CN211595380U - 一种有机污水固定化生物反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于环保领域领域，具体公开了一种有机污水固定化生物反应系统，该有机污水固定化生物反应系统不仅可有效生物降解废水中的难常规生化降解的COD，同时保留去除氮氧化合物能力，使炼化企业浓缩后的达标污水COD处理到30mg/L以下，而且运行费用低，操作简单安全。且固定化生物反应器配合生物强化装置使用可快速筛选并扩培复合菌种，即使系统受到冲击，也可快速恢复。

Description

一种有机污水固定化生物反应系统

技术领域

本实用新型属于环保领域领域，更具体地，涉及一种有机污水固定化生物反应系统。

背景技术

目前，工业生产过程中排放的各类有机污水日益增多，特别是印染、石化、医药及农药生产过程中产生的有机污水，该类污水以毒性大、盐度高、污染物浓度高、难生物降解等特点而成为困扰当前环境治理的一大难题。

煤化工、石油化工、印染、制药、造纸、农药等工业发展产生大量的多环芳烃、卤代烃、杂环化合物、有机氰化物、农药等有毒难降解有机物，这类有机物处置不当将长期存留在天然环境中，对人类健康及生态环境构成严重威胁。中国环境监测总站统计，我国环境特征污染物“黑名单”中共有14类68种优先控制的污染物，其中毒性难降解有机物有12类58种，占总数的85.29％。无论从环境保护还是经济发展角度，毒性难降解有机物治理已然成为人类社会经济可持续健康发展迫切解决的问题。当前，污水处理运行过程中的能耗非常巨大，我国污水处理厂每吨污水耗电约为0.25千瓦时，处理能耗为发达国家的两倍，导致成本过高，严重的制约了污水处理厂的建设。因此，围绕污水处理水质达标和节能降耗的关键问题，需要推进污水处理设备、管理和控制技术的相关研制和应用推广。

目前，用于污水深度处理的技术有臭氧+BAF，生物接触氧化等工艺，利用上述工艺处理污水，可实现污水中的COD下降至40～50mg/L左右，但臭氧工艺仅具备去除难降解有机物、提高B/C比的功能，并不具备去除总氮的能力，且常规曝气生物滤池工艺如仅单一好氧工艺段，也不具备总氮去除的功能。随着污水排放要求的日趋严格，继续使用上述污水处理工艺已经无法满足新的排放要求，当务之急是研发出新的污水处理工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种针对于石油、化工、制药、造纸等行业的污水超净排放，主要去除污水中COD、氨氮及总氮的有机污水固定化生物反应系统，该系统打破现有污水深度处理技术的技术瓶颈，替代性的采用改性生物炭结合高效菌种的固定化反应器，同时配套生物扩培单元及过滤单元预处理的工艺组合，不仅可以有效降解废水中的常规生化难降解的COD至30mg/L以下，同时兼具去除总氮功能达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类排放标准，彻底解决污水达标排放问题，而且运行费用低，操作简单安全。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种有机污水固定化生物反应系统，该有机污水固定化生物反应系统包括：

过滤预处理装置，从下至上依次设置有污水进水口、滤料层以及过滤出水口；

固定化生物反应器，依次设置有反硝化区、布水区以及脱碳区，所述反硝化区从下至上依次设置有进水口、填料区、反冲排水槽以及溢流孔，所述过滤出水口与所述进水口连接，所述反硝化区底部设置有反硝化细菌排出口，顶部设置有反硝化细菌注入口；所述填料区设置有若干填料层，所述填料层间设置有潜水搅拌器；所述填料层内设置有若干格栅，所述格栅内装填有填料；所述脱碳区从下至上依次设置有过流孔洞、生物碳层、反冲排水槽以及出水口，所述脱碳区底部设置有硝化细菌排出口，顶部设置有硝化细菌注入口；所述生物碳层底部设置有承托架；所述布水区分别通过所述溢流孔和过流孔洞与反硝化区和脱碳区连通；

