專利名稱：一種氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程、生化反應工程、環(huán)境生物技術和水處理技術，具體 系一種利用生物膜技術對廢水進行脫氮除磷的一種生物膜反應器。
背景技術：
公知，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，許多富含氮、磷元素的工業(yè)廢水大量產(chǎn) 生，而這些廢水的任意排放或未經(jīng)深度處理而排放，導致許多天然河流、湖泊、 景觀水域地表水，甚至飲用水源都受到了污染，許多天然水體或多或少地形成 了富營養(yǎng)化，主要表現(xiàn)為水體中氮、磷元素嚴重超標。這些污染導致河流、湖 泊及景觀水域等天然水體的諸多功能受到了破壞，尤其是飲用水源受到的污染 對人們的正常生產(chǎn)和生活都造成了極大的影響。因此開發(fā)一種新型的生物反應 器對富含氮元素的工業(yè)廢水進行深度處理是十分必要的。
目前對富含氮元素的工業(yè)廢水的處理方法還是以生物處理方法為主，在此 方面國內(nèi)已開發(fā)了不少新技術和裝備，但還存在一些需要克服的缺點。例如發(fā)
明專利《多級內(nèi)循環(huán)硝化-反硝化生物脫氮反應器》申請?zhí)?00710048302.6， 通過在反應器內(nèi)部形成循環(huán)強化了傳質(zhì)過程，具有較好的脫氮效果。但該反應 器還是基于流化床的原理，存在能耗較高，操作過程復雜等缺點。專利《循環(huán) 流環(huán)型生物脫氮除磷工藝》申請?zhí)?00710039886.0，也采用了循環(huán)型生物脫 氮除磷工藝，但主要以活性污泥為主，該種反應器在運行過程中由于污泥產(chǎn)生 量較大，也存在一些污泥處置工作量大和易產(chǎn)生二次污染等問題。
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種針對富含氮、磷元素的工業(yè)廢水進行高效脫氮 除磷的反應器裝置和操作方法，該反應器具有結構簡單，操作方便，污泥產(chǎn)生 量少的特點。
本發(fā)明的目的是由如下結構來實現(xiàn)的。 一種氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器，其特征在于
在一個左右方向長的矩形箱體內(nèi)，由一水平分隔板1分隔成上方的平流區(qū) 和下方的折流區(qū)，分隔板1的寬度與箱體等寬，分隔板1的左、右兩端分別與 箱體的左、右側壁12、 4留有間隙；
在折流區(qū)的下部右側壁4開設進水口 5，在平流區(qū)的右側壁開設出水口 2;
在折流區(qū)內(nèi)，由箱體底板9向上，由分隔板l向下交替伸出寬度與箱體寬
度相等，高度低于底板至分隔板1下板面距離的折流板3，形成從右至左一條 呈多個連貫橫S形的曲折流道；
在折流區(qū)內(nèi)，在前和/或后面板上，在右側l/3處的下方開設補料口6，在 左側1/3處的中部開設監(jiān)測與取樣口 8;
在箱體的左側外部配置充氧泵10，充氧泵10的曝氣頭11接入折流區(qū)的左 側下部；
在箱體底板9開設數(shù)個排放口 7。
所述折流區(qū)內(nèi)折流板3為奇數(shù)，自右向左的第一塊折流板3是由分隔板1 向下伸出的。
所述在箱體底板9開設排放口 7的個數(shù)為均勻間距2 3個。 所述上下交替伸出折流板3端部的高度差為5至20厘米，相鄰兩折流板3 之間距離為2至20厘米。
所述分隔板1與左、右側壁12、 4的間隙為2至15厘米。 所述的左、右為右、左。
一種如所述氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器的使用方法，其特征在于 采用間歇方法處理廢水
① 運行之前將待處理水注滿反應器；
② 啟動充氧泵10向箱內(nèi)污水充氧，在曝氣頭11接入的折流區(qū)的左側形成 向上的水/氣流，經(jīng)過分隔板1與箱體左側壁12的間隙進入平流區(qū)，經(jīng)過平流 區(qū)后，污水通過分隔板1與箱體右側壁4的間隙又自上向下進入折流區(qū)，在折 流區(qū)內(nèi)形成折流流動；
