專利名稱：一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，適用于高效生物處 理高氨氮污水，能夠?qū)崿F(xiàn)高效脫氮，同時(shí)節(jié)約能源。
背景技術(shù)：
二十世紀(jì)70年代初，世界范圍內(nèi)能源危機(jī)的加劇以及全球環(huán)境問題的日益 突出，以及學(xué)科之間的相互交叉促進(jìn)了人們對(duì)生物處理技術(shù)研究的不斷深入。 廢水的生物處理的理論與應(yīng)用技術(shù)出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展。從微生物在反應(yīng)器中
生長(zhǎng)方式的角度，廢水生物反應(yīng)器分為兩種基本類型第一種為附著生長(zhǎng)反應(yīng) 器。這類反應(yīng)器的微生物在固體支撐物上以生物膜形式生長(zhǎng)，其缺點(diǎn)是填料昂 貴、處理負(fù)荷相對(duì)較低、易堵塞(對(duì)濾池)、動(dòng)力消耗較大(對(duì)膨脹床、流化 床)。第二種為懸浮生長(zhǎng)反應(yīng)器。該反應(yīng)器需要攪拌(或以其它方式)以使微 生物(如顆粒污泥)始終處于懸浮狀態(tài)。由于不需填料、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理效果 顯著，此類反應(yīng)器被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的廢水處理裝置。
綜觀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，目前常見的好氧反應(yīng)裝置主要分為活性污泥法、生物
膜法和膜生物反應(yīng)器三種。其中活性污泥法常用的主要有UNITANK活性污泥 法、氧化溝活性污泥法、循環(huán)式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology, 簡(jiǎn)稱CAST)、吸附降解活性污泥法(Adsorption Bio-degradation，簡(jiǎn)稱AB)、 LINPOR工藝、PACT粉末活性炭活性污泥法(Powder activated carbon Technology,簡(jiǎn)稱PACT)、噴射環(huán)流生物反應(yīng)技術(shù)(Jet Loop Reactor,簡(jiǎn)稱JLR) 等。生物膜法常用的有三種，主要包括復(fù)合生物膜技術(shù)，代表工藝為氣提式循 環(huán)反應(yīng)器、序批式活性污泥生物膜法(Sequencing Batch Biofilm Reactor,簡(jiǎn)稱 SBBR)，曝氣生物濾池最新發(fā)展主要有BIOFOR工藝(Rio-Fil-Tration Oxygenated Reactor,簡(jiǎn)稱BIOFOR) 、 BIOSTYR工藝等，流化床工藝中近年來(lái)開發(fā)的移動(dòng) 床生物膜反應(yīng)器(Moving Bed Biofilm Reactor,簡(jiǎn)稱MBBR)等?；钚晕勰嗪蜕?物膜生物處理系統(tǒng)是當(dāng)前污水處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的兩種處理技術(shù)，但是仍存 在著一些急需解決的問題，氧的傳遞效率是非常重要的一個(gè)，主要釆用的技術(shù) 主要是射流曝氣、受限曝氣、加壓曝氣、微孔曝氣等強(qiáng)化曝氣活性污泥法。其 中受限曝氣是一種高效、低能耗的曝氣技術(shù)，傳統(tǒng)的曝氣技術(shù)是自由曝氣，上 升的氣泡不受邊界的約束，使混合液的氣泡很大，效率低下，受限曝氣利用管 道對(duì)上升氣流的約束作用，讓很少的氣流在水流中形成較強(qiáng)的擾動(dòng)，大大提高 曝氣效率。
目前常見的第三代厭氧反應(yīng)器有以下三種厭氧膨脹顆粒污泥床(Expanded Granular Sludge Bed,簡(jiǎn)稱EGSB)、上流式厭氧污泥床一濾層反應(yīng)器(Upfow Anaerobic Bed-Filter,簡(jiǎn)稱UBF)、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(Internal Circulation,簡(jiǎn)稱
IC)等充分運(yùn)用了污泥顆?；?、流態(tài)化、反饋控制(回流)、大高徑比設(shè)計(jì)等 成熟生物與工程技術(shù)，同時(shí)由于作為微生物聚合體的顆粒污泥的各項(xiàng)性能隨著 反應(yīng)器的操作條件和處理負(fù)荷等因素做出相應(yīng)的調(diào)整， 一定程度上克服了附著 生長(zhǎng)反應(yīng)器由于使用填料而造成的易堵塞和動(dòng)力消耗較大等缺點(diǎn)，并且懸浮生 長(zhǎng)反應(yīng)器依靠很高的液體上升流速和所產(chǎn)大量生物氣使得顆粒污泥始終處于良 好的懸浮狀態(tài)，其中的顆粒污泥與附著生長(zhǎng)反應(yīng)器中填料、固體支撐物或載體 所起的作用相似。但是由于厭氧菌生長(zhǎng)的條件要求高，工藝控制困難，不能夠 獨(dú)立降解一些污染物等限制了厭氧工藝的發(fā)展。
