一种偶氮染料废水生物处理反应器的制作方法

本实用新型涉及废水生物处理反应器领域，具体是一种偶氮染料废水生物处理反应器。
背景技术：
：偶氮类化合物(azo)作为世界上使用范围最广的染料，广泛存在于印染废水中。azo属于氧化态有机氮，目前常用的生物处理法是在厌氧条件下将其还原生成芳香胺类化合物，并在后续处理中进一步生物降解生成无害物质，其中厌氧还原是其限速步骤。常见的azo还原装置如序批式反应器(SBR)等，所需停留时间长，处理效率低。并且由于azo对微生物有一定的毒性，当进水azo浓度>0.5mmol/L时，反应器中的微生物代谢即被抑制。相对于其它形式的反应器，上流式厌氧滤池(UAF)内微生物含量高、生物多样性丰富，这些特点使得UAF在azo废水处理领域有一定的优势。但是由于滤池下部有机负荷较高，过厚的生物膜会导致滤池阻塞。此外，已有研究表明，厌氧反应器中有机物水解产生的氢气(H2)是azo还原的优良电子供体，但是当填料内部空隙率不足时，气体的传质会受到影响，从而无法参与azo的还原。目前已有一些空隙率高、易挂膜的人工合成填料可以解决上述问题，但是该类填料价格较贵，增加了建设运行成本。技术实现要素：本实用新型的目的是提供一种偶氮染料废水生物处理反应器，以解决现有技术厌氧反应器存在的问题。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：包括中心轴竖直设置的反应器本体，反应器本体底部一侧设有进水口，进水口依次连通有管道混合器、进水管，且管道混合器通过旁路管路与外部核黄素加药装置连接，反应器本体底部中心设有排泥口，反应器本体内下部设有穿孔玻璃钢制成的承托板，该承托板设为倒置的锥形体状，且承托板将反应器本体内分隔为上下两部分，反应器本体内位于承托板上装填有鹅卵石承托层，反应器本体内位于鹅卵石承托层上装填有火山岩填料层，火山岩填料层上方的反应器本体内部空间作为分离区，分离区中水平设有穿孔集水管，穿孔集水管两对称侧开有多个分别与分离区内连通的管孔，穿孔集水管一端从反应器本体侧部水平穿出，反应器本体顶部中心设有出气管。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：还包括色度监测仪，色度监测仪的探测部设置在进水管中。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：构成承托板的穿孔玻璃钢中，开孔孔径为3mm，开孔密度为1个/cm2。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：鹅卵石承托层由多个粒径为6-8mm的鹅卵石构成，鹅卵石承托层装填高度为150mm-200mm。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：火山岩填料层由粒径为4-6m、空隙率≥32的火山岩颗粒构成，火山岩颗粒装填前采用5％的磷酸溶液浸泡48h，装填后接种污泥应漫过火山岩填料层顶部50mm。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：在反应器挂膜驯化阶段，当进水管进水azo≥1.0mmol/L时，外部核黄素加药装置启动投加氧化还原介质投加浓度为10μM的核黄素。所述的一种偶氮染料废水生物处理反应器，其特征在于：所述穿孔集水管两对称侧管孔呈交错分布本实用新型反应器布水采用单管进水，进水管上设置色度监测仪和带有加药口的管道混合器。进水自下而上通过承托板进入鹅卵石承托层和火山岩填料层，为了布水均匀，承托板为锥形，承托板上开孔孔径为3mm,开孔密度为1个/cm2。鹅卵石承托层采用粒径为6-8mm的鹅卵石，装填高度为150mm-200mm。火山岩填料层采用粒径为4-6m、空隙率≥32、内部空隙率≥25％的火山岩颗粒。火山岩颗粒装填前采用5％的磷酸溶液浸泡48h，装填后接种污泥应漫过填料顶部约50mm，反应器挂膜驯化阶段进水中投加20μM的核黄素。火山岩填料层上方为分离区，在此区域气、固、水三相分离。本实用新型反应器出水采用穿孔集水管，水力条件良好，无死角。进水管连接设置色度分析仪和外部核黄素加药装置、管道混合器。