CN1199877C - 好氧一缺氧气浮分离生物流化复合反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于环境保护中污水处理装置与技术领域的一种好氧-缺氧气浮分离生物流化复合反应器。在反应器外筒和反应器内筒之间加有隔板，将反应器内筒固定在反应器外筒的中心并将内外筒之间的环隙区域进行分隔，分别作为反应器的升流区和降流区，即反应器的好氧反应区，反应器内筒内为反应器的缺氧区。气浮排渣口和出水口安装在反应器顶部，在反应器底部，在被隔板分隔的内外筒之间的环隙内，每间隔一个环隙分隔区域内安装带压缩空气管的曝气头。对反应器升降流区分别进行了约束，能够更好地均匀流化，降低能耗并且提高氧转移效率；反应器不仅能使COD的去除达到了快速、高效、低能耗，而且可以实现硝化与反硝化的一体化，满足脱氮的要求；可以调整高径比，在保证反应器高效的基础上使反应器高度有所降低，从面降低运行费用，使反应器更趋近于经济合理；反应器上部采用的溶气气浮代替三相分离器，从而使反应器结构更合理，并且提高了固液分离效果。
Description
技术领域
本发明属于环境保护中污水处理装置与技术领域。特别涉及一种好氧—缺氧气浮分离生物流化复合反应器。
背景技术
好氧生物流化床是七十年代初期发展起来的一种废水处理技术，它以生物膜法为基础，兼有生物膜法和活性污泥法的处理作用，吸取了化工操作中的流态化技术，是国际公认的一种高效废水生物处理工艺。
好氧生物流化床包括固液两相生物流化床和气、液、固三相的生物流化床。从结构形式上又分为传统三相生物流化床(沸腾床)、外循环三相流化床和内循环三相流化床。由于流态方面表现出来的优势和占地面积进一步减小，近年来内循环三相流化床得到较快的发展，其结构形式为内、外筒结构，内筒曝气作为升流区，内外筒之间的环隙作为降流区。顶部设置有三相分离器，其中固液分离以传统的沉淀原理为基础。清华大学研制开发的内循环三相生物流化床已经进行了多个工程的实际应用，单台反应器处理水量也达到2000吨/天。
随着我国经济技术的发展和城市化进程的加快，迫切需要解决为我国大量有机废水和生物难降解废水处理的重大需求而提供设备化、系列化的处理技术。此外，随着我国环境保护力度的加强和环境法规的发展，现在的污水生物处理技术除需要满足含碳有机物的去除外，在许多场合还需要满足脱氮除磷的要求。
好氧生物流化床以气体提升作为生物载体和混合液循环的动力，固体颗粒作为生物附着的载体，能够很好地满足废水中有机物的氧化和硝化反应，但是不能实现反硝化，从而不具备生物脱氮的功能。
此外，内循环流化床依靠顶部的三相分离器达到气、液、固的分离，其中固、液分离采用传统的沉淀原理，所以沉淀区的设计直接关系到出水悬浮物浓度能否达标。因为内循环三相生物流化床是一种高效反应器，所以水力停留时间较短(处理生活污水只需1小时)，而沉淀池的设计通常要求满足水力停留时间大于2小时，所以需要沉淀区体积大于反应区。但是沉淀区的停留时间选的太大，会使沉淀区的高度过高，或使沉淀区的直径过大。在反应区的顶部加上这么大体积的装置，既增加了投资，又给施工增加了难度。此外，晃动和震动会破坏出水堰的水平度，导致出水不均匀，所以对沉淀效果的影响较大。
由于反应器为塔式结构，内循环三相流化床的另外一个问题在于装置放大时表现出来的结构强度不足。例如对于内外筒结构，当直径超过一定限制(如超过4m或更大)时，存在结构稳定性的问题；另外就是，为了保持内循环流化床较好的水力特性和流化状态，以及充氧性能，需要保持一定的高径比(一般要求大于4)，这样随着流化床直径的增加，高度也会相应增加。从而会提高建设成本和施工难度，以及使运行费用增加，并可能对周围景观产生影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种好氧—缺氧气浮分离生物流化复合反应器，其特征在于：在所述反应器外筒1和反应器内筒2之间加有隔板3，用隔板3将反应器内筒2固定在反应器外筒1的中心，将内外筒之间的环隙区域进行分隔，分别作为反应器的升流区和降流区，都作为反应器的好氧反应区；中心管4作为反应器的缺氧区气体提升管；气浮排渣口6和出水口7安装在反应器顶部并有管伸出反应器外筒1外，气浮反应器9安装在气浮排渣口6下的反应器顶部中央，在反应器底部，每间隔一个被隔板3分隔的内外筒之间的环隙内安装带压缩空气管8的曝气头5。
