专利名称：一种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高草浆半化学废水处理效果的自制厌氧膨胀颗粒污泥床反应
器，属于环境工程领域。
背景技术：
早在几千年前，沤肥和堆肥技术就已作为一种有机肥料加工工艺有所应用。这实 际上就是最初的厌氧消化技术。19世纪中叶以后，厌氧生物处理技术才开始作为环境保护 方面的一种手段，用以处理有机污泥和有机废水。近20多年来废水厌氧处理工艺发展十分 迅速，一批新型高效废水厌氧生物处理工艺和反应器不断出现，在处理有机废水方面已经 展现出广阔的应用前景。废水厌氧处理工艺发展过程中，反应器是发展最快的领域之一，它 大致经历了以下三个阶段 第一代厌氧反应器的典型代表是1896年出现在英国的厌氧消化池，用以处理生 活污水，所产生的沼气用于街道照明。第二代厌氧反应器随着生物发酵工程中固定化技术 的发展，人们认识到提高反应器中污泥浓度的重要性。依照这个原则，20世纪60年代末， Yo皿g和Mccarty发明了厌氧滤池(器)(简称AF，分上流式和下流式厌氧滤器)。以及后续 出现的厌氧接触膜膨胀床反应器(AAFEB)和厌氧流化床等。这些反应器的共同点是可以将 固体停留时间与水力停留时间相分离，固体停留时间可以长达上百天，而使高浓度污水的
停留时间从过去的几天或几十天縮短到几小时或几天。其中，UASB反应器是此阶段的杰出 代表，并且是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器。第三代厌氧反应器高效厌氧处理系统 除了保持足够量的厌氧污泥之外，还必须保持废水和污泥之间的良好接触。第二代厌氧反 应器的发展主要基于固体停留时间与水力停留时间的分离而发展产生的一类新型反应器。 但是对于进水无法采用高的水力和有机负荷的情况下，例如，在低温条件下采用低负荷工 艺时，由于在污泥床内混合强度太低，以致无法抵消短流效应。对于这种情况，第二代反应 器的应用负荷和产气率受到限制。为获得高的搅拌强度，而采用高的反应器的设计来获得 高的上升流速或采用出水回流。针对这一问题的研究导致出现了第三代厌氧反应器的开发 禾口应用。例如厌氧序列式反应器(Anaerobic Sequencing Batch Reactor,简称ASBR、厌氧 内循环反应器(Internal Circulation Reactor,简称IC)，厌氧复合床反应器(AF+UASB)。 本发明的自制厌氧膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)既属于第三代厌氧反应器。
高效厌氧反应器的发展大大提高了厌氧反应器的处理效能，使得废水的污泥停留 时间与水力停留时间分离，并且水力停留时间縮，反应器的容积减小，从而有利于厌氧技术 用于工业化的废水处理。同时，反应器中的污泥停留时间延长及污泥颗粒化使系统抗冲击 负荷及有毒物质等不利因素的能力提高。高效厌氧反应器的出现使废水厌氧处理工艺得以 广泛应用，成为水污染治理领域里一项有效的技术。 膨胀颗粒污泥床反应器(Expanded Granular Sludge Bed, EGSB)，通过设计较大 的高径比，同时采用出水回流，来提高反应器内液体的上升流速，使颗粒污泥床层充分膨 胀，从而保证污泥与污水的充分混合，减少反应器内死角，同时也可以减少颗粒污泥床层中絮状剩余污泥的积累。EGSB反应器是第三代高效厌氧反应器的代表。其在处理低温、低浓 度、难降解、和毒性等废水时更是具有其它工艺不可比拟的优势，应用前景十分广阔。
目前，国际上对与EGSB的应用技术已较为成熟，并已拥有自主产权的EGSB，但是 设计多为处理木浆制浆废水。草类原料为国内造纸企业制浆的主要原料之一，采用国外制 造的EGSB反应器效果并不理想，出水效果不佳。
发明内容
本发明针对草浆半化学浆废水的性质，设计并研制出适合于草浆半化学浆废水性 质的改良型EGSB反应器。其目的是使草类原料废水通过该反应器后C0DCT去除率均保持在 较高的位置且效果稳定，色度明显降低，出水水质得到显著改善。
本发明是通过以下技术方案来解决的 —种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器，该装置包括均匀布水装置1、取样机2、进水区 3) 、EGSB主体4、回流管5、保温区6、保温水入口 7、保温水出口 8、三相分离器9和溢流出水 口 10，所述EGSB主体4内置于反应器中，EGSB主体4顶部设置有三相分离器9，三相分离 器9底部设置有均匀布水装置1，中上部位设置有连通外界的回流管5和取样机2 ;所述均 匀布水装置1下方设置有进水区3 ;所述EGSB主体4外部设置有保温区6 ;所述泥床反应器 上部设置有保温水出口 8，下方设置有保温水入口 7。 所述反应器采用水浴保温。所述反应器用于草浆半化学废水处理。 1.自行设计研发小型厌氧膨胀颗粒污泥床反应器，确定其各个部分的设计参数。
主要包括反应器的容积、高度、平面形状、布水系统、出水循环系统、上升流速、三相分离器等。 2.研究厌氧膨胀颗粒污泥床反应器处理半化学草浆废水的环境影响因素以及反 应器的整个启动运行期颗粒污泥性质的变化情况，探讨容积负荷、水力停留时间、温度、pH 值、上升流速对厌氧膨胀颗粒污泥床反应器运行效果的影响，从而确定出厌氧膨胀颗粒污 泥床反应器处理半化学草浆制浆废水的最佳工艺参数。 3.根据上述研究结果，有针对性再对厌氧膨胀颗粒污泥床反应器主要设计参数进 行改进。最终得到针对草浆半化学浆废水性质的改良型厌氧膨胀颗粒污泥床反应器。。
