專利名稱：一種內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種提高草漿中段廢水處理效果的自制改良型高效內(nèi)循環(huán)好氧 生物反應器，屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。
技術(shù)背景好氧生物處理工藝歷史悠久，自1914年第一座活性污泥法污水處理試驗廠運行 以來，已經(jīng)90多年了。近30年來，改進曝氣技術(shù)和好氧生物固定技術(shù)以提高污水處理的效 果，是好氧生物處理領(lǐng)域的主要研究內(nèi)容，HCR(High Performance Compact Reactor)工藝 就是這一特定時期的產(chǎn)物。HCR工藝是德國克勞斯塔爾工科大學物相傳送研究所于80年代實用新型的。該工 藝的問世是好氧生物處理技術(shù)的一個飛躍，它融合了當今的高速射流曝氣、物相強化傳遞、 紊流剪切等技術(shù)，并具有深井曝氣和流化污泥床的特點。因此，其空氣氧的轉(zhuǎn)化率高，反應 器的容積負荷大，水力停留時間短，是當前為西方國家所廣泛接受的一種高效好氧生物處
理方法。HCR系統(tǒng)主要包括集成反應器、兩相噴頭、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集 成反應器為圓形容器，其外筒兩端被封閉，連接著各種管道；內(nèi)筒兩端開口，兩相噴頭安裝 在反應器上部的正中央。循環(huán)水泵提升高壓水流經(jīng)噴頭射入反應器，由于負壓作用同時吸 入大量空氣。水流和氣流的共同作用又使噴頭下方形成高速紊流剪切區(qū)，把吸入的氣體分 散成細小的氣泡。富含溶解氧的混合污水經(jīng)導流筒到達反應器底部后，又向上返流形成環(huán) 流，再經(jīng)剪切向下射流，如此循環(huán)往復運行。于是，污水被反復充氧，氣泡和微生物菌團被不 斷剪切細化，并形成致密細小的絮凝體。工程實踐表明，該工藝對甲醛廢水、含酚廢水、糖醛 廢水、樹脂酸廢水都能進行有效處理；如已有工程實例的進水COD濃度達到了 20000mg/L ； 該工藝還有望提高污水脫氮的效果。但是HCR工藝用于造紙廢水處理特別是草漿廢水的處 理效果還有待提高。目前我國的大部分造紙廠的中段廢水生物處理系統(tǒng)存在占地面積大、污染負荷 低、動力消耗高等不足以致企業(yè)的成本增加。由于草漿中段廢水存在降解性很差的有機物， 如木質(zhì)素和某些有毒物質(zhì)，且其水質(zhì)同木漿廢水有一定的區(qū)別。采用針對木漿廢水性質(zhì)設(shè) 計制造的HCR反應器處理草漿中段廢水效果并不理想
實用新型內(nèi)容
本實用新型針對我國造紙工業(yè)以麥草為主要原料的特點和中段廢水治理不理想 的現(xiàn)狀，根據(jù)HCR工藝的優(yōu)點以及借鑒內(nèi)循環(huán)高效厭氧生物反應器、生物流化床、深井曝氣 等的優(yōu)點，并運用高速射流曝氣、物相強化傳遞、紊流剪切等技術(shù)，研制出一種新型的塔式 好氧反應器。本實用新型是通過以下技術(shù)方案來解決的一種內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器，該反應器包括空壓機1、氣壓表2、氣體流量計3、液壓表4、循環(huán)泵5、反應器6、進水泵7、回流污泥泵8、液體流量計9和沉淀池10，其特征在于 所述空壓機1、反應器6和沉淀池10依次連接；所述空壓機1和反應器6之間依次設(shè)置有 氣壓表2和氣體流量計3 ；所述反應器6上設(shè)置有液壓表4、循環(huán)泵5、進水泵7、回流污泥泵 8和液體流量計9 ；所述循環(huán)泵5通過液壓表4與反應器6連接；所述進水泵7設(shè)置在反應 器6的進水管路上；所述回流污泥泵8和液體流量計9設(shè)置在回流管路上。1.自行設(shè)計研發(fā)改良型高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器，確定其各個部分的設(shè)計參 數(shù)。主要包括反應器的容積、徑高比、底隙高度、頂隙高度、頭部水箱、水力停留時間等。并 采用一種新型的射流曝氣技術(shù)以提高反應效果。2.研究高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器工藝性能。通過清水試驗測量射流曝氣器的氧 總轉(zhuǎn)移系數(shù)、動力效率、氧利用率；改變試驗工藝條件測量不同條件下反應器的循環(huán)流量、 風機功率、氣水比等工藝性能參數(shù)。3.研究高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器處理草漿中段廢水的環(huán)境影響因素以及反應 器的整個啟動運行期污泥性質(zhì)的變化情況，探討氣水比、水力停留時間、循環(huán)流量等對高效 內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器運行效果的影響，從而確定出高效內(nèi)循環(huán)好氧生物床反應器處理草 漿中段廢水的最佳工藝參數(shù)。4.根據(jù)上述研究結(jié)果，有針對性再對高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器主要設(shè)計參數(shù)進 行改進。最終得到針對草漿中段廢水性質(zhì)的改良型高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器。本實用新型的效果如下草漿中段廢水進水CODct濃度在1500(mg/L)左右，經(jīng)過該 反應器處理后其CODct降為為350 300mg/L，其COD去除率穩(wěn)定在75%以上，其水力停留 時間較短為4 6h，反應期間污泥狀態(tài)良好，反應結(jié)束后廢水COD濃度和色度明顯降低。以上 數(shù)據(jù)表明該好氧反應器可以達到高效的處理草漿中段廢水的目的，解決了傳統(tǒng)反應器處理 該種廢水時效果不理想，出水效果不佳的問題。

