CN211111564U - 一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，该装置包括：格栅池、沉砂池、调节池、调节池水泵、第一管道混合器、第二管道混合器、混凝沉淀池、第一中间水池和序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器；格栅池出口与沉砂池入口连接，沉砂池出口与调节池入口连接，调节池出口通过调节池水泵与第一管道混合器连接，第一管道混合器混合有混凝剂，并与第二管道混合器连接，第二管道混合器混合有絮凝剂，并与混凝沉淀池入口连接，混凝沉淀池出口与第一中间水池入口连接，第一中间水池出口与序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器连接。本实用新型构成废水二级生物处理单元，提高了废水生物处理的效率、运行成本低、结构紧凑、减少了占地面积。

Description

一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置。

背景技术

为了避免工业废水污染对人类健康和生态环境造成严重危害，为了改善人民生活和生态环境，工业废水须经过处理及检测达标后才能排放。当前，工业废水处理的主要方法有物理方法、化学方法、物化方法和生物方法等，现有的废水生物处理方法普遍存在如下弊端：工艺流程复杂，需要较大的占地面积和较高的基建投资；微生物浓度低，污泥易于膨胀；对水质、水量的变化适应性差；氧传递效率低，动力消耗量大；运行的维护和管理难度大；实时在线自动化控制程度低，能耗高。如何更好地解决传统废水处理工艺中存在的问题，提高生物处理工艺的能效，是废水处理技术研究的重点和趋势。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，提高了废水生物处理的效率，同时减少了处理成本。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，包括：格栅池、沉砂池、调节池、调节池水泵、第一管道混合器、第二管道混合器、混凝沉淀池、第一中间水池和序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器；

所述格栅池出口与沉砂池入口连接，所述沉砂池出口与调节池入口连接，所述调节池出口通过调节池水泵与第一管道混合器连接，所述第一管道混合器混合有混凝剂，并与第二管道混合器连接，所述第二管道混合器混合有絮凝剂，并与混凝沉淀池入口连接，所述混凝沉淀池出口与第一中间水池入口连接，所述第一中间水池出口与序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器连接。

作为优选的技术方案，还设有厌氧反应器和第二中间水池，所述厌氧反应器入口与第一中间水池出口连接，所述厌氧反应器出口与第二中间水池入口连接，所述第二中间水池出口与序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器连接。

作为优选的技术方案，所述序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器设有：进水口、支撑板、生物载体床、限位板、布水系统、布气系统、布水器、曝气系统、第一鼓风机、第二鼓风机、第一进水泵和循环出水口；

所述进水口与第二进水泵的出水口连接，所述生物载体床设置在支撑板上，所述生物载体床设置有生物载体，所述生物载体无规律分散布置，所述生物载体床与限位板的间隔形成膨胀空间，所述布气系统与第二鼓风机连接，所述布水器安装在支撑板上，所述曝气系统与第一鼓风机连接，所述循环出水口与第一进水泵的进水口连接，所述布水系统与第一进水泵的出水口连接。

作为优选的技术方案，所述序批式生物膜颗粒污泥反应器还设有循环曝气池和出水槽，所述出水槽设置有循环回流口，所述循环回流口与循环曝气池连接，所述曝气系统设置在循环曝气池内，所述循环出水口设置在循环曝气池上。

作为优选的技术方案，所述膨胀空间的容积设置为生物载体床9容积的1/50-1/20。

作为优选的技术方案，所述生物载体内圈设有颗粒污泥，外圈设有生物膜，内圈内设有分隔条。

作为优选的技术方案，所述生物载体采用密度小于1g/cm³、比表面积大于500m²/m³和孔隙率介于60％和85％之间的中空颗粒填料。

作为优选的技术方案，所述支撑板采用多孔板，所述支撑板的通孔上均匀分布设置布水器，废水经布水器后沿水流垂直的截面均匀分布并通过生物膜颗粒污泥反应区。

作为优选的技术方案，所述限位板采用多孔板，废水经限位板上的通孔从生物膜颗粒污泥反应区进入循环回流区，限位板上的通孔尺寸小于所述生物载体的尺寸。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本实用新型的序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器可以单独构成废水二级生物处理单元，也可以和厌氧反应器联用组成二级生物处理单元，高效灵活，整体提高了废水生物处理的效率，减少了占地面积。

