公布日：2022.05.06
申请日：2022.01.14
分类号：C02F3/28(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，包括沿竖直方向依次向上连通的进水系统、含有絮状污泥的第一反应室、第二反应室、出水室，第二反应室内的上下两端分别固定安装有三相分离器，第二反应室的上下两端、出水室顶部均设置有排气口，排气口通过管路连接有沼气收集器，三相分离器与排气口通过管路相互连接，第二反应室下端的三相分离器通过管路与第一反应室连通，第二反应室上端的三相分离器通过管路与出水室连通，出水室通过管路连接有废水收集器，在第二反应室内上下两端的三相分离器之间固定连接有生物填料区域，生物填料区域内放置若干水解填料。本发明能够有效解决传统厌氧反应器存在运维成本过高，沼气外泄的问题。
权利要求书
1.一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，其特征在于，包括沿竖直方向依次向上连通的进水系统(1)、第一反应室(2)、第二反应室(3)、出水室(4)，所述第一反应室(2)内设置有絮状污泥，所述第二反应室(3)内的上下两端分别固定安装有三相分离器(5)，所述第二反应室(3)的上下两端、出水室(4)顶部均设置有排气口，所述排气口通过管路连接有沼气收集器(6)，所述三相分离器(5)与所述排气口通过管路连接，所述第二反应室(3)下端的三相分离器(5)与所述第一反应室(2)连通，所述第二反应室(3)上端的三相分离器(5)通过管路与所述出水室(4)连通，所述出水室(4)通过管路连接有废水收集器(7)，在第二反应室(3)内上下两端的三相分离器(5)之间连接有生物填料区域(8)，所述生物填料区域(8)内放置若干水解填料；所述第一反应室(2)内设置有第一搅拌装置(9)，所述第一搅拌装置(9)包括固定在第一反应室(2)内的第一驱动电机(9‑1)，所述第一驱动电机(9‑1)的输出轴上固定连接有固定支架(9‑2)，所述固定支架(9‑2)包括横向支架(9‑21)、两个相对设置的L型支架(9‑22)，所述横向支架(9‑21)的一端与所述第一驱动电机(9‑1)的输出轴连接，所述横向支架(9‑21)的另一端分别固定连接两个L型支架(9‑22)，所述L型支架(9‑22)上安装有带孔的囊体A(10)，所述囊体A(10)内装有絮状污泥，所述第一搅拌装置(9)搅拌时形成搅拌空间；所述生物填料区域(8)包括上下设置于第二反应室(3)内的横向固定杆(8‑1)，所述横向固定杆(8‑1)之间设置若干纵向固定杆(8‑2)，所述纵向固定杆(8‑2)沿所述纵向固定杆(8‑2)轴向上设置有若干轴承，所述轴承的外圈圆周方向上设置若干带孔的囊体B(11)，所述囊体B(11)内存放有水解填料；所述三相分离器(5)包括一体成型的沉降室(5‑1)、集水室(5‑2)，所述沉降室(5‑1)与集水室(5‑2)之间设置有过滤网(12)，所述沉降室(5‑1)的顶部设置有出气口(13)，所述出气口(13)与所述排气口通过管路连接，所述沉降室(5‑1)的底部两端分别设置有进水口(14)、出泥口(15)，所述进水口(14)连接有第一泵体(16)，所述第一泵体(16)连接有第一入水管(17)，所述出泥口(15)连接有第二泵体(18)，所述第一泵体(16)与所述第二泵体(18)的吸力相反，所述集水室(5‑2)顶部设置有出水口(19)，所述集水室(5‑2)内设置有第三泵体(20)，所述第三泵体(20)的一端通过管路与所述出水口(19)连接，所述第三泵体(20)的另一端连接有第二入水管(21)，所述第三泵体(20)的吸力方向与所述第一泵体(16)相同；所述沉降室(5‑1)顶部还设置有第二搅拌装置(22)，所述第二搅拌装置(22)包括固定于沉降室(5‑1)顶部的第二驱动电机(23)，所述第二驱动电机(23)固定连接有支撑杆(24)，所述支撑杆(24)上沿圆周方向设置至少两个蛇形搅拌棒(25)，所述蛇形搅拌棒(25)上沿水平方向铰接有若干长短不一的导向杆(26)，所述第二搅拌装置(22)正下方设置有沉降槽体(27)，所述沉降槽体(27)的底部与所述出泥口(15)连通；所述进水系统(1)包括水泵A(28)，所述水泵A(28)通过管路与所述第一反应室(2)底部连通，所述第一反应室(2)内的管路上设置若干纵向管路(29)，所述纵向管路(29)上设置有若干通孔(30)；靠近所述第一驱动电机(9‑1)的纵向管路(29)上设置有环形通道(31)，所述横向支架(9‑21)位于环形通道(31)内，靠近所述搅拌空间内的纵向管路(29)均与所述搅拌空间预留有避让间隙。
