CN2268027Y

CN2268027Y - 生物炭流化床反应器

Info

Publication number: CN2268027Y
Application number: CN96229016U
Authority: CN
Inventors: 吴迪胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-04
Filing date: 1996-01-04
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2006-01-04

Abstract

本实用新型为一种生物炭流化床反应器，属于废水处理领域。本实用新型生物炭流化床反应器由多级串联反应槽体1、布气装置、球形网笼活性炭海绵流化载体14、钢栅2、档网5、锥底6、曝气头7、进水管3、出水管4、总进气管8、分进气管9和调节阀门10构成，其特点是具有多级串联流化床反应器结构和相适应的布气装置与球形网笼活性炭海绵流化载体，构成适宜于好氧生化同时进行厌氧生化的反应器，活性炭流化载体不会流失，使用周期长，操作简易，稳定可靠，可获得很高的污染物去除率。

Description

生物炭流化床反应器

本实用新型为一种生物炭流化床反应器，属于废水处理领域。

生物流化床是生物膜法处理有机废水效率最高的方法。一般地讲，在相同情况下，它的容积负荷为塔式生物滤床的5倍，接触氧化法的3倍，然而在工程实践中，它的应用远不如接触氧化法。究其原固，主要是它采用了细微颗粒的载体，出现了工程技术上的一些问题，不能长期稳定地运转。生物炭反应器以活性炭为微生物的载体，应用于度水治理的一项新技术，它的优点是它使微生物有较强的抵抗有机物抑制的能力；提高生物处理能力和处理深度。但由于活性炭颗粒甚小，同样不能使生物处理过程长期稳定地运行。

本实用新型旨在从工程技术应用上解决上述两种新技术存在的问题，设计一种采用多级串联流化床反应器结构和相应的曝气装置与球形网笼活性炭海绵流化载体，构成一个适宜于在好氧生化的同时，进行厌氧生化的生物炭流化床反应器，使生物处理过程能够长期、稳定、高效地进行。

本实用新型提出的生物炭流化床反应器，通过以下技术途径可以实现。

首先，采用多级串联反应器。单一的流化床反应器属于全混流反应器，反应器内水的BOD与出水的BOD相同。因此，它要么BOD去除率高，但容积负荷很低；要么容积负荷高，但BOD去除率很低。如要求BOD去除率和容积负荷都高，唯一的办法就是把全混流反应器改造成多级串联反应器。

本实用新型提供的生物炭流化床反应器具备了多级串联反应器的功能。反应器的构形为长窄形槽体，槽体的宽度2-5m，槽体的长度为宽度3倍以上，槽体内沿长度方向，每隔3-4m置一排钢栅，钢栅把槽体分隔成若干小区，向每一小区内放置有许多流化载体。废水按长度方向逐段流动。当槽底的曝气头曝气时，槽内的流化载体即作流态化运动，但流化载体被钢栅挡住，只能在原有的小区内流动。由于废水中的有机物是在流化载体表面上的生物膜上发生生化反应的，因此，每一小区就是一段反应器，整个反应槽体就是多级串联反应器。

第二，采用特殊反应结构的布气装置。在本实用新型的槽体底部均布若干锥底，每一小区内横向2-4只，长度方向2-3只。锥底坡度为15°，每个锥底中心各有一个曝气头，曝气头连在分进气管上，曝气头的喷咀向上，喷咀固定在短园管下部，短园管上部有园锥形分布器。当气体从喷咀喷出时，水从短园管底侧吸入，与气体一起被锥形分布器击碎，然后通过园锥形分布器的上沿与短园管内壁之间环隙射出，强化气水接触。在每一小区槽底有2-3根横向分进气管，与横向的2-4只曝气头相连接。分进气管在近槽侧壁处转而垂直向上到槽体顶部，与一根长度方向的总进气管相连。在总进气管与各分进气管相连处都设有阀门，可调节每根分进气管上2-4只曝气头的曝气量。