(2)本实用新型的生物膜颗粒污泥反应器污泥浓度高，生物载体床污泥浓度(TSS)达到20-45g/L，高于目前常用的活性污泥法和生物膜法的污泥浓度，保证废水处理获得良好的效果，并且污泥产率低，剩余污泥产率小于0.15kgTSS/kgCOD，比活性污泥法的剩余污泥产率低60％以上。

(3)本实用新型的生物载体内圈设有颗粒污泥，外圈设有生物膜，颗粒污泥的形成是反应器具有高污泥浓度的主要原因，反应器中高浓度的颗粒污泥和生物膜保证了良好的废水处理效果。

(4)本实用新型将生物处理的曝气系统设置在单独的循环曝气池中，解决了生物处理系统普遍存在的曝气系统容易堵塞的问题，且曝气系统维护方便，同时，循环曝气池具有稀释、均衡水质的作用，有利于提高废水处理效率。

(5)本实用新型的生物膜颗粒污泥反应器简洁紧凑、高效灵活、适应性强，废水在通过生物载体床后，废水中的悬浮物被微生物吸附、截留，然后被分解、降解，因此，废水经生物膜颗粒污泥反应器处理后悬浮物浓度很低，出水质量稳定，不需要二沉池。

(6)本实用新型的序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器设置了膨胀空间，使废水处理过程中生物载体床中的生物载体处于微膨胀化状态，有利于废水在生物膜颗粒污泥反应区的均匀分布，受到均匀的处理，有效提高了废水处理的效率。

附图说明

图1为本实施例1的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置的结构示意图；

图2为图1中I处生物载体床的局部放大图；

图3为本实施例1的生物载体结构示意图；

图4为本实施例2的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置的结构示意图；

图5为本实施例3的生物膜颗粒污泥反应器的结构示意图。

其中，1-生物膜颗粒污泥反应器，2-循环曝气池，3-第一进水泵，4-布水系统，5-支撑板，6-布水器，7-生物载体床，8-膨胀空间，9-限位板，10-出水槽，11-第二进水泵，12-第一鼓风机，13-曝气系统，14-第二鼓风机，15-布气系统，16-排水口，17-格栅池，18-沉砂池，19-调节池，20-第一管道混合器，21-第二管道混合器，22-混凝沉淀池，23-第一中间水池，24-第三水泵，25-厌氧反应器，26-第二中间水池，27-颗粒污泥，28-生物膜，29-调节池水泵。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，包括：格栅池17、沉砂池18、调节池19、调节池水泵29、第一管道混合器20、第二管道混合器21、混凝沉淀池22、第一中间水池23和生物膜颗粒污泥反应器1，废水经过格栅池17去除粗大杂质，再进入沉砂池18去除重杂质，然后进入调节池19，进行水质水量的均衡调节，经过第一管道混合器20时添加混凝剂，经过第二管道混合器21时添加絮凝剂，在混凝沉淀池内进行混凝反应，混凝反应一段时间后的废水在混凝沉淀池内产生泥水分离，上清液进入第一中间水池23，补加营养盐，并用碱液、酸溶液调节PH值，然后通过第二进水泵11进入到序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器，同时启动第一进水泵3，废水在生物膜颗粒污泥反应器1内进行生物化学氧化循环处理。

在本实施例中，生物膜颗粒污泥反应器1沿废水处理方向设置有布水布气区A、生物膜颗粒污泥反应区B和循环回流区C；布水布气区A设有布水系统4、布气系统15、安装在支撑板5上的布水器6，所述布气系统15通过管道和第二鼓风机14连接；所述生物膜颗粒污泥反应区B包括支撑板5、设置在支撑板5上面的生物载体床7、限位板9、以及生物载体床7与限位板9之间形成的膨胀空间8；所述循环回流区C设置有出水槽10，出水槽10设置有循环回流口，循环回流口通过管道与循环曝气池2连接；