生物强化扩培装置，包括缺氧区和好氧区，所述缺氧区和好氧区外围设置有电伴热带，底部均设置有曝气系统；所述缺氧区底部通过反硝化细菌循环泵与所述反硝化细菌注入口连接，顶部与所述反硝化细菌排出口连接；所述好氧区底部通过硝化细菌循环泵与所述硝化细菌注入口连接，顶部与所述硝化细菌排出口连接；

控制系统，用于有机污水固定化生物反应系统的连锁反应控制。

优选地，所述过滤预处理装置为流砂过滤器。

优选地，所述流砂过滤器包括滤料清洗装置。

优选地，所述滤料清洗装置包括压缩空气进口、洗砂分离区以及提砂输送管，所述压缩空气进口设置于所述滤料清洗装置底部，所述洗砂分离区设置于所述滤料清洗装置顶部，所述洗砂分离区设置有洗砂排水口。

优选地，所述格栅的材质为玻璃钢，孔径小于等于10mm；所述栅格设置的间距不小于200mm；所述填料区内填料装填的总体积为所述反硝化区容积的30～60％。

优选地，所述反硝化区内还设置有ORP仪、进水流量计以及总氮在线分析仪。

优选地，所述脱碳区还设置有空气立管和旋流空气扩散器，所述旋流空气扩散器设置于所述脱碳区底部；所述生物碳层与承托架之间设置有滤板；所述生物碳层装填的总体积占所述脱碳区容积的50～70％。

优选地，所述反硝化区设置有气反洗系统；所述脱碳区设置有气反洗系统和水反洗系统；所述反硝化区与脱碳区的底部均设置有放空管路。

优选地，所述电伴热带外设置有保温层。

优选地，所述生物强化扩培装置还设置有扫描电镜以及分析系统。

与现有技术相比，本实用新型提供的有机污水固定化生物反应系统不仅可有效生物降解废水中的难常规生化降解的COD，同时保留去除氮氧化合物能力，使炼化企业浓缩后的达标污水COD处理到30mg/L以下，而且运行费用低，操作简单安全。且固定化生物反应器配合生物强化装置使用可快速筛选并扩培复合菌种，即使系统受到冲击，也可快速恢复。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型一个具体的实施例中流砂过滤器的示意图。

图2示出了本实用新型一个具体的实施例中固定化生物反应器的示意图。

图3示出了本实用新型一个具体的实施例中生物强化扩培装置的示意图。

图4示出了本实用新型一个具体的实施例中固定化生物反应器与生物强化扩培装置连接的示意图。

附图标记说明：

1、污水进水口；2、滤料层；3、过滤出水口；4、压缩空气进口；5、提砂输送管；6、洗砂分离区；7、洗砂排水口；8、反硝化区；9、布水区；10、脱碳区；11、进水口；12、承托梁；13、填料承托架；14、潜水搅拌器；15、高分子填料；16、反冲排水槽；17、溢流孔；18、布水隔墙；19、过流孔洞；20、空气立管；21、生物碳层；22、滤板；23、旋流空气扩散器；24、气反洗系统；25、水反洗系统；26、好氧区；27、缺氧区；28、曝气系统；29、电伴热带；30、扫描电镜；31、分析系统；32、保温箱；33、反硝化细菌循环泵；34、硝化细菌循环泵；35、手动阀；36、止回阀；37、气动开关阀；38、液位计。

具体实施方式

下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本实用新型提供一种有机污水固定化生物反应系统，该有机污水固定化生物反应系统包括：

