CN2275090Y - 一种生物炭载体流化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种生物炭载体流化反应器,属于废水处理领域。本实用新型设计的一种生物炭载体流化反应器如图1所示,由加压塔1、塔板2、高速曝气头3、溢流降水管4、球形网笼活性炭海绵流化载体5、常压塔6、栅板7、泵8、10、鼓风机9、空压机11所构成。其特点是在具有生物炭流化床反应器和气液逆流式加压接触氧化塔的优点外,还具有氧的利用率更高,能量利用率更高,投资、运行费用更低、更加节省地面等优点。可广泛适用于化工、印染、制药等有机废水处理。

Description

一种生物炭载体流化反应器

本实用新型为一种生物炭载体流化反应器，属于废水处理技术领域。

在废水处理技术中，采用生物接触氧化法，流化床法和活性污泥法，已被广泛接受和应用。中国专利“气液逆流式加压接触氧化塔(CN92221682.7)，采用气液逆流式氧化塔特定气液接触结构，减轻了进水对塔内悬挂填料的冲击，可延长填料的使用寿命，提高了气液接触效果与液面控制的稳定性，但其填料仍为固定式，易损坏。而采用生物流化床法处理废水是生物膜法处理有机废水效率最高的方法，尤其是生物炭流化反应器中采用球形网笼活性炭海绵流化载体，克服了生物流化床法中载体易流失，损耗大的问题。如能将上述两种废水处理技术组合改进，设计一种生物炭载体流化常压加压反应器，能进一步提高氧的利用率和能量利用率，降低投资和运行费用，更加节省地面。

本实用新型旨在对上述废水处理技术作组合改进，提出一种生物炭载体流化反应器，它具有更高的氧的利用率和能量利用率，较低的投资和运行费用，以及更加节省占地面积等优点。

本实用新型设计的一种生物炭载体流化反应器，通过以下技术途径可以实现。它由加压塔、常压塔、水泵、鼓风机、空气压缩机、连接用气、水管构成，其特点在于加压塔内布有三块塔板，三根溢流降水管，塔板上面布有5-12个高速曝气头;常压塔顶部为敞开式，常压塔内布有二块塔板，一层栅板，二根溢流降水管，其栅板与塔板上布有10-20个高速曝气头；在加压塔和常压塔的上、中、下三层内置有容积比20-50％的球形网笼活性炭海绵流化载体;常压塔上层塔径大于加压塔的塔径；高速曝气头由曝气孔、倒置状园锥体和八个扁钢脚构成，曝气孔的孔径为10mm，曝气孔的上部有倒置次园锥体，其锥面上有八条逐渐变深变宽的槽沟，锥底槽沟的深度、宽度均为10mm。

本实用新型设计的一种生物炭载体流化反应器，与现有技术相比，例如与气液逆流式加压接触氧化塔和生物炭流化反应器相比，更加突出下列优点：

第一具有更高的COD去除率和氧的利用率。本实用新型不论从废水的流程，还是从空气的流程讲都基本上是推流的和逆流的。由于废水最终处于加压下与含氧较多的新鲜的空气接触，理应获得更高的COD去除率，由于压缩空气经历了五次高效率的溶解过程，理应获得更高的氧的利用率。

第二、具有更高的能量利用率。本实用新型废水中污染物的生物降解速率是越来越慢的，而所处的压强却越来越高，也就是说用越来越强的反应推动力来加快越来越慢的反应速度。其结果是用较少的能量获得了较好的效果。本实用新型的压缩空气，每经历一次高效率的溶解过程其压强相应降低一次，经历了五次溶解过程，其压强已基本上耗尽才排空，理应有更高的能量利用率。

第三、建设费与运行费较低。本实用新型以一座加压塔和一座常压塔代替两座加压塔，显然，它可以降低这部分的建设费用，由于氧的利用率和能量利用率都比较高，运行费用必定比较节省。