在本实施例中，支撑板5采用多孔板，支撑板5的通孔上设置布水器6，使废水沿水流垂直的截面均匀分布并通过生物膜颗粒污泥反应区；限位板9采用多孔板，废水经限位板9上的通孔从生物膜颗粒污泥反应区进入循环回流区，限位板9上的通孔尺寸小于生物膜颗粒污泥反应区中的生物载体的尺寸；

在本实施例中，循环曝气池2设置有曝气系统13和循环出水口，曝气系统通过管道和第一鼓风机12连接，循环出水口通过管道与第一进水泵3的进水口连接，第一进水泵3的出水口与布水系统4连接；

在本实施例中，生物膜颗粒污泥反应器1上还设置有反冲洗排水口；循环曝气池2上还设置有进水口和排水口16；

在本实施例中，膨胀空间8的最小容积为0，膨胀空间8的最大容积是生物载体床7容积的1/10；本实施例膨胀空间8的容积优选设置为生物载体床7容积的1/50-1/20；

在本实施例中，维持废水通过生物载体床7时一定的流速，使生物载体床7中的生物载体处于微膨胀化状态，生物载体膨胀充满了包括生物载体床7和膨胀空间8的整个空间，优选流速为1.5-15mm/s，生物载体采用密度小于1g/cm³、比表面积大于500m²/m³和孔隙率介于60％和85％之间的中空颗粒填料。

如图2所示，生物载体在废水处理过程中处于微膨胀化状态，无规律分布在生物膜颗粒污泥反应区B内；如图3所示，生物载体内圈设有颗粒污泥27，外圈形成生物膜28，内圈内设有分隔条，反应器同时形成了颗粒污泥和生物膜，颗粒污泥和生物膜同时存在好氧、兼氧和厌氧微生物群落；当反应器污泥驯化完成后，生物载体中产生了颗粒污泥，而载体表面形成了生物膜，颗粒污泥的形成是反应器具有高污泥浓度的主要原因，反应器中高浓度的颗粒污泥和生物膜保证了良好的废水处理效果。

本实施例具体的废水处理步骤如下所述：

S1：预处理：生产废水经过格栅池17去除粗大杂质，再进入沉砂池18去除重杂质，然后进入调节池19，进行水质水量的均衡调节；

S2：混凝沉淀处理：经预处理后的废水经过第一管道混合器20和第二管道混合器21，并先后依次加入400mg/L的聚合氯化铝(PAC)和6mg/L阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，搅拌使废水中的PAC和CPAM混合均匀，进入混凝沉淀池22进行混凝反应，反应后废水在混凝沉淀池22内产生泥水分离，提取上清液进入第一中间水池23，沉淀在混凝沉淀池底部的污泥经脱水干化后外运，进行进一步的无害化、稳定化和资源化处理处置；

S3：废水在第一中间水池23中补加生物处理所需营养盐等，并用碱液、酸溶液调节pH值，废水进入生物膜颗粒污泥反应器1进行生物化学氧化处理：

1)进水

第一中间水池23中的废水通过第二进水泵11从进水口进入循环曝气池2，同时启动第一进水泵3，循环曝气池2中的废水通过循环出水口经第一进水泵3输送到布水系统4，进入生物膜颗粒污泥反应器1，当生物膜颗粒污泥反应器1充满废水且循环曝气池2中废水到达一定水位后停止进水；

本实施例中，废水采用造纸涂布废水，废水COD为3250mg/L，色度为2700C.U.，SS为280mg/L；

2)废水的处理和循环

进水完成后，启动第一鼓风机12通过曝气系统13对循环曝气池2中的废水进行曝气；

循环曝气池2中的废水通过循环出水口经第一进水泵3输送到生物膜颗粒污泥反应器1的布水布气区A的布水系统4，进入布水布气区A，布水布气区A的废水通过支撑板5上的布水器6，进入生物膜颗粒污泥反应器1的生物载体床7，废水在生物载体床7进行生物化学氧化处理，然后经过限位板9进入循环回流区C；

循环回流区C中的废水通过设置在出水槽10的循环回流口经管道进入循环曝气池2，循环曝气池2中的废水再次经第一进水泵3依次通过生物膜颗粒污泥反应器1的布水布气区A、生物膜颗粒污泥反应区B和循环回流区C，进行废水的处理和循环；

