專利名稱：三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是城市生活污水處理的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，城市人口大量增加，城市供水和生活污水的排放和處理也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，特別是在許多大城市，污水處理成了城市發(fā)展中的難點(diǎn)。在城市污水排放中，除了家庭、賓館中的洗滌室、浴室等排出的污水和廁所排出的糞尿污水及工廠廢水外，排量較大的還有餐飲業(yè)污水，這些污水含有變質(zhì)的蔬菜、肉類、糞便、洗滌劑、淀粉、脂肪、動(dòng)物植物油、糖、鹽及各種佐料、蛋白質(zhì)，有的還形成大量的膠體粒子和懸浮物，據(jù)有關(guān)部門資料統(tǒng)計(jì)，城市總污水中有1/3-1/2為生活污水，并以每年5％-6％的遞增率增加，到2002年，全國(guó)城市污水的排放量將達(dá)到200億t/a，對(duì)這些污水如果不及時(shí)處理，排放到江河湖海后，一方面由于有機(jī)物發(fā)生降解而大量耗氧，造成水體腐敗發(fā)臭，魚蝦絕跡，另一方面，生活污水中的含N、P物質(zhì)進(jìn)入水體后將刺激某些藻類的異常增殖，導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，降低水體的利用價(jià)值，造成對(duì)環(huán)境的影響，許多大河大湖如海河、太湖、黃浦江、珠江等水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果即可說(shuō)明這一點(diǎn)。
城市污水的早期處理是通過(guò)污水收集系統(tǒng)收集排放到附近下游水體，使其經(jīng)過(guò)水體的稀釋和自然凈化變污為清，變成我們可以循環(huán)利用的資源。但是隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模的越來(lái)越大，排放的污水越來(lái)越多，水質(zhì)越來(lái)越復(fù)雜，水體有限的自然凈化能力已經(jīng)不堪污水治理的重負(fù)！隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化，加劇了水資源的短缺，影響著人民群眾的身心健康，這已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素。近年來(lái).國(guó)家和地方政府非常重視污水處理事業(yè)，正以前所未有的速度推進(jìn)城市污水處理工程的建設(shè)，有數(shù)百座污水處理廠正在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)中。預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)要新建城市污水處理廠一千余座，污水廠的投資將達(dá)1800億元。在這一進(jìn)程中，城市污水處理工藝的選擇，將是工程界面臨的首要問(wèn)題。
為了處理好城市污水，近年來(lái)人們采取了許多措施，公開文獻(xiàn)報(bào)道，目前國(guó)內(nèi)外主要采用物化法和生物法處理技術(shù)，其中物化法是19世紀(jì)后期，英、美等國(guó)曾廣泛采用的絮凝沉淀技術(shù)世界性能源緊缺和價(jià)格上揚(yáng)，新型高效絮凝劑的出現(xiàn)，物化法處理生活污水技術(shù)有所發(fā)展，其特點(diǎn)為(1)不用曝氣，電耗低，(2)有機(jī)污染物去除較穩(wěn)定，且對(duì)磷、重金屬、細(xì)菌和病毒的處理率較高；(3)基建投資和遠(yuǎn)行費(fèi)用低，在削減較大污染負(fù)荷的前提下，能取得較好的投資效益。生物法又分為傳統(tǒng)活性污泥法和A/O、A2/O法。傳統(tǒng)活性污泥法是污水處理最早的工藝，有機(jī)物去除率高，能耗和遠(yuǎn)行費(fèi)用低活性污泥實(shí)用工程始于1917年，A/O、A2/O法是傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn)型，分別采用厭氧—好氧或缺氧—好氧，以及厭氧—缺氧—好氧工藝。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用A/O系統(tǒng)，提高了出水水質(zhì)和N、P去除率、并節(jié)約了能源。美國(guó)的亞歷克賽污水處理廠建于1974年，原設(shè)計(jì)采用延遲曝氣活性污泥法，后仿照A/O法，使脫N率從43％提高到72％，除P率由O提高到40％，而能耗僅為原先的72％。
