CN200967775Y - 复合ubf厌氧生物废水处理反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合UBF厌氧生物废水处理反应器，属于厌氧生物废水处理反应器领域。本反应器包括立式罐体、进水口、出水口和罐体内部的生物填料区，立式罐体下部为颗粒污泥区，其上为污泥悬浮区，中部为生物填料区，上部为吸附－微电解区，进水口与颗粒污泥区相连，过滤吸附区与出水口相通。本反应器将厌氧颗粒污泥消化、厌氧滤池和吸附－微电解处理集中在同一个厌氧反应器里，整个装置结构紧凑，操作简便。采用本实用新型技术，对悬浮物含量高，特别是色度较深的难降解有毒的有机废水的处理更为有效。

Description

复合UBF厌氧生物废水处理反应器

一、技术领域

本实用新型涉及一种有机废水的水处理装置，更具体地说是一种厌氧生物废水处理反应器。

二、背景技术

目前，高浓度有毒有机废水是造成我国水体污染加剧的主要原因之一，如印染、医药、化工、造纸等一些重点行业废水。此类废水的共性是在环境中比较难于降解，长时间稳定存在，并具有生物累积性，严重地影响着人类的身体健康，阻碍了我国经济的可持续发展。因此，针对高浓度难降解有毒有机废水的研究和应用是当今废水处理技术中的一个热点。

针对有机废水的水处理装置有很多种，根据降解有机物的不同方法，此类水处理装置可分为物化水处理装置和生化水处理装置二大类。针对有机废水的典型的物化水处理装置有以下几类：以活性炭吸附、大孔树脂吸附为代表的吸附装置，以反渗透、超滤为代表的膜分离装置，以光催化氧化、超临界催化氧化、超声催化氧化为代表的高级氧化装置。生化水处理装置型式种类较多，但可分为好氧和厌氧二大类。

吸附装置是利用不同吸附剂的吸附作用去除水中的有机污染物。活性炭吸附装置根据吸附剂的不同运行方式可分为固定床型、移动床型、流动床型。吸附剂活性炭的形状有粉末状和颗粒状，颗粒状活性炭再生要比粉末状活性炭容易，所以活性吸附装置多采用颗粒状活性炭。60年代研制的大孔树脂吸附装置是以大孔树脂作为吸附剂的吸附装置，与活性炭吸附不同的是大孔树脂吸附具有很高的选择性，因此可回收水中的有机物。

膜分离装置是利用膜的选择透过性去除水中的有机污染物的，根据膜孔径的大小可分为反渗透和超滤等多种类型，根据膜组件的形状可分为板框式、管式、卷式和中空纤维式四种结构形式。反渗透和超滤装置的主要区别在于其膜径大小不同。膜分离装置是一种深度水处理装置，能去除水中的微量有机污染物。

生物方法是去除废水中有机物最经济有效的方法，是利用微生物生命过程中的代谢活动，将有机物分解为简单的无机物从而去除有机污染物的过程。据代谢过程中对氧的需求情况，微生物可分为好氧微生物、厌氧微生物及介于两者之间的兼性微生物。按水流方式分为连续式和序批式，按微生物的存在方式分为活性污泥法和生物膜法。具有代表性的型式有活性污泥池、生物滤池、生物接解氧化塔、氧化沟、生物转盘、上流式污泥反应器、

以上所述的各种有机废水处理装置有各自的优点，同时也有各自的缺点，只能适用一定的范围。各种吸附装置的出水水质较好，但是由于大量使用大量的吸附剂，且需要再生，致使运行成本较高。各种膜法装置出水水质也较好，但是对膜的要求较高，膜的制作成本很高，运行过程中膜极易被污染，需较为严格的预处理。光催化装置中的催化剂制作成本较高，尚不能进行大规模生产，而且催化剂易失活，也需要较为严格的预处理。超临界装置需要高温高压，因此对设备材质的要求较高，固定成本较高，维护较难。

CN02282322.0(新型内循环厌氧反应器)公开了一种有机废水厌氧生物反应器。这是一种为解决内循环厌氧反应器结构复杂、造价较高而提出的改进型反应器，它保留了升流管、降流管、沉淀区和气液分离器，在反应器内部只设有一个反应区。改进后，新型内循环厌氧反应器仍然可以形成内循环，但结构得到简化，造价降低。CN 03158355.5(一种膨胀颗粒污泥床厌氧反应器——好氧膜生物反应器组合系统处理生活污水的中水回用技术)，涉及生活污水处理和污泥减量技术，其特点在于将膨胀颗粒污泥床厌氧反应器——好氧膜生物反应器组合成一个处理系统，对低浓度生活污水进行处理。CN03222763.9(一种膜泥法厌氧反应器)，其中的结构为上折流隔板将壳体分隔成多个反应池，反应池中设有下折流隔板，上、下折流隔板、的出水口形成上下错位折流结构，反应池的下部为厌氧活性污泥区，厌氧活性污泥区中有活性污泥，上部装填有由支撑件固定的填料，盖板和填料之间形成沼气收集室，有沼气收集管。

