CN217757021U - 一种废水再利用装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于废水处理技术领域，特别是涉及一种废水再利用装置。目前我国食品发酵类废水体量巨大且目前处理工艺能耗高、能源回收率低。本申请提供了一种废水再利用装置，包括依次连接的格栅井、污水收集池、进水泵、厌氧产甲烷反应器、干燥管和集气罐，所述厌氧产甲烷反应器、变径反应器和产水箱依次连接。实现深度脱氮，实现食品发酵类废水的高效资源化与再利用。

Description

一种废水再利用装置

技术领域

本申请属于废水处理技术领域，特别是涉及一种废水再利用装置。

背景技术

根据中国环境统计年鉴数据显示，2018年工业废水中COD排放总量达到813894吨，氨氮排放量达到39863吨，每日工业废水处理量为22370万吨。其中发酵类产业是我国的排水大户，其排出的高浓度氨氮和COD的废水量，已占轻工行业的第2位，仅次于造纸行业。食品加工行业是发酵类主要行业，其生产过程残留下来的废液属于高浓度有机废水，2018年食品加工行业排放COD总量达到155962吨，相应的处理设施共计8746套，当前国内处理工艺由于处理成本高难以满足巨量的食品发酵类废水处理要求，因此急需构造简单且运行成本低的新工艺用于处理食品发酵类废水。

由于发酵类废水水质复杂且污染物浓度高，单一的工艺环节难以满足水质达标要求，所以常采取多技术组合工艺，当前广泛应用的处理工艺如图1所示，包括预处理、厌氧处理、好氧处理及深度处理环节，工艺设置复杂且传统的好氧生物处理污水工艺一般采用鼓风曝气和机械曝气，前者是利用浸没式多孔扩散器或空气喷嘴将空气或纯氧通入水中，后者是利用机械设备的搅动使空气溶解于水中，而上述两种曝气方式产生的气泡较大，在水体中上升速度很快，氧气传递效率一般低于20％，能量损耗大，运行费用高。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

基于目前我国食品发酵类废水体量巨大且目前处理工艺能耗高、能源回收率低的问题，本申请提供了一种废水再利用装置。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种废水再利用装置，包括依次连接的格栅井、污水收集池、进水泵、厌氧产甲烷反应器、干燥管和集气罐，所述厌氧产甲烷反应器、变径反应器和产水箱依次连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述进水泵、储电箱和太阳能电池板依次连接，所述进水泵与控制系统连接，所述控制系统与所述储电箱连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述厌氧产甲烷反应器、止回阀、所述变径反应器依次连接，所述止回阀、回流泵、液体流量计与所述变径反应器依次连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述回流泵与所述控制系统连接，所述回流泵、鼓风机、空气流量计与所述变径反应器依次连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述污水收集池上设置有溢流管和放空管。

本申请提供的另一种实施方式为：所述厌氧产甲烷反应器内设置有三相分离器，所述三相分离器与所述干燥管连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述变径反应器内设置有MABR膜组件，所述MABR 膜组件与所述空气流量计连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述厌氧产甲烷反应器的水力停留时间为8～12小时。

本申请提供的另一种实施方式为：所述MABR膜组件上部溶解氧为0.1～0.3mg/L，所述 MABR膜组件下部溶解氧为0。

本申请提供的另一种实施方式为：所述干燥管为U型干燥管。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的一种废水再利用装置的有益效果在于：

本申请提供的废水再利用装置，为一种食品发酵类废水高效能源化耦合膜曝气异养自养脱氮装置，处理后出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)A排放限值。

本申请提供的废水再利用装置，采用厌氧产甲烷反应器与变径反应器结合不仅能够回收污水中大部分的有机碳，而且采用MABR工艺能够节省曝气量降低运行费用，并且能够通过对该系统进行调节实现深度脱氮，实现食品发酵类废水的高效资源化与再利用。

本申请提供的废水再利用装置中，变径反应器上部为MABR膜组件而下部为颗粒污泥，这种下部仅为颗粒污泥的设置可以减少MABR膜组件的使用，降低处理装置的建造成本，而且在该反应器中MABR与颗粒污泥分区可以减少MABR区的污泥浓度，降低MABR膜组件表面滤饼层的形成，减缓膜污染，此外COD进入变径反应器颗粒污泥区后会被颗粒污泥中的反硝化菌利用，避免COD对颗粒污泥内层及上部MABR膜组件外层厌氧氨氧化菌的抑制。

本申请提供的废水再利用装置，通过MABR无泡曝气，传氧效率高，耗电量低，对水中挥发性物质影响较小，此外厌氧产甲烷反应器将污水中大部分的有机物转化为甲烷，实现污水的高效能源化，经过该系统处理后的出水可以用来冲厕及绿化，减少对自来水的使用。

