CN201517048U - 一种厌氧水解-好氧-沉降分离一体化的废水处理反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器；气升式内环流生物反应器的导流筒位于塔体中心，两个网状支架分上下固定在导流筒和塔体上，生物载体填料填充在两个网状支架形成的空间中，气体分布器位于导流筒的底部；竖流式沉降分离器的沉降槽外筒为一直径大于塔体直径的圆筒形结构，两者由圆锥形筒体连接为一体，沉降槽内筒下部喇叭形筒体的敞口位于圆锥形筒体内，上部圆筒位于引流槽内，引流槽罩在沉降槽内筒上方，由溢流槽板固定在沉降槽外筒的内壁上，沉降槽是由沉降槽外筒和引流槽形成的空间，污泥返回口设在沉降槽的底部；反应器强化了水解酸化和好氧降解间的协同作用，处理效率和集成度高、占地面积小、剩余污泥量低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能够同时实现厌氧水解、好氧降解和沉降分离的一体化废水处理生物反应器。
背景技术
水解酸化-好氧降解一体化工艺由于强化了水解(酸化)反应和好氧降解间的生物协同作用，提高了生物处理的效率，特别对于含有较高浓度难降解有机物的废水具有处理效率高、处理过程简单、能耗低等显著优点，具有广泛的工业应用价值。而实现水解酸化-好氧降解一体化工艺的核心是开发处理效率高、运行稳定的生物反应器。近年来报道了一些水解酸化-好氧降解一体化的反应器并在化纤、制药、焦化等废水处理的应用中取得进展。典型如利用内循环生物反应器内筒溶氧高、外筒溶氧低的特点，分别强化内筒好氧和外筒缺氧的环境，使缺氧水解和好氧降解共存于同一反应器的不同位置，如Frijters等在期刊Water SciTechnol第41卷报道的新型的Circox气升式流化床反应器，对内部结构、进水方式等的改造，构建出好氧和缺氧两区；又如中国专利CN101003406公开的厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器及其用于化纤废水的处理工艺等。也包括在好氧反应器中添加生物载体，在载体内部构成缺氧水解酸化环境等，如中国专利CN1850656报道的一种厌氧好氧耦合生物流化床处理含酚废水的方法。但上述反应器存在着厌氧水解和好氧降解区域与生物反应的需要不匹配，或者水解过程的效率不高，或者结构过于复杂等问题，仍需进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种能够同时实现厌氧水解、好氧降解和沉降分离的一体化的废水处理生物反应器，提高高浓度难降解有机物废水的生物处理效率，简化工艺流程。
本实用新型所述的厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器是由气升式内环流生物反应器和竖流式沉降分离器构成；气升式内环流生物反应器由导流筒、网状支架、生物载体填料、气体分布器和塔体构成，塔体为一圆筒形结构位于竖流式沉降分离器的下方，导流筒为一圆筒形结构，位于塔体中心，两个网状支架分上、下固定在导流筒外壁和塔体内壁上，生物载体填料填充在两个网状支架、导流筒外壁和塔体内壁形成的空间中，气体分布器位于导流筒的底部；竖流式沉降分离器由沉降槽内筒、引流槽、沉降槽、沉降槽外筒、污泥返回口、溢流槽板和排水口构成，沉降槽外筒为一直径大于塔体直径的圆筒形结构，两者由圆锥形筒体连接为一体，沉降槽内筒为一上部是圆筒下部是喇叭形的筒体，下部喇叭形筒体的敞口位于圆锥形筒体内，固定在圆锥形筒体的内壁上，上部圆筒位于引流槽内，引流槽为一上端有底，下端开口的圆筒，罩在沉降槽内筒上方，由溢流槽板固定在沉降槽外筒的内壁上，引流槽下沿到达沉降槽底部圆锥形筒体上沿，引流槽上沿高于沉降槽内筒和溢流槽板，低于沉降槽外筒上沿，沉降槽是由沉降槽外筒和引流槽形成的空间，污泥返回口设在沉降槽的底部，圆锥形筒体内壁和喇叭形筒体敞口的结合部，排水口设在溢流槽板上方，沉降槽外筒侧壁上。