研究结果表明已有的生化水处理装置只适用于低生物毒性且易生物降解的生活污水，对于难降解高浓度的有毒有机废水采用常规的好氧或厌氧生物处理很难达到处理要求，通常需要复杂的前处理及后续处理装置，这样大大提高了运行费用，占地面积大。单一的好氧生物处理装置，能耗较大，需要曝气，而且只能处理低浓度易降解的生活污水或作为其他处理方法的后续处理。一般的厌氧生物处理系统，能够处理高浓度难降解的有机废水，能耗低，占地面积小，而且还可以回收厌氧处理产生的甲烷(CH₄)气体，产生一定的经济效益，但该设备对于高浓度有毒废水难以处理，而且处理后的出水很难达到理想要求，通常需要其他物化或生化处理装置作为后续处理，这样就加大了运行成本和占地面积，使操作难度增大，是应用于实际工程的主要障碍。

三、发明内容

1发明目的：本实用新型针对高浓度难降解有毒有机废水处理成本高、处理系统复杂，公开了一种复合UBF厌氧生物废水处理反应器，构造简单，且能有效且经济地处理高浓度难降解有毒有机废水。

2技术方案：本实用新型的技术方案如下：

复合UBF厌氧生物废水处理反应器，包括立式罐体、进水口、出水口和罐体内部的生物填料区，立式罐体下部为颗粒污泥区，其上为污泥悬浮区，中部为生物填料区，上部为吸附-微电解区，进水口与颗粒污泥区相连，过滤吸附区与出水口相通。

生物填料区中填料为卵石、碎石、砖块、塑料、玻璃、炉渣、贝壳、珊瑚、海绵、网状泡沫塑料或及其任意的组合，填料粒径为2cm～6cm。吸附-微电解区填料由吸附过滤填料和铁屑组成，吸附过滤填料主要为焦炭、活性炭。

对于特定的高浓度有机废水，可根据其特点，在反应器中增加填料区5(生物膜区)、吸附-微电解区的高度或个数，来达到预期的理想效果。

高浓度有毒有机废水不经任何预处理，直接通过进水泵由进水口进入反应器中，首先进入颗粒污泥区进行厌氧消化，经厌氧颗粒污泥中的微生物的初步降解，在连续进水推动下，进入污泥悬浮区，接着污水与污泥的混合液经过生物填料区，污泥经过填料的截留，会在填料上逐渐形成适应该废水的生物膜，而经生物膜进一步降解处理的废水经过吸附-微电解区进行过滤和微电解处理，其中含有少量的小分子有机物或底物都会在该区被过滤或在填料上进行微电解去除，废水进一步进行了深度处理，出水经出水口排放出去。其中废水在整个反应器中的降解会产生大量的生物气，生物气在反应器颗粒污泥区起到了搅拌作用，在填料区起到更新填料表面有机物，减小零价铁与有机物微电解作用传质过程阻力，最后经出气口排放收集。

本实用新型可以将生化效应和吸附/微电解效应有机地结合在一起。厌氧生物降解有机物的机理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机物转化为无机物和少量的细胞物质，这些无机物主要包括大量的生物气(及沼气)和水。沼气的主要成分是约2/3的CH₄和1/3的CO₂，是一种可回收的能源。厌氧处理出水往往带有少量的悬浮物(如悬浮污泥)，严重影响了出水水质，而在铁屑/活性碳填料的截留、吸附和微电解作用下，不仅净化了水质，同时截留了污泥的流失，保持了反应器内的污泥量和延长了污泥停留时间(SRT)。SRT的延长实质是维持了反应器内污泥的高浓度，可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT)，从而减少反应器容积，或在相同反应器容积时增加处理的水量。由于厌氧生物膜的形成，在生物膜上形成各种菌群的良好共生关系，因此在反应器内易于培养出适应有毒物质的厌氧污泥，使得反应器对有毒物质的适应能力增强。

3有益效果：

本实用新型提供了一种复合UBF厌氧生物废水处理反应器，在技术上将活性污泥和生物膜的生化效应与吸附-微电解效应有机结合起来，从根本上解决了厌氧反应器污泥易流失、需要回流剩余污泥问题，而且延长了污泥停留时间(SRT)，同时可以收集排放的生物气作为能源，产生经济效益，大大降低运行成本和操作难度，提高出水水质。省去了厌氧滤池和作为后续高级深度处理装置，同时减少了填料的用量，不仅降低了运行成本，而且达到了净化出水水质的目的。厌氧颗粒污泥消化、厌氧滤池和吸附-微电解处理集中在同一个厌氧反应器里，整个装置结构紧凑，操作简便。工程设计简便，施工安装期短、易于产业化。采用本实用新型技术，对悬浮物含量高，特别是色度较深的难降解有毒的有机废水的处理更为有效。

