专利名称：压力式生物反应器及压力污水处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压力式生物反应器，以及使用该反应器的压力污水处理系统和方法。
传统的好氧生物处理法其供氧能力有一定限度。生物需氧量(BOD)容积负荷较低、进水化学耗氧量(COD)一般不超过800mg/l。对于COD在2000～3000mg/l的有机废水常常采用稀释的方法来降低进水COD，这样使传统的好氧生物处理法的设施庞大，投资高、效率低。其主要原因是供氧效率不能满足高浓度有机废水对氧的需求，致使容积负荷降低。
本发明的目的是提供一种高效压力式生化反应器。本发明的另一个目的是提供一种采用高效压力式生化反应器的污水处理系统。
本发明再一个目的是提供压力式生化污水处理方法。
用于实现本发明目的的一种压力式生化反应器，包括一承压罐体；一设置在上封头上的尾气出口；设置在下封头上的一污水入口、一压缩空气入口和剩余污泥排出口；一在罐体上部设置的用于排出处置后污水的出水口；在罐体内底部位置设置的一与压缩空气入口相连的布气装置和一与污水入口相连的布水装置；在罐体内设置的反应室。
用于实现本发明目的的一种压力式污水处理系统，包括一调节池；一压力式生化反应器；一纤维过滤器，其中
调节池具有一污水进口；一反洗水入口；一尾气入口；一布气装置和一均质后污水出口；反应器具有一承压罐体；一设置在上封头上的与尾气入口连接的尾气出口；设置在下封头上的一与均质后污水出口连接的污水入口、一压缩空气入口和剩余污泥排出口；一在罐体上部设置的用于排出处置后污水的出水口；在罐体内底部位置设置的一与压缩空气入口相连的布气装置和一与所说污水入口相连的布水装置；在罐体内设置的反应室；纤维过滤器具有一与反应器的出水口相连的进水口及一反洗水入口；一排气口；一与调节池的反洗水入口相连的反洗水出口，一压缩空气入口，一回用水出口。
用于实现本发明目的的一种压力式污水生物处理方法，包括如下步骤污水驯化将污水放入调节池，在调节池中按比例投加一定量生化反应所必须的营养物质，并进行曝气处理，制备成可送入生化反应器进行生化反应的驯化污水；压力生物反应由一泵将驯化污水打入生化反应器内，进行加压生化反应，将污水中可生化的大分子有机物降解；生化反应器内的尾气回流直接导入调节池中进行搅拌，而生化反应器的出水经高效纤维过滤器除去悬浮物和部分活性污泥，排出处理后的达标回用水。
将高效压力式生化反应器及高效纤维过滤器有效地组合在一起，即提高了生化处理效率又减少了其占地面积，具有较高的实用价值。
本发明利用加压曝气的方法有效地提高了氧在水中的溶解度、提高了生化反应速度及微生物活性，使生化处理的效率明显提高，从而使高效、低能耗、占地面积小的生化处理工艺成为可能。
本发明的反应器根据亨利定律原理，利用加压曝气法有效地提高了氧在水中的溶解度。加压曝气不仅可提供高浓度微生物代谢所需的氧，同时还可提高生化反应速度及微生物活性、使生化处理的效率明显提高。
本发明压力式生物反应器在进水COD＞2000mg/l条件下，出水COD仍能达到50mg/l左右，COD去除率高达98％左右，BOD、COD负荷均是常压下的4～8倍，活性污泥所产生的剩余污泥量也随压力的升高而越来越少。
本发明克服了传统好氧生物处理法处理高浓度有机废水BOD容积负荷低、设施庞大、投资高效率低的弊端，显著提高了氧在水中的溶解度，从而提高了生化反应速度及微生物活性，使生化处理的效率明显提高。在达到同样处理效果情况下，水力停留时间缩短了3～6倍，体积负荷约增加了10倍，占地面积比仅为传统好氧生物处理法的三分之二。
下面结合附图详细描述本发明。
图1是本发明的压力式生化反应器第一实施例的剖视示意图。
图2是使用本发明第一实施例的压力式生化反应器的压力式污水处理系统示意图。
图3是本发明的压力式生化反应器第二实施例的剖视示意图。
图4是使用本发明第二实施例的压力式生化反应器的压力式污水处理系统示意图。
图5为带强制搅拌的压力式生化反应器示意图。