2.根据权利要求1所述的一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，其特征在于，还包括第一回流通道(32)、第二回流通道(33)，所述第一反应室(2)、第二反应室(3)的上部均设置有溢流口，所述第一回流通道(32)的一端与所述第一反应室(2)的溢流口连通，所述第一回流通道(32)的另一端与所述进水系统(1)连通，所述第二回流通道(33)的一端与所述第二反应室(3)的溢流口连通，所述第二回流通道(33)的另一端与所述进水系统(1)连通。
3.根据权利要求2所述的一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，其特征在于，所述第一回流通道(32)上设置有水泵B(34)，所述水泵B(34)通过管路分别与所述第一反应室(2)的溢流口、进水系统(1)连通，所述第二回流通道(33)上设置有水泵C(35)，所述水泵C(35)通过管路分别与所述第二反应室(3)的溢流口、进水系统(1)连通。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，能够有效解决EGSB、IC等传统厌氧反应器存在运维成本过高，沼气外泄的问题。
本发明的技术方案是：一种用于高浓有机、难生化废水的处理装置，包括沿竖直方向依次向上连通的进水系统、第一反应室、第二反应室、出水室，第一反应室内设置有絮状污泥，第二反应室内的上下两端分别固定安装有三相分离器，第二反应室的上下两端、出水室顶部均设置有排气口，排气口通过管路连接有沼气收集器，三相分离器与排气口通过管路相互连接，第二反应室下端的三相分离器通过管路与第一反应室连通，第二反应室上端的三相分离器通过管路与出水室连通，出水室通过管路连接有废水收集器，在第二反应室内上下两端的三相分离器之间固定连接有生物填料区域，生物填料区域内放置若干水解填料，废水通过进水系统，流经第一反应室、第二反应室下端的三相分离器、第二反应室内的生物填料区域、第二反应室上端的三相分离器、出水室，最终废水流入废水收集器内。
进一步地，第一反应室内设置有第一搅拌装置，第一搅拌装置包括固定在第一反应室内的第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴上固定连接有固定支架，固定支架包括横向支架、两个相对设置的L型支架，横向支架的一端与第一驱动电机的输出轴连接，横向支架的另一端分别固定连接两个L型支架，L型支架上安装有带孔的囊体A，囊体A内装有絮状污泥，第一搅拌装置搅拌时形成搅拌空间。搅拌装置能够产生高水力，而带孔的囊体A内含有絮状污泥，使得废水在高水力的作用下充分与絮状污泥接触，使得废水与絮状污泥中的厌氧微生物充分接触，产生强烈的生化反应，使废水中的大部分有机物被厌氧菌分解。配置两个囊体A，一方面增加废水与絮状污泥中厌氧微生物的接触机会，另一方面两个囊体A具有冗余功能，当其中一个囊体A的小孔被堵塞时，另外一个囊体A还能够正常工作。
进一步地，生物填料区域包括上下设置于第二反应室内的横向固定杆，横向固定杆之间设置若干纵向固定杆，纵向固定杆沿纵向固定杆轴向上设置有若干轴承，轴承的外圈圆周方向上设置若干带孔的囊体B，囊体B内存放有水解填料。增设轴承使得囊体B随着水流波动而转动，使得废水与水解填料进一步接触和反应，从而进一步提升水解填料与废水的反应效率，提高废水的分解能力。
进一步地，三相分离器包括一体成型的沉降室、集水室，沉降室与集水室之间设置有过滤网，沉降室的顶部设置有出气口，出气口与排气口通过管路连接，沉降室的底部两端分别设置有进水口、出泥口，进水口连接有第一泵体，第一泵体连接有第一入水管，出泥口连接有第二泵体，第一泵体与第二泵体的吸力相反，集水室顶部设置有出水口，集水室内设置有第三泵体，第三泵体的一端通过管路与出水口连接，第三泵体的另一端连接有第二入水管，第三泵体的吸力方向与第一泵体相同。沉降室能够将固体颗粒沉降至底层并通过出泥口进入的第一反应室或者在第二反应室中循环反应，其中，当絮状污泥和废水混合物进入三相分离器，絮状污泥通过出泥口重新进入第一反应室；当水解填料和废水的混合物进入三相分离器，水解填料通过出泥口重新回到第二反应室内与废水再次反应，其中，水解填料为水解硅烷。
进一步地，沉降室顶部还设置有第二搅拌装置，第二搅拌装置包括固定于沉降室顶部的第二驱动电机，第二驱动电机固定连接有支撑杆，支撑杆上沿圆周方向设置至少两个蛇形搅拌棒，蛇形搅拌棒上沿水平方向铰接有若干长短不一的导向杆，第二搅拌装置正下方设置有沉降槽体，沉降槽体的底部与出泥口连通。第二搅拌装置能够将废水与固体悬浮颗粒进一步反应，增加废水与固体悬浮颗粒的反应效率，同时在搅拌的作用下使得废气加速产生，提高废气释放效率。其中，蛇形搅拌棒能够对三相分离器内的液体产生螺旋切割力，废水在螺旋切割力的作用下充分与固体颗粒反应，而铰接的导向杆，能够将固体颗粒收拢到沉降槽体附近，使得固体颗粒与废水反应后能够快速沉降。