根據(jù)不同的廢水性質(zhì)，反應(yīng)器的構(gòu)造有所不同，主要可分為開放式和封閉式 兩種。開放式的特點(diǎn)是反應(yīng)器的頂部不封閉，不收集沉淀區(qū)液面釋放的沼氣。 這種反應(yīng)器主要是用于處理中低濃度的有機(jī)廢水，中低濃度的廢水經(jīng)反應(yīng)區(qū)處 理后，出水中的有機(jī)物濃度己較低，所以在沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣量較少， 一般不 需要回收。這種形式的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于施工安裝和維修。封閉式的 特點(diǎn)是反應(yīng)器的頂部是密封的。三相分離器的構(gòu)造開放式不同，不需要專門的 集氣室，而是在液面與池面之間形成一個(gè)大的集氣室，可以同時(shí)收集反應(yīng)區(qū)和 沉淀區(qū)的沼氣。這種形式的反應(yīng)器適用于處理高濃度有機(jī)廢水或含硫酸鹽較高 的有機(jī)廢水。因?yàn)樘幚砀邼舛扔袡C(jī)廢水時(shí)，沉淀區(qū)仍有較多的沼氣逸出，必須 進(jìn)行回收。反應(yīng)器的形狀有矩形、方形和圓形，圓形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的 特點(diǎn)，但是建造圓形反應(yīng)器的三相分離器要比矩形和方形反應(yīng)器復(fù)雜得多。
氮素是水體中一個(gè)很重要的污染因子，隨著工業(yè)的發(fā)展以及人民生活水平 的提高，城市污水、工業(yè)污水和垃圾滲濾液中的氮含量急劇上升。國(guó)家環(huán)保總 局公布的環(huán)境質(zhì)量狀況表明，近年來(lái)我國(guó)重要水系和湖泊的污染狀況雖然有所 好轉(zhuǎn)，但形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。另外許多工業(yè)廢水，如制革廢水、食品加工廢水， 煉焦廢水、合成氨廢水還有畜禽養(yǎng)殖廢水等都含有大量的氮素污染物，并未經(jīng) 過有效的脫氮處理就直接排放。人類活動(dòng)同時(shí)引起氮素污染物進(jìn)入土壤及地下 水系統(tǒng)，地表水和地下水產(chǎn)生嚴(yán)重污染，已使得自然凈化機(jī)制受到破壞。因此， 廢水的脫氮處理已成為環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。
氮在水體中的去除一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的主要的環(huán)境問題之一。對(duì)于氮素
污染的治理，國(guó)內(nèi)外常見的有生物法和物理化學(xué)法，物化法采用的工程技術(shù)有 空氣吹脫法、選擇性離子交換法、折點(diǎn)氯化法、磷酸氨鎂沉淀法等，但是由于 物化法的成本較高，且容易造成二次污染，因此其推廣受到限制。生物脫氮法 具有經(jīng)濟(jì)、有效、易操作、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，被公認(rèn)為具有發(fā)展前途的方法。
傳統(tǒng)的生物脫氮工藝發(fā)展緩慢，主要是受一下幾點(diǎn)因素制約(l)脫氮微生 物的脫氮反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)；(2)氨氮要分別經(jīng)過硝化和反硝化兩個(gè)相互獨(dú)立的過 程，造成運(yùn)行工藝復(fù)雜；(3)脫氮效率一直不高；(4)由于廢水中有機(jī)碳含量 低，在反硝化過程中會(huì)造成碳源不足，影響微生物的穩(wěn)定性。為解決以上問題， 近十多年來(lái)，許多國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)生物脫氮的研究，并在理論和技術(shù)上都取得了 重大突破。以短程硝化-反硝化工藝、厭氧氨氧化工藝和生物電化學(xué)脫氮為標(biāo)志 的一大批新型生物脫氮技術(shù)的先后問世，不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝的缺 陷，提高了廢水脫氮效率，降低了廢水脫氮成本，也填補(bǔ)了高濃度含氮廢水沒 有直接脫氮技術(shù)的空白。在我國(guó)氮素污染的治理過程中，借鑒和應(yīng)用這些科技 成果，無(wú)疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
