專利名稱：雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種環(huán)境工程中的廢水處理裝置，特別是一種雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
印染廢水水量大、色度高、成分復(fù)雜，廢水中含有染色加工過程中10％-20％的染料、漿料、助劑、油劑等，染料結(jié)構(gòu)中含有較大生物毒性的硝基和胺基化合物及銅、鉻、砷等重金屬元素，是難處理的工業(yè)廢水之一。近年來，化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿料、新型助劑等難生物降解有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，給處理增加了難度。原有的生物處理系統(tǒng)大都由70％COD去除率下降到50％左右，甚至更低，傳統(tǒng)的處理工藝面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。針對(duì)這種問題，國內(nèi)外展開了大量的研究工作，主要是新的生物處理工藝和高效專門細(xì)菌，以及新型化學(xué)藥劑的探索和應(yīng)用研究。
印染廢水處理法中，目前國內(nèi)外以生物處理法為主，包括生物膜法，生物鐵活性污泥法，分離篩選高效菌種法，間歇活性污泥法以及厭氧-好氧聯(lián)合工藝等。但印染廢水可生化性差，普通的微生物系統(tǒng)和方法難以達(dá)到理想的處理效果。因此，研制開發(fā)高效、低耗的生化反應(yīng)器，研究最優(yōu)組合工藝，是提高印染廢水處理，推動(dòng)我國水處理事業(yè)發(fā)展的重要途徑。
近年來發(fā)展的生物流化床反應(yīng)器是流化技術(shù)與生物技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，以其投資少，占地面積小，容積負(fù)荷高，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，處理效率高而倍受環(huán)保工程界的關(guān)注。但傳統(tǒng)的好氧生物流化床中廢水自下而上流動(dòng)并使載體流化，反應(yīng)器內(nèi)流體比較接近平推流(PFR)，載體脫膜困難。隨著載體表面生物膜不斷增厚，整個(gè)生物載體的比重減小，導(dǎo)致載體大量流失。最近，人們開發(fā)內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器可在一定程度上解決這個(gè)問題。在內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器中，設(shè)計(jì)了升流區(qū)和降流區(qū)之間的循環(huán)流動(dòng)所造成的摩擦和碰撞，可起到控制生物膜厚度的作用。但在實(shí)際使用中仍存在的問題是(1)內(nèi)循環(huán)三相流化床因同時(shí)進(jìn)行氣、液和液、固分離，因氣泡對(duì)液、固分離有一定的影響，由此降低了三相分離效率。(2)反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，流體和載體的循環(huán)阻力較大，且容易出現(xiàn)成局部的剪切力過大，造成部分生物膜的過度脫落，影響處理效果。(3)由于內(nèi)循環(huán)三相流化床一般為氣提式，難以進(jìn)行包括厭氧過程在內(nèi)的序批式操作。
華彬、陸永生等利用自己開發(fā)的連續(xù)式外循環(huán)三相生物流化床水處理技術(shù)與設(shè)備(01105329.1)通過好氧過程處理印染廢水，取得了較好效果，外循環(huán)三相生物流化床水處理設(shè)備與內(nèi)循環(huán)三相流化床相比，雖然具有以下積極效果(1)互相平行的主床和副床，以及主床和副床之間的上連通管和下連通管，將氣、液、固三相分離分別在主、副床內(nèi)進(jìn)行，避免了氣泡對(duì)液、固分離的影響，提高了三相分離效率。(2)通過上、下連通實(shí)現(xiàn)載體和流體在主、副床之間循環(huán)流動(dòng)，在一定程度上減少了流動(dòng)阻力。但仍然存在不足(1)僅用好氧過程處理印染廢水，色度去除較難，難降解污染物去除率偏低。(2)實(shí)際操作中因無沉降就出水，存在一定程度的載體流失。(3)流動(dòng)阻力較大。(4)流動(dòng)不夠均勻等問題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)中存在的問題，提供一種雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，適于采用序批式運(yùn)行方式，交替進(jìn)行厭氧過程和好氧過程處理廢水，達(dá)到良好的處理效果。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是在已有的以主床和副床構(gòu)成的外循環(huán)生物流化床水處理裝置上添加一個(gè)外環(huán)管道的循環(huán)回路，構(gòu)成雙外循環(huán)生物流化床水處理裝置，便可適于采用序批式運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)厭氧過程與好氧過程在同一流化床中進(jìn)行，以達(dá)到良好的處理效果。
