CN204675881U - 一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，包括反应器主体、空气泵、污泥存储装置、自吸泵、液体流量计和空气流量计，反应器主体包括筒体和盖体，筒体内由4个隔板分成若干区域，各区域内分别设有升气管、滤板、温度计插口和排液取样口，自吸泵和空气泵通过管道分别经液体流量计和空气流量计与筒体连接，污泥存储装置设于反应器主体上方。本实用新型的反应器可用于好氧活性污泥法处理有机染料废水处理工艺，装置设计为塔式反应器，将传统的多槽全混流式好氧生物处理方法转换成全混流式和平推流式各自优点相结合的处理方式。具有反应速率高，设备紧凑，装置占地面积小，基建费用低，操作容易，运行费用低，处理效果明显等优点。

Description

一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，涉及一种好氧生物反应器，具体涉及一种处理印染废水的活塞流式的好氧生物反应器。

背景技术

活性污泥法处理印染废水技术特点是印染废水与活性污泥共混在反应槽中，进行曝气操作，致使活性污泥呈悬浮的状态，这样就保证了活性污泥与印染废水充分的接触，活性污泥会吸附印染废水中的部分固体悬浮物和胶状物质。微生物吸收有机物质并氧化分解，形成最终产物（CO₂和H₂O）。在此过程中，活性污泥既降解印染废水中的有机污染物，同时活性污泥自己本身也可以得到生长，随后分离活性污泥和处理后的废水。

目前我国的大部分印染企业的废水处理技术不够完善，生物处理***存在占地面积大、生产负荷低、动力消耗高等不足以致企业的成本增加。在此现状下开发操作弹性大、更加紧凑、更加高效的处理印染废水的设备及技术，具有现实必要性与经济性。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种结构紧凑、运行成本低、处理印染废水效率高的活塞流式好氧生物反应器。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，所述反应器包括反应器主体、空气泵、污泥存储装置、自吸泵、液体流量计和空气流量计，所述反应器主体包括有底的筒体和设于筒体上的盖体，所述盖体上设有排空口，所述筒体内设有4个隔板，且将筒体从下往上依次分为进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区；所述四个反应区的上部设有压力表接口、中间设有可拆卸的滤板、下部设有温度计插口和排液取样口，所述压力表接口上设有压力表，温度计插口内设有温度计；所述4个隔板上均设有升气管，且进泥区与第一反应区之间隔板上的升气管向上布置，其它隔板上的升气管向下布置；所述进泥区上设有总排液口和进样口，所述污泥存储装置通过进样管道与进样口连接，进样管道上设置阀门，且污泥存储装置高于反应器主体，所述自吸泵通过进液管道与进样口连接，所述液体流量计设于进液管道上；所述进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上分别设有空气进口，所述空气泵通过供气管道经空气流量计分四个出口，四个出口分别与进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上的空气进口连接。

所述反应器直径与高度比1:10~20。

每个所述隔板上的升气管数量为两个，两个升气管以直径为对称轴对称，且升气管与隔板中心距离为隔板半径的一半。

所述反应器中第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区、进泥区和盖体高度比为10：10：10：10：3：2。

所述温度计插口与每个反应区底部距离为45mm，温度计插口向反应器内部往下延伸60mm，并与反应区底部呈30°角。

所述第四反应区的上部还设有一个排液取样口。

所述进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区内均设有填料，所述填料为PVC塑料管，管径1厘米，管长2厘米。

所述盖体为半球形盖体。

所述排空口上设有控制压力的阀门。

所述反应器主体外设有电热保温套。

所述滤板上均匀设有4个孔，且每个孔的中心与滤板中心的距离为滤板半径的一半一半。

所述滤板上的孔径与滤板直径比在1:15~30。

设备中流体处于理想混合状态的反应器称之为理想反应器。对于流体的混合状态，有两种理想极限情况，即活塞流和全混流。全混流是指反应器内的物料各点浓度、温度完全均等，达到了完全混合。活塞流是指在与流动方向垂直的截面上，各点的流速和流向完全相同，就像活塞平推一样。流体进入反应器的初始浓度相同时，活塞流反应器中的底物浓度高于全混合，而全混流反应器中的湍流混合效果优于活塞流。