近年來(lái)，在處理城市污水的方法上，又有了一些進(jìn)展，如，1、高梯度磁分離技術(shù)處理污水。它的原理是，由于污水中含有各種各樣的雜質(zhì)，對(duì)于尺寸為微米級(jí)的磁性污染物，直接用磁分離器分離，對(duì)于非磁性物質(zhì)和尺寸在微米以下的污染物，先投加磁種劑和絮凝劑，使污染物共聚沉淀結(jié)合起來(lái)，然后用高磁分離器分離。它具有適應(yīng)范圍廣、處理效率高、處理量大、處理速度快、占地面積少、能耗低、操作管理方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。此種技術(shù)可以用于鋼鐵廢水和重金屬?gòu)U水的處理外，還可以處理某些有機(jī)廢水、含病毒污水及生活污水。盡管該技術(shù)70年代剛開始研究，但一些國(guó)家和地區(qū)，如美、日、歐等已取得了很大的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)雖然在這方面起步較晚，但是發(fā)展速度較快，如有的城市曾采用此技術(shù)處理河水，一次凈化后就能使其達(dá)到或接近飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2、電離輻射技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用，傳統(tǒng)的工業(yè)廢水和生活污水的處理方法有物理化學(xué)法、生物化學(xué)法等。它們?cè)谔幚砟承w系(如含有對(duì)微生物有毒的物質(zhì)和物理化學(xué)等傳統(tǒng)方法不易處理的物質(zhì)，如腐殖質(zhì)等)時(shí)遇到了困難。應(yīng)用電離輻射技術(shù)處理廢水和污水主要是使其中的污染物質(zhì)輻射分解、聚合、氧化變性和消毒滅菌。它具有在處理過(guò)程中不引入污染物、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是由于處理大規(guī)模的廢水，需要很大的輻射源和很高的運(yùn)行成本，所以前些年，很難被人們接受。70年代以后，前蘇聯(lián)在這方面做了大量的工作。他們采用輻射及活性炭吸附相結(jié)合的方法作為三級(jí)處理手段，得到令人滿意的效果。美國(guó)現(xiàn)在也建立了規(guī)模較大的城市廢水處理廠，它是在生物處理后采用輻射處理。運(yùn)行結(jié)果表明，各種指標(biāo)都有較大的改善。我國(guó)目前還未見這方面的報(bào)道。3、液膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用，液膜技術(shù)作為一種新穎的化學(xué)、化工分離技術(shù)，使分離科學(xué)達(dá)到了新的水平。與一般處理工業(yè)廢水的方法比較，液膜法具有技術(shù)先進(jìn)而且較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。其處理設(shè)備和工藝流程都比較簡(jiǎn)單，特別是對(duì)那些常規(guī)方法難以分離的烴類化合物，處理效果更好。是一種很有希望的新工藝。因?yàn)橐耗し蛛x技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù)，它具有膜分離技術(shù)的一些特點(diǎn)，如能耗少，不需加熱及工藝簡(jiǎn)單等。又不象固態(tài)膜那樣，需要高壓操作及存在膜老化的問(wèn)題，也不存在膜的支撐、清洗、維修和使用期限制的問(wèn)題。液膜的滲透速度之高是固態(tài)膜無(wú)法相比的。與生物法相比，液膜法處理含酚廢水的濃度可以提高，尤其是對(duì)那些常規(guī)方法難以分離的烴類混合物，此法的效果就更好。4、三相生物流化床處理污水法，生物流化床處理污水的方法及裝置自七十年代初產(chǎn)生以來(lái)，以其高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，引起了工程界的極大興趣。它的工藝是在流化床內(nèi)填充著一定量的粒徑較小的生物粒子(一般只有0.2mm-2.0mm)。當(dāng)廢水自下而上(或自上而下)流過(guò)載體時(shí)，使床層膨脹并達(dá)到流化，從而避免了固定床等工藝中因生物膜的過(guò)度增厚而造成床層堵塞的現(xiàn)象；又因其具有很大的比表面積(可達(dá)2000m2/m3-3000m2/m3)比固定床等生物膜法(80m2/m3-300m2/m3)高數(shù)倍至數(shù)十倍，使流化床內(nèi)擁有遠(yuǎn)大于一般生物處理工藝的污泥濃度。生物粒子處于不斷混合的流化狀態(tài)，從而強(qiáng)化了氣、固、液三相傳質(zhì)過(guò)程。上述種種優(yōu)點(diǎn)使生物流化床作為極具發(fā)展前途的工藝在各類污水的二、三級(jí)處理中逐漸應(yīng)用。