第三、采用球形网笼活性炭海绵流化载体新结构。本实用新型提供的球形网笼活性炭海绵流化载体用活性炭粉末作细菌的载体，用块状海绵作活性炭粉末的载体，考虑到海绵容易磨损，将块状海绵封装在用塑料制成的球形笼内，球形网笼的直径约100mm，球形网笼的孔径约15mm，块状海绵的尺寸约80×80×80mm，海绵内孔孔径约1mm。因此，海绵块不会从网笼内钻出，但水和气体则可自由地进出球形网笼和海绵的内孔。海绵内孔有极大的内表面，附着于内表面上的活性炭粉末和附着于活性炭表面上的微生物可以方便地使水中有机物降解，减少其BOD。球形网笼活性炭海绵流化载体由两只半球形塑料网笼和活性炭海绵构成。每一个半球形塑料网笼都有1根赤道线和3根纬线，其纬线度数分别为0°、25°、51°、77°；同时还有6根长经线和6根短经线，其经线间隔角度为30°；在经、纬线相交处有增强园角。两只半球形网笼的赤道直径略有大小，大的半球形网笼赤道线的内径略大于小的半球网笼赤道线的外径，小的半球形网笼赤道线外壁上有4个倒齿，大的半球网笼赤道线内壁上有4条浅槽，当大、小半球形网笼的赤道线相嵌合时，倒齿即插入浅槽口，并钩住大半球网笼赤道不会退出。网笼内部的活性炭海绵在两个半球嵌合前放入。

本实用新型所提供的生物炭流化床反应器，解决了现有生物流化床反应器和生物炭类反应器运行中的工程技术问题，可以确保生物过程能长期、稳定、高效地运行。其主要优点列举如下：

1、流化载体不会流失。本实用新型的流化载体体积比较大，因此在出水口处容易被栅或网挡住，因此不会流失。

2、有效微生物数量大。本实用新型的流化载体有很大的内表面，既能承载大量微生物，又能保证气水畅通，使微生物保持活性，高效率地进行生化反应。

3、提高活性炭的利用率。活性炭粉末虽然其粒径大于微生物，但其内部微孔隙小于微生物，因此微生物只能利用活性炭的外表面。过去，生物炭反应器为防止活性炭流失，将活性炭粉末制成颗粒，显然颗粒活性炭能够利用的外表面就十分少。本实用新型将粉末活性炭附着于海绵的内外表面上，因此只要用很少的活性炭粉末即可获得很大的外表面，活性炭的利用率甚高。

4、可以长期稳定运行。本实用新型提供的流化载体体积比较大，生物膜长在载体上以后，其直径和密度仅有4-5％的变化而不是象小载体那样有百分之几百的变化，因此流化过程可以长期、稳定地运行。

5、无需脱膜装置，悬浮物易于沉降分离。本实用新型提供的流化载体质量比较大。在流化时，单个载体的动量也比较大，载体与气水之间、载体与载体之间、载体与反应器壁之间的冲撞足以使衰老的生物膜脱落，因此不需要脱膜装置，由于脱落的衰老生物膜有较好的沉降性能，这就使后继工序比较容易进行。

6、巨大的操作弹性。由于本实用新型提供的流化载体不会流失，因此既可多投放流化载体和加大曝气强度以处理高BOD废水，也可少投放流化载体和较小曝气强度以较少的投资和运转费用处理低BOD废水。