所述隔板为偶数并且均匀设置，一般要求为4、6、8，10、12、14、16、18、20。
本发明的有益效果是1.内外筒之间被分隔的相邻区域依次设置为升流区和降流区。由于对反应器升降流区分别进行了约束，单个升流区的截面积减小，所以能够更好地均匀流化，降低能耗并且提高氧转移效率。反应器不仅能使COD(化学需氧量，Chemical Oxygen Demand)的去除达到了快速、高效、低能耗，而且可以实现硝化与反硝化的一体化，满足脱氮的要求。此外该反应器还可以进一步降低反应器整体的高径比，在保证反应器高效的基础上使反应器高度有所降低，从而降低运行费用，使反应器更趋近于经济合理。2.反应器上部采用停留时间短的溶气气浮代替以沉淀原理为基础的三相分离器。由于气浮所需体积远小于沉淀分离器，从而使反应器结构更合理，并且提高了固液分离效果。
附图说明
图1a为好氧—缺氧气浮分离生物流化复合反应器的结构示意图。
图1b为图1a的AA剖面图。
具体实施方式
图1a所示为一种好氧—缺氧气浮分离生物流化复合反应器。该反应器内筒2位于反应器外筒1的中心，在反应器外筒1和反应器内筒2之间加有隔板3，将反应器内筒2固定在反应器外筒1内的中心。将内外筒之间的环隙区域进行分隔，分别作为反应器的升流区和降流区，都作为反应器的好氧反应区；反应器内筒2内为反应器的缺氧区，进水管10直接进入缺氧区。中心管4作为反应器的缺氧区气体提升管，气浮排渣口6和出水口7安装在反应器顶部并有管伸出反应器外筒1外，气浮反应器9安装在气浮排渣口6下的反应器顶部中央，在反应器底部，每间隔一个被隔板3分隔的内外筒之间的环隙内安装带压缩空气管8的曝气头5。隔板3为偶数并且均匀设置(如图1b所示)，一般要求为4、6、8，10、12、14、16、18、20。内筒底部密封，缺氧区内的水不能从底部进入好氧反应区。通过中心管4的空气提升作用实现好氧区水流向缺氧区的回流。具体过程为：反应器进水首先进入缺氧反应区，通过空气提升管将缺氧区内的水打入好氧反应区，由于通过空气提升管提升的水量大于反应器的进水量，所以好氧区内的水会从内筒顶部进入缺氧区补充，从而实现好氧区内水向缺氧区的回流，从而对污水通过好氧和缺氧反应分别实现硝化和反硝化达到去除污水中氮元素的目的。通过调节空气提升管的供气量可以调整好氧区向缺氧区的回流比。
反应器上部为竖流式溶气气浮反应器，下部好氧反应区的出水从气浮反应器底部中心进入气浮反应区，好氧反应区的剩余气体从气浮区外边四周排出。
Claims (2)
1.一种好氧-缺氧气浮分离生物流化复合反应器，其特征在于：在所述反应器外筒(1)和反应器内筒(2)之间加有隔板(3)，隔板(3)将反应器内筒(2)固定在反应器外筒(1)的中心，将内外筒之间的环隙区域进行分隔，分别作为反应器的升流区和降流区，都作为反应器的好氧反应区；中心管(4)作为反应器缺氧区的气体提升管；气浮排渣口(6)和出水口(7)安装在反应器顶部并有管伸出反应器外筒(1)外，气浮反应器(9)安装在气浮排渣口(6)下的反应器顶部中央，在反应器底部，每间隔一个被隔板(3)分隔的内外筒之间的环隙内安装带压缩空气管(8)的曝气头(5)。
2.根据权利要求1所述好氧-缺氧气浮分离生物流化复合反应器，其特征在于：所述隔板为偶数并且均匀设置，一般要求为4、6、8，10、12、14、16、18、20。
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