空气通过气体分布器分布到导流筒中，使导流筒内(上升区)气含率高，从而气液混相密度低于导流筒外(下降区)，密度差导致的压强差推动流体沿着导流筒产生的环流。反应器的下降区中气含率低，在该区域用网状支架固定有大孔的生物载体填料，由于液相主体溶氧低和载体材料对氧传递的限制作用，在生物载体填料内部形成缺氧区，利于兼性厌氧菌的生长，主要发生水解(酸化)反应；上升区气含率较高，液相中溶氧充足，主要由悬浮生长的污泥进行好氧降解。难降解有机物在通过下降区时，与生物载体接触并扩散进入填料内部的缺氧区，被兼性厌氧菌水解酸化后的中间产物扩散出生物载体，并随环流进入好氧降解区，被活性污泥中的好氧微生物进一步降解，如此不断循环，就实现了水解酸化过程和好氧降解过程的耦合，通过调整曝气量和载体的量，可调控缺氧空间和好氧空间的体积，使其与生物反应的需要相匹配。由于强化了水解(酸化)反应和好氧降解间的生物协同作用，因此可提高生物处理效率。
反应器的上部为竖流式的分离器。处理后的废水和污泥在分离器通过沉降实现分离，分离后的污泥直接返回下部的反应区，继续参与生物降解，实现了反应和分离的耦合，避免了废水在沉降池和反应器间的循环，节约了占地和能耗。
综上所述，本发明提出的厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器的特点是：
1)处理效率和有机负荷高：本发明的反应器通过在内环流反应器的下降段填充多孔生物载体填料，强化了缺氧水解酸化反应，并且缺氧空间可通过载体的数量和鼓气量进行调整，使缺氧水解反应和好氧降解更匹配，使它们之间的生物协调作用得到强化，因而提高了处理效率和有机负荷；
2)设备集成度高，占地面积小、投资小：一方面利用塔式生物反应器替代传统的曝气池，减小了好氧处理的占地面积；另一方面，在反应器顶部集成了竖流式泥水分离器，避免了废水在沉降池和反应器间的循环，节约了占地和投资，特别适合于小型位点式的废水处理和废水的源头治理；
3)适应面广，抗冲击能力强：通过调整填料段体积和填料数量，可适用于不同有机负荷废水的处理。且构建的水解酸化和好氧降解微生物系统都具有较好的自调控和自适应性，抗冲击能力强；
4)剩余污泥产量小：缺氧水解酸化作用可部分降解好氧污泥，且整个反应器中微生物新陈代谢旺盛，从而降低了剩余污泥的产量。
附图说明
图1为厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器的结构图；
图2为厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器俯视图。
其中：1气升式内环流生物反应器、2竖流式沉降分离器、3圆锥形筒体、4污泥返回口、5生物载体填料、6塔体、7网状支架、8导流筒、9沉降槽内筒、10引流槽、11沉降槽、12沉降槽外筒、13喇叭形筒体、14溢流槽板、15排水口、16气体分布器。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的实施方式：
本实用新型所述的厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器是由气升式内环流生物反应器1和竖流式沉降分离器2构成；气升式内环流生物反应器由导流筒8、网状支架7、生物载体填料5、气体分布器16和塔体6构成，塔体6为一圆筒形结构位于竖流式沉降分离器2的下方，导流筒8为一圆筒形结构，位于塔体6中心，两个网状支架7分上、下固定在导流筒8外壁和塔体6内壁上，生物载体填料5填充在两个网状支架、导流筒8外壁和塔体6内壁形成的空间中，气体分布器16位于导流筒8的底部；竖流式沉降分离器2由沉降槽内筒9、引流槽10、沉降槽11、沉降槽外筒12、污泥返回口4、溢流槽板14和排水口15构成，沉降槽外筒12为一直径大于塔体6直径的圆筒形结构，两者由圆锥形筒体3连接为一体，沉降槽内筒9为一上部是圆筒下部是喇叭形的筒体，下部喇叭形筒体13的敞口位于圆锥形筒体3内，固定在圆锥形筒体的内壁上，上部圆筒位于引流槽10内，引流槽10为一上端有底，下端开口的圆筒，罩在沉降槽内筒9上方，由溢流槽板14固定在沉降槽外筒12的内壁上，引流槽下沿到达沉降槽底部圆锥形筒体上沿，引流槽上沿高于沉降槽内筒和溢流槽板，低于沉降槽外筒上沿，沉降槽11是由沉降槽外筒12和引流槽形成的空间，污泥返回口4设在沉降槽11的底部，圆锥形筒体内壁和喇叭形筒体敞口的结合部，排水口15设在溢流槽板14上方，沉降槽外筒12侧壁上。