如《中國(guó)給水排水》.1999，15(6)“三相生物流化床中生物膜厚度研究”，通過(guò)工業(yè)規(guī)模的三相生物流化床試驗(yàn)，探討了載體表面生物膜厚度與有機(jī)物去除速率、容積負(fù)荷及污泥濃度等傳統(tǒng)參數(shù)之間的必然聯(lián)系，證實(shí)了生物膜厚度是描述反應(yīng)器行為的關(guān)鍵參數(shù)，揭示了三相生物流化床高處理效率的實(shí)質(zhì)是微生物濃度高，并得到最佳膜厚為90-110μm?！董h(huán)境科學(xué)》1995，16(2)“內(nèi)循環(huán)生物流化床反應(yīng)器的理論分析”，從反應(yīng)器理論、生物膜動(dòng)力學(xué)及水力學(xué)的角度對(duì)內(nèi)循環(huán)式三相生物流化床反應(yīng)器的流態(tài)、生物膜降解有機(jī)物及啟動(dòng)掛膜特性進(jìn)行分析，認(rèn)為在內(nèi)循環(huán)三相流化床中D/ud＝const，對(duì)于一般城市污水處理系統(tǒng)求出了效率因子，建立了內(nèi)循環(huán)速度與反應(yīng)器尺寸的關(guān)系，同時(shí)提出了可能進(jìn)一步提高反應(yīng)器處理效率的優(yōu)化途徑?！冻鞘协h(huán)境與城市生態(tài)》.1991，4(4)“三相生物流化床去除有機(jī)物的混合與傳遞過(guò)程分析”，也提出了用生物流化床處理有機(jī)物污水；中國(guó)專利也公開了一種三相生物流化床水處理方法(申請(qǐng)?zhí)?1105329.1，名稱外循環(huán)三相生物流化床水處理技術(shù)與設(shè)備，申請(qǐng)人，上海大學(xué)等)，該外循環(huán)三相生物流化床廢水設(shè)備包括一主床，主床下部為進(jìn)水與進(jìn)氣的進(jìn)口，其特點(diǎn)是主床一側(cè)設(shè)置一副床，主副床上下分別設(shè)置上連通管和下連通管，副床上部設(shè)置出水段，其設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)外循環(huán)三相流化床需選擇的參數(shù)為主床內(nèi)曝氣量和氣水比；主副床直徑比；載體的選擇及填充率；以及主、副床高徑比；由此解決內(nèi)循環(huán)流化床存在的氣泡對(duì)液、固分離的影響，從而加快循環(huán)速度提高廢水處理效率。
但是，對(duì)生物流化床技術(shù)的開發(fā)。其工藝特點(diǎn)的研究重點(diǎn)多偏于床體構(gòu)造，載體選擇及其供氧方式等工藝條件的改進(jìn)上，而對(duì)于生物流化床在處理有機(jī)廢水過(guò)程中的流化與混合機(jī)理，及其對(duì)污染物的吸附氧化過(guò)程，尚缺少更深入的研究和細(xì)致的討論。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究和探索，在深入了解現(xiàn)有生物流化床技術(shù)的基礎(chǔ)上，將該技術(shù)用于生活廢水的處理，取得了較好的效果。本發(fā)明的技術(shù)方案如下將生活污水先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)入將生化反應(yīng)、脫膜及分離一體化的三相生物流化床反應(yīng)器，讓污水在反應(yīng)器中停留一段時(shí)間進(jìn)行氧化反應(yīng)，然后稍經(jīng)二級(jí)處理，如沉降處理，得到符合排放要求的清水(達(dá)到GB8978-1996規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。
以上所述的污水預(yù)處理是用篩網(wǎng)過(guò)濾或用沉淀池初沉淀隔油隔渣處理，讓固體顆粒先過(guò)濾出來(lái)，再進(jìn)入三相生物流化床反應(yīng)器。
三相生物流化床反應(yīng)器，包括反應(yīng)區(qū)、載體分離和脫膜區(qū)，液固分離區(qū)。反應(yīng)區(qū)包括外筒、內(nèi)導(dǎo)流筒、控制截流導(dǎo)管，廢水、空氣分布器；載體分離和脫膜區(qū)包括擴(kuò)大導(dǎo)管及導(dǎo)流擋板；液固分離區(qū)包括導(dǎo)流板及出水分布器?？刂平亓鲗?dǎo)管裝在內(nèi)導(dǎo)流筒與外筒的中間，反應(yīng)區(qū)均裝有生物載體。反應(yīng)器下部裝有空氣分布器，空氣分布器與空氣壓縮機(jī)連接；內(nèi)導(dǎo)流筒下部裝有廢水進(jìn)水分布器，并與高位槽或水泵連接，反應(yīng)器出口接溢流槽12。
以上所述的三相生物流化床反應(yīng)器，其截流導(dǎo)管為內(nèi)導(dǎo)流筒長(zhǎng)度的50％-80％。
以上所述的三相生物流化床反應(yīng)器，其反應(yīng)器一定高度間隔設(shè)有監(jiān)測(cè)取樣孔。
以上所述的生物載體可以在石英砂、玻璃球、陶粒、碎石、活性碳或者有機(jī)微孔球等具有較大比表面積的親水性物質(zhì)中選擇，也可以選用它們的混合物。
