CN201495154U - 生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统 - Google Patents

生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统 Download PDF

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吕水清
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顾宇航
吕水清
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Abstract

本实用新型公开了一种污水生物处理效率更高的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统。该系统包括由生物流化床段和生物滤床段连通组成的复合式污水生物处理反应器,所述生物流化床段的进水口与厌氧生物反应段的出水口连通,所述厌氧生物反应段的进水口与污水进水管道连通,所述生物滤床段与厌氧生物反应段之间连接有污泥回流装置。该系统中的复合式污水生物处理反应器与厌氧生物反应段的有机结合,增强了污水生物脱氮除磷的效果,从而进一步的提高了污水生物处理的效率。该设施占地面积小,处理能力强,出水水质高、建设成本少,运行费用低,操作简单,该污水处理系统尤其适合小区污水处理,是目前大型城市污水处理设备的有效补充。

Description

生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种污水处理设备,尤其是用于有机污水处理的生物流化床与生
物滤床复合式污水生物处理系统。 背景技术
[0002] 用于有机污水处理的反应器,主要用于将污水中含有的有机污染物通过反应器内 微生物的作用将污染物分解代谢等,从而达到净化水质的目的。目前,污水生物处理工艺是 采用诸如氧化沟工艺、活性污泥工艺、上流式污泥工艺、生物流化床工艺、生物滤床等工艺, 其主要目的是提高系统的生物浓度和生物活性,通过系统内微生物的分解代谢,达到去除 污水中的有机物的目的。上述污水生物处理工艺中所使用的设备通常在一个污水处理系 统中或污水处理设备中被分别独立使用,虽然各种不同的处理技术和工艺都有其各自的特 点,但也存在不足。
[0003] 以厌氧生物反应器为例。厌氧生物反应器通过反应器内的厌氧微生物对污水中的 有机物进行分解硝化处理,通过回流好氧段的污泥和混合液进行反硝化处理,实现污水的 除磷脱氮的目的。但仅仅依靠厌氧生物反应,不能使污水处理达到较高的处理标准。 [0004] 以高效生物流化床工艺为例。流化床反应器是一种通过固体颗粒(生物载体)与 气相、液相、气液相之间的混合传质的设备。它与传统的固定床反应器不同,流化床内固体 微粒始终悬浮于液(气)体中并剧烈运动,具有类似液体的自由流动性,从而大大强化了物 质的传质过程,提高了反应速度,对于微生物频繁再生的场合更具优越性,这使流态化得以 在污水处理领域中广泛应用。生物流化床反应器使用生物载体,生物载体具有大的比表面 积、使微生物的浓度高、容积负荷率和污泥负荷率高、传质快、净化能力强。但传统的生物流 化床也有其不足之处,如能耗大、流化床内部的流态化特性十分复杂给设计造成了困难、作 为微生物载体的固体颗粒容易流失以及泥水分离靠重力作用以致分离效率依赖活性污泥 沉降性能等问题。
[0005] 以曝气生物滤床工艺为例。曝气生物滤床中使用的粒状填料(生物载体)表面生 长有生物膜,污水流过滤料,池底则提供曝气,使废水中的有机物得到好氧稳定。曝气生物 滤床具有占地面积小、处理效果好,能得到高质量的出水,满足回用要求。曝气生物滤床集 过滤、生物吸附和生物代谢于一身,有很高的去污率,同时它的抗冲击负荷能力强,能够适 应来水量与浓度较大的波动,其流程简单,节省能耗。但该工艺在使用一段时间以后,需定 期地利用处理后的出水进行反冲洗,排除增殖的活性污泥,而反冲洗时必须将污水处理的 工艺过程停顿下来,使其整个污水处理过程不是一个连续的处理过程,影响了处理效率。 [0006] 由上可知,不同的污水处理技术其设备结构和工艺均有特点和不足。为此,公开号 为CN1865167A的发明专利申请提供了将生物流化床技术和生物滤床技术有机结合的复合 式污水生物处理反应器,该污水生物处理反应器由相互连通并通过分段隔板分隔的生物流 化床段和生物滤床段组成,使用时污水先进入生物流化床段进行固、液、气相的传质,然后 经过生物流化床段和生物滤床段的通道进入生物滤床段进行固液相分离。该污水生物处理