本实用新型的进一步改进可以针对有毒有机废水的特点增加生物填料区或者吸附-微电解区(6)的数量，使得废水处理更有针对性。

四、附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

五、具体实施方式

以下通过实施例结合附图进一步说明本实用新型。

实施例：

参照图1，本实用新型包括立式罐体11、进水口1、出水口7和罐体11内部的生物填料区5，立式罐体11下部为颗粒污泥区3，其上为污泥悬浮区4，中部为生物填料区5，上部为6，进水口1与颗粒污泥区3相连，吸附-微电解区6与出水口7相通。

本实用新型的废水处理流程为，高浓度有毒有机废水不经任何预处理，直接通过进水泵2由进水口1进入反应器中，首先进入颗粒污泥区3进行厌氧消化，经厌氧颗粒污泥中的微生物的初步降解(控制一定的水力停留时间HRT)，在连续进水推动下，进入污泥悬浮区4，接着污水与污泥的混合液经过生物填料区5，污泥经过填料的截留，会在填料上逐渐形成适应该废水的生物膜，该生物膜不仅可截留悬浮物，同时很大程度上会对废水的有机物进行进一步的降解，生成小分子的有机物或无机物；而经生物膜进一步降解处理的废水经过吸附-微电解区6进行过滤和微电解处理，其中含有少量的小分子有机物或底物都会在该区被过滤或在填料上进行微电解去除，废水进一步进行了深度处理，出水经出水口7排放出去。其中废水在整个反应器中的降解会产生大量的生物气，生物气在反应器颗粒污泥区起到了搅拌作用，在填料区起到更新填料表面有机物，减小零价铁与有机物微电解作用传质过程阻力，最后经出气口8(气体排放口)排放收集。

对于特定的高浓度有机废水，可根据其特点，在反应器中加大生物填料区5(生物膜区)和吸附-微电解区6(活性炭-铁屑填料区)的高度，也可根据实际操作条件增加某一填料区的个数。

本实用新型处理废水实际相当于一个三段组合工艺，包括厌氧颗粒污泥一级消化、生物膜二级处理和过滤-吸附-微电解三级深度处理。其中任何一段工艺都是成熟的现有技术，而在该实用新型中被恰当地组合在一个反应器里，大大减少了装置费用和占地面积，又实现了废水的深度处理。

在该实用新型中，可根据实际情况选择适当的填料。其中对于形成生物膜的生物填料区5的填料，一般填料表面要有一定的粗糙度和表面空隙率，粗糙多孔的表面有助于生物膜的形成。而对于块状的填料，选择适当的粒径是很重要的，据报道粒径由0.2mm到6cm不等，但粒径较小的填料易于堵塞，特别是对于浓度较大的废水。因此实践中多选用2cm以上的填料。填料的选择如卵石、碎石、砖块、塑料、玻璃、炉渣、贝壳、珊瑚、海绵、网状泡沫塑料等，填料粒径为2cm～6cm。

对于吸附-微电解区6的填料，一般常用吸附过滤填料有焦炭、炉渣、粉煤灰、活性炭、大孔树脂等。活性炭的吸附能力很强，对水中许多有机物都有很强的吸附能力，另外还可以用于水中的除臭、脱色和微量有害物质，所以活性吸附装置多采用颗粒状活性炭。在吸附剂活性炭的形状有粉末状和颗粒状，颗粒状活性炭再生要比粉末状活性炭容易。同时，在该填料区，厂家可根据废水水质和实际情况，添加一定粒度和数量的铁屑(铸铁)填料，利用铁炭所组成的原电池原理，将有利于活性炭所吸附的有色、有气味的微量有害物质的进一步氧化还原降解，以期在达到理想的处理效果的同时成本费用最低。

对于吸附-微电解区6的填料，在长时间使用后，如果活性降低，可以经填料操作区12更换新的填料，把取出的活性降低的填料进行再生；也可通过反冲洗进行暂时性再生。对于生物填料区的填料，如果在填料间以絮聚形式存在的微生物或悬浮物较多，容易造成堵塞，可以采用降流式进行反冲洗，这样也避免损失填料表面的生物膜。

Claims (4)

1.一种复合UBF厌氧生物废水处理反应器，包括立式罐体(11)、进水口(1)、出水口(7)和罐体(11)内部的生物填料区(5)，其特征在于：立式罐体(11)下部为颗粒污泥区(3)，其上为污泥悬浮区(4)，中部为生物填料区(5)，上部为吸附-微电解区(6)，进水口(1)与颗粒污泥区(3)相连，吸附-微电解区(6)与出水口(7)相通。

2.根据权利要求1所述的复合UBF厌氧生物废水处理反应器，其特征在于生物填料区(5)中块状填料为卵石、碎石、砖块、塑料、玻璃、炉渣、贝壳、珊瑚、海绵、网状泡沫塑料或及其任意的组合，填料粒径为2cm～6cm。

3.根据权利要求1所述的复合UBF厌氧生物废水处理反应器，其特征在于吸附-微电解区(6)填料由吸附过滤填料和铁屑组成，吸附过滤填料为焦炭或活性炭。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的复合UBF厌氧生物废水处理反应器，其特征在于可以增加生物填料区(5)或者吸附-微电解区(6)的数量。

Images