專利名稱：一種高效復(fù)合型生物處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及工業(yè)水處理行業(yè)，具體地說是一種高效復(fù)合型生物
處理裝置。
背景技術(shù)：
在日益成熟的水處理領(lǐng)域里， 一般可生化性較好的廢水，譬如生活污水、堿性染料 廢水、含油廢水、食品行業(yè)、釀酒行業(yè)、畜禽廢水，鑒于其良好的生化性，傳統(tǒng)方法設(shè)計能夠 滿足其處理要求，亦形成了較為穩(wěn)定、可靠的處理方法和設(shè)備選型。 然而，實際情況中的高濃度、難降解工業(yè)廢水成為目前生物水處理中棘手的問題。 與城鎮(zhèn)生活污水相比，高濃度工業(yè)廢水雖然水量少，但有機物污染嚴重，污染總量高，這類 高濃度工業(yè)廢水引發(fā)的一系列水體污染、生態(tài)環(huán)境惡化、威脅人體健康、阻礙相關(guān)工業(yè)發(fā)展 等問題，越來越受到社會各界和各級政府環(huán)保部門的廣泛關(guān)注。此外，高濃度、難降解工業(yè) 廢水往往涉及國計民生的重要行業(yè)，而且具有污染嚴重、治理設(shè)施落后(傳統(tǒng)設(shè)計難以滿 足運行要求)、污染治理投資高等特點。以垃圾滲濾液、煤化工、造紙黑液或者APMP造紙行 業(yè)、石油堿渣和紅霉素制造行業(yè)廢水為例，闡述其高濃度、難降解的特性。
(1)垃圾滲濾液C :N比嚴重失衡，污染物總類多、廢水色度高，C0D約為10000 20000mg/L，微生物難以有效培養(yǎng)。 (2)煤化工制氣廢水廢水酚含量高，主要含有各種對稱性酚的衍生物，廢水色度 高，需要設(shè)置很高的回流比滿足污泥存活的需要，處理效果難以保證。芳香族化合物及可持 久性有機物是主要微生物抑制物質(zhì)。 (3)堿渣廢水來自于石油冶煉過程中清洗油中各種有機物產(chǎn)生的堿性廢水，C0D 高達200000mg/L，含有可生化抑制的硫化物、硫醇、硫醚、酚類物質(zhì)等等，廢水呈紅褐色，含 有生物累積毒性類物質(zhì)。 (4)制藥廢水(抗生素廢水)C0D含量12000 30000mg/L主要含有生化抑制性 物質(zhì)，廢水中的吡啶、呋喃類物質(zhì)的生物累積抑制作用。此外，廢水中還含有雜環(huán)、對稱性芳 香族化合物。 傳統(tǒng)的生化單元采用鼓風(fēng)穿孔曝氣，具有氧利用效率低、混合不均勻、曝氣孔容易 堵塞導(dǎo)致風(fēng)壓上升等問題。在高濃度工業(yè)廢水處理過程中，往往因為混合不均勻?qū)е抡w 效果惡化等等，不管采用推流式還是完全混合式工藝，都存在處理死角、維修困難、微生物 活性收抑制等問題。以傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣為例，氧利用率僅僅為20% 30%，曝氣過程中容 易形成死角，一旦出現(xiàn)檢修問題需要將水排干，并且不能夠有效提高污泥負荷，對于傳統(tǒng)高 濃度、難降解制藥廢水，其對C0Dcr去除效率僅僅為60X，增加了后續(xù)處理的有機物負荷。 同時，缺乏高效的混合方式，不利于活性污泥的快速降解能力，容易導(dǎo)致降解中間產(chǎn)物的生 成。 當前，高濃度、難降解工業(yè)廢水缺乏高效、經(jīng)濟合理的處理方式，缺乏穩(wěn)定、可靠的 運行模式。隨著國家日益嚴格的排放標準，特別在某些敏感地區(qū)的環(huán)境"提標"政策(譬如太湖、滇池)，常規(guī)的預(yù)處理、生化工藝、物化工藝、深度處理工藝等串聯(lián)使用時并不能使污 水處理達標，并且業(yè)主還需要承擔高昂的投資運行費用。特別是普遍采用的主要由膜處理、 活性碳吸附、Fenton試劑為主的高級氧化技術(shù)，運行費用高昂、投資成本巨大、設(shè)備穩(wěn)定性 和針對性不強等諸多因素限制了其在高濃度、難降解廢水處理工藝中的廣泛應(yīng)用。