本实用新型提供的反应器相比与传统的生物池式反应器，可实现相同的功能，反应器的改变在于两点，一是缩小的反应器的占地面积，另一个是连续处理废水。传统生物池式反应装置是大型生物池，内部使用多点直接曝气，气体在反应器中的停留时间相比于在本实验设计设备中的停留时间缩短。多点曝气转换底部供气，多段处理，降低了设备处理污水的能耗，提高了气液传质的效率，使得废水处理效率提高。功能的实现在于结构创新的三处：第一是升气管，升气管是使用气体作为主要动力，将物料从反应器底部带向反应器上一段，第二增加了滤板，起气体再分布作用，使气液接触更充分，第三是增加了填料，填料为生物菌种提供依附场所，使有效菌种长时间停留在反应器内部。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中研究开发的活塞流式生物反应器可用于好氧活性污泥法处理有机染料废水处理工艺，装置设计为塔式反应器，将传统的多槽全混流式好氧生物处理方法转换成全混流式和平推流式各自优点相结合的处理方式。本实用新型中的活塞流式好氧生物反应器采用同心圆柱体式设计，作为一种技术整合创新，与其他工艺相比，全混流与平推流的流动模式的优点集于一体，有技术与经济性方面的优点：①因全塔范围内流体流动接近于活塞流，以提高反应的初始浓度，有利于提高反应速率，设备紧凑，装置占地面积小，基建费用低；②反应器多段式设计，段间设计升气管，通过气提作用提高溶氧浓度，而段内全混流，提高传质传热速率；③反应器内部构件设计成可拆卸与安装挡板或填料，便于灵活改变，有利于进行探究性对比研究；④完整的实验装置操作容易，运行费用处于较低水平，处理效果明显。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2 为采用实施例3中反应器的间歇操作段一与全段的COD下降对比图。

图3 为采用实施例3中反应器的无填料全段间歇、连续实验COD变化对比图。

图4 为采用实施例3中反应器的连续性有无填料实验COD下降对比图。

图中：1为空气泵，2为空气进口，3为排液取样口，4为升气管，5为总排液口，6为进样口，7为温度计口，8为滤板，9为空气流量计，10为自吸泵，11液体流量计，12为排空口，13为污泥存储装置，14为反应器主体，15为压力表接口。

具体实施方式

实施例1

    一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，反应器包括反应器主体14、空气泵1、污泥存储装置13、自吸泵10、液体流量计11和空气流量计9，反应器整体高度为2250mm，直径为200mm。反应器主体14包括有底的筒体和设于筒体上的盖体，筒体的横截面呈圆形，盖体为半球形盖体，盖体顶部上设有控制压力的阀门，盖体上设有排空口12。筒体内设有4个隔板，且将筒体从下往上依次分为进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区；反应器中第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区的高度均为500mm，进泥区为150mm，盖体高度100mm。四个反应区的上部设有压力表接口15、中间设有可拆卸的滤板8、下部设有温度计插口7和排液取样口3，第四反应区的上部还设有一个排液取样口。其中滤板8上均匀设有4个孔，且每个孔的中心与滤板中心的距离为滤板半径的一半一半。滤板上的孔径为10mm，滤板直径为200mm。压力表接口15上设有压力表，温度计插口内设有温度计；4个隔板上均设有两个升气管，且进泥区与第一反应区之间隔板上的升气管向上布置，其它隔板上的升气管向下布置，每个隔板上的两个升气管以直径为对称轴对称，且升气管与隔板中心距离为隔板半径的一半；进泥区上设有总排液口5和进样口6，污泥存储装置13通过进样管道与进样口连接，进样管道上设置阀门，且污泥存储装置13高于反应器主体14，自吸泵10通过进液管道与进样口连接，液体流量计11设于进液管道上；进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上分别设有空气进口2，空气泵1通过供气管道经空气流量计9分四个出口，四个出口分别与进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上的空气进口2连接。

实施例2

一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，反应器包括反应器主体14、空气泵1、污泥存储装置13、自吸泵10、液体流量计11和空气流量计9，反应器整体高度为4000mm，直径为200mm。反应器主体14包括有底的筒体和设于筒体上的盖体，筒体的横截面呈圆形，盖体为半球形盖体，盖体顶部上设有控制压力的阀门，盖体上设有排空口12。筒体内设有4个隔板，且将筒体从下往上依次分为进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区；进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区内均设有填料，所述填料为PVC塑料管，管径1厘米，管长2厘米。反应器中第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区的高度均为800mm，进泥区为240mm，盖体高度160mm。四个反应区的上部设有压力表接口15、中间设有可拆卸的滤板8、下部设有温度计插口7和排液取样口3，第四反应区的上部还设有一个排液取样口。其中滤板8上均匀设有4个孔，且每个孔的中心与滤板中心的距离为滤板半径的一半一半。滤板上的孔径为7mm，滤板直径为200mm。压力表接口15上设有压力表，温度计插口内设有温度计，温度计插口与每个反应区底部距离为45mm，温度计插口向反应器内部往下延伸60mm，并与反应区底部呈30°角；4个隔板上均设有两个升气管，且进泥区与第一反应区之间隔板上的升气管向上布置，其它隔板上的升气管向下布置，每个隔板上的两个升气管以直径为对称轴对称，且升气管与隔板中心距离为隔板半径的一半；进泥区上设有总排液口5和进样口6，污泥存储装置13通过进样管道与进样口连接，进样管道上设置阀门，且污泥存储装置13高于反应器主体14，自吸泵10通过进液管道与进样口连接，液体流量计11设于进液管道上；进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上分别设有空气进口2，空气泵1通过供气管道经空气流量计9分四个出口，四个出口分别与进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上的空气进口2连接。