根據(jù)上述的構(gòu)思，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案一種雙外循環(huán)生物流化床水處理裝置，包括平行設(shè)置并上下連通的主床和副床，主床下部連通進(jìn)氣管，進(jìn)氣管連通進(jìn)氣泵的出氣口，其特征在于副床上端開口通大氣，該開口處裝有進(jìn)水管，副床中部接通出水管，出水管上裝有出水閥，有一個(gè)循環(huán)水泵的進(jìn)水口通過循環(huán)管道經(jīng)循環(huán)閥連通副床的中部，而其出水口通過循環(huán)管道連通副床的下部。
上述的主床與副床中部之間由一根水平管道連通，水平管道上裝有連通閥。
上述的主床與副床的上下之間通過弧形通管平滑連通。
上述的進(jìn)水管接通位于廢水池中的潛水泵出水口。
上述的副床上裝有浮球式水位自動(dòng)控制裝置，其浮球連桿與一接觸式繼電控制開關(guān)相連接，該開關(guān)控制潛水泵的電源開關(guān)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)(1)適于采用序批式運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)在同一設(shè)備中進(jìn)行厭氧過程和好氧過程處理廢水在流化床中，以活性碳顆粒為載體，填充量為10-20克/升，再加入經(jīng)過馴化好的活性污泥假如量為20-30升/升，再經(jīng)過8-10天的掛膜和馴化穩(wěn)定后，由水位自動(dòng)控制裝置的控制下灌注廢水到指定水位，則可開始序批式運(yùn)行。先打開循環(huán)管路上的循環(huán)泵和循環(huán)閥，開始厭氧水解酸化處理過程至設(shè)定時(shí)間；然后關(guān)閉循環(huán)泵和循環(huán)閥，打開進(jìn)氣泵進(jìn)行曝氣，開始好氧分解作用處理過程至設(shè)定時(shí)間；關(guān)閉進(jìn)氣泵，裝置靜置沉淀至指定時(shí)間后，打開出水閥和出水連通閥，開始出水至指定的位置，然后進(jìn)入閑置期恢復(fù)系統(tǒng)，至指定的時(shí)間后在開始新的循環(huán)周期。以達(dá)到良好的處理效果。
(2)主副床中部之間設(shè)置出水平衡管道，在出水過程中能保持副床水位與主床平衡，不至引起出水帶出污泥。
(3)主副床上下之間以弧形通管平滑連通，可減小環(huán)流阻力，流速分布較均勻，使裝置內(nèi)的載體表面微生物性能均勻，不會(huì)造成生物膜過厚和過度脫落，有利于獲得更好的處理效果。
(4)設(shè)有水位自動(dòng)控制裝置，能自動(dòng)進(jìn)水保持設(shè)定水位。
本實(shí)用新型還可配以自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)序批式運(yùn)行。
本實(shí)用新型還可以根據(jù)實(shí)際處理廢水的特點(diǎn)的需要，任意組合序批式的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)多種模式的組合。


圖1是已有技術(shù)的外循環(huán)生物流化床水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1給出已有技術(shù)的外循環(huán)生物流化床水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖，以供參考比較。
本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例祥述如下參見圖2，本雙外循環(huán)生物流化床水處理裝置包括平行設(shè)置并上下連通的主床(9)和副床(4)，主床(9)下部連通進(jìn)氣管(10)，進(jìn)氣管(10)連通進(jìn)氣泵(11)的出氣口，其特征在于副床(4)上端開口通大氣，該開口處裝有進(jìn)水管(1)，副床(4)中部接通出水管(5)，出水管(5)上裝有出水閥(6)，有一個(gè)循環(huán)水泵(13)的進(jìn)水口通過循環(huán)管道(15)經(jīng)循環(huán)閥(16)連通副床(4)的中上部，而其出水口通過循環(huán)管道(12)連通副床(4)的下部。上述的主床(9)與副床(4)中部之間由一根平水管道(7)連通，水平管道(7)上裝有平衡閥(8)。上述的主床(9)與副床(4)的上下之間通過弧形通管平滑連通。上述的進(jìn)水管(1)接通位于廢水池中的潛水泵(14)出水口。上述的副床(4)上裝有浮球式水位自動(dòng)控制裝置，其浮球(3)的連桿控制一個(gè)接觸式繼點(diǎn)開關(guān)(2)，該開關(guān)(2)控制潛水泵(14)的電源開關(guān)。上述的主副床的直徑比為1∶2，主床高徑比為1∶10。該流化床兼有液固兩相流化床的作用和氣液固三相流化床的作用。以活性碳顆粒為載體，填充量為10-20克/升。
本裝置序批式操作步驟如下(1)設(shè)定厭氧時(shí)間、好氧時(shí)間、沉降時(shí)間、排水時(shí)間、閑置時(shí)間；(2)打開進(jìn)水泵及進(jìn)水閥，開始進(jìn)水到指定的水位后關(guān)閉之；(3)進(jìn)水后立即打開循環(huán)管路上的循環(huán)閥和循環(huán)泵，開始厭氧水解酸化作用至設(shè)定的時(shí)間(4-6小時(shí))后關(guān)閉之；(4)厭氧過程結(jié)束后，開啟進(jìn)氣泵曝氣，進(jìn)行好氧分解作用至設(shè)定的時(shí)間(4-6小時(shí))后關(guān)閉之；(5)好氧過程結(jié)束后裝置開始靜置，沉降至設(shè)定的時(shí)間(0.5-1.0小時(shí))；(6)沉降結(jié)束后打開出水管路和平衡連通管上的平衡閥開始排水至預(yù)定的水位后關(guān)閉之；(7)排水結(jié)束后進(jìn)入閑置期至設(shè)定的閑置時(shí)間。