过滤预处理装置，从下至上依次设置有污水进水口、滤料层以及过滤出水口；

固定化生物反应器，依次设置有反硝化区、布水区以及脱碳区，所述反硝化区从下至上依次设置有进水口、填料区、反冲排水槽以及溢流孔，所述过滤出水口与所述进水口连接，所述反硝化区底部设置有反硝化细菌排出口，顶部设置有反硝化细菌注入口；所述填料区设置有若干填料层，所述填料层间设置有潜水搅拌器；所述填料层内设置有若干格栅，所述格栅内装填有填料；所述脱碳区从下至上依次设置有过流孔洞、生物碳层、反冲排水槽以及出水口，所述脱碳区底部设置有硝化细菌排出口，顶部设置有硝化细菌注入口；所述生物碳层底部设置有承托架；所述反硝化区、布水区以及脱碳区之间设置有隔墙，所述布水区分别通过所述溢流孔和过流孔洞与反硝化区和脱碳区连通；

生物强化扩培装置，包括缺氧区和好氧区，所述缺氧区和好氧区外围设置有电伴热带，底部均设置有曝气系统；所述缺氧区底部通过反硝化细菌循环泵与所述反硝化细菌注入口连接，顶部与所述反硝化细菌排出口连接；所述好氧区底部通过硝化细菌循环泵与所述硝化细菌注入口连接，顶部与所述硝化细菌排出口连接；

控制系统，用于有机污水固定化生物反应系统的连锁反应控制。

本实用新型中在反硝化区中部设置潜水搅拌器，利用机械叶片转动方式搅动池内水流，使池内形成均匀混合环流循环流态。水自下而上穿过配水区于填料区内循环，经由池体上部溢流孔进入布水区。

本实用新型中，所述过滤预处理装置优选为流砂过滤器。废水经流砂过滤器底部污水进水口进入流砂过滤器内部，自下而上穿过滤料层后，污染物被截留在滤料层中，过滤出水经过滤器上部出水口进入固定化生物反应器。

为了实现过滤出水的同时进行滤料清洗和再生，优选地，所述流砂过滤器包括滤料清洗装置，该滤料清洗装置设置于流砂过滤器内部，具体地可以包括压缩空气进口、洗砂分离区以及提砂输送管，所述压缩空气进口设置于所述滤料清洗装置底部，所述洗砂分离区设置于所述滤料清洗装置顶部，所述洗砂分离区设置有洗砂排水口。当原水中杂质不断积累至滤料表面时，其中，底部滤料的污染物积累最为严重，压缩空气由过滤器底部压缩空气进口计入流砂过滤器内，将流砂过滤器内底部石英砂分批定量吹至提砂输送管中，进入流砂过滤器顶部洗砂分离区，在此区域空气排放，石英砂被清洗干净后由顶部重新分配散落至滤床表面，洗砂水通过洗砂排水口排放，实现了连续过滤流程。本实用新型中，为了进一步节省物料，上述滤料清洗过程可以采用原水，无需其他反洗水源。

本实用新型中，优选地，所述格栅的材质为玻璃钢，孔径小于等于10mm；所述栅格设置的间距不小于200mm；所述填料区内装填缺氧工程菌，装填的总体积为所述反硝化区容积的30～60％。

本实用新型中，优选地，所述反硝化区内还设置有ORP仪、进水流量计以及总氮在线分析仪。

本实用新型中，优选地，所述脱碳区还设置有空气立管和旋流空气扩散器，所述旋流空气扩散器设置于所述脱碳区底部，具体为通过空气立管将空气引入脱碳区，在脱碳区底部形成负压，进而实现将废水吸进脱碳区内完成与空气的混合，形成溶气水，达到空气扩散的目的。优选地，所述生物碳层与承托架之间设置有滤板；所述生物碳层装填的总体积占所述脱碳区容积的50～70％。反硝化区出水经隔墙改变水流方向，由过流孔洞进入脱碳区，自下而上穿过滤板、生物炭层。生物炭层采用改性生物炭结合高效菌种的填料床，微生物降解填料床吸附、截留的难降解有机物。脱碳池在空气扩散器的作用下，池内形成均匀循环旋流混合态，最终反应出水由脱碳池上部出水孔流出，此时出水为最终工艺出水。