参见图1，本发明的压力式生化反应器62包括一承压罐体14；在罐体上下封头上分别设置一压力表11和一排空阀12、一尾气出口13和一污水入口1、剩余污泥排出口2；在罐体上部设有一污水处置后出水口10；下部设有一压缩空气入口4。在罐体内部设有一导流装置7、折流装置9、布气装置5和一布水装置3，导流装置7、折流装置9分别通过导流支架6和折流支架8与罐体14连接；布气装置5是和压缩空气入口4相连；布水装置3是和污水入口1相连。
图2是使用本发明第一实施例的压力式生化反应器的压力式污水处理系统示意图。在该图中所表示的压力式污水处理系统包括一调节池61；一压力式生化反应器62；一纤维过滤器63，其中所说调节池具有一污水进口15；一反洗水入口16；一尾气入口18；一布气装置17和一均质后污水出口19；
所说反应器具有一承压罐体14；一在罐体14的上下封头上分别设置的排空阀12、一设置在上封头上的与所说尾气入口18连接的尾气出口13；设置在下封头上的一与均质后污水出口19连接的污水入口1、一压缩空气入口4和剩余污泥排出口2；一在罐体上部设置的用于排出处置后污水的出水口10；在罐体内底部位置设置的一与压缩空气入口4相连的布气装置5和一与所说污水入口1相连的布水装置3；在罐体14内设置的反应室；纤维过滤器具有一与反应器的出水口10相连的进水口20及一反洗水入口22；一排气口24；一与调节池的反洗水入口16相连的反洗水出口21，一压缩空气入口25，一回用水出口23。
上述污水处理系统还包括泵64、流量计65、压缩空气管66、若干阀门、若干管道等。
本发明的反应器、污水处理系统和污水处理方法的原理为污泥驯化阶段取一定量活性污泥，用自来水清洗后放入生物反应器内，控制曝气池内最终污泥浓度为3克/升左右。高浓度有机废水经稀释后逐渐提高其浓度加入生物反应器内，开大压缩空气入口阀，使压力式生物反应器内的压力瞬间达到所需压力，然后调节所需空气量。空气量按BOD5∶O2＝1∶1理论值计算后，按不同氧利用率折算，直到高浓度有机废水可直接加入到生物反应塔内，驯化一段时间后，镜检菌胶团致密、色泽透明、原生物很活跃，此时可开始正常运行。
高效压力式生物反应器运行阶段在生物反应器内投入已驯化好的活性污泥，由污水入口经布水装置将废水引入反应器内。打开压缩空气入口阀，使罐体上的压力表瞬间达到所需压力(表压)，压力范围一般为0.05-0.5Mpa，最好为0.2-0.3 Mpa，增加压力有利于增大水中溶解氧的浓度，对生物反应有利，但压力过高会降低微生物活性。调节压缩空气入口阀和尾气出水阀，使压缩空气经布气装置均匀并充分地与废水接触，并使压力表所示压力恒定，打开出水口阀，保持反应器内污泥浓度和污水处理出水水质稳定。在反应器内，由于导流装置内侧空气泡较多，流体比重较小，使导流装置内侧液体自下而上流动，导流装置外侧液体自上而下流动，使活性污泥处于循环流动状态。
对于不同的高浓度有机废水所采用的驯化污泥和运行参数都有所不同，这需根据实际运行经验进行具体分析才能确定，以达到最佳的去除效果。
参见附图3和4，图3和4所示实施例与图1和2所示实施例基本相同，两实施例中相同的部件用相同的标号表示，所不同的是在反应器内部，可取消导流装置、折流装置等，设置纤维束52及其支撑装置51。此时微生物将繁殖承载于纤维束上。污水自下而上流过由纤维束构成的填料层得到处理。如图3所示。上述纤维束所构成的填料层也可换成颗粒填料或其它填料，污水也可自上而下流过填料层。
图3和4所示实施例与图1和2所示实施例的工作原理基本相同。
在调节池61中按比例投加一定量生化反应所必须的营养物质，经气体搅拌均匀后，由泵64打入生化反应器62内，进行加压生化反应，将污水中可生化的大分子有机物降解。生化反应器62内的尾气直接导入调节池61中进行搅拌空气回流，而生化反应器62的出水经高效纤维过滤器63除去悬浮物和部分活性污泥，其出水基本可达回用水指标。反洗时，将反洗水直接排入调节池，使活性污泥回流到生化反应器62中污泥回流，保持反应器内污泥浓度恒定，从而使出水水质稳定。
如图4所示。此时不必要使污泥回流，即过滤器清洗出的泥渣可直接排入污泥池或前置沉淀池。
为增加搅拌强度，以增加微生物的离散度、加速传质速度和生化反应速度、提高氧的利用率，可在生化反应器中设置强制搅拌装置，如，循环泵、搅拌桨等搅拌装置。参见图5，在本发明的实施例中，可以在压力式生化反应器设置循环搅拌泵70。