在反應(yīng)區(qū)內(nèi)裝有足夠的生物載體后，需要進(jìn)行掛膜，掛膜的方法是先用需要處理的生活污水在5-35℃的溫度下內(nèi)循環(huán)流動(dòng)3-20天，并加入一定的活化劑，使微生物在載體上生長(zhǎng)，布滿生物載體的表面，這些微生物在顯微鏡下可觀察到有大量的菌體及鐘蟲、纖毛蟲、輪蟲等，如果氣溫較低，可適當(dāng)提高水溫，使微生物生長(zhǎng)迅速。
本發(fā)明三相生物流化床反應(yīng)器的工作原理是生活污水進(jìn)入三相生物流化床反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流管的底部，與底部進(jìn)入的空氣充分混合，得到充足的氧后，從內(nèi)導(dǎo)流筒往上流動(dòng)，在正常狀態(tài)下，三相生物流化床反應(yīng)器中掛膜好的生物載體在水流和氣流的提升作用下呈流態(tài)化，廢水、生物載體與空氣劇烈混合，使廢水中的有機(jī)物與載體上的生物體接觸，反應(yīng)得以生化降解。由于反應(yīng)器內(nèi)安裝中心內(nèi)導(dǎo)流管，三相生物流化床反應(yīng)器中物料在中心導(dǎo)管管內(nèi)上升至反應(yīng)器的脫膜載體分離區(qū)進(jìn)行載體分離和脫膜。帶有少量菌膜的廢水進(jìn)入液固分離區(qū)進(jìn)行液固分離，澄清的廢水從出水分布器溢流排出。分離的生物載體從外筒返回，并經(jīng)截流導(dǎo)管進(jìn)入塔的底部。由于三相流化床中心導(dǎo)管反應(yīng)區(qū)內(nèi)，氣、水及生物載體的混合向上推力及其與外筒廢水的密度差，形成外筒與截流導(dǎo)管水流向下、內(nèi)導(dǎo)流管水流向上的內(nèi)循環(huán)回路系統(tǒng)，通過(guò)截流導(dǎo)管的作用減少反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象。氣、水及生物載體在反應(yīng)器中形成較為嚴(yán)格的內(nèi)部環(huán)流，從而大大地加快了微生物與廢水之間的接觸，同時(shí)又可以有效地控制生物膜的厚度，使生化過(guò)程以較快的速度來(lái)進(jìn)行。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步是1、本項(xiàng)目研制的以三相生物流化床反應(yīng)器為核心處理生活污水的工藝和設(shè)備是成功的，過(guò)程和設(shè)備的放大達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。
2、本項(xiàng)目研制的將反應(yīng)、脫膜和生物載體分離一體化的三相生物流化床反應(yīng)裝置，反應(yīng)效率高，有機(jī)容積負(fù)荷高，抗沖擊能力強(qiáng)。在選定的工藝條件和操作條件下，進(jìn)水CODcr在350-1350mg/L，BOD5在210-490mg/L，裝置設(shè)備的出水水質(zhì)都較穩(wěn)定，經(jīng)處理后的出水能達(dá)到或超過(guò)GB8978-1996規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
3、本套工藝和裝置與已報(bào)道的餐飲廢水處理工藝和傳統(tǒng)的生物法相比，綜合處理效率高，設(shè)備體積比傳統(tǒng)生化法大減少。實(shí)現(xiàn)了設(shè)備裝置化小型化。
4、本套工藝裝置過(guò)程易于控制，操作簡(jiǎn)便，易于維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明創(chuàng)造的工藝和設(shè)備的實(shí)施結(jié)構(gòu)

圖1是本發(fā)明的三相生物流化床反應(yīng)器處理廢水工藝和設(shè)備簡(jiǎn)圖。
如圖所示，三相生物流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)由外簡(jiǎn)體9，截流導(dǎo)管8和內(nèi)導(dǎo)流筒7組成，并且截流導(dǎo)管8為內(nèi)導(dǎo)流筒7長(zhǎng)度的50％-80％，反應(yīng)區(qū)內(nèi)部裝有生物載體，反應(yīng)器底部設(shè)有空氣分布器11，內(nèi)導(dǎo)流管下部裝有進(jìn)水分布器10。載體分離和脫膜區(qū)5包括擴(kuò)大導(dǎo)管及導(dǎo)流擋板，液固分離區(qū)4包括導(dǎo)流板及出水分布器。空氣分布器11與空氣壓縮機(jī)2連接，內(nèi)導(dǎo)流筒下部裝有廢水進(jìn)水分布器10，并與高位槽1或水泵連接。反應(yīng)器出口接溢流槽12。反應(yīng)器一定高度間隔設(shè)有監(jiān)測(cè)取樣孔6，三相生物反應(yīng)器是整個(gè)工藝過(guò)程的核心。