7、应用范围广泛。本实用新型提供的流化载体，既适用于好氧反应器也适用于厌氧反应器。对于BOD较高的废水，在流化载体上实际上同时进行了厌氧、兼氧、好氧生化反应。废水在活性炭海绵外表面及其附近进行的是好氧反应，但深入到活性炭海绵内孔时，由于水中的溶解氧迅速消耗，因此在海绵内部出现了缺氧区和无氧区，存在着兼氧菌和厌氧菌，度水中的有机物可以与这些菌直接接触发生兼氧反应和厌氧反应。兼氧反应和厌氧反应的产物，则在海绵外表面附近被降解氧化。根据这些特点，本实用新型提供的生物炭流化床反应器，对于高BOD废水，既可在前若干段小区用较小的曝气强度进行以厌氧、兼氧为主的生化反应，而在后几段小区用较大的曝气量进行以好氧为主的生化反应。这样的反应器既可实现厌氧—好氧工艺所要求的高BOD去除率，又可避免厌氧生化时，要求严格隔绝空气的构筑物和臭气二次污染等问题。

8、能耗比较节省。流化载体的密度仅略大于水的密度，因此其能耗小于密度较大的传统载体的能耗。本实用新型的球形网笼载体在密相流化床中滚动、流化，水的湍动剧烈，传质速率高，氧的利用率较高。

9、使用寿命甚长。已经证明本实用新型采用的海绵和塑料都不易生物降解，用耐磨塑料作球形网笼可以确保流化载体有很长的使用寿命。

10、比较经济实用。流化载体虽然单价较高，但考虑到反应器的容积负荷成倍增大，反应器的容积成倍减少；载体的使用寿命成倍延长，全面衡量还是比较经济实用的。

本实用新型的附图说明如下：图1 生物炭流化床反应器剖面示意图

槽体1 钢栅2 进水管3 出水口4

挡网5 锥底6 曝气头7 总进气管8

分进气管9 阀门10 球形网笼活性炭海绵流化载体14图2 生物炭流化床反应器的曝气头结构示意图

分进气管9 喷咀11 短园管12 园维形分布器13图3 生物炭流化床反应器载体的半球形网笼的示意图

赤道线15 纬线16 长经线17 短经线17’

以下结合附图对实用新型实施例作进一步描述。

生物炭流化床反应器，如附图1、2、3所示，其组成部件包括多级串联反应槽体1、布气装置、球形网笼活性炭海绵流化载体14、钢栅2、挡网5、锥底6、曝气头7、进水管3、出水管4、总进气管8、分进气管9和调节阀门10，其特点在于槽体1的宽度为2-5m，槽体1的长度为宽度的3倍以上，沿槽体1内长度方向每隔3-4m置有一排钢栅2，把槽体1分隔成若干小区，钢栅2的高度略低于槽体顶部，钢栅2的空隙为60mm。在每一段槽体小区内有球形网笼活性炭海绵流化载体14，在出水口4槽体内侧处，有一个阻挡球形网笼活性炭海绵流化载体穿越的挡网5，锥底6的坡度为15°，锥底6的中心有曝气头7。每段槽体的小区内有2-4只锥底6，水流方向有2-3只锥底6，多根分进气管9与总进气管8相连并与曝气头7相通，在总进气管8与分进气管9连接处有控制各分进气管气体流量的调节阀门10。曝气头包括喷咀11、短园管12、园锥形分布器13。喷咀11固定在短园管12内下部，喷咀11的咀口向上，园锥形分布器13置于短园管12的上部。球形网笼活性炭海绵流化载体14由两只半球形塑料网笼片和活性炭海绵构成，其直径为100mm；活性炭海绵的体积为80×80×80mm，其总体积占塑料网笼内部容积的40-50％。半园球形网笼均有1根赤道线15、但形状结构不同；3根纬线16、其纬线的度数分别为0°、25°、51°、77°，有6根长经线17和6根短经线17’，其经线间隔角度为30°。在经、纬线相交处有增强园角。大半球形网笼赤道线15内经略大于小半球形网笼赤道线外径，小半球形网笼赤道线15外壁上有4个倒齿，大半球形网笼赤道线15内壁有4条浅槽口，当大、小半球形网笼在赤道线15处相嵌合时，倒齿插入浅槽，并钩住大半球形网笼，与网笼内部的活性炭海绵构成流化载体。