由于反硝化区及脱碳区内均设置有填料，为防止填料表面污染物长期积累，均设置反洗装置，优选地，所述反硝化区设置有气反洗系统；所述脱碳区设置有气反洗系统和水反洗系统；所述反硝化区与脱碳区的底部均设置有放空管路，反洗气及反洗水均由下而上穿过填料层，最终反洗排水由反洗排水槽排出。

本实用新型可以在电伴热带外设置有保温层，也可以将生物强化扩培装置设置于保温箱内，由于缺氧区和好氧区内均设置有曝气系统，其可以根据所需菌种要求，自由启停曝气状态。保温层或保温箱可以为透明材质，保证微生物生长所需光照，围绕在好氧区及缺氧区外的电伴热带用于维持保温箱内温度恒定。

优选地，生物强化扩培装置还设置有扫描电镜以及分析系统。本实用新型中可以在好氧区及缺氧区外部上方设有可移动扫描电镜，该电镜安装设有滑轨，可于池内任意角度任意时间拍摄池内微生物照片，照片将实时上传至分析处理系统，实时记录分析微生物生长状态，给出菌种培养或筛选建议。

实施例1

一种有机污水固定化生物反应系统，包括：

流砂过滤器(如图1所示)，从下至上依次设置有污水进水口1、滤料层2以及过滤出水口3；流砂过滤器还设置有滤料清洗装置，滤料清洗装置包括压缩空气进口4、洗砂分离区6以及提砂输送管5，压缩空气进口4设置于流砂过滤器底部，洗砂分离区6设置于流砂过滤器顶部，洗砂分离区6设置有洗砂排水口7。

固定化生物反应器(如图2所示)，依次设置有反硝化区8、布水区9以及脱碳区10，反硝化区8从下至上依次设置有进水口11、填料、反冲排水槽16以及溢流孔17，过滤出水口3与进水口11连接，反硝化区8底部设置有反硝化细菌排出口，顶部设置有反硝化细菌注入口；填料区底部设置有承托梁12，内部设置有若干填料层，填料层上部设置有填料承托架13，填料层之间设置有潜水搅拌器14；填料层内设置有若干格栅，栅格设置的间距不小于200mm，格栅内装填有填料，格栅的材质为玻璃钢，孔径小于等于10mm；填料区内填料装填的总体积为反硝化区8容积的50％，反硝化区8内还设置有ORP仪、进水流量计以及总氮在线分析仪；

脱碳区10从下至上依次设置有过流孔洞19、生物碳层21、反冲排水槽16以及出水口，脱碳区10底部设置有硝化细菌排出口，顶部设置有硝化细菌注入口；生物碳层21底部设置有承托梁12；反硝化区8、布水区9以及脱碳区10之间设置有布水隔墙18，布水区9分别通过溢流孔17和过流孔洞19与反硝化区8和脱碳区10连通；脱碳区10还设置有空气立管20和旋流空气扩散器23，旋流空气扩散器23设置于脱碳区10底部；生物碳层21与承托梁12之间设置有滤板22；生物碳层21装填的总体积占脱碳区10容积的60％。反硝化区8设置有气反洗系统24；脱碳区10设置有气反洗系统24和水反洗系统25；反硝化区8与脱碳区10的底部均设置有放空管路。

生物强化扩培装置(如图3所示)，包括缺氧区27和好氧区26，所述缺氧区27和好氧区26外围设置有电伴热带29，电伴热带29外设置有保温层32，底部均设置有曝气系统28；缺氧区27底部通过反硝化细菌循环泵33与反硝化细菌注入口连接，顶部与反硝化细菌排出口连接；好氧区26底部通过硝化细菌循环泵34与硝化细菌注入口连接，顶部与硝化细菌排出口连接(如图4所示)；生物强化扩培装置还设置有扫描电镜30以及分析系统31。

控制系统，用于有机污水固定化生物反应系统的连锁反应控制。

利用上述有机污水固定化生物反应系统进行废水处理，其中，

过滤预处理装置：处理流量800L/h；

固定化生物反应器：反硝化区及脱碳区生物载体接触时间均为3小时，废水的温度为25℃、pH值为6～8.5，反硝化区控制溶解氧＜0.5mg/L，脱碳区控制溶解氧在4mg/L左右。