反应器主体14外还可以设有电热保温套。

实施例3

    一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，反应器包括反应器主体14、空气泵1、污泥存储装置13、自吸泵10、液体流量计11和空气流量计9，反应器整体高度为2000mm，直径为200mm。反应器主体14包括有底的筒体和设于筒体上的盖体，筒体的横截面呈圆形，盖体为半球形盖体，盖体顶部上设有控制压力的阀门，盖体上设有排空口12。筒体内设有4个隔板，且将筒体从下往上依次分为进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区；进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区内均设有填料，所述填料为PVC塑料管，管径1厘米，管长2厘米。反应器中第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区的高度均为400mm，进泥区为120mm，盖体高度80mm。四个反应区的上部设有压力表接口15、中间设有可拆卸的滤板8、下部设有温度计插口7和排液取样口3，第四反应区的上部还设有一个排液取样口。其中滤板8上均匀设有4个孔，且每个孔的中心与滤板中心的距离为滤板半径的一半一半。滤板上的孔径为13mm，滤板直径为200mm。压力表接口15上设有压力表，温度计插口内设有温度计，温度计插口与每个反应区底部距离为45mm，温度计插口向反应器内部往下延伸60mm，并与反应区底部呈30°角；4个隔板上均设有两个升气管，且进泥区与第一反应区之间隔板上的升气管向上布置，其它隔板上的升气管向下布置，每个隔板上的两个升气管以直径为对称轴对称，且升气管与隔板中心距离为隔板半径的一半；进泥区上设有总排液口5和进样口6，污泥存储装置13通过进样管道与进样口连接，进样管道上设置阀门，且污泥存储装置13高于反应器主体14，自吸泵10通过进液管道与进样口连接，液体流量计11设于进液管道上；进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上分别设有空气进口2，空气泵1通过供气管道经空气流量计9分四个出口，四个出口分别与进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上的空气进口2连接。

反应器主体14外还可以设有电热保温套。

实施例4

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步阐述：

参见附图1，本实用新型是一种活塞流式生物反应器，主要分三个大部分组成，反应主体、数据监测和动力输出***。动力输出***由空气泵1、自吸泵10组成，空气泵1经空气流量计9分四个出口，通过空气进口2向反应器主体14四段进气，自吸泵10经液体流量计11由进样口6向反应器主体14进待处理废水；监测部分主要有温度计插口7、压力表接口15，设备安装之处就将压力表安装到位，温度计插口7可根据需求适时安放量程内温度计，样品取样由排液取样口3进行；反应器主体14由四个反应区连接，各反应区内又添置升气管4、可拆卸的滤板8，反应器主体14中空气排除由排空口12完成，而全部的排液则通过总排液口5完成；污泥存储装置13是反应器操作之前进行污泥添加使用。

本装置处理工艺流程：

处理印染废水，起始打开污泥存储装置13也就是污泥料筒连接设备的阀门，将已培养好的定向处理污泥通过重力作用送入反应器主体14，随后关闭此阀门将需处理污水由自吸泵10缓慢送入反应器主体14，液位至反应器主体14顶端的排液取样口3，随后开启空气泵1，由空气流量计9进行进气量控制，此时让反应器主体14中处于进气状态而不需要进水，由于滤板8 的阻挡作用，气体在进过滤板8的时候，重新聚集再分布，避免了气体直接经过反应器主体14，气体在待处理废水中的接触时间过于短暂的问题，而升气管4的存在，气体在反应器主体14中需克服上段水压才能出反应器主体14，由排空口12排出；此时可监测的数据有各段压力由压力表接口15连接的压力表读出，温度则可由温度计插口7的温度计读出，需检测的废水试样则由排液取样口3进行取样；经一段时间的反应后，开启自吸泵10进样，通过液体流量计11控制流速，在一定的速度下，待处理废水经反应器主体14由升气管4的气提作用慢慢溢流出反应器主体14。在空气泵1开启状态下，由自吸泵10不间断向反应器主体14输送新的需处理废水，并在排液取样口3处定时取样收集处理后废水。反应器主体14是分段制作的，在各段加入PVC塑料管填料后，添加填料高度不超过各段高度的一半处，后将滤板8固定在设备上。