(8)閑置期結(jié)束后重新進(jìn)水，開始新的周期運(yùn)行。
本裝置具有如下技術(shù)特點(diǎn)(1)雙外循環(huán)生物流化床內(nèi)小粒徑載體提供了微生物附棲生長的巨大比表面積，活性微生物濃度高，具有氧氣、底物與微生物接觸良好，傳遞效率高，縮短了處理時(shí)間。
(2)流態(tài)化的操作方式創(chuàng)造了反應(yīng)器內(nèi)良好的傳質(zhì)條件，提高了傳質(zhì)速率，也提高了氧的利用率。并節(jié)省了專門的脫膜裝置。
(3)雙外循環(huán)流化床的這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步減小流動(dòng)阻力，降低能耗，而且流體力學(xué)性質(zhì)均勻，使裝置載體表面微生物性質(zhì)均勻，不會(huì)造成生物膜過厚和過度脫落，從而保證了更好的處理效果(4)細(xì)胞固定化技術(shù)保證了世代周期較長的微生物的存活，使馴化得到優(yōu)勢(shì)菌屬能在反應(yīng)器中保持較高濃度，對(duì)難降解COD的水解酸化、脫氮十分有利。
(5)裝置中經(jīng)過序批式馴化的微生物分別在厭氧和好氧狀態(tài)下經(jīng)歷饑餓，更有利于對(duì)有機(jī)物的降解，去除率高并具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。
(6)采用序批式水力強(qiáng)制流化和氣流組合流化相結(jié)合，可以方便控制裝置運(yùn)行各階段的溶解氧，可實(shí)現(xiàn)生化反應(yīng)各階段所需要的溶解氧環(huán)境。
(7)采用適當(dāng)工藝條件使裝置內(nèi)的活性污泥量保持平衡，處理過程中不須排除污泥，避免了二次污染。
(8)厭氧過程，好氧過程，沉降過程在同一裝置內(nèi)進(jìn)行，減少了設(shè)備投資，減少了占地面積。
這里的厭氧處理是指單發(fā)生水解和酸化作用，由原來一般的水力停留時(shí)間8-10小時(shí)減少到4-5小時(shí)就可以使染料廢水幾乎完全脫色，并分解成小分子有機(jī)物，使之在后續(xù)的好氧反應(yīng)器中很容易降解，好氧時(shí)間也縮短到4-5小時(shí)，就可以達(dá)到出水要求，改變了傳統(tǒng)的厭氧-好氧工藝存在的反應(yīng)速度慢、處理時(shí)間長，設(shè)備繁多，占地面積大投資大，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，包括平行設(shè)置并上下連通的主床(9)和副床(4)，主床(9)下部連通進(jìn)氣管(10)，進(jìn)氣管(10)連通進(jìn)氣泵(11)的出氣口，其特征在于副床(4)上端開口通大氣，該開口處裝有進(jìn)水管(1)，副床(4)中部接通出水管(5)，出水管(5)上裝有出水閥(6)，有一個(gè)循環(huán)水泵(13)的進(jìn)水口通過循環(huán)管道(15)經(jīng)循環(huán)閥(16)連通副床(4)的中部，而其出水口通過循環(huán)管道(12)連通副床(4)的下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，其特征在于主床(9)與副床(4)中部之間由一根平衡管道(7)連通，平衡管道(7)上裝有平衡閥(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，其特征在于主床(9)與副床(4)的上下之間通過弧形通管平滑連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，其特征在于進(jìn)水管(1)接通位于廢水池中的潛水泵(14)出水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙外循環(huán)生物流化床廢水處理裝置，其特征在于副床(4)上裝有浮球式水位自動(dòng)控制裝置，其浮球(3)的連桿控制一個(gè)接觸式繼電開關(guān)(2)，該開關(guān)(2)控制潛水泵(14)的電源開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙外循環(huán)生物流化床水處理裝置。它包括平行設(shè)置并上下連通的主床和副床，主床下部連通進(jìn)氣管，進(jìn)氣管連通進(jìn)氣泵的出氣口，副床上端開口通大氣，該開口處裝有進(jìn)水管，副床中部接通出水管，出水管上裝有出水閥；有一個(gè)循環(huán)水泵的進(jìn)水口通過循環(huán)管道經(jīng)循環(huán)閥連通副床的中部，而其出水口通過循環(huán)管道連通副床的下部；在主副床之間還有一帶控制閥的連通管。本實(shí)用新型適于采用序批式運(yùn)行方式，可交替進(jìn)行厭氧過程和好氧過程處理廢水，達(dá)到良好的處理效果。
文檔編號(hào)C02F3/30GK2760018SQ20042010783
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2004年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者徐功娣, 陸永生, 卞華松, 張仲燕 申請(qǐng)人:上海大學(xué)