生物强化装置配置菌种：反硝化细菌、硝化细菌及好氧细菌。

处理结果如下表1所示。

表1

项目	COD(mg/L)	氨氮(mg/L)	总氮(mg/L)
				进水最大值	186	24	38
出水最小值	17	0.2	0.7
				进水平均值	64	11	15
出水平均值	21	0.9	1.4

由表1可知，有机污水固定化生物反应系统对COD的去除率为67.19％，氨氮去除率为91.8％；总氮去除率为90.6％，COD可稳定于30mg/L以下。利用现有的臭氧+BAF装置处理上述污水，污水中的COD的去除率为37.5％，COD无法保证稳定于30mg/L以下，氨氮去除率为70％，总氮去除效果不明显，其处理效率远低于本实用新型中的有机污水固定化生物反应系统。

由此可知，本实用新型中的有机污水固定化生物反应系统对含有难降解有机物、可生化性较差的工业废水具有良好的处理效果，同时对去除总氮、氨氮等污染物同时具有较稳定效果。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，该有机污水固定化生物反应系统包括：

过滤预处理装置，从下至上依次设置有污水进水口、滤料层以及过滤出水口；

固定化生物反应器，依次设置有反硝化区、布水区以及脱碳区，所述反硝化区从下至上依次设置有进水口、填料区、反冲排水槽以及溢流孔，所述过滤出水口与所述进水口连接，所述反硝化区底部设置有反硝化细菌排出口，顶部设置有反硝化细菌注入口；所述填料区设置有若干填料层，所述填料层间设置有潜水搅拌器；所述填料层内设置有若干格栅，所述格栅内装填有填料；所述脱碳区从下至上依次设置有过流孔洞、生物碳层、反冲排水槽以及出水口，所述脱碳区底部设置有硝化细菌排出口，顶部设置有硝化细菌注入口；所述生物碳层底部设置有承托架；所述布水区分别通过所述溢流孔和过流孔洞与反硝化区和脱碳区连通；

生物强化扩培装置，包括缺氧区和好氧区，所述缺氧区和好氧区外围设置有电伴热带，底部均设置有曝气系统；所述缺氧区底部通过反硝化细菌循环泵与所述反硝化细菌注入口连接，顶部与所述反硝化细菌排出口连接；所述好氧区底部通过硝化细菌循环泵与所述硝化细菌注入口连接，顶部与所述硝化细菌排出口连接；

控制系统，用于有机污水固定化生物反应系统的连锁反应控制。

2.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述过滤预处理装置为流砂过滤器。

3.根据权利要求2所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述流砂过滤器包括滤料清洗装置。

4.根据权利要求3所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述滤料清洗装置包括压缩空气进口、洗砂分离区以及提砂输送管，所述压缩空气进口设置于所述滤料清洗装置底部，所述洗砂分离区设置于所述滤料清洗装置顶部，所述洗砂分离区设置有洗砂排水口。

5.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述格栅的材质为玻璃钢，孔径小于等于10mm；所述格栅设置的间距不小于200mm；所述填料区内填料装填的总体积为所述反硝化区容积的30～60％。

6.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述反硝化区内还设置有ORP仪、进水流量计以及总氮在线分析仪。

7.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述脱碳区还设置有空气立管和旋流空气扩散器，所述旋流空气扩散器设置于所述脱碳区底部；所述生物碳层与承托架之间设置有滤板；所述生物碳层装填的总体积占所述脱碳区容积的50～70％。

8.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述反硝化区设置有气反洗系统；所述脱碳区设置有气反洗系统和水反洗系统；所述反硝化区与脱碳区的底部均设置有放空管路。

9.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述电伴热带外设置有保温层。

10.根据权利要求1所述的有机污水固定化生物反应系统，其特征在于，所述生物强化扩培装置还设置有扫描电镜以及分析系统。

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