CN203021355U

CN203021355U - 上流式混合型厌氧生物膜反应器

Info

Publication number: CN203021355U
Application number: CN2012207095070U
Authority: CN
Inventors: 王勇军; 陈平; 韩滨; 吕永涛; 周崇晖; 韦惠民
Original assignee: NORTH CHINA PHARMACEUTICAL GROUP INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL PROTECTION
Current assignee: Hebei Huayao Environmental Protection Research Institute Co ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2022-12-20

Abstract

本实用新型公开了上流式混合型厌氧生物膜反应器，属于污水生化处理设备技术领域。包括塔体，塔体内从下到上设置有依次连通的布水区、载体区、填料区和三相分离区，布水区底部的塔体壁上设置有污水入口和污泥进口，布水区上面设置有载体区，载体区的上面设置有填料区，填料区内固定安装有纤维填料，填料区上面的三相分离区设置三相分离器，三相分离器与塔体外壁密封连接，三相分离器上设置出水口，三相分离器的顶部设置有沼气出口。本实用新型结构独特、合理，易于启动，便于运行管理，能够有效保持生物量，且不会发生堵塞，稳定了生化效果。

Description

上流式混合型厌氧生物膜反应器

技术领域

本实用新型属于污水生化处理设备，具体的说一种上流式混合型厌氧生物膜反应器。

背景技术

目前废水厌氧生物处理采用的反应器类型大多是基于颗粒污泥的厌氧污泥床（UASB）、颗粒污泥膨胀床（EGSB）以及内循环反应器（IC），以UASB为例的厌氧反应器的结构及工作原理为：整个反应器主体可分为三个区域：混合区、反应区和气、液、固三相分离区。污水通过水泵提升到厌氧反应器的底部，利用底部的布水系统将污水均匀地布置在整个截面上；利用进水的出口压力和产气作用，使废水与高浓度的厌氧颗粒污泥充分接触和传质，将废水中的有机物降解；废水在反应区缓慢上升，进一步降解有机物，气体、水、颗粒污泥在同时上升过程中，沼气首先进入三相分离器内部通过管道排出，颗粒污泥和废水通过三相分离器的缝隙上升到分离区，颗粒污泥在分离区沉淀浓缩并回流到三相分离器的下部，保持厌氧反应器内的生物量，沉淀后的出水通过管道排出罐外。而颗粒污泥在一般工业废水厌氧处理当中难以培养、形成，即使接种，也经常因水质问题或运行管理不当造成解体、流失，反应器性能因此也大受影响，因此依赖于颗粒污泥的厌氧反应器的性能在实际应用中存在一定问题。而颗粒污泥与生物膜相结合类型的反应器，如厌氧复合床（UBF）等对此有所改善，但仍未彻底解决。另外，UASB反应器限于有限的上升流速，纵向混合强度不足，导致污泥和基质浓度梯度过大，传质效果受限，反应器容积有效利用率偏低，尤其在处理制药、化工等含某些生物抑制成分的废水时，效果往往大打折扣；而EGSB和IC虽然在一定程度上解决了此问题，但由于颗粒污泥的机械强度有限，随着水力负荷的增大，解体和流失的问题更为严重。

另外，废水厌氧生物处理也有主要依靠生物膜的反应器如厌氧滤池（AF）、厌氧流化床（AFB）等。其中厌氧滤池（AF）的工作方式是在反应器中放置相当数量的生物填料，污水经过该生物填料时被微生物降解，从而达到污水处理的目的。而厌氧流化床(AFB) 反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体，厌氧微生物组成的生物膜在载体表面生长，载体处于流化状态，具有良好的传质条件，微生物易与废水充分接触，具有很高的活性。目前，以上主要依靠生物膜的反应器经常由于生物膜过厚堵塞滤床或载体过多导致启动困难等问题，近年来应用较少。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够保证足够生物量和处理效果的同时，不发生堵塞，且易于启动，便于运行管理的上流式混合型厌氧生物膜反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

