CN102139952A - 连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置。是由外环筒的底端设有进水口，并通过管线和液体流量计与恒流泵连接，外环筒下部侧面设有排泥口和进气孔，外环筒下部内设有微孔曝气盘，外环筒内套装有气提筒，气提筒的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒的上部设有排水口构成。本发明与SBR工艺相比，以持续的液相剪切力代替SBR工艺中的气相剪切力强化颗粒聚集。CAFB颗粒形成速度快，结构致密，处理效率高。无需设置多个单体设备交替运行，程序设计和操作管理简单。经试验，启动第4天即可形成成熟的颗粒，比SBR反应器至少缩短工时30～40天。

Description

连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置
技术领域：
本发明涉及一种污水处理装置，尤其是利用好氧颗粒污泥处理难生物降解废水的装置。
背景技术：
有关好氧颗粒污泥工艺的研究始于上个世纪90年代，该工艺具有形成的颗粒结构致密、沉降性能好、生物浓度高、生物相丰富等特点。与传统工艺相比，好氧颗粒污泥工艺能够高效处理高浓度氮磷废水、重金属废水和毒性有机废水等难生物降解废水。因此，关于好氧颗粒污泥的研究已经引起水处理研究者的广泛关注，被认为是一种极有发展潜力的污水生物处理方式。
颗粒污泥是通过微生物自凝聚作用形成的一类特殊的生物膜，其形成机理涉及到物理、化学和生物等多种反应的共同作用。好氧颗粒污泥形成的影响因素比较复杂，形成机理仍不十分清楚。对间歇式好氧颗粒污泥运行工艺的研究结果表明，水力停留时间(HRT)、选择压、废水组成、溶解氧(DO)和流体剪切力等都对好氧颗粒污泥的形成有重要影响。其中，流体剪切力作用对颗粒的形成速度、结构和稳定性影响显著，被认为是颗粒污泥形成最关键的影响因素之一。Liu，Tay和Beun等均发现剪切力越高，越有利于好氧颗粒的形成，有利于其生物密度和颗粒强度的增加。颗粒污泥的形成受剪切力影响较为敏感。Tay等发现在其它运行条件相同时，当序批式活性污泥反应器(SBR)中气速为8mm·s-1时只能观察到呈绒毛状的絮体，而将气速提高至为12mm·s-1时，短期内即可形成大量颗粒污泥。另外，在适宜的范围内，剪切力越大，颗粒污泥形态越规则，结构越密实。研究表明，流体剪切力能够促进胞外聚合物的分泌，使细胞疏水性增强，从而有利于颗粒的聚集。
尽管对好氧颗粒污泥的研究日趋成熟，然而目前关于好氧颗粒污泥的研究和应用多是在序批式活性污泥反应器(SBR)中展开的，关于好氧颗粒污泥在连续流工艺中培养成功的研究还鲜见报道。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种操作简便，处理效率高，能够快速实现颗粒污泥形成及稳定运行的连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(Continuous Airlift Fluidized Bed，CAFB)处理难生物降解废水装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置，是由外环筒7的底端设有进水口3，并通过管线和液体流量计2与恒流泵1连接，外环筒7下部侧面设有排泥口12和进气孔，外环筒7下部内设有微孔曝气盘6，微孔曝气盘6通过管线经进气孔、气体流量计5与气泵4连接，外环筒7内套装有气提筒8，气提筒8底端固定在外环筒7的内底部，气提筒8的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒8将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒7的上部设有排水口9构成。
CAFB装置升流区I与降流区II的表面积比值为1-3；径高比为1∶12-1∶5；三相分离区III锥角角度为45°-70°。
CAFB装置容积负荷为3.5-10.0g(COD)/L·d，水力停留时间为2-4h，表观气速为12-40mm/s，最不利点DO大于2mg/l。
难降解废水在CAFB装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
有益效果：本发明采用连续流气提式流化床(CAFB)处理难生物降解废水，并以持续的液相剪切力代替SBR反应器中的气相剪切力强化颗粒聚集。与SBR好氧颗粒污泥工艺相比，CAFB颗粒形成速度快，结构致密，处理效率高。无需设置多个单体和设备交替运行，程序设计和操作管理较简单。经试验，启动第4天即可形成成熟的颗粒，比SBR反应器至少缩短工时30～40天。
附图说明：
附图为：连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)处理难生物降解废水装置结构图。
1恒流泵，2液体流量计，3进水口，4气泵，5气体流量计，6微孔曝气盘，7外环筒，8气提筒，9排水口，10气泡，11颗粒污泥，12排泥口，I升流区，II降流区，III三相分离区。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例做进一步的详细说明：
连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)处理难生物降解废水装置，是由外环筒7的底端设有进水口3，并通过管线和液体流量计2与恒流泵1连接，外环筒7下部侧面设有排泥口12和进气孔，外环筒7下部内设有微孔曝气盘6，微孔曝气盘6通过管线经进气孔、气体流量计5与气泵4连接，外环筒7内套装有气提筒8，气提筒8底端固定在外环筒7的内底部，气提筒8的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒8将外环筒7内分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒7的上部设有排水口9构成。
CAFB装置升流区I与降流区II的表面积比值为1-3；径高比为1∶12-1∶5；三相分离区III锥角角度为45°-70°。
CAFB装置容积负荷为3.5-10.0g(COD)/L·d，水力停留时间为2-4h，表观气速为12-40mm/s，最不利点DO大于2mg/l。
难降解废水在CAFB装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
实施例1：
连续流气提式好氧颗粒污泥流化床(CAFB)处理难生物降解废水装置，是由外环筒7的底端设有进水口3，并通过管线和液体流量计2与恒流泵1连接，外环筒7下部侧面设有排泥口12和进气孔，外环筒7下部内设有微孔曝气盘6，微孔曝气盘6通过管线经进气孔、气体流量计5与气泵4连接，外环筒7内套装有气提筒8，气提筒8底端固定在外环筒7的内底部，气提筒8的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒8将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒7的上部设有排水口9构成。
以某淀粉废水处理实例：连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置(CAFB反应器)的升流区I底部装有的微孔曝气器向CAFB反应器内供氧，泥水混合液在升流区I向上流；在降流区II向下流，并在底部回流至升流区；三相分离区III，泥、水、气在该区发生分离，气体溢出装置，污泥沉降至降流区，上清液由排水口排出。难降解废水在装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
淀粉生产废水经预处理工艺后进入CAFB反应器。CAFB反应器升流区与降流区的表面积比例为1.5，径高比为1∶8，三相分离区锥角角度为60°；反应器内气体表观流速为30mm/s，最不利点溶解氧(DO)2.5mg/l，反应器设计容积负荷应为4.0g(COD)/L·d，设计水力停留时间为2h，最不利点DO大于2mg/l。污泥浓度为6000mg/l，污泥龄8d，以碳酸钠调节反应器内pH值应在7±1，运行温度为15±5℃。运行第4天即可观察到大量肉眼可见的棕黄色的颗粒污泥，COD去除率可达到70％以上，CAFB装置运行稳定。
实施例2：
连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置，是由外环筒7的底端设有进水口3，并通过管线和液体流量计2与恒流泵1连接，外环筒7下部侧面设有排泥口12和进气孔，外环筒7下部内设有微孔曝气盘6，微孔曝气盘6通过管线经进气孔、气体流量计5与气泵4连接，外环筒7内套装有气提筒8，气提筒8底端固定在外环筒7的内底部，气提筒8的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒8将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒7的上部设有排水口9构成。
以某造纸废水处理实例：连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置(CAFB)的升流区I底部装有的微孔曝气器向CAFB反应器内供氧，泥水混合液在升流区I向上流；在降流区II向下流，并在底部回流至升流区；三相分离区III，泥、水、气在该区发生分离，气体溢出装置，污泥沉降至降流区，上清液由出水口排出。难降解废水在装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
CAFB反应器升流区与降流区的表面积比值为1.6，径高比为1∶6，三相分离区锥角角度为60°；反应器内气体表观流速为35mm/s，最不利点溶解氧(DO)3.5mg/l，反应器设计容积负荷应为3.6g(COD)/L·d，设计水力停留时间为2.5h，污泥浓度为5500mg/l，污泥龄7d，以碳酸钠调节反应器内pH值应在7±1，运行温度为15±5℃。运行第4天即可观察到大量肉眼可见的颗粒污泥，COD去除率可达到75％以上，CAFB装置运行稳定。
实施例3：
连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置，是由外环筒7的底端设有进水口3，并通过管线和液体流量计2与恒流泵1连接，外环筒7下部侧面设有排泥口12和进气孔，外环筒7下部内设有微孔曝气盘6，微孔曝气盘6通过管线经进气孔、气体流量计5与气泵4连接，外环筒7内套装有气提筒8，气提筒8底端固定在外环筒7的内底部，气提筒8的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒8将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒7的上部设有排水口9构成。
以某印染废水处理实例：连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难生物降解废水装置(CAFB)的升流区I底部装有的微孔曝气器向CAFB反应器内供氧，泥水混合液在升流区I向上流；在降流区II向下流，并在底部回流至升流区；三相分离区III，泥、水、气在该区发生分离，气体溢出装置，污泥沉降至降流区，上清液由出水口排出。难降解废水在装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
CAFB反应器升流区与降流区的表面积比值为1.8，径高比为1∶8，三相分离区锥角角度为50°；反应器内气体表观流速为32mm/s，最不利点溶解氧(DO)3.0mg/l，反应器设计容积负荷应为4.5g(COD)/L·d，设计水力停留时间为3h，污泥浓度为6500mg/l，污泥龄7d，以碳酸钠调节反应器内pH值应在7±1，运行温度为15±5℃。运行第4天即可观察到大量肉眼可见的颗粒污泥，COD去除率可达到68％以上，CAFB装置运行稳定。