圖1為自制高效內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器基本結(jié)構(gòu)圖。其中1為空壓機；2為氣壓表；3為氣體流量計；4為液壓表；5為循環(huán)泵；6為反應 器；7為進水泵；8為回流污泥泵；9為液體流量計；10為沉淀池。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述一種內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器，該反應器包括空壓機1、氣壓表2、氣體流量計3、液 壓表4、循環(huán)泵5、反應器6、進水泵7、回流污泥泵8、液體流量計9和沉淀池10，其特征在于 所述空壓機1、反應器6和沉淀池10依次連接；所述空壓機1和反應器6之間依次設(shè)置有 氣壓表2和氣體流量計3 ；所述反應器6上設(shè)置有液壓表4、循環(huán)泵5、進水泵7、回流污泥泵 8和液體流量計9 ；所述循環(huán)泵5通過液壓表4與反應器6連接；所述進水泵7設(shè)置在反應 器6的進水管路上；所述回流污泥泵8和液體流量計9設(shè)置在回流管路上。高速噴射的氣液混合體向下進入導流反應器，并在反應器內(nèi)始終保持高度氣液混 合狀態(tài)，在反應器內(nèi)，部分反應器內(nèi)的外筒廢水、回流污泥和空氣相互接觸形成了內(nèi)循環(huán)。 由于在反應導流筒內(nèi)產(chǎn)生的高湍流區(qū)，使廢水、污泥(微生物菌團)、空氣充分接觸混合，提高了基質(zhì)的傳遞效率，強化了以微生物異化作用為主的反應條件，有機污染物在微生物的 代謝作用下被氧化生成C02、H20，并產(chǎn)生能量。流體在內(nèi)管的降流作用使內(nèi)管與環(huán)隙之間形 成壓差，成為污泥、水、氣三者在反應器內(nèi)作內(nèi)循環(huán)運動的動力?；旌弦涸俳?jīng)內(nèi)外筒間隙到 達反應器上部，又經(jīng)內(nèi)筒向下形成內(nèi)循環(huán)。于是污水被反復充氧，氣泡和微生物菌團被不斷 剪切細化，并形成致密細小的絮凝體。沉淀池回流污泥和進水直接泵入反應器的內(nèi)筒上方， 與內(nèi)循環(huán)同方向，由于反應器內(nèi)流體在此部位是向下流動，可帶動進水、回流污泥加入內(nèi)循 環(huán)。射流曝氣器的主要作用是通過強烈地湍動混合與擴散作用而實現(xiàn)氧轉(zhuǎn)移效率的 進一步提高，極大地強化了氣體在液固相間的傳質(zhì)速率，同時解決了其它常見曝氣器的堵 塞問題，其能量的消耗小于傳統(tǒng)的射流曝氣器。曝氣頭喉管內(nèi)液體流態(tài)處于湍流狀態(tài)，高強 的射流形成負壓，使氣體霧化，同時噴頭出口形成高速紊流剪切區(qū)，使氣泡高度細化并均勻 分散，降低了氧在液相中的擴散阻力，使反應器的氧傳遞速率和氧利用效率得到很大提高。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施方式
僅限于此，對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為 屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。
權(quán)利要求一種內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器，該反應器包括空壓機(1)、氣壓表(2)、氣體流量計(3)、液壓表(4)、循環(huán)泵(5)、反應器(6)、進水泵(7)、回流污泥泵(8)、液體流量計(9)和沉淀池(10)，其特征在于所述空壓機(1)、反應器(6)和沉淀池(10)依次連接；所述空壓機(1)和反應器(6)之間依次設(shè)置有氣壓表(2)和氣體流量計(3)；所述反應器(6)上設(shè)置有液壓表(4)、循環(huán)泵(5)、進水泵(7)、回流污泥泵(8)和液體流量計(9)；所述循環(huán)泵(5)通過液壓表(4)與反應器(6)連接；所述進水泵(7)設(shè)置在反應器(6)的進水管路上；所述回流污泥泵(8)和液體流量計(9)設(shè)置在回流管路上。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)循環(huán)好氧生物反應器，該反應器包括空壓機，氣壓表，氣體流量計，液壓表，循環(huán)泵，反應器，進水泵，回流污泥泵，液體流量計，沉淀池，本實用新型融合了高速射流曝氣、物相強化傳遞、紊流剪切等工藝技術(shù)特點，實用新型的反應器使反應系統(tǒng)中物料間的混合、傳質(zhì)得到明顯的改善，從根本上解決了HCR反應器處理草漿中段廢水效果不理想的問題。本實用新型反應器采用環(huán)路回流，使得廢水反復充氧，含氧量高，污泥的活性保持良好，反應器能快速啟動，具有污染負荷低，動力消耗低，成本低廉等優(yōu)點，經(jīng)本實用新型反應器處理后的草漿中段廢水，出水色度明顯降低，出水水質(zhì)明顯提高。
文檔編號C02F3/12GK201686541SQ20102012246
公開日2010年12月29日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者張安龍, 文志軍, 景立明, 杜飛, 王森, 王猛 申請人:張安龍