3反应器内的生物载体可以在生物流化床内与生物滤床内之间相互循环使用,从而使生物流 化床的优势和生物滤床的优势在一个污水处理系统内得以充分的发挥,因此大大提高了污 水生物处理的效率。
实用新型内容
[0007] 本实用新型所解决的技术问题是:提供一种污水生物处理效率更高的生物流化床 与生物滤床复合式污水生物处理系统。
[0008] 解决上述技术问题的技术方案是:生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系
统,包括由生物流化床段和生物滤床段连通组成的复合式污水生物处理反应器,所述生物
流化床段的进水口与厌氧生物反应段的出水口连通,所述厌氧生物反应段的进水口与污水
进水管道连通,所述生物滤床段与厌氧生物反应段之间连接有污泥回流装置。
[0009] 本实用新型的有益效果是:污水先进入厌氧生物反应段进行厌氧生物处理,然后
再进入生物流化床段进行固、液、气相的传质,最后经过生物流化床段和生物滤床段的通道
进入生物滤床段,污水在生物滤床段进一步进行生物反应并在此进行固液相分离,并形成
生物载体和悬浮生物混合滤层以及悬浮生物滤层及上清液层,混合滤层将流化床段流入的
生物载体完全拦截和网捕,保证生物载体不流失,同时混合滤层中的生物载体在自重力量
作用下回流到流化床段得以循环使用,上清液层内经过处理的污水达标排放,而悬浮生物
滤层内的悬浮生物则通过污泥回流装置被回流到厌氧生物反应段中,进一步增强污水生物
脱氮除磷的效果。该系统中的复合式污水生物处理反应器使生物流化床的优势和生物滤床
的优势在一个污水处理系统内得以充分的发挥,并且通过与厌氧生物反应段的有机结合,
增强了污水生物脱氮除磷的效果,从而进一步的提高了污水生物处理的效率。该设施占地
面积小,处理能力强,出水水质高、建设成本少,运行费用低,操作简单,该污水处理系统尤
其适合小区污水处理,是目前大型城市污水处理设备的有效补充。
附图说明
[0010] 图1为本申请生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统的结构示意图。 [0011] 图2为本申请生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统的基本工作原理 示意图。
[0012] 图3为本申请生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统中生物流化床段 和生物滤床段内的空气气泡、生物载体以及悬浮生物的运动示意图。
[0013] 图4为本申请生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统的一种改进结构。 [0014] 图中标记为:厌氧生物反应段1,生物流化床段下降段2,生物流化床段上升段3, 生物流化床段下降段4,生物滤床段5,分段隔板6,导流板7,导流板8,分段隔板9,端头10, 底板11,通道12,进水泵13,调节阀14、20、31,液体流量计15、19,进水管16,布水器17,回 流泵21,回流管23,溢流堰24,生物滤床出水堰25,出水管26,污泥排放管28,放空阀29, 截止阀18、22、27,风机30,气体流量计32,空气管33,曝气装置34,空气气泡35,生物载体 36,悬浮生物37,生物载体和悬浮生物混合滤层38,悬浮生物滤层39,上清液层40,沉淀设 备41,生物流化床段42。 [0015] 图2中的箭头表示污水流动方向。[0016] 图3中的箭头分别表示空气气泡、生物载体以及悬浮生物的运动方向。 具体实施方式