③ 從監(jiān)測與取樣口 8測試水中溶解氧濃度或取樣分析相關參數(shù)，調(diào)節(jié)充氧
泵10的曝氣量，即控制污水的溶解氧濃度，在折流區(qū)內(nèi)分別相繼形成好氧區(qū)、 厭氧區(qū)、好氧區(qū)；
④ 經(jīng)過一定時間的處理，達到所規(guī)定的指標后，處理后的水經(jīng)過排放口 7 全部排放出；
⑤ 運行一定的周期，視生物膜脫落的程度，多余的生物膜從排放口 7排出。 一種如所述氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器的使用方法，其特征在于 采用連續(xù)方法處理廢水
① 待處理污水通過動力或自然高位差經(jīng)進水口 5輸入箱體，根據(jù)待處理廢 水的性質(zhì)，調(diào)節(jié)進出水流量，以控制水力停留時間；
② 啟動充氧泵10向箱內(nèi)污水充氧，在曝氣頭11接入的折流區(qū)的左側形成 向上的水/氣流，經(jīng)過分隔板1與箱體左側壁12的間隙進入平流區(qū)，經(jīng)過平流 區(qū)后，污水通過分隔板1與箱體右側壁4的間隙又自上向下進入折流區(qū)，在折 流區(qū)內(nèi)形成折流流動；
③ 從監(jiān)測與取樣口 8測試水中溶解氧濃度或取樣分析相關參數(shù)，調(diào)節(jié)充氧 泵10的曝氣量，即控制污水的溶解氧濃度，在折流區(qū)內(nèi)分別相繼形成好氧區(qū)、 厭氧區(qū)、好氧區(qū)；
④ 在運行過程中，視生物膜脫落的程度，多余的生物膜從排放口7排出；
⑤ 連續(xù)運行時，經(jīng)過一定的停留時間處理并達標的水從出水口2連續(xù)排出。 如上所述的使用方法，其特征在于
根據(jù)污水性質(zhì)由補料口 6向反應器內(nèi)補充碳源，提高污水總氮去除效率； 根據(jù)污水性質(zhì)由補料口6向反應器內(nèi)補充絮凝劑，提高污水中磷的去除率。 如上所述的使用方法，其特征在于 生物膜的培養(yǎng)采用自然形成的方法或接種污泥的方法， 所述自然形成的方法分隔板1和折流板3接觸到待修復或處理的水后，
在正常操作條件下，在好氧區(qū)形成高活性的好氧生物膜，在厭氧區(qū)形成厭氧生
物膜；
所述接種污泥的方法將馴化好的污泥加入反應器內(nèi)啟動反應器間歇運行
1 7天，分隔板1和折流板3上形成生物膜。
采用本技術方案，待處理的水由位于下箱體的下部的管狀進水口進入反應 器箱體，在充氧泵的驅(qū)動下，由隔板l的上方水平流動運行，在端頭側壁的間 隙向下折流進入好氧區(qū)，好氧區(qū)內(nèi)的溶解氧濃度控制在4mg-I/1以下，廢水中 的溶解氧在好氧區(qū)內(nèi)流動過程中進行硝化反應，逐步消耗完溶解氧后流入缺氧 區(qū)，在缺氧區(qū)內(nèi)沿著折流板上下流動，并同時進行反硝化反應。從而實現(xiàn)在一 個反應器內(nèi)同時發(fā)生硝化和反硝化反應，實現(xiàn)氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮以 及總氮的有效去除，然后再進入好氧區(qū)。
對于某些缺少碳源，并含氮量較高的工業(yè)廢水，設置1 2個補充碳源入 口。在反應器的側面，同時設置若干個監(jiān)測與取樣口，以便于掌握反應器的運 行情況并進行控制。
本發(fā)明的有益效果本專利則主要根據(jù)這一情況，提出一種新型的生物膜 反應器和水處理的工藝方法。采用氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器及其使用方 法，通過生物膜來實現(xiàn)廢水的生物脫氮作用。該反應器和工藝既便于操作，又 減少污泥的產(chǎn)生量，以利于實際推廣應用。該反應器和工藝方法還可擴展應用 到富營養(yǎng)化的地表水體的生物修復方面。
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圖1為本發(fā)明一種氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器的結構示意圖。
圖中，l是分隔板，2是出水口， 3是折流板，4是右側壁，5是進水口， 6
