申请日2007.01.22
公开(公告)日2007.07.25
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了属于生物化工技术及环境保护领域的一种厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器及化纤废水处理方法。该生化反应器的塔身内支撑外导流筒和内导流筒，外导流筒套在内气体分布器的外面;外气体分布器和内气体分布器固定在塔身的底部，外气体分布器套在外导流筒3的底部外面，内气体分布器固定在内气体分布器内底部。本发明以化纤工业废水为原料，利用该反应器进行生化处理，压缩空气进入反应器，使导流筒内的液体向上运动，在外导流筒和两导流筒的间隙间形成大环流，而把厌氧和好氧耦合在一起。并达到排放标准。该技术具有操作简单、管理方便、厌氧好氧效果明显、成本低、生化处理效果好等特点，适合于工业化应用。
权利要求书
1.一种厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器，其特征在于，所述厌氧好氧耦 合气升式环流生化反应器的塔身(1)内支撑外导流筒(3)和内导流筒(4)，外导流筒 (3)套在内气体分布器(5)的外面;外气体分布器(2)和内气体分布器(5)固定在 塔身(1)的底部，外气体分布器(2)套在外导流筒3的底部外面，内气体分布器(5) 固定在内气体分布器(5)内底部。
2.根据权利要求1所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器，其特征在于，所 述内导流筒(4)侧臂上，绕导流筒轴均匀打孔形成三级或多级，孔径0.01～10厘 米，段间距离为5～120厘米，最顶级孔中心低于液体液面10～300厘米。
3.根据权利要求1所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器，其特征在于，所 述外导流筒(3)底端距离反应器底部距离为5～100厘米，导流筒上端距反应液体 的液面5～100厘米;外导流筒(3)上端高于内导流筒(4)最上层孔5～80厘米。
4.根据权利要求1所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器，其特征在于，所 述内气体分布器(5)位于内导流筒4的底部，有孔径为0.01～10厘米的5～10根导气 管成圆面形并列。
5.根据权利要求1所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器，其特征在于， 所述外气体分布器(2)位于外导流筒(3)底部，有孔径为0.01～10厘米的5～10 根导气管成环形均匀分布，外气体分布器(2)的直径大于外导流筒(3)的外径。
6.一种厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器对化纤废水处理方法，其特征在 于，该方法是以化纤废水为原料，利用厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器进行 生化处理，该环流生化反应器内导流筒是多段导流筒，可实现多级环流，使内导 流筒的废气进行循环使用，最终形成厌氧区;而外导流筒通入空气，形成大环流， 最终形成好氧区，因此形成同心的内外导流筒和废气循环装置，实现了厌氧和好 氧的耦合;
具体反应过程为化纤废水经液体泵(6)输送到废水储槽，由流量阀(7)控制 流量后，从反应器底部进入反应器内;空气经压缩泵、减压器和流量计(8)控制 后，经外气体分布器(2)进入反应器内;在环流反应器内设置内外导流筒，实现 了内导流筒(4)内的空气，在空气循环泵的作用下进行循环使用，在内导流筒(4) 内形成厌氧区;塔身(1)和外导流筒(3)的间隙内的液体向上运动，在外导流 筒(3)和两导流筒的间隙间形成大环流，在塔身(1)和外导流筒(3)的间隙内形 成好氧区;从而把厌氧和好氧耦合在一起，实现了厌氧和好氧的统一;废水在环 流反应器内生化处理1-30h，取样分析达到要求后，放入沉淀池，沉淀后，剩余 污泥回流到反应器，处理达标的废水排放掉。