近年來(lái)新型的短程硝化脫氮工藝主要有SHARON工藝、ANAMMOX工藝、 CANON工藝、OLAND工藝等。實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化的關(guān)鍵在于將NH/氧化 控制在N02—階段。到目前為止，在實(shí)際運(yùn)行工藝中將硝化反應(yīng)有效控制在亞硝 化階段的報(bào)道并不多見。這主要是因?yàn)橛绊慛02—積累的控制因素(如溫度、pH、 游離氨FA、污泥停留時(shí)間SRT以及溶解氧DO、基質(zhì)濃度、有害物質(zhì)等)比較復(fù) 雜，所以要將NH4+的氧化成功地控制在亞硝酸鹽階段并非易事，在實(shí)際工程的 應(yīng)用中存在很多問題。
長(zhǎng)期以來(lái)N20、 NO和N02都被認(rèn)為是生物脫氮的副產(chǎn)物并對(duì)微生物有毒性 或抑制作用，對(duì)其在廢水生物脫氮中的積極作用未給予應(yīng)有的重視。最近研究 表明，這些中間產(chǎn)物，尤其是NO和N02，對(duì)生物氮轉(zhuǎn)化非常重要甚至必不可 少，NO和N02對(duì)硝化菌氨氧化活性的恢復(fù)和氨氧化速率具有強(qiáng)化作用，N02 可作為電子受體氧化氨等。N20和N(X在生物脫氮中表現(xiàn)出來(lái)的不同尋常的作 用為廢水生物脫氮新技術(shù)、新工藝的開發(fā)提供了新方向，提出了一些基于N20 和NOx作用的廢水生物脫氮的設(shè)想，微生物對(duì)NOx的需求處于l(^級(jí)，相對(duì)于 氧氣而言，NOx曝氣技術(shù)能夠節(jié)約大部分能耗，而且NOx具有強(qiáng)化厭氧氨氧化 和好氧氨氧化的能力，具有重大應(yīng)用前景。
隨著大量富含硫酸鹽和硝酸鹽的廢水排放，采用厭氧工藝處理后水中仍含 有大量硫化物和硝酸鹽，治理難度較大。近幾年發(fā)展起來(lái)的生物氧化脫硫工藝
多采用無(wú)色硫細(xì)菌或光合硫細(xì)菌去除硫化物，但因負(fù)荷過低，單質(zhì)硫鉆附于細(xì)
胞表面難以分離等問題而限制其實(shí)際工程應(yīng)用。生物脫氮最常用的方法是A/0 或A2/02工藝，工藝和操作相對(duì)復(fù)雜，而且經(jīng)常需要額外投加有機(jī)物如甲醇以 便進(jìn)行異養(yǎng)反硝化，這無(wú)疑會(huì)大量增加工程運(yùn)行成本。最近研究的同時(shí)脫氮除 硫工藝主要是硝酸鹽和硫化物被生物利用，最后生成氮?dú)夂土蛩猁}或者單質(zhì)硫。 有研究用黃鐵礦作為脫氮的電子供體，維持穩(wěn)定的pH值最終轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和氫 氧化亞鐵。有研究發(fā)現(xiàn)煉油廠廢水中還有大量芳香化合物、氨氨和硫化物，處 理后發(fā)現(xiàn)COD、氨氮和硫化物大量去除，同時(shí)水中發(fā)現(xiàn)不溶性的單質(zhì)硫，證明 可以同時(shí)脫氮除硫還可以去除有機(jī)碳。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器。 氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器具有反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體從上到下依 次設(shè)有頂部布水器、好氧反應(yīng)區(qū)、缺氧反應(yīng)區(qū)、污泥沉淀區(qū)、梯形回流口，其 中好氧反應(yīng)區(qū)包括生物填料層、微孔曝氣環(huán)，缺氧反應(yīng)區(qū)包括反應(yīng)室隔板、回 流擋板、生物載體，反應(yīng)室隔板為兩塊平行的縱向隔板，隔板兩側(cè)與反應(yīng)器主 體壁相連接，隔板下端與回流擋板相連接，在反應(yīng)器主體側(cè)壁上設(shè)有中間進(jìn)水 口、取樣口、沉淀區(qū)進(jìn)水管、沉淀區(qū)回流管，沉淀區(qū)進(jìn)水管和沉淀區(qū)回流管與 沉淀管相連接，反應(yīng)器主體頂部設(shè)有排氣口，沉淀管上端出水口與回流水箱、 回流水泵、回流水閥、回流水流量計(jì)、梯形回流口相連接，排氣口與集氣罐、 第二氣泵、梯形回流口相連接，微孔曝氣環(huán)與氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、進(jìn)氣閥、第一 氣泵相連接，頂部布水器與頂部進(jìn)水流量計(jì)、頂部進(jìn)水水閥、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱 相連接，中間進(jìn)水口與中間進(jìn)水流量計(jì)、中間進(jìn)水水閥、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱相連 接。
