申请日2016.11.01
公开(公告)日2018.05.11
IPC分类号C02F3/34; C02F3/10; C02F3/30
摘要
本发明公开了一种好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置与工艺，包括进料罐、进料泵、生物膨胀床、超声波清洗装置、加热循环装置、循环泵、气体流量计和气体自控装置;通过调控循环水上升流速实现填料床以膨胀态运行，避免水流短路，提高基质去除负荷。所述好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置不仅具有运行灵活、稳定、占地面积小和启动速度快的优点，而且可以处理不同浓度废水，应用范围广，尤其适合我国企业目前产品更新快、产量变化大所致的废水水质、水量变化大的特点，可有效改善目前环保设施闲置率和淘汰率高的状况。
权利要求书
1.一种好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，包括：进料罐(1)、进料泵(2)、生物膨胀床、超声波清洗装置、加热循环装置、循环泵(16)、气体流量计(21)和气体自控装置(22);
所述生物膨胀床自下而上分别为承托层(4)、填料区(5)、连接段和出水区(6)，填料区(5)与出水区(6)通过连接段连接;所述出水区(6)的横截面积大于填料区(5)的横截面积;所述出水区(6)的中心位置居中设有三相分离器(10);
进料罐(1)连接进料泵(2)的进口，进料泵(2)的出口通过生物膨胀床底部的进水/气口(3)与生物膨胀床连接;所述出水区(6)的上部侧壁设有出水口(9)，出水口(9)与循环泵(16)的入口连接，循环泵(16)的出口与进料泵(2)的出口汇合后与进水/气口(3)连接;
所述加热循环装置包括：夹套、加热器(14)和加热泵(15);所述夹套位于填料区(5)和承托层(4)的外部，夹套的底部侧壁设有加热水进口(12)，夹套的顶部侧壁设有加热水出口(13);加热水进口(12)通过加热泵(15)连接加热器(14)的一端，加热器(14)的另一端连接加热水进口(13);
所述超声波清洗装置包括超声波探头(17)、超声波换能器(18)和超声波控制器(19);超声波控制器(19)通过电源线连接超声波换能器(18)，超声波换能器(18)与超声波探头(17)相连，超声波探头(17)置于出水区(6)的上部。
2.如权利要求1所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，所述气体自控装置(22)的一端通过气体流量计(21)与进水/气口(3)连接;气体自控装置(22)的另一端与空气、氧气或者氮气罐连接;所述气体自控装置(22)包括气体压缩机和时间控制系统，气体压缩机通过阀门和进气管与空气、氧气或者氮气罐连接，时间控制系统实现气体类型、气量、通气时间和频率的自控控制。
3.如权利要求1所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，所述生物膨胀床为升流式生物膨胀床;所述生物膨胀床为圆柱形结构，竖直放置，其横截面为圆形;所述生物膨胀床由钢板、玻璃或其他材料制成;所述生物膨胀床单独作为好氧膨胀床使用时，根据需要增加溶氧器和相应管路。
4.如权利要求1所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，所述连接段与出水区(6)的连接部分呈喇叭状，所述连接段的侧壁设有排泥口(11)。
5.如权利要求1所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，所述出水区(6)的顶部周边设置集水槽(7)，集水槽(7)上方的侧壁设置溢流堰(8);所述出水区(6)的侧壁上部还设置与集水槽(7)连通的出水口(9)，出水口(9)处设有出水滤网(20);所述出水滤网(20)为金属材质，网孔孔径为1mm～2mm;所述超声波探头(17)距出水滤网(20)2cm～5cm。
6.如权利要求1所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，所述三相分离器(10)包括中心管(10a)、上部罩体(10b)、下部罩体(10c)和连接件(10d);所述上部罩体(10b)和下部罩体(10c)为喇叭状，其扩口端朝下，所述上部罩体(10b)的缩口端与中心管(10a)的下端口连接，所述上部罩体(10b)通过连接件(10d)与下部罩体(10c)连接，并构成过流通道。
7.一种好氧缺氧两用废水处理工艺，应用上述1-6任一权利要求所述的好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，其特征在于，包括以下步骤：