7.根据权利要求6所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器对化纤废水处理 方法，其特征在于，所述环流反应器内废气循环量为0.1-5.0m3.h-1，废气循环时 间间隔0.5-10.0h，废气循环时间1-180min，温度10-35℃，外环通气量0.1-6.0m3.h-1， 水力停留时间1.0-30h，pH5.0-12.0下，化纤废水COD去除率大于96%;出水COD 可降低到100mg.L-1以下，达到排放标准。
说明书
厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器及化纤废水处理方法
技术领域
本发明属于生物化工技术及环境保护领域，特别涉及一种厌氧好氧耦合气升 式环流生化反应器及化纤废水处理方法。
背景技术
水环境问题已成为当今社会关注的焦点，水污染与治理问题一直是科研工作 者研究的热点。随着化纤工业的快速发展，化纤废水排放量逐年增长，初步估算 我国每年化纤废水排放量达1200万吨以上。如果化纤废水不经处理而直接排放， 一方面将会严重污染我国水环境，而我国的水资源短缺，形势十分严峻。另一方 面也是制约化纤企业发展的重要问题。化纤废水化学需氧量(COD)浓度高、成份 复杂，废水中含有甲苯、二甲苯、对苯二甲酸等多种有害物质，因此，化纤废水 必须经处理达标后才能排放。
目前的气升式环流反应器由于其能耗低、传质效果好被广泛应用于化肥厂和 炼油厂废水的处理、高浓度有机废水的处理、苯酚废水的处理、皂化废水的处理 以及人工模拟对苯二甲酸等废水的处理，文献1)J.P Wen，X.q.Jia，L.Pan C.L. Wang，G.z.Mao.Nitrifying treatment of wastewater from fertilizer production in a multiple airlift loop bioreactor.Biochemical Engineering，2005(5)：33-37报道了利用多 级气升式环流反应器处理化肥生产过程中的废水;文献2)A.Viggiani，G.Olivieri， L.Siani，A.Di Donato，A.Marzocchella，P. Salatino，P.Barbieri，E.Galli.An airlift biofilm reactor for the biodegradation of phenol by Pesudomonas stutzeri OX1. Journal of Biotechnology，2006报道了气升式膜生物反应器处理苯酚生产废水。文 献3)陈筛林，范轶，杨海光，江田明.环流反应器生化处理皂化废水研究.现代化 工，2004，24(8)：30-32报道了环流反应器生化处理皂化废水。但这些传统的单导 流筒气升环流反应器和多级环流反应器用于废水处理时很容易实现好氧处理，但 处理过程有时需要同时进行厌氧处理，这样就需要添加载体来实现好氧和厌氧的 耦合处理，因此，不可避免地带来操作复杂、管理不便、废水处理成本会偏高的
近年来，化纤废水处理技术有了很大的发展。文献4)王刚朵，陶玉珍，张 卫东，唐宪娥，林瑞存.甲苯与二甲苯混合液的肾脏毒性实验研究.卫生毒理学 杂志，1998，12(1)：53-54报道了采用化学凝结法和电化学法处理化纤废水;文献5) 于建乐，王志萍，常元勋.甲苯对中枢神经系统的损伤.国外医学：卫生学分册， 1998，25(3)：135-137报道了采用A/O2法处理化纤废水;文献6)闫秀峰，王林，黄星 培.甲醇对鱼类的毒性试验.职业卫生与病伤，2003，02：130报道了采用氧化沟法 处理化纤废水;文献7)宋海玉，王薇，张春燕.生物膜法A/O系统处理化纤废水 中试研究.黑龙江石油化工，1998，(2)和文献8)F.Gebara.Activated sludge biofilm wastewater treatment system.Wat.Res.，1999，33(1)：230-238报道了采用生物膜法处 理化纤废水，但是这些方法普遍存在的问题是废水处理成本偏高、传质效果差、 能耗高、COD降解效果不好。为了提高其处理效果，文献9)陈筛林，范轶，杨海 光，江田明.环流反应器生化处理皂化废水研究.