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0018] 如图l所示的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,包括由生物流化 床段42和生物滤床段5连通组成的复合式污水生物处理反应器,所述生物流化床段42的 进水口与厌氧生物反应段1的出水口连通,所述厌氧生物反应段1的进水口与污水进水管 道连通,所述生物滤床段5与厌氧生物反应段1之间连接有污泥回流装置。 [0019] 结合图2〜图3对该系统的工作原理进行说明。污水先进入厌氧生物反应段1进 行厌氧生物处理,然后再进入生物流化床段42进行固、液、气相的传质,最后经过生物流化 床段42和生物滤床段5的通道进入生物滤床段5,污水在生物滤床段5进一步进行生物反 应并在此进行固液相分离,并形成生物载体和悬浮生物混合滤层38、悬浮生物滤层39及上 清液层40,其中生物载体和悬浮生物混合滤层38将生物流化床段42流入的生物载体36完 全拦截和网捕,保证生物载体不流失,同时该滤层中的生物载体36在自重力量作用下又回 流到生物流化床段42中,上清液层40内经过处理的污水达标排放,而悬浮生物滤层39内 的悬浮生物37则通过污泥回流装置被回流到厌氧生物反应段1中,并通过反硝化反应进一 步增强污水生物脱氮除磷的效果。该系统中的复合式污水生物处理反应器使生物流化床的 优势和生物滤床的优势在一个污水处理系统内得以充分的发挥,并且通过与厌氧生物反应 段1的有机结合,增强了污水生物脱氮除磷的效果,从而进一步的提高了污水生物处理的 效率。
[0020] 如图1所示,所述复合式污水生物处理反应器的具体结构为:生物流化床段42和 生物滤床段5由分段隔板9分隔而成,从生物流化床段42延伸至生物滤床段5的底板11 与所述分段隔板9的底部之间间隔有距离并形成连通生物流化床段42和生物滤床段5的 通道12,所述通道12处设置有回流结构,所述生物流化床段42的底部设置有曝气装置34, 所述生物流化床段42通过导流板分为上下互通的至少两个区域。曝气装置34的主要作用 是提供生物载体36、悬浮生物37在该段内形成流化状态的动力,并产生空气气泡35。在通 道12处设置回流结构目的是将随着水流送入生物滤床段5中的生物载体36回流到生物流 化床段42中,使生物载体36得以循环使用。由于生物流化床段42通过导流板分为上下互 通的至少两个区域,即在生物流化床段42中形成生物流化床段上升段3和生物流化床段 下降段2、4,这样污水在生物流化床段上升段3内同生物载体36、悬浮生物37和空气气泡 35充分接触传质流化,并在空气气泡35上升动力的作用下向上运动,然后在导流板的作用 下,污水和生物载体36及悬浮生物37又通过下降段向下运动,从而形成连续蝶形流化态。 [0021] 上述可使生物载体36从生物滤床段5回流至生物流化床段42的结构可以采用的 方式很多,例如采用机械传动的方式、在生物载体滤层底部单独设置回流通道等方式。但为 了简化结构并使其生物载体36在生物流化床段与生物滤床段5之间的循环流动自动完成, 可将所述底板ll从生物流化床段l向生物滤床段5由下至上倾斜延伸,也就是使其底板ll 在生物滤床段5 —端的位置高于位于生物流化床段42那一端的位置,且最好使其所述底板 11延伸至生物滤床段5的曝气装置34处,从而进入流化状态。 [0022] 实施例1
5[0023] 如图1所示,厌氧生物反应段1和生物流化床段42由分段隔板6分隔而成,所述 分段隔板6的顶部设置有溢流堰24,厌氧生物反应段1的底部设置有布水器17,所述布水 器17与污水进水管道连通;两块导流板7、8将生物流化床段42分为上下互通的三个区域, 所述曝气装置34设置在中间区域,这样即在生物流化床段42内通过导流板7、8形成分隔 并连通的生物流化床上升段3和生物流化床下降段2、4,分隔板9的端头10设有三角形或 圆弧形或孔并与底板11之间形成通道12。水泵13和调节阀14及液体流量计15通过管道 16连接到布水器17,生物流化床上升段3的底部设置有曝气装置34,风机30通过调节阀 31和气体流量计32及空气管道33连接到曝气装置34,生物滤床段5顶部设置有生物滤床 出水堰25及出水管26和截止阀27,厌氧生物反应段1和生物滤床段5之间连接有回流管 23,回流管23的两端分别与厌氧生物反应段1和生物滤床段5连通,所述回流管23上设置 有截止阀22、回流泵21、调节阀20、液体流量计19、截止阀18,并设置有由污泥排放管28和 放空阀29组成的排污装置。