图1为自制厌氧膨胀颗粒污泥床反应器基本结构图。 其中l-均匀布水装置；2-取样孔；3_进水区；4-EGSB主体；5-回流管孔；6_保温 区；7_保温水入口 ；8_保温水出口 ；9_三相分离器；10_溢流出水口 。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述 —种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器，该装置包括均匀布水装置(1)、取样机(2)、进 水区(3)、EGSB主体(4)、回流管(5)、保温区(6)、保温水入口 (7)、保温水出口 (8)、三相分 离器(9)和溢流出水口 (IO)，所述EGSB主体(4)内置于反应器中，EGSB主体(4)顶部设置 有三相分离器(9)，三相分离器(9)底部设置有均匀布水装置(l)，中上部位设置有连通外界的回流管(5)和取样机(2);所述均匀布水装置(1)下方设置有进水区(3);所述EGSB主 体(4)外部设置有保温区(6);所述泥床反应器上部设置有保温水出口 (8)，下方设置有保 温水入口 (7)。所述反应器采用水浴保温。所述反应器用于草浆半化学废水处理。
废水由进水槽经蠕动泵提升进入反应器底部的布水器均匀进入反应区。在水流均 匀向上流动的过程中，废水中的有机物与反应区的厌氧污泥充分接触，被厌氧菌所分解利 用。通过一系列复杂的生化反应，高分子有机物转化为小分子的挥发酸和甲烷。最后经特 殊设计的三相分离器，进行气、液、固分离后，污泥由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后 的处理水以溢流的方式从反应器上部流出，沼气经水封装置进入湿式气体流量计计量后， 再由5 %的NaOH溶液吸收。EGSB反应器设置独特的废水循环装置，循环水回流至进水槽中， 和进水在此混合均匀后再通过进水泵连续打入反应器底部，泵的实际流量在使用前进行人 工标定，根据流出反应器的废水体积和时间计算泵的实际流量。同时，整个实验过程中反应 器采用水浴保温，即在反应区的外围再设计一密闭的圆筒装置，里面充满经水浴锅加热后 的水。 草浆半化学浆废水进水C0D。r浓度在5500 (mg/L)左右，经过该反应器其处理后其 C0D^降为为1000 1200mg/L，其C0D去除率稳定在75X以上，其水力停留时间较短为5h， 产气稳定，且反应期间颗粒污泥状态良好，反应结束后废水可生化性良好，可以很大程度上 减轻了后续好氧处理单元的负担，有利于出水达标。以上数据表明该厌氧反应器可以达到 高效的处理草浆半化学浆废水的目的，解决了传统反应器处理该种废水时效果并不理想， 出水效果不佳的问题。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定
本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所
提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
一种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器，该装置包括均匀布水装置(1)、取样机(2)、进水区(3)、EGSB主体(4)、回流管(5)、保温区(6)、保温水入口(7)、保温水出口(8)、三相分离器(9)和溢流出水口(10)，其特征在于所述EGSB主体(4)内置于反应器中，EGSB主体(4)顶部设置有三相分离器(9)，三相分离器(9)底部设置有均匀布水装置(1)，中上部位设置有连通外界的回流管(5)和取样机(2)；所述均匀布水装置(1)下方设置有进水区(3)；所述EGSB主体(4)外部设置有保温区(6)；所述泥床反应器上部设置有保温水出口(8)，下方设置有保温水入口(7)。
2. 如权利要求1所述一种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器，其特征在于所述反应器采用 水浴保温。
3. 如权利要求1所述一种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器的用途，其特征在于所述反应 器用于草浆半化学废水处理。
全文摘要
本发明公开了一种厌氧膨胀颗粒污泥床反应器及其用途，该反应器包括均匀布水装置，取样机，进水区，EGSB主体，回流管，保温区，保温水入口，保温水出口，三相分离器，溢流出水口，本发明融合草浆半化学废水的性质所设计出的改良型EGSB反应器使反应系统中污泥停留时间延长，抗冲击负荷及有毒物质能力明显提高，从而解决了EGSB反应器处理草浆半化学废水效果不理想的问题。本发明的反应器能快速启动，具有污染负荷低，动力消耗低，成本低廉等优点，经本发明反应器处理后的草浆半化学废水，出水色度明显降低，出水水质明显提高。
文档编号C02F3/28GK101792209SQ20101011705
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者刘春 , 张安龙, 景立明, 杜飞, 王森, 肖 琳 申请人:陕西科技大学造纸环保研究所