所述气升式内环流生物反应器由塔体6、导流筒8和气体分布器16构成，其中塔体高度和直径比为4∶1～8∶1，导流筒直径和塔体直径的比为0.5∶1～0.7∶1，填料段高度和塔体高度比为0.5∶1～0.8∶1，填料段高度和导流筒高度比为0.6∶1～1∶1，填料的总体积为气升式内环流生物反应器总容积的5％～30％。
所述竖流式沉降分离器具备下列结构特征：沉降槽内筒直径和导流筒的直径比为1.4∶1～1∶1，引流槽直径和沉降槽内筒直径比为1∶0.7～1∶0.9，沉降槽外筒直径和内筒直径比为1.6∶1～2.8∶1；沉降槽宽(槽内外筒间距)和槽深比为1∶3～1∶6，沉降槽底部圆锥锥度为90°～120°。
所述生物载体填料为大孔载体，材料为聚亚氨酯、聚氨酯、纤维素、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯中的一种或几种混合；其形状可是各种形状或者不同形状的混合，当量直径范围为5.0～30mm，且任何一维的最小尺度不小于5.0mm，孔径尺寸范围为0.50～2.0mm。
本发明的反应器的操作条件应满足：悬浮污泥浓度为4.0g/L～7.0g/L，空塔气速0.05～0.50cm/s，沉降槽表面负荷不高于2.0m3/(m2·h)。
Claims (3)
1.一种厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器，其特征在于：是由气升式内环流生物反应器和竖流式沉降分离器构成；气升式内环流生物反应器由导流筒、网状支架、生物载体填料、气体分布器和塔体构成，塔体为一圆筒形结构位于竖流式沉降分离器的下方，导流筒为一圆筒形结构，位于塔体中心，两个网状支架分上、下固定在导流筒外壁和塔体内壁上，生物载体填料填充在两个网状支架、导流筒外壁和塔体内壁形成的空间中，气体分布器位于导流筒的底部；竖流式沉降分离器由沉降槽内筒、引流槽、沉降槽、沉降槽外筒、污泥返回口、溢流槽板和排水口构成，沉降槽外筒为一直径大于塔体直径的圆筒形结构，两者由圆锥形筒体连接为一体，沉降槽内筒为一上部是圆筒下部是喇叭形的筒体，下部喇叭形筒体的敞口位于锥形筒体内，固定在圆锥形筒体的内壁上，上部圆筒位于引流槽内，引流槽为一上端有底，下端开口的圆筒，罩在沉降槽内筒上方，由溢流槽板固定在沉降槽外筒的内壁上，引流槽下沿到达沉降槽底部圆锥形筒体上沿，引流槽上沿高于沉降槽内筒和溢流槽板，低于沉降槽外筒上沿，沉降槽是由沉降槽外筒和引流槽形成的空间，污泥返回口设在沉降槽的底部，锥形筒体内壁和喇叭形筒体敞口的结合部，排水口设在溢流槽板上方，沉降槽外筒侧壁上。
2.据权利要求1所述的厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器，其特征在于：所述气升式内环流生物反应器，塔体高度和直径比为4∶1～8∶1，导流筒直径和塔体直径的比为0.5∶1～0.7∶1，填料段高度和塔体高度比为0.5∶1～0.8∶1，填料段高度和导流筒高度比为0.6∶1～1∶1，填料的总体积为气升式内环流生物反应器总容积的5％～30％。
3.据权利要求1所述的厌氧水解-好氧-沉降分离一体化废水处理反应器，其特征在于：沉降槽内筒直径和导流筒的直径比为1.4∶1～1∶1，引流槽直径和沉降槽内筒直径比为1∶0.7～1∶0.9，沉降槽外筒直径和内筒直径比为1.6∶1～2.8∶1；沉降槽宽和槽深比为1∶3～1∶6，沉降槽底部圆锥锥度为90°～120°。
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