实施例5

采用实施例3中所述的反应设备，对所设计反应器进行污水处理试验论证。图2-4为设备间歇操作与连续操作的实验数据对比图。操作步骤为实施例4中的工艺流程，间歇操作处理废水的体积为反应器的体积，连续处理操作处理的废水体积为反应器体积的三倍，通过循环的方式进行。

起初，将活性污泥由污泥池注入反应器，继续从污泥池注入部分新鲜的废水，然后关闭阀门。在反应器中，污泥与废水混合，打开空压机，进行曝气，之后进水，再进行废水处理。废水中的难降解物质可被微生物氧化分解。实验由间歇性操作实验和连续性操作实验两个部分组成。在间歇性实验部分的试验中，进行了段一（即第一反应区）的间歇性操作试验与全段（即第一至第四反应区的4个反应区）的间歇性操作试验；连续性操作实验也分为无填料操作实验与有填料操作实验的效果对比。连续性操作实验中，由于污泥极度细小，采用直接回流的方式进入反应器，继续参与反应。

由图2可得出全段间歇操作出水水质达到稳定状态，需要20小时以上，废水COD急剧下降区域在12小时内明显，由于结构的特点，其处理效果优于直接曝气处理方式。间歇操作需转移已处理废水，需增加每批次处理的处理操作时间，设备间歇法操作三批次的废水时间将超过60小时。从图3连续操作可以得出在60小时内处理与间歇操作相同的废水，效率要提高，而应用实际中时，废水的连续处理将会体现更好。从图4中的数据可以说明在装置中添加填料时，实验装置处理废水，废水出水水质达到与图3中相同结果，所需时间缩短，效率稳定。

连续性实验中，作为主要处理指标是COD值，有、无填料对比图可直观的观察到其变化趋势及对比效果。废水处理时间为60小时时，废水COD值都降低到100 mg·L^-1以下。有填料的处理效果要明显优于无填料，含填料的废水连续处理在12小时就可降到100 mg·L^-1以下，对废水的COD降低处理效率提高明显。对比分析结果，填料的作用明显。废水的活性污泥生物处理过程中，污泥是处理工艺的核心，在水流和气体的不断冲击下，污泥易被打散和带出反应器，而填料的存在则为污泥的依附提供了场所，塑料填料便于污泥的结垢，提供更大的比表面，也可防止污泥被带出。

Claims (10)

1.一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述反应器包括反应器主体（14）、空气泵（1）、污泥存储装置（13）、自吸泵（10）、液体流量计（11）和空气流量计（9），所述反应器主体（14）包括有底的筒体和设于筒体上的盖体，所述盖体上设有排空口（12），所述筒体内设有4个隔板，且将筒体从下往上依次分为进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区；所述四个反应区的上部设有压力表接口（15）、中间设有可拆卸的滤板（8）、下部设有温度计插口（7）和排液取样口（3），所述压力表接口（15）上设有压力表，温度计插口内设有温度计；所述4个隔板上均设有升气管（4），且进泥区与第一反应区之间隔板上的升气管向上布置，其它隔板上的升气管向下布置；所述进泥区上设有总排液口（5）和进样口（6），所述污泥存储装置（13）通过进样管道与进样口（6）连接，进样管道上设置阀门，且污泥存储装置（13）高于反应器主体（14），所述自吸泵（10）通过进液管道与进样口（6）连接，所述液体流量计（11）设于进液管道上；所述进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上分别设有空气进口（2），所述空气泵（1）通过供气管道经空气流量计（9）分四个出口，四个出口分别与进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区上的空气进口（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述反应器直径与高度比1:10~20。

3.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：每个所述隔板上的升气管数量为两个，两个升气管以直径为对称轴对称，且升气管与隔板中心距离为隔板半径的一半。

4.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述反应器中第一反应区、第二反应区、第三反应区、第四反应区、进泥区和盖体高度比为10：10：10：10：3：2。

5.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述第四反应区的上部设有一个排液取样口。

6.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述进泥区、第一反应区、第二反应区、第三反应区和第四反应区内均设有填料，所述填料为PVC塑料管。

7.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述排空口（12）上设有阀门。

8.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述反应器主体（14）外设有电热保温套。

9.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述滤板（8）上均匀设有4个孔，且每个孔的中心与滤板中心的距离为滤板半径的一半。

10.根据权利要求1所述的一种处理印染废水活塞流式好氧生物反应器，其特征在于：所述滤板上的孔径与滤板直径比在1:15~30。