当进水azo≥1.0mmol/L时，核黄素加药装置启动投加氧化还原介质投加浓度为10μM。本实用新型反应器顶部设置排气口，通往气体收集处理装置。原理：火山岩作为反应器填料比表面积大，经磷酸浸泡后易于被微生物附着，反应器内含有高浓度的微生物不仅提高了azo生物还原速率，还能加强反应器对azo的耐受性。在厌氧条件下，污水水解产生小分子有机酸、H2等物质。其中，小分子酸可作为azo生物还原的优良电子供体。此外，由于火山岩内部的高空隙率和高内部空隙率，H2在反应器内的传质速度快，可作为优质的电子供体参与azo的化学还原，并且不会由于气阻导致阻塞。当进水偶氮染料浓度在一定范围内波动时，火山岩对azo良好的物理吸附性可起到缓冲作用，因而短时间内反应器内部的微生物不会被抑制，并且反应器出水水质稳定不影响后续生物处理设施。当反应器进水中azo在一段时间内≥1.0mmol/L时，进水中投加氧化还原介质(RM)如核黄素，可迅速提高反应器对azo的耐受性和还原速率，保证反应器的正常运行。但是由于核黄素累积过量时，反应器出水会存在一定色度，因此，只有在水质波动较大时方可短期投加。本实用新型提供的一种偶氮染料废水生物处理反应器，具有处理效率高、耐冲击负荷能力强、不易堵塞、填料价格低，启动迅速且运行维护简单的优点。附图说明图1为本实用新型结构图。图2为穿孔集水管的管孔分布图。具体实施方式如图1所示，一种偶氮染料废水生物处理反应器，包括中心轴竖直设置的反应器本体10，反应器本体10底部一侧设有进水口，进水口依次连通有管道混合器2、进水管1，且管道混合器2通过旁路管路与外部核黄素加药装置11连接，反应器本体10底部中心设有排泥口12，反应器本体10内下部设有穿孔玻璃钢制成的承托板4，该承托板4设为倒置的锥形体状，且承托板4将反应器本体10内分隔为上下两部分，反应器本体10内位于承托板4上装填有鹅卵石承托层5，反应器本体10内位于鹅卵石承托层5上装填有火山岩填料层6，火山岩填料层6上方的反应器本体10内部空间作为分离区7，分离区7中水平设有穿孔集水管8，穿孔集水管8两对称侧开有多个分别与分离区内连通的管孔，穿孔集水管8一端从反应器本体10侧部水平穿出，反应器本体10顶部中心设有出气管9。还包括色度监测仪3，色度监测仪3的探测部设置在进水管1中。构成承托板4的穿孔玻璃钢中，开孔孔径为3mm，开孔密度为1个/cm2。鹅卵石承托层5由多个粒径为6-8mm的鹅卵石构成，鹅卵石承托层装填高度为150mm-200mm。火山岩填料层6由粒径为4-6m、空隙率≥32的火山岩颗粒构成，火山岩颗粒装填前采用5％的磷酸溶液浸泡48h，装填后接种污泥应漫过火山岩填料层顶部50mm。在反应器挂膜驯化阶段，当进水管进水azo≥1.0mmol/L时，外部核黄素加药装置启动投加氧化还原介质投加浓度为10μM的核黄素。如图2所示，穿孔集水管8两对称侧管孔呈交错分布。偶氮类废水由下部进入反应器本体，向上通过承托板和鹅卵石承托层进入火山岩填料层构成的填料区。污水在填料区以v＝2m/h速率上升，在此区间污水中一部分有机物水解生成H2和小分子有机物，同时azo经生物、化学还原生成芳香烃类物质。在分离区、水、气体和生物膜残渣分离，并经穿孔集水管汇集进入下一处理单元，气体由出气管进入气体收集处理装置，残渣落入反应器底部。运行一段时间后，打开反应器底部排泥管排除剩余污泥。实施案例一采用所述的火山岩作为反应器填料，填料层高度为1.5m。利用该反应器处理某工厂偶氮废水，废水进、出水水质见表1。反应器规格为Φ2000，废水在反应器内的有效水力停留时间为1.5h，在反应器内的上升流速v＝2.0m/s。反应器连续稳定运行时间超过180d，反应器无堵塞。表1反应器进出水水质BODmg/Lazo(mmol/L)原水6000.7处理后200～3500.01实施案例二采用案例一反应器，进水水量和BOD浓度不变，azo进水浓度出表2所示。表2反应器进水水质反应器一反应器二进水azo(mmol/L)1.0(0-8h)；0.7(8-60h)1.0(0-8h)；0.7(8-60h)核黄素(μM)20(0-12h)0反应器一出水的azo浓度在24h内逐渐提高至0.09mmol/L，30-60h后出水中几乎检测不到azo。反应器二出水中未检测出azo。当前第1页1 2 3