进一步地，进水系统包括水泵A，水泵A通过管路与第一反应室底部连通，第一反应室内的管路上设置若干纵向管路，纵向管路上设置有若干通孔。通孔的作用是为了使废水从通孔上喷出，让废水喷射进入第一反应室内。
进一步地，靠近第一驱动电机的纵向管路上设置有环形通道，横向支架位于环形通道内，靠近搅拌空间内的纵向管路均与搅拌空间预留有避让间隙。环形通道能够避让横向支架，同时满足横向支架随着第一驱动电机转动的要求，避让间隙能够避免纵向管路与第一搅拌装置发生碰撞。
进一步地，还包括第一回流通道、第二回流通道，第一反应室、第二反应室的上部均设置有溢流口，第一回流通道的一端与第一反应室的溢流口连通，第一回流通道的另一端与进水系统连通，第二回流通道的一端与第二反应室的溢流口连通，第二回流通道的另一端与进水系统连通。第一回流通道、第二回流通道均可以当做循环系统，使得第一反应室、第二反应室过压时，通过循环系统泄压，确保该废水处理装置能够正常运作。
进一步地，第一回流通道上设置有水泵B，水泵B通过管路分别与第一反应室的溢流口、进水系统连通，第二回流通道上设置有水泵C，水泵C通过管路分别与第二反应室的溢流口、进水系统连通。当需要泄压时，可以分别开启水泵B、水泵C，使得循环系统被开启而达到泄压的目的。
本发明的工作原理如下：
通过将废水通过进水系统，依次进入第一反应室、第二反应室下端的三相分离器、第二反应室内的生物填料区域、第二反应室上端的三相分离器、出水室，最终废水流入废水收集器内。其中，第一反应室为厌氧粗处理区，承担着大约80％的有机处理负荷。第一反应室具有很高的污泥生物量，其浓度(MLSS)可达150000mg/L以上，废水在高速搅拌的作用下，能够快速形成污泥膨胀床。废水在与絮状污泥中的厌氧微生物充分接触，产生强烈的生化反应，使废水中的大部分有机物被厌氧菌分解，得到一次处理的废水，然后一次处理的废水经过第二反应室下端的三相分离器，将在处理过程中产生的沼气通过第二反应室的排气口以及管路进入沼气收集器内，防止沼气外泄而导致污染环境，三相分离器内的污泥继续被投入到第一反应室内，防止污泥进入下一道工序而导致管路的堵塞，同时也能够实现污泥的循环利用；随后一次处理的废水经过三相分离器分离进入生物填料区域，进行废水的二次处理，获得二次处理的废水。其中，填料区高度3.5～5.0m，保证第二反应室污泥浓度8000mg/L～15000mg/L；填料采用化工专用水解填料，利用水解填料对废水进行二次吸收和分解。接着，二次处理的废水经过第二反应室上端的三相分离器，此过程中产生的废气(沼气)依然通过第二反应室的排气口以及管路进入沼气收集器内，而被分离的固体杂质回流到生物填料区域进行再次反应，而二次处理的废水通过管路进入出水室。最后经过两次处理的废水通过管路从出水室进入废水收集器内。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明的处理装置具有较高的容积负荷，在处理高浓有机、难生化且含有毒、有害物质废水时，主要污染物去除效率60％～85％，VFA200mg/L～400mg/L，AIK/VFA≧3.0；
2)本发明的处理装置具有较大的高径比，具体可根据废水处理装置的容积合理设置，较大的高径比可保证污泥与废水的充分混合，减少死流、短流等现象的发生，避免VFA的累积，提高反应器处理效率及稳定性；
3)本发明的处理装置内部投加的是絮状污泥，最佳污泥来源为正在稳定运行的处理同类废水的厌氧反应器，可选择处理市政生活污水或食品加工、畜禽养殖等生化性较好且水质较为单一的生化系统的剩余污泥，絮状污泥能够使废水中的大部分有机物被厌氧菌分解；
4)本发明的处理装置设置有大比例外循环系统，第一反应室、第二反应室分别设置大比例外循环系统，即第一回流通道和第二回流通道，当第一反应室、第二反应室过压时，通过循环系统泄压，确保该废水处理装置能够正常运作；
5)本发明的处理装置设置有两个三相分离器，在第二反应室内上下分别设置有三相分离器，根据不同工况，在三相分离器上设置反射板，反射板层数在2～3层，并根据进水有机物浓度的高低，合理调整反射板层数使气、液、固三相有效分离，避免出现跑泥现象；
6)本发明的处理装置的第二反应室内增设生物填料区域，填料采用化工专用水解填料，并采用填料支架固定，生物填料区域可对废水进行二次处理，提高废水处理效果；
7)本发明的处理装置的出水室顶部设置气室，气室采用拱形设计，拱顶设计沼气排气口，排气口通过管路与沼气收集器连接，避免沼气外泄；
8)本发明的处理装置能够节省占地面积，在处理同类废水时，因容积负荷为EGSB反应器的至少2倍以上，且具有较大的高径比，因此占地面积仅相当于EGSB反应器的1/3～1/2。
（发明人：吕路;陈振;郭志成;徐敬生;张炜铭;潘丙才）