上流式混合型厌氧生物膜反应器，包括塔体，塔体内从下到上设置有依次连通的布水区、载体区、填料区和三相分离区，布水区底部的塔体壁上设置有与污水源连通的给塔体内部输入污水的污水入口以及灌入絮状污泥的污泥进口，布水区上面设置有存放以颗粒活性炭为浮动载体的载体区，所述载体区的上面设置有填料区，填料区内固定安装有纤维填料，填料区上面的三相分离区设置带有出水堰的三相分离器，三相分离器与塔体外壁密封连接，三相分离器上设置有低于出水堰上端面的出水口，三相分离器的顶部设置有沼气出口。

本实用新型的进一步改进在于：所述布水区内设置有与污水入口连通的网状管道，网状管道上分布有向塔体内部输入污水的向下出口。

本实用新型的进一步改进在于：所述三相分离器的下部设置有循环水出水口，循环水出水口通过循环泵与污水入口连通。

本实用新型的进一步改进在于：所述布水区与载体区之间、填料区与三相分离区之间均设置有通过固定架支撑于塔体内壁的篦子A，所述载体区与填料区之间设置有通过固定架支撑于塔体内壁的支撑固定填料的支撑架；所述支撑架上设置的通水间隙大于浮动载体的直径，所述篦子A上设置的通水间隙小于浮动载体的直径。

本实用新型的进一步改进在于：所述三相分离器内还设置有套在出水堰外面的用于将出水导流向下并截留出水浮渣的挡渣板。

本实用新型的进一步改进在于：三相分离区内、出水堰的下面还设置有固定在塔体内壁的用于截留浮动载体的孔洞细密的篦子B。

本实用新型的进一步改进在于：所述三相分离器的顶部和载体区的塔体外壁上均设置有维修用的人孔。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型的上流式混合型厌氧生物膜反应器在保证足够生物量和处理效果的同时，解决了堵塞的问题，并且易于启动，便于运行管理。

本实用新型不需接种价格昂贵且易于流失或解体的颗粒污泥，而是采用普通的絮状物污泥，易于培养，成本大大降低。

本实用新型在载体区设置浮动载体，在填料区设置纤维填料，克服了AF生物膜过厚堵塞滤床和AFB载体过多导致启动困难的缺点，并同时将两者的优点结合起来，通过载体区和填料区的同时设置，形成浮动载体和固定填料挂膜两种不同形式的生物膜，以生物膜形式为主，实现高生物量积累，并通过提高上升流速和大幅度增加固液界面等方式加强混合、传质，实现了反应器高效稳定运行，并可承受相对较高的进水浓度，便于运行管理，易于稳定运行。

本实用新型的技术重点强调采用浮动载体和固定的填料形成高活性生物膜，将AF与AFB的优点相结合，通过出水大比例回流，不仅补充了进水碱度，还对高浓度原水形成数倍以上的稀释，有效降低或消除废水中生物抑制成分的影响，同时由于浮动载体随着水流能够移动至填料区以实现反应器内污泥和基质浓度、酸碱度纵向合理分布，改善厌氧微生物的代谢环境，提高反应器容积的有效利用率，从而实现了高浓度有机废水的高效稳定厌氧处理。

本实用新型内部的浮动载体与固定的填料共存，通过此方式，相对于AFB降低了载体投加量，解决了载体过多导致启动困难和能耗较大的问题，同时相对于AF也降低了填料或滤料的装填密度，解决了堵塞问题。更重要的是，通过微生物固定生长方式和反应器结构的有效设计，实现了在高水力负荷下防止污泥流失，并实现载体的膨胀或流化，增大了液固两相界面间相对速度，强化了混合传质效果，进一步提高了处理效果。而动态的浮动载体可以上升至填料区与静态的填料生物膜之间不断碰撞、摩擦，避免了厌氧生物膜累积过厚、效果降低等问题。

布水区内设置有与污水入口连通的网状管道，网状管道上分布有向塔体内部输入污水的向下出口，可以将输入塔体的污水均匀散开在塔体下部，与从污泥进口输入的污泥充分混合、接触，利于污水中有机物向微生物的传递，保证微生物处理效果。