[0024] 如图2所示,污水从水泵13和调节阀14及流量计15经管道16定量提升到布水 器17进入厌氧生物反应段1进行厌氧生物处理。厌氧生物处理后的的污水经过厌氧段顶 部的溢流堰24进入生物流化床段42内的生物流化床下降段2进行好氧生物处理,风机30 将空气通过管道33和调节阀31及气体流量计32和曝气装置34定量送进生物流化床42 内的生物流化床上升段3。污水在流化床内上升段3同生物载体36、悬浮生物37和空气气 泡35充分接触传质流化,并在空气气泡35上升动力的作用下向上运动。在导流板7和8 的作用下,污水和生物载体36及悬浮生物37又通过下降段向下运动,从而形成连续蝶形流 化态。污水在生物流化床段42处理后,经过通道12进入生物滤床段5进一步进行生物处 理。在生物滤床段5内的悬浮生物层39处的悬浮生物37通过回流管23并通过污泥回流 泵21和调节阀20及流量计19定量提升至厌氧生物反应段l,而处理后的污水经生物滤床 段5内的上清液层40顶部的生物滤床出水堰25通过出水管26排出。 [0025] 如图3所示,生物载体36的比重略大于污水比重,悬浮生物37比重略大于污水而 小于生物载体36。生物流化床上升段3底部的曝气装置34提供氧源和提供形成流化状态 的动力。生物流化床段42内按比例投加有生物载体36和生物菌种,在污水中有机污染物 和空气气泡35的作用下,生物载体36的内部和表面会附着生长大量的附着生物形成生物 膜,同时也会在污水里生长大量的悬浮生物37。生物载体36上附着生长的生物和悬浮生 物37同污水中的有机物和空气气泡35中的氧源充分传质代谢,将污水中的污染物进行分 解。另外,由于生物载体36内部附着生长大量的生物有厌氧微生物和好氧微生物,流化床 段和生物滤床段具有同时硝化和反硝化的作用,进而达到去除氨氮和总氮的作用。生物载 体36和悬浮生物37在生物流化床上升段内空气气泡上升力的作用下上升流化,在流化床 下降段的水力作用下下降流化,生物载体36在流化的过程中相互碰撞摩擦,使生物载体36 的膜自动脱落更新,悬浮生物37也不断的生长代谢。污水和生物载体36及悬浮生物37在 水力负荷的作用下经过通道12进入生物滤床段5,由于生物滤床段5底部的横截面积逐渐 增大,上升的水力负荷也逐渐减小,生物载体36和悬浮生物37在生物滤床段5底部形成生 物滤层,最底层的混合层38主要由比重较大的生物载体36及少量的悬浮生物37组成,中 间层的悬浮生物层39完全由悬浮生物37组成,混合层38内的生物载体36在自身重量的 作用下经通道12又回流到生物流化床段,通道12处设置有可使生物载体36从生物滤床段5回流至生物流化床段的结构,用于将随着水流送入生物滤床段5并形成生物载体滤层38 中的生物载体36回流到生物流化床段中,生物载体36在流化床段和生物滤床段不断的循 环使用,以利于将生物膜进行脱膜和更换,使其不断获得新的生物膜。悬浮生物层39中的 悬浮生物37通过污泥回流装置回流到厌氧生物反应段1或通过污泥回流装置上设置的排 污装置直接排放,进一步提高污水处理能力。
[0026] 通过上述结构的设计和布置,形成了厌氧段和生物流化床段及生物滤床串连布置 的工作方式,把系统内使用的生物载体36既作为生物流化床42的载体使用,使其在生物流 化床上升段3和下降段2和4内呈流化态,同时也作为生物滤床5内的载体使用,并且在生 物流化床段42和生物滤床段5内相互循环。在使用过程中,通过曝气装置34,生物载体36 上生长的微生物在生物流化床段内与污水进行充分流化传质,将污水中的有机物进行代谢 去除,同时生物载体36上生长的生物膜通过流化态的运动过程将生物膜进行脱膜和更换, 不断获得新的生物膜,并维持系统内较高的生物浓度,生物载体36在水力推动作用下进入 到生物滤床段5后,由于生物滤床段5底部截面积不断增大,水力负荷逐渐减小,生物载体 36通过自重克服水力上升动力,沉降到生物滤床段5底部,并在水力上升动力的托举下形 成生物载体和悬浮生物混合滤层38,生物载体36此时作为生物滤床5的滤料对污水进行 生物处理,由于生物载体和悬浮生物混合滤层38的网捕作用,生物载体36被全部截流,设 施内的生物载体36不流失,同时生物载体混合滤层在生物载体36自重力的作用下,沿通道 12处设置的可使生物载体36从生物滤床段5回流至生物流化床段的结构,缓慢向生物流 化床段上升段中的曝气装置34处移动,生物载体36移动至生物流化床段时,生物载体36 重新作为流化床的载体参与流化床内与污水进行充分流化传质,这个过程在设施内反复循 环,使整个系统获得良好的处理效果和效率。 [0027] 实施例2