所述的反應(yīng)器主體為圓柱體，圓柱體直徑為200 300mm，圓柱體高度800 1000mm，頂部排氣口 26直徑20 30mm，與10 20L的集氣罐28相連接，經(jīng) 第二氣泵29，最后連接到反應(yīng)器底部的梯形回流口 13，生物填料層上下兩端分 別有兩個(gè)固定濾網(wǎng)，中間為蜂窩形生物填料，蜂窩形生物填料的厚度為200 300mm，孔徑為3 6mm，微孔曝氣環(huán)的直經(jīng)100 150mm，管經(jīng)15 25mm， 管上表面均勻分布著微孔，孔徑為l 3mm，每個(gè)小孔之間相互間隔6 10mm， 反應(yīng)室隔板長(zhǎng)度為400 600mm，兩板間隔100 150mm，兩個(gè)反應(yīng)室擋板下端 分別連接的兩個(gè)回流擋板，向下與回流擋板呈120。 150。夾角，母線長(zhǎng)20 25mm，沉淀管與反應(yīng)器主體之間距離30 50mm，沉淀管直徑50 100mm，高度 400 600mm,沉淀區(qū)進(jìn)水管直徑為32 50mm，向下與主反應(yīng)器壁夾角30° 60°，管長(zhǎng)35 43mm，沉淀回流管的直徑為32 50mm，向上與主反應(yīng)器壁夾 角30° 60°，管長(zhǎng)42 71mm，回流擋板下部為錐形污泥沉降區(qū)，污泥沉降區(qū)下 設(shè)有梯形回流口，連有污泥截止閥，在反應(yīng)器壁上還設(shè)有六個(gè)取樣口，上面兩 個(gè)取樣口相隔80 120mm，下面四個(gè)取樣口相隔100 150mm，最下端的取樣 口位于主反應(yīng)區(qū)底部。
本實(shí)用新型以生物脫氮反應(yīng)器的設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo)，從廢水處理的生物膜及流 化床技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的可操作性與運(yùn)行費(fèi)用角度考慮，以提高廢水的氨氮去除率 為目標(biāo)，經(jīng)過大量資料査詢及實(shí)際觀察實(shí)驗(yàn)，總結(jié)已有反應(yīng)器和脫氮工藝不足 的基礎(chǔ)上，本次氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮了一下幾個(gè)因 素。(1) SHR0N工藝中要將NH4+的氧化成功地控制在亞硝酸鹽階段并非易事， 在實(shí)際工程的應(yīng)用中存在很多問題，同時(shí)廢水中有機(jī)碳含量低，在反硝化過程 中會(huì)造成碳源不足，還需要投加碳源，本設(shè)計(jì)利用兩端進(jìn)水在一個(gè)反應(yīng)裝置中 同時(shí)完成亞硝化反硝化脫氮反應(yīng)，避免了在脫氮工藝中增加碳源和嚴(yán)格控制pH 值的要求。(2)本設(shè)計(jì)主要是考慮到在脫氮過程中會(huì)產(chǎn)生一定的氮氧化物氣體 進(jìn)入空氣，脫氮的同時(shí)對(duì)大氣造成了二次污染，由最近的研究證明氮氧化物對(duì) 脫氮效果有一定的促進(jìn)作用，本設(shè)計(jì)首次采用循環(huán)曝氣方式，由于氮氧化物活 性很高易于作為電子受體，使脫氮過程中產(chǎn)生的氮氧化物再重新進(jìn)行快速去除， 同時(shí)能夠提高脫氮的效率。(3)由于硝化菌和反硝化細(xì)菌適合在不同的條件下 生長(zhǎng)， 一般的同時(shí)硝化反硝化反應(yīng)器中硝化菌和反硝化菌混合生長(zhǎng)，影響了相 互的活性。因此，本流化床反應(yīng)器設(shè)計(jì)硝化菌在上端好氧區(qū)填料上附著生長(zhǎng)， 反硝化菌在缺氧的流化床中懸浮生長(zhǎng)，從而不影響各自的活性，同時(shí)滿足了亞 硝化反硝化工藝，提高了脫氮效率。(4) 一般反應(yīng)器需要較高的回流比才能使 顆粒污泥處于流化狀態(tài)，提高了對(duì)反應(yīng)器設(shè)備要求，同時(shí)增加了能源的消耗。 本設(shè)計(jì)巧妙的利用上端氣體提升和下端液體回流同時(shí)作為污泥流化態(tài)的動(dòng)力， 一定程度的節(jié)約了能源。(5) —般反應(yīng)器中沉淀區(qū)高度不夠高，使固液混合液 在沉淀區(qū)停留時(shí)間不夠長(zhǎng)，導(dǎo)致沉淀效果不佳，不利于固液相分離，本設(shè)計(jì)獨(dú) 立沉淀區(qū)大大增加沉淀區(qū)高度，有效高度為400 600mm，能夠達(dá)到良好的固液 相分離效果，有效防止生物的流失。(6) —般采用方形或者矩形反應(yīng)器可以有 效避免液體的短流現(xiàn)象，但是矩形反應(yīng)器容易出現(xiàn)局部反應(yīng)區(qū)死角，造成水流 形態(tài)不穩(wěn)定。因此，本設(shè)計(jì)采用圓形反應(yīng)器可以避免反應(yīng)死角，同時(shí)主反應(yīng)區(qū) 分為三個(gè)隔室，污泥處于流化循環(huán)狀態(tài)，同時(shí)避免了短流現(xiàn)象。(7)從物化角