新興的 蒸發(fā)技術(shù)(譬如GEBerz的LZD [Liquid Zero Discharge]技術(shù))在高濃度、難降解工業(yè)廢 水上也得到了一定的應(yīng)用，其高投資成本(噸水投資5-10萬元)、濃液的焚燒與二次污染問 題、可揮發(fā)性污染物的轉(zhuǎn)移問題、運行費用高昂(100 200元/t水)將限制其在工業(yè)廢水 領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 中國專利ZL 200410091801. x發(fā)明了一種帶有凸形圓環(huán)結(jié)構(gòu)的自吸式氣液兩相 噴嘴，利用噴嘴的縮放結(jié)構(gòu)能夠促進氧的利用和充分傳質(zhì)，其未能在高濃度廢水處理過程 進行應(yīng)用。 中國專利ZL 20051011108. 2提出一種混合型的生物處理系統(tǒng)，利用射流曝氣和 鼓風(fēng)曝氣進行高效的傳質(zhì)及混合過程，降低了反應(yīng)器的能耗，后續(xù)利用2級氣浮進行處理， 一級氣浮污泥回流，二級氣浮深度處理，但其傳質(zhì)能力仍需進一步增強，氣浮工藝在后續(xù)處 理過程中需要消耗大量的能耗，加藥處理也需要較高的處理成本，其亦沒有提供工業(yè)廢水 領(lǐng)域的應(yīng)用實例。 目前，現(xiàn)有技術(shù)沒有對此類廢水取得良好的處理效果，其水質(zhì)的COD含量高、色度 高、氣味重、毒性高，成為環(huán)境產(chǎn)業(yè)臭名昭著的廢水。現(xiàn)有的技術(shù)難以抗擊高濃度、難降解廢 水的毒性和有機物負荷，系統(tǒng)中持久性污染物存在將影響普通生化系統(tǒng)長久穩(wěn)定的運行。
目前，高濃度、難降解工業(yè)廢水使用常規(guī)工藝處理存在如下問題(l)高濃度工業(yè) 廢水對普通生化系統(tǒng)具有沖擊負荷，破壞大系統(tǒng)穩(wěn)定運行，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化；(2)高濃度 工業(yè)廢水中難降解的顯色基團將導(dǎo)致處理后出水的表觀顏色；(3)高濃度廢水中的持久性 有機污染物長期積累，一定時期后，將影響生化系統(tǒng)的效能； 為提高高濃度工業(yè)廢水的處理效果，為難降解工業(yè)廢水提供全新的解決方案，特 別是針對高濃度工業(yè)廢水可生化性差、生物抑制性物質(zhì)含量高等問題，提出可行、經(jīng)濟、高 效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改進的復(fù)合型生物處理裝
置，其可為現(xiàn)有污水處理技術(shù)中針對復(fù)雜工業(yè)廢水缺乏合理處理手段的有益補充。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種高效復(fù)合型生物處理裝置，包括離心鼓風(fēng)機7、進水管1、水質(zhì)改善池3、混合 池10、生化池17、脫氣池22、沉淀池25，在所述生化池17前增設(shè)了水質(zhì)改善池3和含布水 板的混合池10，生化池17通過出水槽29與脫氣池22相連，脫氣池22通過管路24與沉淀 池25相連，所述生化池17中同時具有射流器13、射流器供氣閥32和與離心鼓風(fēng)機7相連 的軟管曝氣30，也就是同時具有射流和鼓風(fēng)曝氣兩種形式，極大的促進了裝置中微生物的 傳質(zhì)過程，生化池17中有兩個溢出槽，一個溢出槽即回流槽28出水進入混合池10與進水 相連，一個溢出槽即出水槽29出水與脫氣池22相連，脫除污泥中微氣泡進入沉淀池25，沉 淀池25污泥回流至混合池10與進水均質(zhì)。
所述水質(zhì)改善池3中填充40 % 80 %的纖維填料，纖維填料酯化率高于9 % 。本發(fā)明采用酸化水解作為水質(zhì)改善池，能夠有效削減水體的毒性、提高廢水可生化性，促進難降解大分子物質(zhì)小分子化，為后續(xù)高效好氧處理創(chuàng)造必要的水質(zhì)條件，同時混合池中掛有填料，提高了系統(tǒng)抗擊負荷的能力。 本發(fā)明在射流器產(chǎn)生的強大噴射水流同時，增加了鼓風(fēng)軟管曝氣裝置，形成整個高效曝氣池中的湍流內(nèi)循環(huán)，氣體在上升的過程中因水流的夾裹作用重新回到內(nèi)循環(huán)過程，提高了氧利用效率。所述軟管曝氣30所用的軟管材質(zhì)為含氟聚合物。軟管曝氣30的風(fēng)量通過閥門15和閥門16控制。 混合池10中設(shè)有進行固液混合的隔墻9，隔墻9長度為池寬的1/3 2/3。