1)待处理废水由进料罐(1)进入，经过进料泵(2)后，进料泵(2)的出水与循环泵(16)的出水进行混合，形成混合水;
2)混合水通过进水/气口(3)进入生物膨胀床，经过生物膨胀床的承托层(4)和填料区(5)进行处理;
3)填料区(5)的出水通过连接段进入出水区(6)，出水区(6)的出水通过出水口(9)进入循环泵(16)，剩余出水通过液位高差溢流进入排水管排出系统。
8.如权利要求7所述的好氧缺氧两用废水处理工艺，其特征在于，步骤2)中混合水通过进水/气口(3)进入生物膨胀床，然后经过承托层(4)内填装的级配大粒径砾石层进行配水后，进入填料区(5);在向上流动的循环水流的作用下，所述填料区(5)内的填料颗粒随水流浮动，使填料区(5)内的填料处于膨胀状态;控制循环水流流量，使填料区(5)的膨胀率在20%以下;所述填料为小粒径生物质填料，粒径为2.5mm～3mm，相对密度为0.9～1.1。
9.如权利要求7所述的好氧缺氧两用废水处理工艺，其特征在于，步骤3)中出水区(6)的出水通过出水滤网(20)进行过滤，为了防止污泥堵塞出水滤网(20)，超声波控制器(19)控制超声波换能器(18)和超声波探头(17)通过超声波振荡对出水滤网(20)进行清洗。
10.如权利要求7所述的好氧缺氧两用废水处理工艺，其特征在于，当生物膨胀床运行一段时间后需要气洗时，包括以下步骤：
1)开启气体自控装置(22)，气体经过气体流量计(21)与上升的循环水流通过进水/气口(3)进入生物膨胀床，在气泡的作用下，填料颗粒之间的碰撞、摩擦加剧，附着的厚生物膜被擦洗下来，进入到循环水流中，持续0.5min～5min后，填料颗粒上过厚的生物膜被脱除;
2)关闭气体自控装置(22)，停止向生物膨胀床供气，脱落的老化生物膜随出水排出设备。
说明书
一种好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置与工艺
技术领域
本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种废水处理装置与工艺，更进一步说，涉及一种用于废水处理的好氧缺氧生物膨胀床装置与工艺。
背景技术
随着中国水体污染日趋严重，以及未来污水排放标准的提升，污水处理面临着严峻的挑战，特别是工业污水处理领域，污水排放量大，水质复杂。工业污水的处理一直以生物处理为主。好氧生物处理工艺具有出水水质好，处理费用低的优点。缺氧反硝化处理工艺借助兼性厌氧菌和专性厌氧菌的共同作用，不仅可以提高有机成分的生化降解范围和去除率，而且可以去除硝酸氮，降低出水总氮，缓解水体富营养化。因此研发高效稳定的生物强化处理技术，已成为污水处理领域急需的技术需求。
目前常用于污水生物处理的工艺包括活性污泥法、悬浮填料生物膜法和生物滤池等。活性污泥法污泥浓度低，不能处理高负荷污水，且污泥易膨胀、占地面积大，需要大规模沉淀设备并且剩余污泥量大。悬浮填料生物膜工艺是向反应器中投加一定量密度接近于水的填料，为微生物的生长提供栖息地，将会提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。悬浮填料生物膜工艺具有处理效率高、操作简单等特点。但仅仅采用悬浮填料进行处理，出水含有较高浓度颗粒物质和悬浮物质，造成较高浊度。传统砂滤处理工艺中因为砂石等填料密度较大，所以相对填充率较低，对反应器有效利用率也相应降低;同时，工艺运行过程中易造成堵塞，不利于工艺运行。
另外我国在环境保护方面实行的“三同时”政策，要求企业在建设生产线的同时建设污水处理系统，但现在企业产品更新快、产量变化大，故企业产生的污水水质、水量变化较快，而一般的环保设施使用范围较窄，跟不上生产变化，难以在不改动现有设备的情况下实现多种方式运行，造成水处理设施低效运行，闲置率和淘汰率很高。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种新型高效、占地面积小、运行稳定和能作为好氧缺氧兼用处理化工废水的生物膨胀床装置。本发明提供的一种用于废水处理的生物膨胀床装置，可以实现以下目的：(1)生化处理可以进行好氧或缺氧两种方式;(2)填料床以膨胀态运行，避免水流短路，提高有机物/硝酸氮的去除负荷;(3)采用细小的生物填料，比重小，易流化，比表面积大;(4)气体自控装置实现对生物膜厚度的及时调控，保持高生物活性，并防止填料层堵塞;(5)超声波清洗装置清洗出水滤网，实现装置出水连续排泥，防止填料流失。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种好氧缺氧两用废水处理生物膨胀床装置，包括：进料罐1、进料泵2、生物膨胀床、超声波清洗装置、加热循环装置、循环泵16、气体流量计21和气体自控装置22;