度，氮硫之間通過電子轉(zhuǎn)移可以同時(shí)高效的去除，本反應(yīng)器設(shè)計(jì)同時(shí)考慮了氮 硫同時(shí)去除的工藝，好氧階段氨氮和硫酸鹽反應(yīng)，氨氮同時(shí)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，缺 氧階段進(jìn)行反硝化和硫化物的去除。
本實(shí)用新型利用產(chǎn)生的氮氧化物氣體在底部?jī)?nèi)循環(huán)曝氣，在反應(yīng)器上部的 排氣口排出，依次連接有集氣罐，部分氣體排放，剩余氣體經(jīng)氣泵最后連接到 反應(yīng)器的底部進(jìn)行循環(huán)。污泥在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，缺氧主反應(yīng)區(qū)中間反 應(yīng)室向上流動(dòng)，經(jīng)兩邊的反應(yīng)室向下流動(dòng)，再由中間反應(yīng)室向上做環(huán)形循環(huán)流 動(dòng)，反應(yīng)器內(nèi)污泥循環(huán)的動(dòng)力是由底部回流的氣體和液體以及主反應(yīng)區(qū)上部布 氣產(chǎn)生的負(fù)壓提供?；亓鲹醢逵欣诨亓饕?、氣體和顆粒污泥向上循環(huán)，均勻 分布，又能有效防止進(jìn)水在反應(yīng)器內(nèi)短流的現(xiàn)象，且整個(gè)反應(yīng)器為圓柱體，不 存在反應(yīng)死區(qū)問題。

圖1是氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器俯視示意圖中反應(yīng)器主體l、反應(yīng)室隔板2、回流擋板3、微孔曝氣環(huán)4、生物填料 層5、頂部布水器6、出水口7、沉淀管8、沉淀區(qū)進(jìn)水管9、沉淀區(qū)回流管IO、生 物載體ll、污泥沉淀區(qū)12、梯形回流口13、回流水箱14、回流水泵15、回流水 閥16、回流水流量計(jì)17、進(jìn)水泵18、進(jìn)水箱19、第一氣泵20、頂部進(jìn)水水閥21、 頂部進(jìn)水流量計(jì)22、進(jìn)氣闊23、氣體流量計(jì)24、取樣口25、排氣口26、中間進(jìn) 水口27、集氣罐28、第二氣泵29、中間進(jìn)水水閥30、中間進(jìn)水水閥31、好氧反 應(yīng)區(qū)32、缺氧反應(yīng)區(qū)33、污泥截止閥34。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器具有反應(yīng)器主體1，反應(yīng)器主 體1從上到下依次設(shè)有頂部布水器6、好氧反應(yīng)區(qū)32、缺氧反應(yīng)區(qū)33、污泥沉 淀區(qū)12、梯形回流口 13，其中好氧反應(yīng)區(qū)32包括生物填料層5、微孔曝氣環(huán)4， 缺氧反應(yīng)區(qū)33包括反應(yīng)室隔板2、回流擋板3、生物載體ll，反應(yīng)室隔板2為 兩塊平行的縱向隔板，隔板兩側(cè)與反應(yīng)器主體壁相連接，隔板下端與回流擋板3 相連接，在反應(yīng)器主體1側(cè)壁上設(shè)有中間進(jìn)水口27、取樣口25、沉淀區(qū)進(jìn)水管 9、沉淀區(qū)回流管10，沉淀區(qū)進(jìn)水管9和沉淀區(qū)回流管10與沉淀管8相連接， 反應(yīng)器主體1頂部設(shè)有排氣口26，沉淀管8上端出水口7與回流水箱14、回流 水泵15、回流水閥16、回流水流量計(jì)17、梯形回流口 13相連接，排氣口 26與 集氣罐28、第二氣泵29、梯形回流口13相連接，微孔曝氣環(huán)4與氣體轉(zhuǎn)子流
量計(jì)24、進(jìn)氣閥23、第一氣泵20相連接，頂部布水器6與頂部進(jìn)水流量計(jì)22、 頂部進(jìn)水水閥21、進(jìn)水泵18、進(jìn)水箱19相連接，中間進(jìn)水口27與中間進(jìn)水流 量計(jì)31、中間進(jìn)水水閥30、進(jìn)水泵18、進(jìn)水箱19相連接。
所述的反應(yīng)器主體1為圓柱體，圓柱體直徑為200 300mm，圓柱體高度 800 1000mm，頂部排氣口 26直徑20 30mm，與10 20L的集氣罐28相連 接，經(jīng)第二氣泵29，最后連接到反應(yīng)器底部的梯形回流口 13。