量分数分散在乙醇中，加入等质量的磁性活性炭，超声使其分散均匀随后进行喷雾干燥，收集干燥微球置于干燥箱中烘干得到复合载体材料。
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