三相分离区下部设置的循环水出水口，能够将处理过的污水通过循环泵及污水入口输送回布水区，实现出水的大比例回流。

布水区与载体区之间、填料区与三相分离区之间均设置篦子A，篦子A上的通水间隙小于浮动载体的直径。布水区与载体区之间的篦子A，用于支撑浮动载体，同时还可以阻拦带有微生物的浮动载体从载体区沉降至布水区，堵塞网状管道上的向下出口。填料区与三相分离区之间的篦子A，可以截留上行至填料区的带有已挂生物膜的浮动载体，避免其进入三相分离区。载体区与填料区之间设置支撑架，支撑架主要用于支撑固定填料，支撑架上的通水间隙大于浮动载体的直径，以便于浮动载体能够越过支撑架到达填料区，达到在填料上挂膜的目的。

三相分离区内设置孔洞细密的篦子B，篦子B用于截留絮状污泥及带有微生物的浮动载体，避免它们到达出水堰并从出水口出来，影响出水水质。三相分离器的顶部设置沼气出口，能够输出生化反应产生的沼气。

三相分离器内还设置挡渣板，挡渣板用于将出水导流向下并截留出水浮渣。

由于本实用新型内保持的生物量主要是附着在载体、填料上的生物膜，因此只要确保载体和填料不流失，分散、游离在污水中的微生物即悬浮污泥是可以随出水流失的，因此降低了对三相分离的要求。

塔体外壁上的温度探头套管，用于安装温度计，温度计能够监测塔体内温度，以便于控制反应器在适当的温度下运行。

塔体外壁上的人孔用于设备维修时，维修工进入塔体。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1、固定基础，2、污水入口，3、污泥进口，4-1、篦子A，4-2、支撑架，5、人孔，6、载体区，7、填料区，8、温度探头套管，9、循环水出水口，10、篦子B，11、出水口，12、出水堰，13、沼气出口，14、塔体，15、三相分离器，16、挡渣板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

上流式混合型厌氧生物膜反应器，如图1所示，包括圆筒形塔体14，塔体14固定设置在固定基础1上，塔体14内从下到上设置有依次连通的布水区、载体区6、填料区7和三相分离区，布水区底部的塔体14壁上设置有污水入口2和污泥进口3，污水入口2与污水源连通，用于给塔体14内部输入污水。污泥进口3用于给塔体14内部灌入普通厌氧污泥。布水区上面设置有载体区6，载体区6用于存放浮动载体，浮动载体为颗粒活性炭，载体区6的上面设置有填料区7，填料区7用于固定安装纤维填料，便于微生物在填料区7生长、挂膜。填料区7的上面设置有三相分离区，三相分离区设置三相分离器15，三相分离器15与塔体14外壁密封连接，三相分离器15内设置有出水堰12，出水堰12的外面套装有挡渣板16。三相分离器15的中部设置有出水口11，出水口11低于出水堰12的上端面，并高于挡渣板16的下端面，出水口11用于排放处理过的污水。三相分离器15的下部还设置有循环水出水口9，循环水出水口9通过循环泵与污水入口2连通，将本实用新型处理过的部分污水又返回到布水区，实现处理后水的大比例回流。三相分离器15的顶部设置有沼气出口13，沼气出口13用于输出生化反应产生的沼气。

布水区设置有与污水入口2连通的网状管道，网状管道上分布有多个向下出口，向塔体14内部输入污水。

布水区与载体区6之间、填料区7与三相分离区之间均设置有篦子A4-1，篦子A4-1通过固定架支撑于塔体14的内壁上，篦子A4-1上面安装一层金属网，篦子A4-1上设置的金属网的通水间隙小于浮动载体的直径，使得布水区与载体区之间的篦子A4-1可以阻拦带有微生物的浮动载体从载体区6沉降至布水区，堵塞网状管道上的向下出口。填料区7与三相分离区之间的篦子A4-1可以截留上行至填料区7的带有已挂生物膜的浮动载体，避免其进入三相分离区。载体区6与填料区7之间设置有支撑架4-2，支撑架4-2通过固定架支撑于塔体14的内壁上，支撑架4-2上设置的通水间隙大于浮动载体的直径，便于浮动载体在污水的冲力下能够到达填料区7。