生物膜颗粒污泥反应器1的膨胀空间8的容积为生物载体床7容积的1/20，废水在生物膜颗粒污泥反应器1的流速为15mm/s，废水一个处理周期为8h，其中曝气运行时间为5h，缺氧运行时间为1h，曝气运行时生物膜颗粒污泥反应区B溶解氧浓度为4-5mg/L；

3)排水

在废水处理过程中，停止第一鼓风机12向循环曝气池2供气一段时间，使废水在缺氧状态下处理和循环，废水处理一定时间后，停止第一进水泵3和第一鼓风机12运行，通过排水口16将生物膜颗粒污泥反应器1和循环曝气池2中废水总量的30％排出反应器，经处理后废水COD为115mg/L，色度为25C.U.，SS为28mg/L。

处理废水一段时间后，可以通过第二鼓风机14和布气系统15对生物载体进行反冲洗，通过反冲洗排水口将反冲洗后的废水排出反应器，并输送到调节池19，和经过预处理的废水一起进行混凝沉淀处理。

在本实施例中，通过改变PAC加入量、CPAM加入量、生物膜颗粒污泥反应器膨胀空间的容积、废水在生物膜颗粒污泥反应器的流速、曝气运行时间和缺氧运行时间等参数，可以得到不同的废水处理效果，具体如下所述：

以废水体积计，PAC加入量为200mg/L，CPAM加入量为4mg/L，生物膜颗粒污泥反应器的膨胀空间的容积为生物载体床容积的1/50，废水在生物载体床的流速为1.5mm/s，废水一个处理周期为8h，其中曝气运行时间为4h，缺氧运行时间为2h，曝气运行时生物膜颗粒污泥反应区B溶解氧浓度为4-5mg/L，经处理后废水COD为205mg/L，色度为78C.U.，SS为34mg/L；

以废水体积计，PAC加入量为300mg/L，CPAM加入量为5mg/L，生物膜颗粒污泥反应器的膨胀空间的容积为生物载体床容积的1/40，废水在生物载体床的流速为8mm/s，废水一个处理周期为8h，其中曝气运行时间为5h，缺氧运行时间为1h，曝气运行时生物膜颗粒污泥反应区B溶解氧浓度为4-5mg/L，经处理后废水COD为124mg/L，色度为43C.U.，SS为36mg/L；

本实施例采用的废水为二次纤维造纸废水，废水COD为4590±80mg/L，色度为1070±50C.U.，SS为160±15mg/L；以废水体积计，PAC加入量为400mg/L，CPAM加入量为6mg/L，将膨胀空间的容积设置为生物载体床7容积的1/40，废水在生物载体床的流速为7mm/s，废水一个处理周期为8h，其中曝气运行时间为3h，缺氧运行时间为3h，曝气运行时生物膜颗粒污泥反应区B溶解氧浓度为4-5mg/L，经处理后废水COD为220±40mg/L，色度为25±5C.U.，SS为10±4mg/L。

实施例2

本实施例2的技术方案除了下述技术特征外，其它技术方案与实施例1相同：

如图4所示，本实施例提供一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，包括：格栅池17、沉砂池18、调节池19、第一管道混合器20、第二管道混合器21、混凝沉淀池22、第一中间水池23、第三水泵24、厌氧反应器25、第二中间水池26和生物膜颗粒污泥反应器1，废水经过格栅池17去除粗大杂质，再进入沉砂池18去除重杂质，然后进入调节池19，进行水质水量的均衡调节，经过第一管道混合器20时添加混凝剂，经过第二管道混合器21时添加絮凝剂，在混凝沉淀池内进行混凝反应，混凝反应一段时间后的废水在混凝沉淀池内产生泥水分离，上清液进入第一中间水池23，补加营养盐，并用碱液、酸溶液调节pH值，然后经过第三水泵24进入到厌氧反应器25，进行厌氧反应后进入第二中间水池26，再次添加营养盐，并用碱液、酸溶液调节pH值，然后通过第二进水泵11进入序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器，同时启动第一进水泵3，废水在生物膜颗粒污泥反应器1内进行生物化学氧化循环处理。