所述生化池17中設(shè)有套筒14，套筒14的主要作用是用來布水，維持生化系統(tǒng)中的布水均勻。 所述射流器13上裝有維持射流器穩(wěn)定運行的套管18，套筒18的長度為生化池17池深的1/3 2/3，套筒18寬度為生化池17的1/4 1/3。 所述回流槽28和出水槽29出水的水量通過閥門11和閥門20分別來控制。
所述脫氣池22中設(shè)有軟管23，軟管23的的出氣量和氣泡尺寸由閥門21控制。
所述沉淀池25中設(shè)有泥斗31，污泥26經(jīng)閥門19控制后回流至混合均質(zhì)池10中。
本發(fā)明裝置具有如下優(yōu)點 (1)整個處理系統(tǒng)無需投加混凝劑和絮凝劑，減少了用戶的運行和管理成本，同時也消除了抑制基團(譬如金屬離子)對微生物的抑制作用。 (2)采用高效生化池外循環(huán)與內(nèi)循環(huán)有機結(jié)合的混合方式，內(nèi)循環(huán)廢水處于完全混合式狀態(tài)，保證污染物處于高效降解模式，外循環(huán)使用改善池出水、回流污泥和回流水相混合的處理模式，使進水迅速傳質(zhì)、均質(zhì)與污泥吸附，提高了進水的水質(zhì)和后續(xù)的處理效率。 (3)整個系統(tǒng)處理效率可以根據(jù)水質(zhì)波動進行調(diào)整，特別適合經(jīng)常轉(zhuǎn)換產(chǎn)品的企業(yè)。通過控制兩個溢出槽出水的水量，降低溢出槽出水水質(zhì)的毒性和有機負荷，維持好氧系統(tǒng)中微生物的活性。 (4)改變了單一射流器工作的模式，射流器具有傳質(zhì)效率高的特點，同時能耗亦巨大。本發(fā)明使用射流水泵將廢水從射流器中噴出，從而形成氣、液、固三相的劇烈混合與質(zhì)量傳遞，在射流水泵進水過程中，補充了鼓風(fēng)曝氣供氧，并通過菌膠團的破碎而增加活性污泥的比表面積，從而取得優(yōu)質(zhì)的混合效果。因無需考慮射流過程中對氣的攜帶，極大地降低了能耗。 (5)本系統(tǒng)具有高效抗負荷沖擊能力，在系統(tǒng)中具有三重水質(zhì)改善措施。在高效生化池前增設(shè)了水質(zhì)改善池和含布水板的混合池，具有改善廢水水質(zhì)、抗沖擊負荷，最大限度的提高高效生化系統(tǒng)中的廢水水質(zhì)，同時通過控制回流比和回流污泥量，進一步提高進入生化池中的廢水水質(zhì)。 (7)本發(fā)明增設(shè)脫氣池，通過增加軟管表面孔的直徑，利用生成的大氣泡促進污泥中微氣泡的排出，出水進入沉淀池處理后達標排放，從而避免氣浮過程中導(dǎo)致的泥水分離較差的現(xiàn)象。沉淀池污泥回流至混合池中，維持高效生化池中的污泥濃度和硝化菌的含量。
(8)本發(fā)明裝置處理靈活，如果廢水可生化較好，可直接超越水質(zhì)改善池直接進入高效生化曝氣池，從而減少了投資費用。對于高效生化池，可以設(shè)計為適合客戶需求的各種構(gòu)造，從而便于維修、管理，亦可降低投資。


圖1為本發(fā)明高效復(fù)合型生物處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標號說明 1-進水管 2-布水器 3-改善池 4-填料 5-液下攪拌系統(tǒng) 6-水位 7-離心鼓風(fēng)機 8-水質(zhì)改善池出水 9-混合池隔墻 10-混合池 11、12、15、16、19、20、21、32_閥門 13-射流器 14-套筒 17-生化池 18-射流器套管 22-脫氣池 23-脫氣池中軟管 24-管路 25-沉淀池 26-沉淀污泥 27-出水管 28-回流槽 29-出水漕 30-軟管曝氣 31-泥斗
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對發(fā)明作進一步的描述。
