CN201087154Y - 一种用于废水处理的倍增复合式厌氧水解反应器 - Google Patents

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魏宏斌
邹平
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Abstract

一种用于废水处理的倍增复合式厌氧水解反应器，涉及一种复合式厌氧水解反应器。反应器池体(2)内有立式环流搅拌机(3)、内壁固结水平方向的上、下两层填料支架(5)，上、下两层填料支架(5)之间通过绳结(6)固定垂直方向的尼龙绳(8)，尼龙绳(8)上固定悬挂球形填料(7)；贴近填料支架(5)固结与之正交的加强支架(4)。球形填料(7)为叠片展开式球形填料。本实用新型是悬挂安装了叠片展开式聚乙烯球型填料并与活性污泥共存，混合传质效率高、耗能小、微生物浓度高、耐冲击能力强、填料不板结等。可广泛应用于焦化废水、造纸废水、制药废水、印染废水及其它难降解有机废水的预处理，提高废水的可生物降解性，效果倍增。

Description

一种用于废水处理的倍增复合式厌氧水解反应器
技术领域
本实用新型涉及一种复合式厌氧水解反应器。属于环境工程技术中的化工类生产过程的工业废水如焦化废水、造纸废水、制药废水、印染废水等含有大量的难降解有机物的废水处理技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，环境污染问题日益突出，特别是工业废水污染已经严重危害到我国各大流域的工农业用水保障和饮水安全。化工类生产废水如焦化废水、造纸废水、制药废水、印染废水等含有大量的难降解有机物，废水BOD5/COD低，使得好氧生化处理难以将废水处理到排放标准水平。其中，焦化废水是典型的含有毒难降解有机物的工业废水，主要是原煤高温干馏过程中随煤气逸出、冷凝形成的炼焦煤水分以及煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水。焦化废水中有机物种类繁多，含有的毒性有机物如苯、吡啶、邻苯二酚、间苯三酚、二萘酚、萘、氯苯等在生化过程中抑制微生物的呼吸作用，而且这些有机物在生物降解过程中还会互相干扰和抑制。
为提高好氧生化对这些难降解有机废水的处理效果，生物厌氧水解预处理工艺是提高废水可生物降解性的有效方法。所谓生物厌氧水解是指将厌氧过程控制在水解酸化阶段，通过微生物胞外水解酶或细胞壁上的固定酶催化作用，完成大分子有机物的断链、水溶反应，使大分子有机物转化为溶解性单体或二聚体的过程。厌氧水解对废水的处理效果和厌氧微生物浓度、厌氧微生物相、反应条件控制(pH、水温)、反应时间和废水混合条件等因素有关。目前，厌氧水解反应器主要有：
1、上流式厌氧污泥床简称UASB反应器，它是一种悬浮生长型的生物反应器，由反应区、沉淀区和气室三部分组成。反应器的底部是浓度较高的污泥层，泥层上部是浓度较低的污泥悬浮层，顶部设有气-液-固三相分离器。废水从底部进入，与污泥进行混合接触，通过微生物分解废水中的有机物产生甲烷，气泡上升过程中产生较强烈的搅动，在污泥床上部形成悬浮污泥层。但该反应器存在构造复杂，颗粒污泥不易培养的问题。
2、厌氧折流板反应器简称ABR反应器，它由一系列升流式污泥悬浮反应器组成，通过不同隔室的合理设计，可使反应器内微生物实现种群分离，以便它们分别适应流经不同隔室的废水水质，稳定运行工况，提高处理效果，在一个反应器内实现一体化的两相式多相处理过程。ABR反应器避免了生物滤池的堵塞及污泥床膨胀而引起的微生物大量流失问题，也不需要三相分离器。但ABR反应器采用水力搅拌混合，效率较低，反应器偏大，反应器投资高。
3、厌氧流化床AFB中，一般用砂、玻璃球、活性炭作载体，近年来也有用陶粒、粒状塑料、沸石、方石英等作载体的。但由于填料颗粒比重大使得搅拌混合功率高、电耗高，无疑增加了运行成本。