生化反应器除用压缩空气曝气外，还可用喷射器或气—水混流泵将空气吸入并输送水中曝气。
权利要求
1.一种压力式生化反应器，其特征在于，包括一承压罐体(14)；一设置在上封头上的尾气出口(13)；设置在下封头上的一污水入口(1)、一压缩空气入口(4)和剩余污泥排出口(2)；一在罐体上部设置的用于排出处置后污水的出水口(10)；在所说罐体内底部位置设置的一与所说压缩空气入口(4)相连的布气装置(5)和一与所说污水入口(1)相连的布水装置(3)；在所说罐体(14)内设置的反应室。
2.根据权利要求1所述的压力式生化反应器，其特征在于，所说反应室包括，一在罐体内部于布气装置(5)上方设置的导流装置(7)和一在所说导流装置(7)上方设置的折流装置(9)。
3.根据权利要求1所述的压力式生化反应器，其特征在于，所说反应室包括，在罐体内部于布气装置(5)上方设置的填料层。
4.根据权利要求3所述的压力式生化反应器，其特征在于，所说填料层由一带孔支撑装置(51)和连接在所说支撑装置(51)上的纤维束(52)构成。
5.根据权利要求3所述的压力式生化反应器，其特征在于，所说填料层由一带孔支撑装置(51)和设置在所说支撑装置上面的颗粒填料构成。
6.根据上述任意一项权利要求的压力式生化反应器，其特征在于，所说罐体(14)的工作压力范围为0.1-0.5Mpa。
7.根据权利要求6所述的压力式生化反应器，其特征在于，所说压力式生化反应器还包括强制搅拌装置。
8.一种压力式污水处理系统，包括一调节池(61)；一压力式生化反应器(62)；一纤维过滤器(63)，其中所说调节池具有一污水进口(15)；一反洗水入口(16)；一尾气入口(18)；一布气装置(17)和一均质后污水出口(19)；所说反应器具有一承压罐体(14)；一设置在上封头上的与所说尾气入口(18)连接的尾气出口(13)；设置在下封头上的一与所说均质后污水出口(19)连接的污水入口(1)、一压缩空气入口(4)和剩余污泥排出口(2)；一在罐体上部设置的用于排出处置后污水的出水口(10)；在所说罐体内底部位置设置的一与所说压缩空气入口(4)相连的布气装置(5)和一与所说污水入口(1)相连的布水装置(3)；在所说罐体(14)内设置的反应室；所说纤维过滤器具有一与反应器的出水口(10)相连的进水口(20)及一反洗水入口(22)；一排气口(24)；一与调节池的反洗水入口(16)相连的反洗水出口(21)，一压缩空气入口(25)，一回用水出口(23)。
9.一种压力式污水生物处理方法，包括如下步骤污水驯化将污水放入调节池，在调节池中按比例投加一定量生化反应所必须的营养物质，并进行曝气处理，制备成可送入生化反应器进行生化反应的驯化污水；压力生物反应；由一泵将驯化污水打入生化反应器内，进行加压生化反应，将污水中可生化的大分子有机物降解；生化反应器内的尾气回流直接导入调节池中进行搅拌，而生化反应器的出水经高效纤维过滤器除去悬浮物和部分活性污泥，排出处理后的达标回用水。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在调节池内经处理的污水中污泥的浓度为3克/升，高浓度有机污水经稀释后逐渐提高其浓度，开大压缩空气入口阀，使压力式生物反应器内的压力瞬间达到所需压力，然后调节所需空气量，空气量按BOD5∶O2＝1∶1提供。
全文摘要
一种压力式生化反应器，包括一承压罐体14；一设置在上封头上的尾气出口13；设置在下封头上的一污水入口1、一压缩空气入口4和剩余污泥排出口2；一出水口10；在罐体内底部位置设置的一与压缩空气入口相连的布气装置5和一与污水入口相连的布水装置3；在罐体内设置的反应室。本实用新型利用加压曝气的方法有效地提高了氧在水中的溶解度、提高了生化反应速度及微生物活性，使生化处理的效率明显提高。
文档编号C02F3/02GK1397504SQ0111959
公开日2003年2月19日 申请日期2001年5月24日 优先权日2001年5月24日
发明者刘凡清, 张东升, 徐凤云 申请人:上海凡清环境工程有限公司