第四、占地面积小。本实用新型充分地利用了空间，加压生化又加快了生化速率。因此其占地面积不到活性污泥法的10％，不到接触氧化法的30％。

本实用新型的附图说明如下：

图1  一种生物炭载体流化反应器示意图

加压塔1、塔板2、高速曝气头3、溢流降水管4、球形网笼活性炭海绵流化载体5、常压塔6、栅板7、水泵8.10、鼓风机9、空压机11。

图2  一种生物炭载体流化反应器的高速曝气头3结构示意图

塔板2、曝气孔12、倒置状园锥体13、扁钢脚14。

下面结合附图，对本实用型设计的一种生物炭载体流化反应器实施例作进一步说明。

一种生物炭载体流化反应器如图1所示。加压塔1直径2-3m，高度15m。在塔内2m、6m、10m高度处，各有一层塔板2，塔板上有5-12个高速曝气头3，在相邻两层塔板间安置溢流降水管4，使每层塔板上的持水为3.5m深。在每层塔板上置放20-50％(体积比)球形网笼活性炭海绵流化载体5，投放量的多少决定于废水的停留时间和废水的BOD。常压塔6的直径略小于加压塔，上部略大于加压塔，高度14.5m，在塔内2m、6m高度处，各有一层塔板和相应的溢流降水管，使下层持水3.5m深，上层持水8m深。在10m高度处，塔径放大并安置栅板7，栅板上有高速曝气头3，来自鼓风机9的空气可由此补充曝气，栅板的间隙允许气、水通过，但塔板2上层和下层的球形网笼活性炭海绵流化载体5隔开。水、气管连接。废水管连接为：用水泵8经水管将废水提升进入常压塔6的塔顶，然后经溢流降水管逐板下降到塔底，出塔后再用泵10提升进入加压塔1的塔顶，再经溢流降水管随塔板下降到塔底，然后流出塔外，从塔底流出的水是溶气水，可通过全溶气浮器，除去水中的固体悬浮物，实现出水达标。

气体来自空压机11的压缩空气，经气管由加压塔底入塔，然后以气管引入高速曝气头3进入塔板上的水中，再逐级上升到塔顶，再经气管转入塔底部，最后又经过二层高速曝气头，这时压缩空气的能量已基本上耗尽，可从塔顶排放。

考虑到压缩空气从加压塔1底到常压塔顶经历了五次溶解过程，空气中的氧已经很少。然而废水是从常压塔6塔顶进入的，刚进塔废水的BOD为最多。为了解决这一矛盾，本实用新型将上部直径放大以延长废水的停留时间，同时在常压塔6的10m高度处的栅板7上安置10-20个高速曝气头补充曝气供氧。

高速曝气头3与氧的利用率。在加压塔1和常压塔6的塔板2上以及常压塔的栅板上都安置了10-20只高速曝气头3，高速曝气头3的结构如图所示，在塔板2上钻曝气孔12，孔径为10mm，在孔的上方有一倒置状园锥体13，锥高40mm，锥底直径100mm。在锥面上从锥顶到锥底有8根均布的逐惭变深和变宽的槽沟。到锥底时槽沟的宽度和深度达到10mm，在锥底处焊接了8根均布的与槽沟错开的25mm的扁钢脚14。扁钢脚14的高度为40mm，将锥顶对准板孔中心，再用焊接法将扁钢焊扪在塔板上。

在废水生物处理过程中，空气中的氧溶于水中，进而用于生化反应，其利用率一般在3-15％范围内。氧的利用之所以如此低，主要是气水接触面不够大，接触时间不够长，氧的溶解速率不够快所致。高速曝气头3就是通过解决三个不够来提高氧的利用率的。

本实用新型使塔板2下的空气以40-60％m/s的气速穿过曝气孔12。高速空气与水接触时所产生的摩擦，使空气在水中形成微气泡，然后沿着倒置状园锥体13的槽沟向上喷射。微气泡的喷射，导致与微气泡相接触的水体处于剧烈的湍动状态。微气泡有甚大的气水接触面；当微气泡消失了原始的动能后，它在水体的上升速度比大气泡要慢的多，所以气水接触时间较长；微气泡引起的水的湍动，根据双膜理论可以明显地加快氧的溶解速率。

本实用新型大幅度地提高氧的利用率，除了高速曝气头3的作用外，还由于压缩空气经历了五次重新溶解过程。五次溶解过程导致氧的溶解率约为一次溶解过程氧的溶解率的3倍，或者说氧的利用率可以提高到3倍。

本实用新型设计的一种生物炭载体流化反应器，适用于化工、化纤、制药、印染和食品工业的有机废水处理。

Claims (3)

1.一种生物炭载体流化反应器由加压塔1、常压塔6、水泵8、10、鼓风机9、空压机11和连接用气、水管构成，其特征在于加压塔1内布有三块塔板2，三根溢流降水管4，塔板2上面布有5-12个高速曝气头3；常压塔6顶部为敞开式，常压塔6内布有二块塔板2、一层栅板7，二根溢流降水管4，其塔板2和栅板7上布有10-20个高速曝气头3；在加压塔1和常压塔6的上、中、下三层内置有容积比为20-50％的球形网笼活性炭海绵流化载体5。

2.按照权利要求1所述的一种生物炭载体流化反应器，其特征在于所述的常压塔6的上层塔径大于加压塔1的塔径。

3.按照权利要求1所述的一种生物炭载体流化反应器，其特征在于所述的高速曝气头3由曝气孔12、倒置状园锥体13和八个扁钢脚14构成；曝气孔12的孔径为10mm，曝气孔12的上部有倒置状园锥体13，其锥面上有八条逐渐变深、变宽的槽沟，锥底的槽沟深度与宽度均为10mm。