所述生物膨胀床自下而上分别为承托层4、填料区5、连接段和出水区6，填料区5与出水区6通过连接段连接;所述出水区6的横截面积大于填料区5的横截面积;所述出水区6的中心位置居中设有三相分离器10;
进料罐1连接进料泵2的进口，进料泵2的出口通过生物膨胀床底部的进水/气口3与生物膨胀床连接;所述出水区6的上部侧壁设有出水口9，出水口9与循环泵16的入口连接，循环泵16的出口与进料泵2的出口汇合后与进水/气口3连接;
所述加热循环装置包括：夹套、加热器14和加热泵15;所述夹套位于填料区5和承托层4的外部，夹套的底部侧壁设有加热水进口12，夹套的顶部侧壁设有加热水出口13;加热水进口12通过加热泵15连接加热器14的一端，加热器14的另一端连接加热水进口13;
所述超声波清洗装置包括超声波探头17、超声波换能器18和超声波控制器19;超声波控制器19通过电源线连接超声波换能器18，超声波换能器18与超声波探头17相连，超声波探头17置于出水区6的上部。
在上述方案的基础上，所述气体自控装置22的一端通过气体流量计21与进水/气口3连接;气体自控装置22的另一端与空气、氧气或者氮气罐连接。
在上述方案的基础上，所述生物膨胀床为升流式生物膨胀床;所述生物膨胀床为圆柱形结构，竖直放置，其横截面为圆形;所述生物膨胀床由钢板、玻璃或其他材料制成。
在上述方案的基础上，所述连接段与出水区6的连接部分呈喇叭状，所述连接段的侧壁设有排泥口11。
在上述方案的基础上，所述出水区6的顶部周边设置集水槽7，集水槽7上方的侧壁设置溢流堰8。
所述出水区6的侧壁上部还设置与集水槽7连通的出水口9，出水口9处设有出水滤网20。
在上述方案的基础上，所述出水滤网20为金属材质，网孔孔径为1mm～2mm。
在上述方案的基础上，所述三相分离器10包括中心管10a、上部罩体10b、下部罩体10c和连接件10d;所述上部罩体10b和下部罩体10c为喇叭状，其扩口端朝下，所述上部罩体10b的缩口端与中心管10a的下端口连接，所述上部罩体10b通过连接件10d与下部罩体10c连接，并构成过流通道。
在上述方案的基础上，所述超声波探头17距出水滤网202cm～5cm。
在上述方案的基础上，所述气体自控装置22包括气体压缩机和时间控制系统，气体压缩机通过阀门和进气管与空气、氧气或者氮气罐连接，时间控制系统实现气体类型、气量、通气时间和频率的自控控制。
在上述方案的基础上，所述生物膨胀床单独作为好氧膨胀床使用时，根据需要增加溶氧器和相应管路。
一种好氧缺氧两用废水处理工艺，包括以下步骤：
1)待处理废水由进料罐1进入，经过进料泵2后，进料泵2的出水与循环泵16的出水进行混合，形成混合水;
2)混合水通过进水/气口3进入生物膨胀床，经过生物膨胀床的承托层4和填料区5进行处理;
3)填料区5的出水通过连接段进入出水区6，出水区6的出水通过出水口9进入循环泵16，剩余出水通过液位高差溢流进入排水管排出系统。
在上述方案的基础上，步骤2)中混合水通过进水/气口3进入生物膨胀床，然后经过承托层4内填装的级配大粒径砾石层进行配水后，进入填料区5。
在上述方案的基础上，在向上流动的循环水流的作用下，所述填料区5内的填料颗粒随水流浮动，使填料区5内的填料处于膨胀状态。
在上述方案的基础上，所述填料为小粒径生物质填料，粒径为2.5mm～3mm，相对密度为0.9～1.1。
在上述方案的基础上，控制循环水流流量，使填料区5的膨胀率在20%以下。
在上述方案的基础上，步骤3)中出水区6的出水通过出水滤网20进行过滤，为了防止污泥堵塞出水滤网20，超声波控制器19控制超声波换能器18和超声波探头17通过超声波振荡对出水滤网20进行清洗。
在上述方案的基础上，当生物膨胀床运行一段时间后需要气洗时，包括以下步骤：
1)开启气体自控装置22，气体经过气体流量计21与上升的循环水流通过进水/气口3进入生物膨胀床，在气泡的作用下，填料颗粒之间的碰撞、摩擦加剧，附着的厚生物膜被擦洗下来，进入到循环水流中，持续0.5min～5min后，填料颗粒上过厚的生物膜被脱除;
2)关闭气体自控装置22，停止向生物膨胀床供气，脱落的老化生物膜随出水排出设备。
本发明的生物膨胀床装置有如下的有益效果：
(1)填料床采用细颗粒填料，比表面积大，可有效提高单位体积填料内的微生物量，进而提高生物膨胀床的容积负荷;
(2)填料床正常运行时处于膨胀状态，避免固定床可能产生的水流短路;固、液两相的流态有利于微生物与污水的接触和传质，提高生物反应效率;
(3)采用强制水流循环，提高生物反应过程的稳定性和抗冲击性;
(4)膨胀床可采用较大的设备高度，提高膨胀床的填料床层厚度，进而减少生物膨胀床的占地面积;
(5)气体自控装置实现对生物膜厚度的及时调控，可使装置在好氧和缺氧两种方式间转换;
(6)超声波清洗系统清洗出水滤网，实现装置出水连续排泥，解决填料堵塞问题。