在本实施例中，序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器可以单独构成废水二级生物处理单元，也可以和厌氧反应器联用组成二级生物处理单元，高效灵活，整体提高了废水生物处理的效率，减少了占地面积。

实施例3

本实施例3的技术方案除了下述技术特征外，其它技术方案与实施例1相同：

如图5所示，实施例1中的生物膜颗粒污泥反应器也可以采用一体式结构，并且将曝气系统单独设置在循环回流区C，也能达到方便维护、减少了占地面积的目的。

本实施例的生物膜颗粒污泥反应器沿废水处理流向上依次设置有布水布气区、生物膜颗粒污泥反应区和循环回流区；

其中，生物膜颗粒污泥反应区包括支撑板5、生物载体床7、限位板9和膨胀空间8，生物载体床7设置在支撑板5上，生物载体床7与限位板9的间隔形成膨胀空间；布水布气区设置有布水系统4、布气系统15、布水器6和第二鼓风机14，布气系统15与第二鼓风机14连接，布水器6安装在支撑板5上；循环回流区设置有曝气系统13、第一鼓风机12、第一进水泵3和循环出水口，循环出水口与第一进水泵3的进水口连接，布水系统4与第一进水泵3的出水口连接，曝气系统13与第一鼓风机12连接。

本实施例的序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器上还设置有进水口、排水口16和反冲洗排水口，本实施例进水口设在循环回流区C，进水口与第二进水泵11连接，排水口16设在生物膜颗粒污泥反应区B，反冲洗排水口设在布水布气区A。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，包括：格栅池、沉砂池、调节池、调节池水泵、第一管道混合器、第二管道混合器、混凝沉淀池、第一中间水池和序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器；

所述格栅池出口与沉砂池入口连接，所述沉砂池出口与调节池入口连接，所述调节池出口通过调节池水泵与第一管道混合器连接，所述第一管道混合器混合有混凝剂，并与第二管道混合器连接，所述第二管道混合器混合有絮凝剂，并与混凝沉淀池入口连接，所述混凝沉淀池出口与第一中间水池入口连接，所述第一中间水池出口与序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器连接。

2.根据权利要求1所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，还设有厌氧反应器和第二中间水池，所述厌氧反应器入口与第一中间水池出口连接，所述厌氧反应器出口与第二中间水池入口连接，所述第二中间水池出口与序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述序批式生物膜颗粒污泥膨胀床反应器设有：进水口、支撑板、生物载体床、限位板、布水系统、布气系统、布水器、曝气系统、第一鼓风机、第二鼓风机、第一进水泵和循环出水口；

所述进水口与第二进水泵的出水口连接，所述生物载体床设置在支撑板上，所述生物载体床设置有生物载体，所述生物载体无规律分散布置，所述生物载体床与限位板的间隔形成膨胀空间，所述布气系统与第二鼓风机连接，所述布水器安装在支撑板上，所述曝气系统与第一鼓风机连接，所述循环出水口与第一进水泵的进水口连接，所述布水系统与第一进水泵的出水口连接。

4.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述序批式生物膜颗粒污泥反应器还设有循环曝气池和出水槽，所述出水槽设置有循环回流口，所述循环回流口与循环曝气池连接，所述曝气系统设置在循环曝气池内，所述循环出水口设置在循环曝气池上。

5.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述膨胀空间的容积设置为生物载体床容积的1/50-1/20。

6.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述生物载体内圈设有颗粒污泥，外圈设有生物膜，内圈内设有分隔条。

7.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述生物载体采用密度小于1g/cm³、比表面积大于500m²/m³和孔隙率介于60％和85％之间的中空颗粒填料。

8.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述支撑板采用多孔板，所述支撑板的通孔上均匀分布设置布水器，废水经布水器后沿水流垂直的截面均匀分布并通过生物膜颗粒污泥反应区。

9.根据权利要求3所述的基于生物膜颗粒污泥反应器的废水处理装置，其特征在于，所述限位板采用多孔板，废水经限位板上的通孔从生物膜颗粒污泥反应区进入循环回流区，限位板上的通孔尺寸小于所述生物载体的尺寸。

Images