實施例1 本發(fā)明主要設(shè)備包括離心鼓風(fēng)機7、進水管1、布水器2、與進水管1相連的水質(zhì)改善池3，水質(zhì)改善池出水進入混合池10，混合池中布有隔墻9，水質(zhì)改善池出水8在混合池10與回流水28、回流污泥26混合后，由射流水泵12經(jīng)射流器13噴射出，并通過閥門32控制鼓風(fēng)曝氣量(包含水夾氣和充氣兩種形式)，在高效生化池17中充分反應(yīng)，高效生化池中有套筒14，出水經(jīng)過溢流槽29進入脫氣池22中，脫氣后進入沉淀池25沉淀后，達標排放。水質(zhì)改善池使用液下攪拌系統(tǒng)5進行污泥混合，混合池中掛有填料4，填充率為40% -80% ，控制水位6自流至混合池10中?；旌铣?0中采用隔墻9進行固液混合，從而實現(xiàn)高效的傳質(zhì)過程。高效生化池中同時具有射流曝氣13和軟管曝氣30，軟管曝氣通過閥門15和閥門16控制風(fēng)量，射流器上具有套管18，維持射流器的穩(wěn)定運行。閥門11和閥門20分別用來控制回流槽28和出水槽29出水的水量，閥門21控制脫氣池22中軟管23的出氣量和氣泡尺寸。沉淀池25中具有泥斗31，污泥26經(jīng)閥門19控制后回流至混合均質(zhì)池10中。
在實施過程中，高濃度廢水由進水管1經(jīng)布水系統(tǒng)2進入水質(zhì)改善池3中，布水系統(tǒng)2可以均勻的維持進水水質(zhì)，維持水質(zhì)的正態(tài)分布(避免偏態(tài)分布)，水質(zhì)改善池3中掛有填料4，填料表面附著牢固的生物膜，廢水在水質(zhì)改善池3中降低有機物負荷、削減毒性并提高可生化性，改善廢水進入后續(xù)處理的水質(zhì)條件。水質(zhì)改善池3經(jīng)出水管8排入混合池10中，與回流水28充分混合后，通過4道隔墻9并與回流污泥26混合后，經(jīng)射流水泵12抽提，由射流器13噴射而出，并通過風(fēng)機和閥門32控制水體中鼓風(fēng)量，射流器具有收縮管的結(jié)構(gòu)，通過套管18進行定位，出水在內(nèi)循環(huán)套桶14噴射而出，形成圖1中所示的水流循環(huán)模式，混合液上升過程中，提升力不夠，依靠曝氣軟管30提供提升力，從而形成氣、液、固的充分混合，整個混合區(qū)形成高效傳質(zhì)的湍流區(qū)，污泥受到剪切和破碎，形成比表面積巨大、活性增強的微小菌膠團，廢水進入高效生化池17后，有機物由無數(shù)個微小菌膠團包裹，從而實現(xiàn)良好的有機物去除過程。在廢水水質(zhì)發(fā)生波動時，除水質(zhì)改善池3和混合池10均質(zhì)功能外，控制高效生化池17回流水28和出水槽29的流量比，增加進水水質(zhì)稀釋比例，滿足整個系統(tǒng)的高效運行狀態(tài)。射流器13噴射出氣水混合物，形成巨大的沖擊力導(dǎo)致氣還沒有上升至出水槽29時又再次巻入至套筒14中，實現(xiàn)高效的氧利用率。高效生化池17出水進入脫氣池22，脫氣池22中使用軟管22提供大氣泡改變菌膠團的表面張力，迫使菌膠團夾帶的微氣泡排出，避免污泥在沉淀池25中上浮，同時脫氣池22中具有的兼氧環(huán)境，又能夠促進某些在好氧階段不能降解或者好氧代謝產(chǎn)物的降解，進一步降低有機物負荷。脫氣池22中的泥水混合物由管路24進入沉淀池25中，高效沉淀，沉淀污泥26進入泥斗31，達標出水經(jīng)出水管27達標排放，沉淀污泥26經(jīng)閥門19回流至混合池中，維持污泥活性和微生物間的相互競爭，保證高效生化池17的處理效率。
實施例2 取某煤氣化生產(chǎn)過程廢水，廢水色度為2000 2500倍，C0D濃度為2500 3000mg/L，B0D/C0D小于0. l，氨氮濃度為300 400mg/L，揮發(fā)酚濃度為400 500mg/L，經(jīng)過本發(fā)明處理后，總停留時間為36 48h，出水COD為200 300mg/L，氨氮濃度12 15mg/L，色度小于100倍，揮發(fā)酚濃度小于4mg/L，整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行3個月，耐受室外溫度為0 4(TC，污泥幾乎沒有活性不受廢水負荷沖擊的影B向。使用常規(guī)生物處理系統(tǒng)，微生物系統(tǒng)因高負荷的揮發(fā)酚濃度導(dǎo)致污泥系統(tǒng)運行不正常，回流比要做到10 : 1 20 : l，才能夠滿
足系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
實施例3取某制藥廢水，COD濃度為25000 30000mg/L， BOD/COD為0. 2 0. 3時，經(jīng)過本