生物填料層5上 下兩端分別有兩個(gè)固定濾網(wǎng)，中間為蜂窩形生物填料，蜂窩形生物填料的厚度 為200 300mm，孔徑為3 6mm，微孔曝氣環(huán)4的直經(jīng)100 150mm,管經(jīng)15 25mm，管上表面均勻分布著微孔，孔徑為1 3mm，每個(gè)小孔之間相互間隔6 10mm，反應(yīng)室隔板2長(zhǎng)度為400 600mm，兩板間隔100 150mm，兩個(gè)反應(yīng) 室擋板下端分別連接的兩個(gè)回流擋板3，向下與回流擋板3呈120° 150°夾角， 母線長(zhǎng)20 25mm，沉淀管8與反應(yīng)器主體1之間距離30 50mm，沉淀管直徑 50 100mm，高度400 600mm，沉淀區(qū)進(jìn)水管9直徑為32 50mm，向下與主 反應(yīng)器壁夾角30° 60°,管長(zhǎng)35 43mm，沉淀回流管10的直徑為32 50mm， 向上與主反應(yīng)器壁夾角30° 60°，管長(zhǎng)42 71mm，回流擋板下部為錐形污泥沉 降區(qū)12,污泥沉降區(qū)12下設(shè)有梯形回流口 13，連有污泥截止閥34，在反應(yīng)器 壁上還設(shè)有六個(gè)取樣口 25,上面兩個(gè)取樣口相隔80 120mm，下面四個(gè)取樣口 相隔100 150mm，最下端的取樣口位于主反應(yīng)區(qū)底部。
氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上均由5部分構(gòu)成，即進(jìn)出水系統(tǒng)、 主反應(yīng)系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)；對(duì)于進(jìn)出水系統(tǒng)包括上端進(jìn)水 和中間進(jìn)水，沉淀管上端出水。回流系統(tǒng)包括液體回流和氣體回流。廢水從進(jìn) 水箱經(jīng)進(jìn)水泵分別進(jìn)入反應(yīng)器頂端和中間，進(jìn)水水量按一定的比例，頂端進(jìn)水 在好氧區(qū)填料內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，由于曝氣量有一定的限制，主要發(fā)生亞硝化反
應(yīng)。曝氣環(huán)在生物填料下方，采用微孔曝氣強(qiáng)化技術(shù)。中間進(jìn)水在反應(yīng)器內(nèi)左 側(cè)反應(yīng)室先向下流動(dòng)，在反應(yīng)器底部隨回流氣體液體向上流動(dòng)，在生物填料下 分別流向左右兩個(gè)反應(yīng)室，廢水和顆粒污泥在反應(yīng)器右側(cè)反應(yīng)室進(jìn)入沉淀管， 顆粒污泥經(jīng)沉淀重新回到反應(yīng)器中，經(jīng)沉淀的廢水從沉淀管上端出口流出，一 部分排放，剩余的流入回流水箱，經(jīng)回流水泵從反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行回 流，同時(shí)從反應(yīng)器頂部產(chǎn)生的部分氣體也依次經(jīng)過集氣罐、氣泵，并隨回流液 進(jìn)入反應(yīng)器底部進(jìn)行回流，部分氣體排放。
經(jīng)過分析脫氮的轉(zhuǎn)化過程以及硝化菌和反硝化菌各方面特性，著重考慮克服 脫氮過程中的苛刻條件，提高脫氮效率，脫氮菌生長(zhǎng)緩慢注意減少流失的問題，通過對(duì)生物脫氮反應(yīng)器運(yùn)行工藝的改進(jìn)，根據(jù)脫氮菌的特點(diǎn)結(jié)合生物膜和活性 污泥的優(yōu)點(diǎn)，采用兩端進(jìn)水方式，中間曝氣，獨(dú)立的沉淀區(qū)，產(chǎn)生氣體循環(huán)反 應(yīng)等設(shè)計(jì)，使反應(yīng)器體現(xiàn)的特性能夠在廢水脫氮處理中達(dá)到更好的脫氮效果， 為以后的微生物脫氮反應(yīng)器的選擇提供了新的思路。 具體說明如下
1) 顆粒污泥和生物填料的裝入在處理污水之前，打開反應(yīng)器上端出氣口 封蓋6，再將通過己經(jīng)測(cè)定各項(xiàng)物理性狀的顆粒污泥裝入反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中 充滿水且流動(dòng)保持穩(wěn)定后，根據(jù)顆粒污泥濃度范圍估算出使顆粒污泥處于流化 狀態(tài)的水流流速范圍；然后打開曝氣裝置4和回流泵15，調(diào)節(jié)回流泵流速至略大 于能夠使污泥流化狀態(tài)的最小值；將生物填料裝入上端的好氧區(qū)，蓋好上端出 氣口封蓋；填料內(nèi)有吸附硝化菌的海綿，以保證在反應(yīng)器運(yùn)行初期有穩(wěn)定的硝 化菌濃度，使反應(yīng)器能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。
2) 進(jìn)水系統(tǒng)進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)有進(jìn)水箱，設(shè)計(jì)尺寸為400mmx300mmx500mm， 進(jìn)水管采用10 30mmPVC管，上端布水器是孔徑2 5mm四支管組件式布水器， 利于均勻布水，中間進(jìn)水通過10 30mm進(jìn)水口直接注入，上端和中間進(jìn)水按照 一定的比例進(jìn)行。