填料区7与三相分离区之间设置有孔洞细密的篦子B10，篦子B10固定在塔体14内壁上，用于截留浮动载体等固体。

填料区7的塔体14外壁上设置有温度探头套管8，温度探头套管8用于安装温度计，温度计可以监测塔体14内部的温度，以便于控制反应器在适当的温度下运行。

三相分离器15的顶部和载体区6的塔体14外壁上均设置有人孔5，人孔5用于设备维修时维修工进入塔体14。

本实用新型的工作过程如下所述：

首先，检查设备保证已经安装好，载体区6已经添加浮动载体，填料区7内安装好固定填料，温度探头套管8内安装温度计，从污泥进口3向塔体14内部打入足量絮状污泥，而后污水入口2开始往塔体14内部输入污水，进水将絮状污泥带入载体区6和填料区7，污泥中的微生物开始在载体和填料上附着生长，形成稳定的生物膜，挂膜后的载体可在载体区6、填料区7上下浮动，生物膜与污水充分接触，其中的微生物对污水中有机物进行降解。污水经过载体区6、填料区7后上升至三相分离区，经过出水堰12后从出水口11和循环水出水口9排出，从循环水出水口9排出的水通过循环泵又回到污水入口2，与原污水一起进入塔体14，其余的水则从出水口11排出塔体14。微生物在生化过程中，产生的沼气则从三相分离器15顶部的沼气出口13输出。

本实用新型已在7-ACA废水处理方面成功进行中试，效果显著。在已进行中试中，进水COD浓度近10000mg/L，出水COD浓度一般在2000-4000mg/ L，COD去除率达60-80%；容积负荷达到了6kgCOD/ m³·d，与一般常规厌氧生化处理工艺相比，启动快，运行稳定，管理简便，并可承受更高浓度的进水。本实用新型尤其适合处理制药、化工、发酵等行业的高浓度废水。

Claims

1.上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：包括塔体（14），塔体（14）内从下到上设置有依次连通的布水区、载体区（6）、填料区（7）和三相分离区，布水区底部的塔体（14）壁上设置有与污水源连通的给塔体（14）内部输入污水的污水入口（2）以及灌入絮状污泥的污泥进口（3），布水区上面设置有存放以颗粒活性炭为浮动载体的载体区（6），所述载体区（6）的上面设置有填料区（7），填料区（7）内固定安装有纤维填料，填料区（7）上面的三相分离区设置带有出水堰（12）的三相分离器（15），三相分离器（15）与塔体（14）外壁密封连接，三相分离器（15）上设置有低于出水堰（12）上端面的出水口（11），三相分离器（15）的顶部设置有沼气出口（13）。

2.根据权利要求1所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述布水区内设置有与污水入口（2）连通的网状管道，网状管道上分布有向塔体（14）内部输入污水的向下出口。

3.根据权利要求1或者2任一项所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述三相分离器（15）的下部设置有循环水出水口（9），循环水出水口（9）通过循环泵与污水入口（2）连通。

4.根据权利要求1所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述布水区与载体区（6）之间、填料区（7）与三相分离区之间均设置有通过固定架支撑于塔体（14）内壁的篦子A（4-1），所述载体区（6）与填料区（7）之间设置有通过固定架支撑于塔体（14）内壁的支撑固定填料的支撑架（4-2）；所述支撑架（4-2）上设置的通水间隙大于浮动载体的直径，所述篦子A（4-1）上设置的通水间隙小于浮动载体的直径。

5.根据权利要求1或4所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述三相分离器（15）内还设置有套在出水堰（12）外面的用于将出水导流向下并截留出水浮渣的挡渣板（16）。

6.根据权利要求1所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述三相分离区内、出水堰（12）的下面还设置有固定在塔体（14）内壁的用于截留浮动载体的孔洞细密的篦子B（10）。

7.根据权利要求1所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述填料区（7）的塔体（14）外壁上设置有用于安装温度计的温度探头套管（8）。

8.根据权利要求1所述的上流式混合型厌氧生物膜反应器，其特征在于：所述三相分离器（15）的顶部和载体区（6）的塔体（14）外壁上均设置有维修用的人孔（5）。