Claims (4)

1.一种连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置，其特征在于，是由外环筒(7)的底端设有进水口(3)，并通过管线和液体流量计(2)与恒流泵(1)连接，外环筒(7)下部侧面设有排泥口(12)和进气孔，外环筒(7)下部内设有微孔曝气盘(6)，微孔曝气盘(6)通过管线经进气孔、气体流量计(5)与气泵(4)连接，外环筒(7)内套装有气提筒(8)，气提筒(8)底端固定在外环筒(7)的内底部，气提筒(8)的下部设有大于降流区横截面积80％的过流通道，气提筒(8)将CAFB装置分割成升流区、降流区和三相分离区，外环筒(7)的上部设有排水口(9)构成。
2.按照权利要求1所述的连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置，其特征在于，外环筒(7)内的升流区I与降流区II的表面积比值为1-3；径高比为1∶12-1∶5；三相分离区III锥角角度为45°-70°。
3.按照权利要求1所述的连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置，其特征在于，外环筒(7)容积负荷为3.5-10.0g(COD)/L·d，水力停留时间为2-4h，表观气速为12-40mm/s，最不利点DO大于2mg/l。
4.按照权利要求1所述的连续流气提式好氧颗粒污泥流化床处理难降解废水装置，其特征在于，难降解废水在装置中的运行方式为连续式进水和出水方式。
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