4、厌氧生物滤池呈圆柱型，池内装设填料，池底和池顶密封。填料有碎石、弹性立体填料、蜂窝填料等。厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料底层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。滤池中的生物膜不断地进行新陈代谢，脱落的生物膜随出水流出池外。但是该装置处理含悬浮物较高的废水时易发生堵塞，滤池的清洗比较困难。这些限制了厌氧生物滤池的进一步发展，实际工程中仅仅应用于无浊度废水的处理。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种低耗能、高效率、耐冲击的厌氧水解反应器。该反应器克服了现有厌氧生物水解反应器的不足，特别适合难降解有机物的废水处理。
为达上述目的，本实用新型是由反应器池体、与反应器池体连通的进水管、出水管，反应器池体内设有立式环流搅拌机，反应器池体的内壁固结设计要求数量的水平方向的填料支架，填料支架分上、下两层；上、下两层填料支架之间通过绳结固定安装设计要求数量的垂直方向的尼龙绳，尼龙绳上固定悬挂设计要求数量的球形填料。两层填料支架之间，贴近填料支架并与填料支架正交设置加强支架，加强支架与反应器池体内壁固结，保证了运行时填料支架的稳定性。
反应器池体的形状可采用圆形、长方形或正方形，最佳形式为正方形，以达到最好的水流紊动性。反应器的墙体材料可以是混凝土、钢板或者塑料。
球形填料采用叠片展开式悬浮微生物载体填料(见中国发明专利01112857.7)，该填料的型号为ZYZX，由上海中耀环保实业有限公司和上海申耀环保实业有限公司生产，采用折叠式蜂窝状通道设计，比表面积大，废水可通过蜂窝状通道自由穿透填料，填料为球形，减小了填料边缘的水流剪力，使得填料带来的额外阻力大为降低。废水自由通过蜂窝状通道使得填料上附着的大量厌氧微生物能和废水得以充分、均匀的混合接触。悬挂在尼龙绳上的球形填料的蜂窝状通道从外至里呈收缩三角锥形，从里至外又呈放大三角锥形，废水流经填料的蜂窝状通道，受切割形成紊动的束状流线，使得反应器内的整体流态利于废水的均质混合。由于微生物生长于蜂窝状通道内侧、外侧的叠片平面上，避免了传统悬挂填料存在的长期使用后填料板结、填料结团的弊端。
本实用新型的有益效果：
1、由于本实用新型采用了固定悬挂的专用球形填料，该填料的不规则蜂窝状通道内，立体三角锥三个内表面上的微生物膜互相接近，并和在蜂窝状通道内的悬浮活性污泥形成微生物酶高度集中区，悬浮活性污泥和填料上的生物膜共存增加了厌氧菌群种类，即增加了有效水解酶的种类，使得每个填料的每道蜂窝状通道成为高性能反应单元。因此，由如此大量高性能反应单元组成的本实用新型的反应器具有突出的抵抗水质冲击的能力。
2、由于本实用新型采用了采用叠片展开式悬挂球形填料，其折叠式蜂窝状通道设计，使水流能自由穿透填料，因此，水流的阻力较小，整体反应器的搅拌功率小，搅拌功率密度仅为6W/m3，节约了能耗。
3、由于球形填料的比表面积大，填料上的蜂窝状通道上的生物膜和悬浮活性污泥，使微生物浓度高，大量的填料孔道形成高性能反应单元，因此除了抗冲击能力强外，本实用新型的处理效果好，而且活性污泥的存在使得厌氧生物膜启动培养时间得到缩短。
4、悬挂球形填料的蜂窝状通道从外至里呈收缩三角锥形，从里至外又呈放大三角锥形，具有优化水流流态的作用，废水流经填料的蜂窝状通道，受切割形成紊动的束状流线，使得混合、传质效果得到强化。使得反应器内的整体流态利于废水的均质混合。
5、由于微生物生长于蜂窝状通道内侧、外侧的叠片平面上，避免了传统悬挂填料存在的长期使用后填料板结、填料结团的弊端。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的A-A剖面图
图3为本实用新型的工作原理图
附图中的标号说明如下：
1-进水管；2-反应器池体；3-立式环流搅拌机；4-加强支架；5-填料支架；6-绳结；7-球形填料；8-尼龙绳；9-出水管；10-焊接点；11-立式环流搅拌机布水口；12-立式环流搅拌机进口；13-沉淀池；14-污泥回流泵；15-污泥回流管。
具体实施方式
请参阅图1、2和3。本实用新型的反应器池体2为正方形，边长为7m。反应器池体2上面设有与之连通的进水管1，下面有出水管9。反应器池体2内固定安装一台立式环流搅拌机3，反应器池体2的内壁通过焊接点10固结上、下两层填料支架5，每层填料支架5数量是根据污水处理的微生物数量设计要求确定的，填料支架5是水平方向布置的；上、下两层填料支架5之间通过绳结6固定安装设计要求根数的垂直方向的尼龙绳8，尼龙绳8上固定悬挂了设计要求数量的球形填料7，球形填料7是专用的叠片展开式聚乙烯球型填料；为了增加填料支架5的强度和稳定性，在通过焊接点10与反应器池体2固定的两层填料支架5之间，贴近填料支架5并与填料支架5布置方向正交设置加强支架4，加强支架4与反应器池体2的内壁也是焊接连接。
