一种处理高浓度有机废水的厌氧膨胀床装置的制作方法

1.本发明属于化工及环保技术领域，更进一步说，涉及一种用于处理高浓度有机废水的厌氧膨胀床装置。


背景技术：

2.近年来水处理领域高浓度有机废水处理已成为社会热点之一。随着中国水体富营养化问题的日趋严重，以及未来污水排放标准的提升，cod(chemical oxygen demand，化学需氧量)的去除一直是水处理领域的重点问题之一。如何经济、高效、安全地去除水中cod，继续提高出水水质已成为污水处理领域急需的工作内容。
3.厌氧生物处理过程能耗低，有机容积负荷高，剩余污泥量少，厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床、以及第三代厌氧工艺egsb和ic厌氧反应器，其中传统的ic反应器具有耐冲击、进水浓度高等优点，成为研究热点，但颗粒污泥在进水水质波动明显的情况下易破碎，启动周期较长；新型aeb厌氧膨胀床工艺已实现工业化，该工艺以生物载体为核心，即向反应器中投加一定量密度接近于水的填料，为微生物的生长提供栖息地，提高反应器中生物量和生物种类，进而提高反应器的处理效率。aeb厌氧膨胀床填料介质在污水中不断运动，与污水混合均匀，效率远比固定床要高；填料介质颗粒越小，其表面积越大，反应器效率越高；填料密度越小，流态化所需的升流速度越小，运行成本越低，目前下向流反应器进水压力较大，不仅运行成本大幅增加，而且不利于运行维护；常规厌氧膨胀床处理装置的布水系统需要经常清洗，保持畅通，尤其当反应器超负荷运行时，极易发生滤料堵塞的现象，对进水分布及废水处理效果都会产生不良影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决部分生物填料混入循环管路，造成管道堵塞，甚至破坏反应器底部布水布气系统的技术缺陷，利用反应器顶部自带出水孔的溢流堰在过水的同时，可以拦截大部分生物填料，使循环水管路与生物填料完全隔离，有效避免在正常运行或反洗过程中填料的大量流失；此外，利用反应器顶部安装的小型旋转除渣机，用于清洗出水孔，保持循环水路畅通，实现系统长期稳定的半自动化运行模式。
5.为达上述目的，本发明提供一种处理高浓度有机废水的厌氧膨胀床装置，其包括：
6.厌氧膨胀床反应器，其内设置有填料层，所述填料层上方连通有出水区，所述出水区顶部外周设置有集水槽，所述出水区高于集水槽底部的侧壁设置有溢流堰，溢流堰上具有至少一个出水孔，所述出水孔的孔径小于填料外径；所述厌氧膨胀床反应器底部设置有进水口，所述集水槽侧壁上设置有出水口；
7.厌氧出水罐，所述出水口与所述厌氧出水罐的侧壁底部连通，且所述厌氧出水罐的侧壁上部还设有循环排水管路，所述循环排水管路连接至所述厌氧膨胀床反应器底部的
进水口；
8.进料桶，其通过管路连接至所述循环排水管路上，进料桶所连接的管路上设有进料泵。
9.在优选实施例中，所述集水槽顶部设置有顶盖，顶盖上方设置有电机/减速机一体机，所述电机/减速机一体机的输出轴与中轴的一端连接，所述中轴的另一端穿过所述顶盖并与位于所述出水区内的三相分离器连接。
10.在优选实施例中，所述中轴对应溢流堰的高度位置处还设置有至少一个旋转臂，所述旋转臂的自由端设置有毛刷，并且所述旋转臂的长度足以使毛刷能够清理到粘附在出水孔上的污泥及填料。
11.在优选实施例中，所述中轴在高于溢流堰的高度位置处设置有至少一个出气孔，所述出气孔的直径大于填料外径。
12.在优选实施例中，所述集水槽顶部设置有顶盖，所述顶盖上设置排气口，所述排气口与出水口所连接三通的其中一个通路汇合并与厌氧出水罐顶盖的出气管路连通，再依次与气液分离罐以及气体计量罐连通，最终由电磁阀控制外排。
13.在优选实施例中，所述厌氧膨胀床反应器外套设有夹套，且所述厌氧膨胀床反应器在填料层区段连接有加热罐和加热泵组成的回路。
14.在优选实施例中，所述循环排水管路上设置有循环泵。
15.在优选实施例中，所述出水区靠近下方的侧壁上设置有排泥口。
16.在优选实施例中，所述厌氧膨胀床反应器底部还设置有进气口。
17.在优选实施例中，所述中轴为空心结构，且所述中轴穿过顶盖的位置处设置有上油封密封圈，所述中轴与所述三相分离器的连接处设置有下油封密封圈。
18.本发明的有益效果在于：
19.(1)填料层采用细颗粒填料(填料外径为2mm～3mm)，比表面积大，可有效提高单位体积填料内的微生物量，进而提高反应器的容积负荷；