附图说明

图1是本申请的现有发酵类废水处理工艺流程示意图；

图2是本申请的废水再利用装置的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

参见图1～2，本申请提供一种废水再利用装置，包括依次连接的格栅井1、污水收集池 2、进水泵5、厌氧产甲烷反应器7、干燥管9和集气罐10，所述厌氧产甲烷反应器7、变径反应器19和产水箱26依次连接。采用厌氧产甲烷反应器7与变径反应器19结合不仅能够回收污水中大部分的有机碳，而且采用MABR工艺能够节省曝气量降低运行费用，并且能够通过对该系统进行调节实现深度脱氮，实现食品发酵类废水的资源回收与再利用。

具体的，首先食品发酵类废水经格栅井1拦截掉水中悬浮物后进入污水收集池2，根据所需的流量再经进水泵5进入厌氧产甲烷反应器7底部(厌氧产甲烷反应器为UASB反应器) 底部，污水中的有机物在厌氧产甲烷菌的作用下转化为甲烷，产生的甲烷进入到干燥管中，干燥后用集气罐收集10，实现对有机物的回收，并去除水中大部分的有机物(≥90％)，实现污水中有机物的高效能源化。经厌氧产甲烷反应器处理后的污水流至变径反应器19底部，在变径反应器19底部厌氧环境下水中剩余的有机物在其底部的反硝化颗粒污泥作用下进行反硝化除碳并去除上部回流至底部的硝氮，水中剩余的有机物在变径反应器19底部反硝化颗粒污泥的作用下进行反硝化除碳并去除上部回流至底部的硝氮，而在上部通过MABR膜组件进行一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化(一体式PN/A)脱氮。因此通过厌氧产甲烷反应器与反硝化耦合一体式PN/A的变径反应器结合可实现对食品发酵类废水的碳回收及深度脱氮，经处理后的污水可满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级A标准，可用于冲厕及绿化，实现食品发酵类废水中水分及营养物质的回收与利用。

进一步地，所述进水泵5、储电箱11和太阳能电池板12依次连接，所述进水泵5与控制系统16连接，所述控制系统16与所述储电箱11连接。

进一步地，所述厌氧产甲烷反应器7、止回阀14、所述变径反应器19依次连接，所述止回阀14、回流泵17、液体流量计20与所述变径反应器19依次连接。

厌氧产甲烷反应器7处理后的污水经第一出水口13流至厌氧的变径反应器19底部，变径反应器19上部通过一体式PN/A产生的硝氮经回流泵17回流至其底部，并根据硝氮去除情况调节液体流量计20，控制回流流量，在该区域反硝化菌以污水中剩余的COD为有机碳源，将硝氮通过反硝化作用还原为氮气，在该区域硝氮去除率在85％以上，而COD在反硝化菌与其他厌氧异养菌的协同作用下，去除率在90％以上，从而在变径反应器19底部实现深度除碳及脱氮。

采用止回阀14防止变径反应器19中的水回流至厌氧产甲烷反应器7。

进一步地，所述回流泵17与所述控制系统16连接，所述回流泵17、鼓风机18、空气流量计21与所述变径反应器19依次连接。

回流泵17、水泵、曝气设施等均实现自动化控制。

进一步地，所述污水收集池2上设置有溢流管3和放空管4。

进一步地，所述厌氧产甲烷反应器7内设置有三相分离器8，所述三相分离器8与所述干燥管连接。所述干燥管为U型干燥管9。

在厌氧产甲烷反应器7中三相分离器8的作用下甲烷进入到U型干燥管9。

进一步地，所述变径反应器19内设置有MABR膜组件23，所述MABR膜组件23与所述空气流量计21连接。

在变径反应器19上部通过MABR膜组件23的无泡曝气实现微好氧环境，在该区域通过一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化实现脱氮，产生的少量硝氮通过回流泵17回流至该反应器的底部，经过反硝化作用深度脱氮，经过变径反应器19处理后的污水通过出水口2流至产水箱 26，用于冲厕及绿化。

MABR膜组件23采用中空纤维膜对附着在其上的微生物直接提供氧气，在曝气方面具有以下优点：曝气供氧时，不会产生气泡，生物膜不会受到摩擦而脱落，且氧气透过膜纤维直接被生物膜利用，大大减小了氧气的传质阻力，有利于供氧速度和氧气利用率的提高；氧气与底物为异向传质，通过控制曝气强度可使生物膜发生明显的分层，从而达到同时硝化反硝化厌氧氨氧化和去除有机物的效果。

调节变径反应器19上部MABR的空气流量将上部溶解氧(DO)控制在0.1～0.3mg/L，而下部DO为0，在变径反应器19上部通过一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化实现脱氮，产生的少量硝氮通过回流泵17回流至该反应器的下部，经过反硝化作用深度脱氮，经过变径反应器 19处理后的水体通过出水口2流至产水箱26，用于冲厕及绿化，实现食品发酵类废水的资源化利用。