废水经进水管1进入本实用新型的倍增复合式厌氧水解反应器后，在立式环流搅拌机3的搅拌下，废水从立式环流搅拌机进口12流入，被搅拌机3高速旋转的叶轮加压后由立式环流搅拌机布水口11推向反应器池体2的底部，从而形了废水的流向为先进入反应器，然后进入立式环流搅拌机进口12，再进入立式环流搅拌机布水口11，最后从搅拌机布水口11出来回到反应器的环流，避免了反应器内出现死角。在此环流下，悬挂的球形填料7上的微生物、反应器内悬浮的活性污泥与废水得以充分混合、反应。通过微生物胞外水解酶或细胞壁上的固定酶催化作用，完成大分子有机物的断链、水溶反应，使大分子有机物转化为溶解性单体或二聚体。出水经出水管9流入沉淀池13，被沉淀池13截流下来的厌氧活性污泥经污泥回流泵14提升回流至本实用新型，维持反应器内的悬浮活性污泥浓度。
沉淀池可采用竖流沉淀池、辐流沉淀池和斜管(板)沉淀池等，沉淀池形式和形状(圆型或方形)视平面布置和悬浮污泥沉降性而定。
采用上述的倍增复合式厌氧水解反应器处理某焦化厂焦化废水，水量为1500m3/d。用污泥回流管15将沉淀池13(采用竖流沉淀池，水力负荷为1.2m3/m2·h，池体为正方形)和污泥回流泵14以及本实用新型串联连接。经8小时运行检测发现，本实用新型的倍增复合式厌氧水解反应器对焦化废水COD的处理效果见表1。经倍增复合式厌氧水解反应器处理后，焦化废水的可生物降解性(由BOD5/COD表示)得到提高，其结果见表2。倍增复合式厌氧水解反应器的微生物量和组成见表3。倍增复合式厌氧水解反应器设备和运行功率见表4。
表1本实用新型对焦化废水COD的处理效果
  序号   厌氧进水COD mg/L   厌氧出水COD mg/L   去除率％
  1   1100   914   16.91
  2   1714   1403   18.14
  3   1481   933   37.00
  4   1526   1248   18.22
  5   1752   1440   17.81
  均值   1514.6   1187.6   21.6
表2本实用新型提高焦化废水BOD5/COD的效果
Figure Y20072007171000071
表3倍增复合式厌氧水解反应器内微生物量和组成
  序号   微生物类型   微生物量   微生物浓度
  1   生物膜   3.36吨   3.5g/L
  2   活性污泥   1.92吨   2.0g/L
  总计   5.28吨   5.5g/L
表4倍增复合式厌氧水解反应器的设备和运行功率
  设备名称   设备功率   设备台数   使用台数   运行功率   单位运行功率
  污泥回流泵   3.0kw/h   3   2   6kw/h   0.05kw/m3
  液下搅拌机   2.0kw/h   4   4   8kw/h   0.067kw/m3
  总计   14kw/h   0.117kw/m3

Claims (2)

1.一种用于废水处理的倍增复合式厌氧水解反应器，包括反应器池体(2)、与反应器池体(2)连通的进水管(1)和出水管(9)，以及反应器池体(2)内的立式环流搅拌机(3)，其特征在于：反应器池体(2)的内壁固结上、下两层设计要求数量的水平方向的填料支架(5)；上、下两层填料支架(5)之间通过绳结(6)固定安装设计要求数量的垂直方向的尼龙绳(8)，尼龙绳(8)上固定悬挂设计要求数量的球形填料(7)；两层填料支架(5)之间，贴近填料支架(5)并与填料支架(5)正交设置加强支架(4)，加强支架(4)与反应器池体(2)内壁固结。
2.根据权利要求1所述的一种用于废水处理的倍增复合式厌氧水解反应器，其特征在于：所述的反应器池体(2)的形状是圆形、长方形或正方形。
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