20.(2)填料层正常运行时处于膨胀状态，避免固定床可能产生的水流短路，固、液两相的流态有利于微生物与污水的接触和传质，提高生物反应效率；
21.(3)本发明的溢流堰可保证没有生物填料自循环系统进入至反应器底部，减少了填料破坏反应器底部布水布气系统的可能性，同时大大减少生物填料进入循环系统造成循环泵损坏以及堵塞循环管线的可能性，且有效避免了在正常运行或反洗过程中填料的大量流失；
22.(4)利用反应器顶部安装的小型旋转除渣系统，用于清洗出水孔，保持循环水路畅通，实现系统长期稳定的半自动化运行模式；
23.(5)厌氧膨胀器高径比大，占地面积小，污水处理效率高，抗冲击能力强，停留时间短，操作简便，经济效益高，应用前景广阔。
附图说明
24.图1是根据本发明的厌氧膨胀床装置及工艺流程图示意图；
25.图2是根据本发明的塔头的主视图；
26.图3是根据本发明的溢流堰的主视图。
27.附图标记说明：1、厌氧膨胀床反应器，2、进气口，3、进水口，4、固定台，5、夹套，6、填料层，7、三相分离器，8、下油封密封圈，9、中轴，10、出气孔，11、上油封密封圈，12、连轴器，13、溢流堰，14、旋转臂，15、刷毛，16、电机/减速机一体机，17、排气口，18、出水口，19、排泥口，20、取样口，21、厌氧出水罐，22、加热罐，23、加热泵，24、循环泵，25、进料桶，26、进料泵，27、气液分离罐，28、气体计量罐，29、电磁阀，30、顶盖，31、出水孔，32、集水槽，33、出水区，34、台架，35、气室。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
29.参阅图1、图2和图3所示，本发明提供一种处理高浓度有机废水的厌氧膨胀床装置，其主要包括：厌氧膨胀床反应器1、厌氧出水罐21、进料桶25、气液分离罐27以及气体计量罐28等。
30.所述厌氧膨胀床反应器1通过固定台4固定于地面上，使得厌氧膨胀床反应器1的底部距离地面一定高度。厌氧膨胀床反应器1底部设置有一个进气口2，优选为氮气进气口，以便于反应器内填料挂膜反洗时使用。此外，厌氧膨胀床反应器1底部还设置有两个进水口3，优选为循环水进水口。
31.所述厌氧膨胀床反应器1内设置有填料层6，大部分有机质都在此区域与微生物充分接触并发生生化反应得以去除，主导生化反应的微生物以生物膜的形式附着在载体颗粒上，载体颗粒在上升水流的作用下处于膨胀状态，实现高负荷去除cod作用。在优选实施例中，填料可以选择amc生物载体，也可以是自制生物载体，其实体密度应略大于水密度。所述填料粒径优选为2～3mm。
32.此外，所述厌氧膨胀床反应器1外套设有夹套5，且所述厌氧膨胀床反应器1在填料层6区段连接有加热罐22和加热泵23组成的回路，连同夹套5一起用于控制反应器内的温度。
33.所述填料层6上方连通有出水区33，所述出水区33为底部呈截锥形的容器，所述出水区33顶部外周设置有集水槽32。其中，所述集水槽32的径向尺寸大于出水区33的径向尺寸，且所述集水槽32的底部低于所述出水区33的顶部，出水区33高于集水槽32底部的侧壁设置有溢流堰13，溢流堰13自身设有均匀分布的出水孔31(如图3所示)，出水孔31的孔径略小于填料外径，正常情况下厌氧膨胀床反应器1内液位略低于溢流堰13，防止填料流失。优选地，所述出水孔31可以为圆孔，也可以为方孔，出水孔31直径优选为1～1.5mm。
34.此外，所述集水槽32侧壁上设置有出水口18，用于排出溢过溢流堰13的水。在出水区33靠近下方的侧壁上设置排泥口19，用于定期对反应器内部进行排泥操作。所述厌氧膨胀床反应器1在填料层6区段侧壁还设置有取样口20，其用于在运行期间对出水水样进行取样分析。
35.所述集水槽32顶部设置有顶盖30，顶盖30上方设置有台架34，用于安装电机/减速机一体机16，所述电机/减速机一体机16的输出轴通过连轴器12与中轴9连接。所述中轴9为空心结构，且采用不锈钢材质或其他材质制成。所述中轴穿过所述顶盖30上对应设置的圆孔而进入反应器，所述顶盖30上的圆孔直径略大于中轴9的直径，以便于中轴穿过，而且在
所述圆孔处设置有上油封密封圈11，以阻隔外界空气。此外，所述中轴9的下端与位于出水区33内部的三相分离器7的上挡板顶部连通，优选地，所述中轴9与所述三相分离器7的上挡板顶部通过下油封密封圈8密封连接。其中，所述三相分离器7具有上下罩体结构，且所述出水区33内部的三相分离器7上方的空间为气室35。优选地，所述中轴9内径为8～15mm，且中轴9转速范围0～40r/min。