3) 微孔曝氣曝氣設(shè)備包括空氣泵、空氣輸送管以及微孔曝氣管，微孔曝 氣管呈圓環(huán)形水平處于生物填料下端，優(yōu)點(diǎn)是不易被污泥堵塞曝氣孔、節(jié)約空 間、同時(shí)為顆粒污泥流化提供負(fù)壓，由于微孔曝氣管在反應(yīng)器中間位置，故會(huì) 存在上端好氧下端缺氧兩個(gè)區(qū)域。
4) 沉淀系統(tǒng)沉淀管在反應(yīng)器右側(cè)與主反應(yīng)區(qū)相連，右側(cè)主反應(yīng)區(qū)水流方 向?yàn)橄蛳?，故廢水從上端連接口進(jìn)入沉淀管，沉淀污泥從下端連接口流會(huì)主反 應(yīng)區(qū)，由于沉淀管高度達(dá)到400 600mm，上端為排水口，與水箱連接， 一部分 水經(jīng)水泵從反應(yīng)器底部經(jīng)梯形回流口進(jìn)行回流， 一部分排放。
5) 廢水的回流廢水經(jīng)沉淀管上端的出水口排出，部分出水經(jīng)閥門直接排 放，剩余的出水流入回流水箱中，回流水箱設(shè)計(jì)尺寸為400mmx300mmx500mm， 再經(jīng)回流水泵進(jìn)入反應(yīng)器底部，隨回流氣體同時(shí)進(jìn)入梯形回流口進(jìn)行回流?；?流水量的大小要根據(jù)不同的因素決定的，顆粒污泥達(dá)到流化狀態(tài)確定最小流速， 出水各種形態(tài)氮濃度和COD濃度不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就要增加回流比。
6) 產(chǎn)生氣體的回流反應(yīng)器頂部封蓋開三個(gè)有排氣口，其中一目的是為了 便于收集產(chǎn)生的氣體，同時(shí)利用產(chǎn)生的氣體進(jìn)行循環(huán)曝氣，另一個(gè)目的就是為 了可以調(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)部氣體的壓力，便于控制反應(yīng)器的正常運(yùn)行。排出的氣體
先經(jīng)排氣管進(jìn)入一個(gè)安全瓶，可以反映反應(yīng)器上部的氣體壓強(qiáng)，再連接有一個(gè) 較大的集氣罐，其作用是為了調(diào)控氣體，可以按一定的比例進(jìn)行循環(huán)曝氣，剩 余的氣體經(jīng)過堿式吸收罐后排放，循環(huán)的氣體經(jīng)過氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、針閥進(jìn)入 到回流管中，隨回流廢水進(jìn)入反應(yīng)器底部梯形回流口進(jìn)行回流。
7) 水樣監(jiān)測(cè)等反應(yīng)器運(yùn)行一段后，通過取樣裝置25自上而下的依次取樣，
并取出水水樣，對(duì)各取樣口水樣的不同形態(tài)氮濃度及COD值進(jìn)行檢測(cè)，分析曝 氣強(qiáng)度、顆粒污泥濃度、回流比是否合適，如出水水樣的氮濃度及COD濃度值 不符合要求，則根據(jù)不同的現(xiàn)象慮是否繼續(xù)增加曝氣強(qiáng)度、顆粒污泥的投加量、 回流比等，直至檢測(cè)出水各種氮濃度及COD濃度值符合要求為止。當(dāng)反應(yīng)器運(yùn) 行較長(zhǎng)一段時(shí)間后，應(yīng)對(duì)出水水樣進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。
8) 污泥的排出反應(yīng)器運(yùn)行一段時(shí)間后隨著微生物的大量繁殖，污泥濃度 可能會(huì)增加，提高了流化狀態(tài)的動(dòng)力要求，要定期進(jìn)行剩余污泥的排放，首先 打開反應(yīng)器上端一個(gè)出氣口，然后打開污泥排出管的截止閥，利用重力作用將 污泥斗中污泥排出，排除量要根據(jù)實(shí)際測(cè)的污泥濃度而定。
權(quán)利要求1.一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在于具有反應(yīng)器主體(1)，反應(yīng)器主體(1)從上到下依次設(shè)有頂部布水器(6)、好氧反應(yīng)區(qū)(32)、缺氧反應(yīng)區(qū)(33)、污泥沉淀區(qū)(12)、梯形回流口(13)，其中好氧反應(yīng)區(qū)(32)包括生物填料層(5)、微孔曝氣環(huán)(4)，缺氧反應(yīng)區(qū)(33)包括反應(yīng)室隔板(2)、回流擋板(3)、生物載體(11)，反應(yīng)室隔板(2)為兩塊平行的縱向隔板，隔板兩側(cè)與反應(yīng)器主體壁相連接，隔板下端與回流擋板(3)相連接，在反應(yīng)器主體(1)側(cè)壁上設(shè)有中間進(jìn)水口(27)、取樣口(25)、沉淀區(qū)進(jìn)水管(9)、沉淀區(qū)回流管(10)，沉淀區(qū)進(jìn)水管(9)和沉淀區(qū)回流管(10)與沉淀管(8)相連接，反應(yīng)器主體(1)頂部設(shè)有排氣口(26)，沉淀管(8)上端出水口(7)與回流水箱(14)、回流水泵(15)、回流水閥(16)、回流水流量計(jì