發(fā)明系統(tǒng)處理后，總停留時間為48 64h時，處理出水COD為200 250mg/L，去除率達到99%，整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行，體現(xiàn)整個系統(tǒng)運行的高效性。常規(guī)活性污泥法很難形成穩(wěn)定的污泥體系，容易受到廢水毒性的抑制，出水COD超過500mg/L。
權(quán)利要求
一種高效復(fù)合型生物處理裝置，包括離心鼓風(fēng)機(7)、進水管(1)、水質(zhì)改善池(3)、混合池(10)、生化池(17)、脫氣池(22)、沉淀池(25)，其特征在于在所述生化池(17)前增設(shè)了水質(zhì)改善池(3)和含布水板的混合池(10)，生化池(17)通過出水槽(29)與脫氣池(22)相連，脫氣池(22)通過管路(24)與沉淀池(25)相連，所述生化池(17)中同時具有射流器(13)和與離心鼓風(fēng)機(7)相連的軟管曝氣(30)，生化池(17)設(shè)有與混合池(10)相連的回流槽(28)和與脫氣池(22)相連出水槽(29)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于所述水質(zhì)改善 池(3)中填充40 % 80 %的纖維填料，纖維填料酯化率高于9 % 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于混合池(10)中 設(shè)有進行固液混合的隔墻(9)，隔墻(9)長度為池寬的1/3 2/3。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于所述生化池 (17)中設(shè)有用來均勻布水的套筒(14)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于所述射流器 (13)上裝有維持射流器穩(wěn)定運行的套管(1S)，套筒(18)的長度為生化池(17)池深的 1/3 2/3，套筒(18)寬度為生化池(17)的1/4 1/3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于所述軟管曝氣 (30)所用的軟管材質(zhì)為含氟聚合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于軟管曝氣 (30)的風(fēng)量通過閥門(15)和閥門(16)控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于回流槽(28)和 出水槽(29)出水的水量通過閥門(11)和閥門(20)分別來控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于脫氣池(22)中 設(shè)有軟管(23)，軟管(23)的出氣量和氣泡尺寸由閥門(21)控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效復(fù)合型生物處理裝置，其特征在于沉淀池(25) 中設(shè)有泥斗(31)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高效復(fù)合型生物處理裝置，包括離心鼓風(fēng)機7、進水管1、水質(zhì)改善池3、混合池10、生化池17、脫氣池22、沉淀池25，在所述生化池17前增設(shè)了水質(zhì)改善池3和含布水板的混合池10，生化池17通過出水槽29與脫氣池22相連，脫氣池22通過管路24與沉淀池25相連，所述生化池17中同時具有射流器13和與離心鼓風(fēng)機7相連的軟管曝氣30、射流器供氣閥32，生化池17中有兩個溢出槽，一個溢出槽即回流槽28出水進入混合池10與進水相連，一個溢出槽即出水槽29出水與脫氣池22相連，脫除污泥中微氣泡進入沉淀池25，沉淀池25污泥回流至混合池10與進水均質(zhì)。本發(fā)明裝置具有降低了能耗，提高了高濃度工業(yè)廢水的處理效率，便于維修和管理等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/12GK101693580SQ20091019732
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者龐維海, 張亞雷, 王海峰, 章明 申請人:同濟大學(xué);上海明諾環(huán)境科技有限公司;