本实用新型经实际工程中试验，证明其处理效果甚好。如在上海××大厦污水站经一年多试运行的流化载体的塑料网笼和生物炭海绵载体都未受到损伤。经处理的出水的各项指标，优于GB-8978-88第二类污染物新扩改工程一级标准。具体监测数据如下：监测项目进水出水 GB-8978-88标准色度 40 2 50

PH 7.6 7.0 6-9

SS(mg/l) 226 31 70COD(mg/l) 598 20.5 100BOD(mg/l) 142 23.8 30总油类(mg/l) 9.5 4.2 30NH₃-N(mg/l) 20.1 4.1 15

以上测试数据证明：

1、出水的各项指标，远优于国标GB-8978-88第二类污染物新扩改工程一级标准。

2、水力停留时间仅小2小时的条件下，COD去除率高达96.6％，NH3-N的去除率高达79.6％，这两项数据是异乎寻常的高，证明在好氧生化过程的同时，进行了兼氧水解反应和反硝化反应。

3、COD的容积负荷为7.7kgCOD/m³.d.对于COD去除率达到96.6％，出水COD仅20.5mg/l的废水，这项数据应认为是十分高的，说明生物流化床的效率是很高的。

4、上海××大厦改造工程已平稳地试运行一年多，说明本实用新型的生物炭流化床反应器可以长期、稳定、高效地运转。

Claims

1、生物炭流化床反应器由多级串联反应槽体1、布气装置、球形网笼活性炭海绵流化载体14、钢栅2、挡网5、锥底6、曝气头7、进水管3、出水管4、总进气管8、分进气管9和调节阀门10部件构成，其特征在于槽体1的宽度为2-5m，槽体1的长度为宽度的3倍以上，沿槽体1内长度方向每隔3-4m置有一排钢栅2，把槽体1分隔成干小区，钢栅2的高度略低于槽体顶部，钢栅2的空隙为60mm；在每段槽体1小区内有球形网笼活性炭海绵流化载体14，在槽体1内侧的出水管口处有一个阻挡球形网笼活性炭海绵流化载体14穿越的档网5，锥底6的坡度为15°，锥底6的中心有曝气头7，每一槽体1小区内有2-4只锥底6，水流方向有2-3只锥底6；多根分进气管9与总进气管8相连并与曝气头7相通，在总进气管8与分进气管9连接处有控制各分进气管内气体流量的调节阀门10。

2、按照权利要求1所述的生物炭流化床反应器，其特征在于所述的曝气头7包括喷咀11、短园管12、园锥形分布器13，喷咀11固定在短园管12内下部，喷咀11的咀口向上，园锥形分布器13和短园管12的在喷咀11的上部，园锥形分布器13上沿与短园管12内壁形成一个狭窄的环隙。

3、按照权利要求1所述的生物炭流化床反应器，其特征在于所述的球形网笼活性炭海绵流化载体14由2只半球形网笼和活性炭海绵构成，球形网笼活性炭海绵流化载体14的直径为100mm，活性炭海绵的体积为80×80×80mm，活性炭海绵的总体积占网笼内部容积的40-50％。

4、按照权利要求1、3所述的生物炭流化床反应器的球形网笼活性炭海绵流化载体14，其特征在于所述的半球形网笼都有1根赤道线15和3根纬线16，其纬线16的度数为0°、25°、51°、77°；有6根长经线17和6根短经线17’，其经线17、17’间隔角度为30°；在经、纬线相交处有增强园角；所述的两只半球形网笼的赤道线15直径略有不同，其大的网笼赤道内径比小的网笼赤道外径略大，在小的半球网笼赤道线15外壁上有4个倒齿，大的半球形网笼赤道线15内壁有4条浅槽口，当小的半球网笼赤道线插入大的半球网笼赤道线15内壁嵌合时，倒齿即勾住大的半球形网笼赤道线15。