[0028] 如图4所示,作为实施例1的改进,提高处理效率和效果,至少三块导流板将生物 流化床段42分为分为上下互通的多个区域,所述曝气装置34间隔设置在不同的区域中。另 外在生物滤床段5也可设置斜管沉降设备或其他高效沉淀设备41,而从增强在生物滤床5 的沉降效果,为提高污水处理效率和达到更好的处理效果提供条件。
7

Claims (10)

  1. 生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,包括由生物流化床段(42)和生物滤床段(5)连通组成的复合式污水生物处理反应器,其特征是:所述生物流化床段(42)的进水口与厌氧生物反应段(1)的出水口连通,所述厌氧生物反应段(1)的进水口与污水进水管道连通,所述生物滤床段(5)与厌氧生物反应段(1)之间连接有污泥回流装置。
  2. 2. 如权利要求1所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 所述生物流化床段(42)和生物滤床段(5)由分段隔板(9)分隔而成,从生物流化床段(42) 延伸至生物滤床段(5)的底板(11)与所述分段隔板(9)的底部之间间隔有距离并形成连 通生物流化床段(42)和生物滤床段(5)的通道(12),所述通道(12)处设置有回流结构,所 述生物流化床段(42)的底部设置有曝气装置(34),所述生物流化床段(42)通过导流板分 为上下互通的至少两个区域。
  3. 3. 如权利要求2所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 所述底板(11)从生物流化床段(1)向生物滤床段(5)由下至上倾斜延伸。
  4. 4. 如权利要求2所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 两块导流板(7、8)将生物流化床段(42)分为上下互通的三个区域,所述曝气装置(34)设 置在中间区域。
  5. 5. 如权利要求2所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 至少三块导流板将生物流化床段(42)分为上下互通的多个区域,所述曝气装置(34)间隔 设置在不同的区域中。
  6. 6. 如权利要求1所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 所述厌氧生物反应段(1)的底部设置有布水器(17),所述布水器(17)与污水进水管道连 通。
  7. 7. 如权利要求1所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是:所述厌氧生物反应段(1)和生物流化床段(42)由分段隔板(6)分隔而成,所述分段隔板 (6)的顶部设置有溢流堰(24)。
  8. 8. 如权利要求1所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是: 所述污泥回流装置包括两端分别与厌氧生物反应段(1)和生物滤床段(5)连通的回流管 (23),所述回流管(23)上依次设有回流泵(21)和阀门。
  9. 9. 如权利要求1或8所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征 是:所述污泥回流装置上设置有排污装置。
  10. 10. 如权利要求1所述的生物流化床与生物滤床复合式污水生物处理系统,其特征是:所述生物滤床段(5)中设置有沉淀设备(41)。
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