水泵將預(yù)處理的生活污水從沉淀池中抽出進(jìn)入三相生物流化床反應(yīng)器的底部，或者先抽到高位槽1，經(jīng)過(guò)流量計(jì)3計(jì)量后，再經(jīng)進(jìn)水分布器10進(jìn)入反應(yīng)器，與由底部空氣分布器11進(jìn)入的空氣充分混合，帶動(dòng)反應(yīng)器內(nèi)的負(fù)載有生物菌體的載體從內(nèi)導(dǎo)流筒7往上流動(dòng)并呈流態(tài)化，菌體同時(shí)充氧。反應(yīng)器中所選的生物載體具有較大的表面積，其外表面及內(nèi)表面可供微生物良好生長(zhǎng)。三相生物流化床內(nèi)的物料沿內(nèi)導(dǎo)流筒7上升同時(shí)與負(fù)載在載體表面的菌體進(jìn)行氧化反應(yīng)，去除廢水中的主要污染物。當(dāng)上升至反應(yīng)器上部的載體分離和脫膜區(qū)5時(shí)，利用導(dǎo)流擋扳的作用，改變流體的流動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)老化菌體的脫除，同時(shí)在擴(kuò)大管中，流通面積增大，流體流速降低，實(shí)現(xiàn)載體與流體的分離。帶有少量菌體的廢水進(jìn)入液固分離區(qū)4，利用流體的流動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)液固分離，澄清的水經(jīng)出水分布器從反應(yīng)器頂部經(jīng)溢流槽12排出。在脫膜、載體分離區(qū)5分離的生物載體從外筒9與內(nèi)導(dǎo)流管7間，并經(jīng)截流導(dǎo)管8返回塔的底部。由于三相流化床內(nèi)導(dǎo)流管反應(yīng)區(qū)，氣、水及生物載體的混合向上推力及其與外筒廢水的密度差，形成外筒與截流導(dǎo)管8水流向下、內(nèi)導(dǎo)流管7水流向上的內(nèi)循環(huán)回路系統(tǒng)，通過(guò)截流導(dǎo)管8的作用減少反應(yīng)器中的返混現(xiàn)象，反應(yīng)器內(nèi)形成較為嚴(yán)格的內(nèi)循流。從而大大地加快了微生物與廢水之間的接觸，同時(shí)又可以有效地控制生物膜的厚度及生物膜的活性，使生化過(guò)程以較快的速度來(lái)進(jìn)行。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)室小試設(shè)計(jì)一個(gè)三相生物流化床反應(yīng)器，反應(yīng)區(qū)包括外筒9、內(nèi)導(dǎo)流筒7、截流導(dǎo)管8、載體分離和脫膜區(qū)5，空氣分布器11，在反應(yīng)區(qū)填充一定量的生物載體，它們是陶粒、碎石、活性碳的混合體，先在20-30℃的溫度下用南寧市某餐館的水內(nèi)循環(huán)流動(dòng)3-10天，使其產(chǎn)生生物膜的達(dá)到一定厚度時(shí)，再進(jìn)行處理餐飲廢水。在小試所選定的實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，并連續(xù)運(yùn)行了10天，結(jié)果重復(fù)性好。CODcr平均去除率高達(dá)91.6％。BOD5平均去除率高達(dá)94.86％。對(duì)流化床出水進(jìn)行混凝沉降或過(guò)濾處理后，同時(shí)可利用產(chǎn)生的生物體加速沉降，處理后的廢水，其中CODcr小于100mg/L，BOD5約為25mg/L，主要污染物指標(biāo)達(dá)到GB8978-1996污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)于選定的餐飲廢水樣，用設(shè)計(jì)的流化床反應(yīng)器進(jìn)行處理，在進(jìn)水CODcr為600～1500mg/L，供氣量為35L/h，反應(yīng)器段水力停留時(shí)間為60min，連續(xù)運(yùn)行10天，每天連續(xù)運(yùn)行12小時(shí)。處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1，連續(xù)運(yùn)行CODcr去除實(shí)驗(yàn)結(jié)果第一天 每二天 每三天 第四天 第五天 第六天 第七天 第八天 第九天 第十天進(jìn)水CODcr/(mg/L) 1110676 1127768 15061112 870 859 9701098出水CODcr/(mg/L) 88 87 85 72 94 76 75 80 82 78CODcr去除/(％)92.187.192.590.6 93.893.2 91.4 90.791.5 92.9取第一天、第五天、第十天的水樣測(cè)BOD5的去除率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2連續(xù)運(yùn)行BOD5去除實(shí)驗(yàn)結(jié)果第一天第五天第十天進(jìn)水BOD/(mg/L) 422621 416出水BOD/(mg/L) 20 3123BOD去除率/(％) 95.3 95.0 94.3BOD容積負(fù)荷/kg/m3.d 9.62 14.16 9.43從連續(xù)運(yùn)行結(jié)果可知，在選定的小試工藝條件下，新開發(fā)的工藝對(duì)選定餐飲企業(yè)排放廢水中主要污染CODcr、BOD5的去除率較高、有機(jī)容積負(fù)荷高、工藝過(guò)程較為穩(wěn)定，對(duì)進(jìn)水CODcr，BOD5變化較大時(shí)，同樣可達(dá)到較好的處理效果，說(shuō)明系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。