)(17)、梯形回流口(13)相連接，排氣口(26)與集氣罐(28)、第二氣泵(29)、梯形回流口(13)相連接，微孔曝氣環(huán)(4)與氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)(24)、進(jìn)氣閥(23)、第一氣泵(20)相連接，頂部布水器(6)與頂部進(jìn)水流量計(jì)(22)、頂部進(jìn)水水閥(21)、進(jìn)水泵(18)、進(jìn)水箱(19)相連接，中間進(jìn)水口(27)與中間進(jìn)水流量計(jì)(31)、中間進(jìn)水水閥(30)、進(jìn)水泵(18)、進(jìn)水箱(19)相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的反應(yīng)器主體(l)為圓柱體，圓柱體直徑為200 300mm，圓柱體高度 800 1000mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的反應(yīng)器主體(1)頂部排氣口(26)，排氣口 (26)直徑20 30mm，與 10 20L的集氣罐(28)相連接，經(jīng)第二氣泵(29)，最后連接到反應(yīng)器底部的 梯形回流口(13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的生物填料層(5)上下兩端分別有兩個(gè)固定濾網(wǎng)，中間為蜂窩形生物填料， 蜂窩形生物填料的厚度為200 300mm，孔徑為3 6mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的微孔曝氣環(huán)(4)的直經(jīng)100 150mm，管經(jīng)15 25mm，管上表面均 勻分布著微孔，孔徑為l 3mm，每個(gè)小孔之間相互間隔6 10mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的反應(yīng)室隔板(2)長(zhǎng)度為400 600mm，兩板間隔100 150mm，兩個(gè) 反應(yīng)室擋板下端分別連接的兩個(gè)回流擋板(3)，向下與回流擋板(3)呈120° 150°夾角，母線長(zhǎng)20 25mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的沉淀管(8)與反應(yīng)器主體(l)之間距離30 50mm，沉淀管直徑50 100mm，高度400 600mm，沉淀區(qū)進(jìn)水管(9)直徑為32 50mm，向下與主 反應(yīng)器壁夾角30° 6(f,管長(zhǎng)35 43mm，沉淀回流管(10)的直徑為32 50mm， 向上與主反應(yīng)器壁夾角30° 60°，管長(zhǎng)42 71mm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器，其特征在 于所述的回流擋板下部為錐形污泥沉降區(qū)(12)，污泥沉降區(qū)(12)下設(shè)有梯形 回流口(13)，連有污泥截止閥(34)，在反應(yīng)器壁上還設(shè)有六個(gè)取樣口 (25)，上 面兩個(gè)取樣口相隔80 120mm，下面四個(gè)取樣口相隔100 150mm，最下端的 取樣口位于主反應(yīng)區(qū)底部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了氣液混合提升生物流化床反應(yīng)器具有反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體設(shè)有布水器、生物填料層、微孔曝氣環(huán)、反應(yīng)室隔板、回流擋板、生物載體、梯形回流口，在反應(yīng)器主體側(cè)壁上設(shè)有中間進(jìn)水口、取樣口、沉淀區(qū)進(jìn)水管、沉淀區(qū)回流管，沉淀區(qū)進(jìn)水管和沉淀區(qū)回流管與沉淀管相連接，反應(yīng)器主體頂部設(shè)有排氣口，沉淀管上端出水口與回流水箱、回流水泵、回流水閥、回流水流量計(jì)、梯形回流口相連接，排氣口與集氣罐、第二氣泵、梯形回流口相連接，微孔曝氣環(huán)與氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)、進(jìn)氣閥、第一氣泵相連接，頂部布水器與頂部進(jìn)水流量計(jì)、頂部進(jìn)水水閥、進(jìn)水泵、進(jìn)水箱相連接。本實(shí)用新型可適用高效生物處理高氨氮污水，能夠?qū)崿F(xiàn)高效脫氮，同時(shí)節(jié)約能源。
文檔編號(hào)C02F3/02GK201068420SQ20072011094
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者梁志偉, 陳英旭 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)