进一步地，食品发酵类废水经格栅井1拦截掉水中悬浮物后进入污水收集池，然后根据厌氧产甲烷反应器7的水力停留时间(HRT)控制进水泵流量，所述厌氧产甲烷反应器7的水力停留时间为8～12小时。根据厌氧产甲烷反应器7的有机物去除情况调节其HRT，有机物去除率较低时可通过提高HRT提升有机物去除率。

进一步地，所述MABR膜组件23上部溶解氧为0.1～0.3mg/L，所述MABR膜组件23 下部溶解氧为0。

实施例

一种食品发酵类废水高效能源化耦合膜曝气异养自养脱氮装置，首先食品发酵类废水经格栅井1进入污水收集池2；污水收集池2后连接厌氧产甲烷反应器7；厌氧产甲烷反应器7 的三相分离器8后连接U型干燥管9；U型干燥管9后连接集气罐10用于收集产生的甲烷；厌氧产甲烷反应器7经出水口13连接止回阀14；止回阀14后连接反硝化耦合一体式PN/A的变径反应器19；变径反应器19上部通过回流泵17与下部相连；变径反应器19后连接产水箱26。

所述的后连接为通过不同的管道、阀门、流量计及水泵实现连接，管道连接阀门、流量计及水泵，阀门、流量计及水泵通过管道分别连接格栅井1、污水收集池2、厌氧产甲烷反应器7、变径反应器19及产水箱26。

食品发酵类废水主要水质特征如表1-1所示：

表1.1食品发酵类废水主要水质特征

格栅井1将食品发酵类废水中悬浮物截留；污水收集池2储存经格栅井截留悬浮物后的食品发酵类废水，以便为处理装置提供充足的进水；污水收集池2中的污水经进水泵5进入到厌氧产甲烷反应器7中，在厌氧产甲烷菌的作用下将进水中大部分的有机物转化为甲烷，实现水中大部分有机物(≥90％)的有效去除，同时产生的甲烷通过U型干燥管9后被收集，实现食品发酵类废水的碳回收；厌氧产甲烷反应器7处理后的食品发酵类废水经出水口1流至变径反应器19底部，在变径反应器19底部厌氧环境下水中剩余的有机物在反硝化颗粒污泥作用下进行反硝化除碳并去除上部回流至底部的硝氮；而在变径反应器19上部通过MABR 膜组件23的无泡曝气实现微好氧环境，在该区域通过一体式部分亚硝化/厌氧氨氧化实现脱氮，产生的少量硝氮通过回流泵17回流至该反应器的底部，经过反硝化作用深度脱氮；经过厌氧产甲烷反应器7和变径反应器19碳回收及脱氮后的出水储存在产水箱中用于冲厕及绿化。

采用MABR膜组件23进行曝气，该膜组件具有很高的传氧效率能够减少增加曝气量时所消耗的电量，并且该膜组件进行无泡曝气，能够减少食品发酵类废水中挥发性气体挥发，减少对外界产生不良影响，采用厌氧产甲烷反应器7将水中大部分有机物转化为甲烷以回收污水中有机碳所蕴含的能量并减低水中有机物对后续功能微生物的抑制作用，通过对变径反应器19进行变径设计，在反应器底部由于高径比较大有利于污泥颗粒化，而其上部内径较大有利于放置更多膜丝提升处理效果，通过在变径反应器19上部设置MABR，使其实现DO分区，能够在反应器上部形成微氧环境，而在反应器下部形成厌氧环境，进而能够实现不同微生物在变径反应器19上下部区域形成优势微生物，在变径反应器19中实现深度脱氮和除碳，处理后的水能够作为用于冲厕和绿化，减少自来水的使用，实现食品发酵类废水的资源化。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (8)

1.一种废水再利用装置，其特征在于：包括依次连接的格栅井、污水收集池、进水泵、厌氧产甲烷反应器、干燥管和集气罐，所述厌氧产甲烷反应器、变径反应器和产水箱依次连接。

2.如权利要求1所述的废水再利用装置，其特征在于：所述进水泵、储电箱和太阳能电池板依次连接，所述进水泵与控制系统连接，所述控制系统与所述储电箱连接。

3.如权利要求2所述的废水再利用装置，其特征在于：所述厌氧产甲烷反应器、止回阀、所述变径反应器依次连接，所述止回阀、回流泵、液体流量计与所述变径反应器依次连接。

4.如权利要求3所述的废水再利用装置，其特征在于：所述回流泵与所述控制系统连接，所述回流泵、鼓风机、空气流量计与所述变径反应器依次连接。

5.如权利要求1所述的废水再利用装置，其特征在于：所述污水收集池上设置有溢流管和放空管。

6.如权利要求1所述的废水再利用装置，其特征在于：所述厌氧产甲烷反应器内设置有三相分离器，所述三相分离器与所述干燥管连接。

7.如权利要求4所述的废水再利用装置，其特征在于：所述变径反应器内设置有MABR膜组件，所述MABR膜组件与所述空气流量计连接。

8.如权利要求1～7中任一项所述的废水再利用装置，其特征在于：所述干燥管为U型干燥管。

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