(1)對(duì)三家典型餐飲企業(yè)廢水特征分析，其中有機(jī)物含量較高，BOD5/CODcr值在0.36-0.56之間，屬可生化性能較好的廢水，生物過(guò)程不需另外添加營(yíng)養(yǎng)物，廢水呈弱酸性。
(2)不同的載體掛膜性能不同，掛膜后生物膜的活性也有明顯差異。
(3)三相生物流化床處理餐飲廢水，生物床啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)無(wú)須引進(jìn)接種污泥可直接掛膜，操作方便，易于管理。通過(guò)控制反應(yīng)器內(nèi)氣、液兩相流動(dòng)速度，使床內(nèi)載體流化，通過(guò)水力作用自動(dòng)脫膜更新生物膜，保持生物膜具有較高的反應(yīng)活性。
(4)對(duì)于選定的餐飲廢水水樣，在進(jìn)水CODcr為600～1500mg/L，供氣量為35L/h，水力停留時(shí)間為60min，CODcr平均去除率高達(dá)91.6％以上，有機(jī)容積負(fù)荷大。具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，處理效果比較穩(wěn)定。流化床反應(yīng)器出水達(dá)到GB8978-1996規(guī)定的污水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
(5)由于采用反應(yīng)器、脫膜、載體分離裝置一體化，流化床裝置出水中帶有少量的懸浮物，并且沉降速度較慢，需要進(jìn)行加速沉降處理。
(6)三相生物流化床反應(yīng)器中由于涉及三個(gè)相的傳遞和生化反應(yīng)過(guò)程，影響因素復(fù)雜。
實(shí)施例二工業(yè)性試驗(yàn)研究在小試的工作基礎(chǔ)上，本發(fā)明的工業(yè)性試驗(yàn)采用類似的工藝流程，其設(shè)備三相生物流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)由筒體9、內(nèi)導(dǎo)流筒7和截流導(dǎo)管8組成，內(nèi)部裝有生物載體，中部擴(kuò)大區(qū)為載體分離和脫膜區(qū)5。反應(yīng)器底部設(shè)有空氣分布器11，廢水進(jìn)水分布器10，空氣分布器9與空氣壓縮機(jī)2，廢水進(jìn)水分布器10與一泵連接，反應(yīng)器一定高度間隔設(shè)有監(jiān)測(cè)和取樣孔6。以小試獲得的工藝參數(shù)和操作參數(shù)為依據(jù)，設(shè)計(jì)了一套處理量為1m3/h-2m3/h的工業(yè)性試驗(yàn)裝置。確定廢水在反應(yīng)器中反應(yīng)段的正常水力停留時(shí)間為60min，操作氣液體積比在3∶1～8∶1之間可調(diào)。為了強(qiáng)化生化反應(yīng)過(guò)程，設(shè)計(jì)為內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器，將反應(yīng)、脫膜、載體分離裝置結(jié)合一體。為了保證反應(yīng)器內(nèi)生物載體流化狀態(tài)良好，同時(shí)又能滿足生化反應(yīng)過(guò)程對(duì)供氧量的要求，要選擇適當(dāng)?shù)母邚奖?、反?yīng)區(qū)內(nèi)外筒直徑比。設(shè)計(jì)流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)有效高度為4-8m，反應(yīng)區(qū)體積約1-1.5m3。載體分離和脫膜區(qū)，脫膜后的生物載體在分離區(qū)與上升的氣、液相分離，通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流管外的降流區(qū)通過(guò)截流導(dǎo)管循環(huán)到反應(yīng)器底部?？紤]脫膜及載體分離要求，有效體積為0.2-0.5m3。在反應(yīng)器內(nèi)載體的相互碰撞磨擦，其表面上老的生物膜不斷脫落，新的生物膜不斷生長(zhǎng)。脫落的生物膜在分離區(qū)逐漸形成一污泥層，可起到吸咐和攔截新脫落的生物膜的作用，從而降低了出水中的懸浮物。分離區(qū)的設(shè)計(jì)考慮到按截留氣體夾帶的顆粒的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，直徑與高度的比值為1∶1-1∶2，分離區(qū)內(nèi)分為三個(gè)區(qū)釋氣區(qū)、截留區(qū)和出水區(qū)。工業(yè)性試驗(yàn)過(guò)程和主體設(shè)備比小試放大了約120倍。