是補料口， 7是排放口， 8是取樣口， 9是底板，IO是充氧泵，ll是曝氣頭，
12是左側壁。
⑥具體實施方法
以下結合附圖進一步詳細說明本發(fā)明的結構。 實施例1:
利用充氧泵10驅(qū)動的折流式內(nèi)循環(huán)生物反應器連續(xù)處理某種工業(yè)廢水。 該廢水的氨氮濃度為20 25mgl/1,總氮濃度約35mg.L"， NaCl濃度在
3000~8000 mg丄"范圍。該廢水基本不含可生物利用的有機碳源。處理前，先 取活性污泥進行馴化培養(yǎng)，然后將含有嗜鹽微生物污泥接種于反應器內(nèi)，24 小時之內(nèi)就在折流板上形成活性很高的生物膜。處理時從補料口 6中按比例流 加葡萄糖溶液或甲醇作為外加有機碳源，對高鹽分廢水進行處理。該反應器能 在3小時的停留時間內(nèi)使氨氮的去除效率達到99%以上，總氮去除率達到75% 以上。 實施例2:
利用氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器進行城市河道水的生物修復。河道水中 氨氮濃度為5 20mg.1/1，總氮濃度為10 35 mg丄-1，將地表水泵入該反應器內(nèi)， 采用間歇運行方式，每天更換1 2次反應器內(nèi)的水，經(jīng)過5天左右運行，可 形成活性很好的生物膜。然后再開始連續(xù)運行，在連續(xù)運行中，控制進水流量， 使水力停留時間在1 2小時，水中氨氮的去除率達到99%以上，總氮的去除 達到85°/。以上。 實施例3:
利用氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器處理對城市污水處理廠出水進行深度 處理。經(jīng)過城市污水處理廠處理的出水，氨氮濃度為10 15mg丄"，總氮濃度 為20 30mg丄"，總磷濃度為0.5 ~l.Omg.L-1，將該出水連續(xù)輸入反應器中， 控制進水流量，使水力停留時間在1 2小時，在運行過程中，按比例連續(xù)流 加絮凝劑，經(jīng)過該反應器的處理，水中氨氮的去除率達到90%以上，總氮的去 除達到80%以上，總磷去除率達75%以上。該反應器的出水再經(jīng)過滅菌后可以 作為中水進行回用。
權利要求
1. 一種氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器，其特征在于在一個左右方向長的矩形箱體內(nèi)，由一水平分隔板(1)分隔成上方的平流區(qū)和下方的折流區(qū)，分隔板(1)的寬度與箱體等寬，分隔板(1)的左、右兩端分別與箱體的左、右側壁(12、4)留有間隙；在折流區(qū)的下部右側壁(4)開設進水口(5)，在平流區(qū)的右側壁(4)開設出水口(2)；在折流區(qū)內(nèi)，由箱體底板(9)向上，由分隔板(1)向下交替伸出寬度與箱體寬度相等，高度低于底板至分隔板(1)下板面距離的折流板(3)，形成從右至左一條呈多個連貫橫S的曲折流道；在折流區(qū)內(nèi)，在前和/或后面板上，在右側1/3處的下方開設補料口(6)，在左側1/3處的中部開設監(jiān)測與取樣口(8)；在箱體的左側外部配置充氧泵(10)，充氧泵(10)的曝氣頭(11)接入折流區(qū)的左側下部；在箱體底板(9)開設數(shù)個排放口(7)。
2. 根據(jù)權利要求l所述生物反應器，其特征在于所述折流區(qū)內(nèi)折流板(3) 為奇數(shù)，自右向左的第一塊折流板(3)是由分隔板(1)向下伸出的。
3. 根據(jù)權利要求1所述生物反應器，其特征在于所述在箱體底板(9)開設 排放口(7)的個數(shù)為均勻間距2 3個。
4. 根據(jù)權利要求1所述生物反應器,其特征在于所述上下交替伸出折流板 (3)端部的高度差為5至20厘米，相鄰兩折流板(3)之間距離為2至20厘米。
5. 根據(jù)權利要求1所述生物反應器，其特征在于所述分隔板(l)與左、右 側壁(12、 4)的間隙為2至15厘米。
6. 根據(jù)權利要求1所述生物反應器，其特征在于所述的左、右為右、左。