36.所述中轴9对应溢流堰13的高度位置处还设置有至少一个旋转臂14，例如对称设置的两个旋转臂或等角度设置的三个旋转臂等，所述旋转臂14的自由端设置有毛刷15，并且所述旋转臂14的长度足以使毛刷15能够清理到粘附在出水孔31上的污泥及填料。优选地，所述毛刷15可以是不锈钢材质，也可以是尼龙材质，长度以略穿过出水孔1～2mm为宜。此外，毛刷15的单次运行时间为20s～60s，间歇时间为10min～1h。
37.所述中轴9在高于溢流堰13的高度位置处设置有至少一个出气孔10，液体由于气体提升作用可从该口排出，重新进入反应器。优选地，出气孔10可为圆形，也可以为方形等其他形状。出气孔的数量可以为两个、也可以四个，出气孔的直径应大于填料外径，防止填料堵塞孔眼，出气孔孔径尺寸优选为8～10mm，此外，出气孔10下沿位置应高于溢流堰13顶部，以避免被阻塞。
38.所述厌氧膨胀床反应器1的顶盖30上设置一排气口17，所述排气口17可利用软管(图中未示出)与出水口18所连接三通的其中一个通路汇合并与厌氧出水罐21顶盖的出气管路连通，再依次与气液分离罐27以及气体计量罐28连通，通过气体计量罐28的计量，最终由电磁阀29控制外排，利用产气达到各设备的气相压力平衡。而所述出水口18所连接三通的另一个通路与厌氧出水罐21的侧壁底部连通，以向厌氧出水罐21排水。
39.所述厌氧出水罐21的侧壁上部还设有循环排水管路，其通过管路连接至所述厌氧膨胀床反应器1底部的进水口3。优选地，所述管路上设有循环泵24，以便将厌氧出水罐21中的液体增压后进入厌氧膨胀床反应器1，之后向上流进入填料层6。此外，进料桶25通过管路连接至厌氧出水罐21与进水口3之间的管路上，且所述进料桶25所连接的管路上设有进料泵26。
40.本发明的厌氧膨胀床反应器1、厌氧出水罐21、进料桶25、气液分离罐27、气体计量罐28等均可由玻璃、有机玻璃或其他材料制成。
41.废水在本发明的厌氧膨胀床生化工艺中处理过程如下：
42.高浓度cod废水放置在进料桶25中，通过进料泵26与厌氧出水罐21排出的回流水混合，经循环泵24增压后从进水口3进入厌氧膨胀床反应器1，之后向上流进入至反应器填料层6，大部分有机质都在此区域与微生物充分接触并发生生化反应得以去除，主导生化反应的微生物以生物膜的形式附着在载体颗粒上，载体颗粒在上升水流的作用下处于膨胀状态，实现高负荷去除cod作用。反应后的液体等物质向上进入出水区，由于正常情况下反应器内液位略低于溢流堰13，因此可以有效防止填料流失。在电机/减速机一体机16的作用下带动中轴9旋转从而带动三相分离器7进行旋转，使得出水区内的物质进行分离，其中的液体依次通过溢流堰13、出水口18的其中一个通路而进入厌氧出水罐21，再经由循环泵24对厌氧出水罐21内的液体加压从而回流到厌氧膨胀床反应器1中；其中的气体则通过中轴9进入气室35并经由排气口17排出，此处排出的气体与出水口18所连接的三通中溢出的气体汇合，再经与厌氧出水罐21排出的气体汇合，流经气液分离罐27后经过气体计量罐28的计量，
并最终由电磁阀29控制外排，利用产气达到各设备的气相压力平衡；其中的固体以及毛刷15从溢流堰13的出水孔31上清理的污泥和填料则通过排泥口19排出。
43.综上所述，本发明的aeb厌氧膨胀床装置与传统工艺相比，具有如下的有益效果：
44.(1)填料层采用细颗粒填料(填料外径为2mm～3mm)，比表面积大，可有效提高单位体积填料内的微生物量，进而提高反应器的容积负荷；
45.(2)填料层正常运行时处于膨胀状态，避免固定床可能产生的水流短路，固、液两相的流态有利于微生物与污水的接触和传质，提高生物反应效率；
46.(3)本发明的溢流堰可保证没有生物填料自循环系统进入至反应器底部，减少了填料破坏反应器底部布水布气系统的可能性，同时大大减少生物填料进入循环系统造成循环泵损坏以及堵塞循环管线的可能性，且有效避免了在正常运行或反洗过程中填料的大量流失；
47.(4)利用反应器顶部安装的小型旋转除渣系统，用于清洗出水孔，保持循环水路畅通，实现系统长期稳定的半自动化运行模式；
48.(5)厌氧膨胀器高径比大，占地面积小，污水处理效率高，抗冲击能力强，停留时间短，操作简便，经济效益高，应用前景广阔。
49.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。