工藝條件工業(yè)性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)在廣西南寧市某酒樓，該酒樓排放的污水經(jīng)簡(jiǎn)單隔油、隔渣處理后的水作為本套試驗(yàn)裝置的進(jìn)水。
廢水南寧市某酒樓排放的廢水廢水進(jìn)水量1.0-2.0m3/h，進(jìn)氣量1.6-8.2m3/h，溫度常溫水力停留時(shí)間35-120min，在上述選定的工藝參數(shù)和操作參數(shù)的條件下，對(duì)裝置連續(xù)運(yùn)行3天的數(shù)據(jù)測(cè)試，結(jié)果見表3表3 試驗(yàn)結(jié)果CODcr mg/L BOD5mg/L進(jìn)水 350-1350 1025(平均) 210-490 379(平均)出水 35-8669.7(平均) 18-20 19(平均)去除率％ 90-93.6 91.8(平均) 91.4-95.9 93.7(平均)經(jīng)國(guó)家指定的環(huán)境保護(hù)檢測(cè)站的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，進(jìn)水主要污染物指標(biāo)為CODcr-800mg/L、BOD5-458mgg/L、SS-281mg/L、NH3-N-7.73mg/L，經(jīng)過(guò)本套工藝裝置處理后，最終出水主要污染物的排放指標(biāo)為COD-80mg/L、BOD-17mg/L、SS-42mg/L、NH3-N3.26mg/L，符合GB8978-1996污水一級(jí)排放要求。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，該工藝和裝置完全達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求。
運(yùn)行成本運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)處理水量為1.1m3/h，按每處理1噸水所需成本算，本系統(tǒng)的運(yùn)行成本為0.36-0.48元/噸。
實(shí)施例三用實(shí)施例2的設(shè)備處理某賓館排出的綜合污水，處理能力為1m3/h，根據(jù)小試獲得的工藝條件，確定廢水在反應(yīng)器中反應(yīng)區(qū)的正常水力停留時(shí)間為45-100min，水溫為25-32℃，操作氣液體積比在2∶1～9∶1之間。連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月，運(yùn)行結(jié)果如表5所示表5 運(yùn)行結(jié)果CODcr mg/L BOD5mg/L進(jìn)水450-960745(平均) 240-360315(平均)出水50-76 63(平均) 15-20 17.5(平均)去除率％90.7-92.4 91.6(平均) 91.2-93.3 92.3(平均)從連續(xù)運(yùn)行結(jié)果可知，處理效果穩(wěn)定。經(jīng)國(guó)家指定的環(huán)境保護(hù)檢測(cè)站的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，進(jìn)水主要污染物指標(biāo)為CODcr-730mg/L、BOD5-315mg/L、SS-195mg/L、NH3-N-6.84mg/L，經(jīng)過(guò)本套工藝裝置處理后，最終出水主要污染物的排放指標(biāo)為COD-77mg/L、BOD-19mg/L、SS-35mg/L、NH3-N3.06mg/L，符合GB8978-1996污水一級(jí)排放要求。
實(shí)施例四用實(shí)施例2的設(shè)備處理某大學(xué)排出的生活污水，處理能力為1.2m3/h，常溫處理。根據(jù)小試獲得的工藝條件，確定廢水在反應(yīng)器中的正常水力停留時(shí)間為60min，操作氣液體積比在3∶1～12∶1之間。連續(xù)運(yùn)行5個(gè)月，具體結(jié)果如表6所示表6運(yùn)行結(jié)果CODcr mg/L BOD5mg/L進(jìn)水 420-1150 835(平均)243-485 354(平均)出水 48-80 65.7(平均) 10-21 15.5(平均)去除率％ 89.8-93.0 91.4(平均) 95.1-95.7 95.4(平均)從連續(xù)運(yùn)行結(jié)果可知，在選定的工藝條件下，工藝過(guò)程較為穩(wěn)定。經(jīng)市環(huán)境保護(hù)檢測(cè)站的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，進(jìn)水主要污染物指標(biāo)為CODcr-690mg/L、BOD5-405mg/L、SS-340mg/L、NH3-N-7.52mg/L，經(jīng)過(guò)本套工藝裝置處理后，最終出水主要污染物的排放指標(biāo)為COD-76mg/L、BOD-20mg/L、SS-39mg/L、NH3-N 2.15mg/L，符合GB8978-1996污水一級(jí)排放要求。