7. —種如權利要求1所述裝置的使用方法，其特征在于 采用間歇方法處理廢水① 運行之前將待處理水注滿反應器；② 啟動充氧泵(10)向箱內(nèi)污水充氧，在曝氣頭(ll)接入的折流區(qū)的左側形 成向上的水和氣流，經(jīng)過分隔板(1)與箱體左側壁(12)的間隙進入平流區(qū)，經(jīng)過 平流區(qū)后，污水通過分隔板(1)與箱體右側壁(4)的間隙又自上向下進入折流區(qū)， 在折流區(qū)內(nèi)形成折流流動；③ 從監(jiān)測與取樣口(8)測試水中溶解氧濃度或取樣分析相關參數(shù)，調(diào)節(jié)充氧 泵(10)的曝氣量，即控制污水的溶解氧濃度，在折流區(qū)內(nèi)分別相繼形成好氧區(qū)、 厭氧區(qū)、好氧區(qū)；④ 經(jīng)過一定時間的處理，達到所規(guī)定的指標后，處理后的水經(jīng)過排放口(7) 全部排放出；⑤ 運行一定的周期，視生物膜脫落的程度，多余的生物膜從排放口(7)排出。
8. —種如權利要求1所述裝置的使用方法，其特征在于-采用連續(xù)方法處理廢水① 待處理污水通過動力或自然高位差經(jīng)進水口(5)輸入箱體，根據(jù)待處理廢 水的性質(zhì)，調(diào)節(jié)進出水流量，以控制水力停留時間；② 啟動充氧泵(10)向箱內(nèi)污水充氧，在曝氣頭(ll)接入的折流區(qū)的左側形 成向上的水/氣流，經(jīng)過分隔板(1)與箱體左側壁(12)的間隙進入平流區(qū)，經(jīng)過平 流區(qū)后，污水通過分隔板(1)與箱體右側壁(4)的間隙又自上向下進入折流區(qū)， 在折流區(qū)內(nèi)形成折流流動；③ 從監(jiān)測與取樣口(8)測試水中溶解氧濃度或取樣分析相關參數(shù)，調(diào)節(jié)充氧 泵(10)的曝氣量，即控制污水的溶解氧濃度，在折流區(qū)內(nèi)分別相繼形成好氧區(qū)、 厭氧區(qū)、好氧區(qū)；④ 在運行過程中，視生物膜脫落的程度，多余的生物膜從排放口(7)排出；⑤ 連續(xù)運行時，經(jīng)過一定的停留時間處理并達標的水從出水口(2)連續(xù)排出。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的使用方法，其特征在于 根據(jù)污水性質(zhì)由補料口(6)向反應器內(nèi)補充碳源，提高污水總氮去除效率； 根據(jù)污水性質(zhì)由補料口(6)向反應器內(nèi)補充絮凝劑，提高污水中磷的去除率。
10. 根據(jù)權利要求7或8所述的使用方法，其特征在于 生物膜的培養(yǎng)采用自然形成的方法或接種污泥的方法，所述自然形成的方法分隔板(1)和折流板(3)接觸到待修復或處理的水后， 在正常操作條件下，在好氧區(qū)形成高活性的好氧生物膜，在厭氧區(qū)形成厭氧生 物膜；所述接種污泥的方法將馴化好的污泥加入反應器內(nèi)啟動反應器間歇運行1 7天，分隔板(1)和折流板(3)上形成生物膜。
全文摘要
本發(fā)明系利用生物膜技術對廢水進行脫氮除磷的一種反應器及其使用方法。一種氣升式折流內(nèi)循環(huán)生物反應器，在箱體內(nèi)由分隔板(1)分隔成上方平流區(qū)和下方折流區(qū)，在折流區(qū)內(nèi)交替伸出折流板(3)，折流區(qū)內(nèi)開設補料口(6)和監(jiān)測與取樣口(8)；箱體左側外部配置充氧泵(10)，曝氣頭(11)接入折流區(qū)左側。一種所述裝置的使用方法，待處理污水輸入箱體，根據(jù)廢水性質(zhì)調(diào)節(jié)進出水流量，形成內(nèi)循環(huán)折流，從監(jiān)測與取樣口(8)測試溶解氧，并依據(jù)溶解氧濃度調(diào)節(jié)充氧泵(10)的曝氣量，在折流區(qū)內(nèi)形成好氧區(qū)和厭氧區(qū)，從排放口(7)放出多余的生物膜；經(jīng)過處理的水從出水口(2)或排放口(7)排出。通過生物膜實現(xiàn)廢水生物脫氮和除磷，反應器和工藝既便于操作又減少污泥產(chǎn)生量，利于推廣應用。
文檔編號C02F3/12GK101386446SQ20081020180
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權日2008年10月27日
發(fā)明者張永明 申請人:上海師范大學