现代化工，2004，24(8)：30-32和文 献7)A.Viggiani，G.Olivieri，L.Siani，A.Di Donato，A.Marzocchella，P.Salatino， P.Barbieri，E.Galli.An airlift biofilm reactor for the biodegradation of phenol by Pesudomonas stutzeri OX1.Journal of Biotechnology，2006和文献8)J.P.Wen，X.q. Jia，L.Pan C.L.Wang，G.z.Mao.Nitrifying treatment of wastewater from fertilizer production in a multiple airlift loop bioreactor.Biochemical Engineering，2005(5)：33-37均报道了气升式环流反应器在处理废水中的应用，但尚 未见有文献报道利用气升式环流反应器生化处理化纤废水。基于传统单导流筒气 升环流反应器和多级环流反应器，本发明采用自主开发的新型厌氧好氧耦合气升 式环流反应器生化处理化纤废水，该反应器由同心双导流筒组成。内导流筒是多 段导流筒，可实现多级环流，使内导流筒的废气进行循环使用，最终形成厌氧区。 而外导流筒通入空气，形成大环流，最终形成好氧区。通过双导流筒和两套循环 体系，不需要填加载体便可实现厌氧和好氧的耦合。利用该反应器处理化纤废水， 操作简单、管理方便、厌氧好氧效果明显、成本低、生化处理效果好，具有良好 的工业化应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器及化纤废水 处理方法。所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器的塔身1内支撑外导流筒3和 内导流筒4，外导流筒3套在内气体分布器5的外面;外气体分布器2和内气体分布 器5固定在塔身1的底部，外气体分布器2套在外导流筒3的底部外面，内气体分布 器5固定在内气体分布器5内底部。
所述内导流筒4侧臂上，绕导流筒轴均匀打孔形成三级或多级，孔径0.01～10 厘米，段间距离为5～120厘米，最顶级孔中心低于液体液面10～300厘米。
所述外导流筒3底端距离反应器底部距离为5～100厘米，导流筒上端距反应液 体的液面5～100厘米;外导流筒3上端高于内导流筒4最上层孔5～80厘米。
所述内气体分布器5位于内导流筒4的底部，有孔径为0.01～10厘米的5～10根 导气管成圆面形并列;
所述外气体分布器2位于外导流筒3底部，有孔径为0.01～10厘米的5～10 根导气管成环形均匀分布，外气体分布器2的直径大于外导流筒3的外径;
所述厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器对化纤废水处理方法，该方法是 以化纤废水为原料，利用厌氧好氧耦合气升式环流生化反应器进行生化处理，该 环流生化反应器内导流筒是多段导流筒，可实现多级环流，使内导流筒的废气进 行循环使用，最终形成厌氧区;而外导流筒通入空气，形成大环流，最终形成好 氧区，因此形成同心的内外导流筒和废气循环装置，实现了厌氧和好氧的耦合。 具体反应过程为化纤废水经液体泵6输送到废水储槽，由流量阀7控制流量后， 从反应器底部进入反应器内;空气经压缩泵、减压器和流量计8控制后，经外气 体分布器2进入反应器内;在环流反应器内设置内外导流筒，实现了内导流筒4 内的空气，在空气循环泵的作用下进行循环使用，在内导流筒4内形成厌氧区; 塔身(1)和外导流筒(3)的间隙内的液体向上运动，在外导流筒3和两导流筒 的间隙间形成大环流，在塔身1和外导流筒3的间隙内形成好氧区。从而把厌氧 和好氧耦合在一起，实现了厌氧和好氧的统一。废水在环流反应器内生化处理 1-30h，取样分析达到要求后，放入沉淀池，沉淀后，剩余污泥回流到反应器， 处理达标的废水排放掉。
所述环流反应器内废气循环量为0.1-5.0m3.h-1，废气循环时间间隔0.5-10.0h， 废气循环时间1-180min，温度10-35℃，外环通气量0.1-6.0m3.h-1，水力停留时间 1.0-30h，pH5.0-12.0下，化纤废水COD去除率大于96%;出水COD可降低到 100mg.L-1以下，达到排放标准。
本发明反应器的特点是：反应器由塔身，内多级导流筒，外导流筒，内气体 分布器和外环形气体分布器构成;循环废气经过内气体分布器进入内导流筒的内 部，由于气体运动形成的密度差和气体的喷射力及空气循环泵的作用，形成大环 流，最终形成好氧区和厌氧区，起到了厌氧和好氧耦合的效果，提高了处理效果; 该反应器容易制作、拆卸方便，适合各种规模的废水生化处理，废水处理成本低， 效果好。