權(quán)利要求
1.一種三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的方法，其特征在于將生活污水先進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)入將生化反應(yīng)、脫膜及分離一體化的三相生物流化床反應(yīng)器，讓污水在反應(yīng)器中停留一段時(shí)間進(jìn)行氧化反應(yīng)，得到符合排放要求的清水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的方法，其特征在于所述的污水預(yù)處理是用篩網(wǎng)過(guò)濾或用沉淀池初沉淀隔油隔渣處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的方法，其特征在于在處理污水前首先將生物載體在反應(yīng)器內(nèi)掛膜，掛膜的方法是先用需要處理的生活污水在5-35℃的溫度下在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)3-20天，使微生物在載體上生長(zhǎng)，全部布滿生物載體的表面。
4.一種將生化反應(yīng)、脫膜及分離一體化的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的設(shè)備，其特征在于它包括外筒(9)、內(nèi)導(dǎo)流筒(7)、截流導(dǎo)管(8)構(gòu)成的反應(yīng)區(qū)，中部載體分離和脫膜區(qū)(5)包括擴(kuò)大導(dǎo)管及導(dǎo)流擋板，頂部為液固分離區(qū)(4)包括導(dǎo)流板及出水分布器，空氣分布器(11)與空氣壓縮機(jī)(2)連接，內(nèi)導(dǎo)流筒下部裝有廢水進(jìn)水分布器(10)，并與高位槽(1)或水泵連接，反應(yīng)器出口接溢流槽12。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的設(shè)備，其特征在于生物載體可以在石英砂、玻璃球、陶粒、碎石、活性碳或者有機(jī)微孔球等親水性的物質(zhì)中選擇，或者選用它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的設(shè)備，其特征在于反應(yīng)器一定高度間隔設(shè)有監(jiān)測(cè)取樣孔(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相生物流化床反應(yīng)器處理污水的設(shè)備，其特征在于截流導(dǎo)管(8)為內(nèi)導(dǎo)流筒(7)長(zhǎng)度的50％-80％；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種城市生活污水處理的方法及設(shè)備，它是將賓館、餐館生活污水先進(jìn)行隔油隔渣預(yù)處理后，再進(jìn)入三相生物流化床反應(yīng)器，讓污水在反應(yīng)器中停留一段時(shí)間進(jìn)行生化氧化反應(yīng)，該反應(yīng)器包括反應(yīng)區(qū)、載體分離和脫膜區(qū)，液固分離區(qū)，反應(yīng)區(qū)包括外筒、內(nèi)導(dǎo)流筒、控制截流導(dǎo)管、廢水、空氣分布器；載體分離脫膜區(qū)包括擴(kuò)大導(dǎo)管及導(dǎo)流擋板；液固分離區(qū)包括導(dǎo)流板及出水分布器?？刂平亓鲗?dǎo)管裝在內(nèi)導(dǎo)流筒裝與外筒的中間，反應(yīng)區(qū)均裝有生物載體，反應(yīng)器下部裝有空氣分布器，內(nèi)導(dǎo)流筒下部裝有廢水進(jìn)水分布器，并與高位槽或水泵連接，用這種方法及設(shè)備處理賓館、餐館污水，綜合處理效率高，設(shè)備體積小，過(guò)程易控制，操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行費(fèi)用低，經(jīng)處理后的污水能達(dá)到或超過(guò)GB8978－1996規(guī)定的污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1453223SQ03128090
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者廖安平, 謝濤, 藍(lán)平, 李媚, 吳如春, 藍(lán)麗紅, 鄧光輝 申請(qǐng)人:廣西民族學(xué)院