專利名稱：一種上流式好氧生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種上流式好氧生物反應(yīng)器，主要通過超微氣泡與上流式進(jìn)水充分混合以提高氧轉(zhuǎn)移效率，同時(shí)不斷下沉的超微氣泡還可以與反應(yīng)器底部的好氧污泥充分接觸以提高其生物活性，從而可以充分降解進(jìn)水中的有機(jī)污染物。屬于環(huán)境工程和廢水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全社會(huì)對環(huán)境保護(hù)和污染治理的日趨重視，如何高效去除廢水中有機(jī)污染物，以保證國民經(jīng)濟(jì)增長的可持續(xù)性已迫在眉睫。作為運(yùn)用生物化學(xué)原理去除水中污染物的措施之一，好氧生物處理因其快速高效而被廣泛采用。然而，在影響廢水好氧生物處理的各主要因素中，如何提高氧的傳遞效率正成為日漸關(guān)注的焦點(diǎn)。這是由于，較高的氧傳遞效率不僅可以有效好氧生物反應(yīng)裝置中好氧污泥的生物活性，從而促進(jìn)廢水一污泥一氧的充分混合，而且還可以降低好氧生物反應(yīng)器的主要瓶頸，即反應(yīng)器的能耗和運(yùn)行成本。通常，增進(jìn)溶氧方法大多依靠增氧泵砂頭來提高水中氧的飽和度。然而，這種氣泡由于顆粒大因而與水體的接觸表面積較小，并且由于大的氣泡在水中上升速度較快因而逗留時(shí)間過短，進(jìn)而達(dá)不到理想的溶氧效果。作為射流曝氣方式的延伸和補(bǔ)充，在本發(fā)明中， 射流曝氣后的氣泡(直徑通常為50-100 μ m)通過突然減壓使其繼續(xù)破碎，被破碎的氣泡通過微孔過濾使其勻質(zhì)后可獲得超微氣泡，氣泡平均大小為在10 μπι以內(nèi)。研究表明，超微氣泡由于其直徑很小因而具有較大的比表面積，從而更容易將氧分子吸附在其表面，同時(shí)由于水分子間的布朗運(yùn)動(dòng)可使得氣泡內(nèi)氣體密度迅速增加，最終導(dǎo)致超微氣泡在水中的下降。因此，當(dāng)好氧生物反應(yīng)器中引入超微氣泡后，不僅可以提高反應(yīng)器充氧效率，從而降低反應(yīng)器能耗和好氧處理工段的運(yùn)行費(fèi)用；此外，還可以利用超微氣泡的下沉特性使其充分與反應(yīng)器底部的污泥接觸，進(jìn)而提高污泥的生物活性，最終進(jìn)一步廢水中有機(jī)污染物的去除效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種可藉由超微氣泡提高氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧生物反應(yīng)器。超微氣泡(本發(fā)明中定義為5-10 μ m)由于直徑小因而比表面積較普通氣泡大，這種氣泡可有效與氧分子結(jié)合進(jìn)而增大與廢水中污染物接觸的機(jī)會(huì)；同時(shí)，由于超微氣泡的沉降特性，可充分與反應(yīng)器中上流式進(jìn)水以及主要集中在底部的污泥結(jié)合。基于以上兩點(diǎn)，本發(fā)明提出的好氧反應(yīng)器可有助于有效克服普通好氧反應(yīng)器充氧效率較低，以及運(yùn)行費(fèi)用較高等不足。本發(fā)明的技術(shù)方案一種通過超微氣泡促進(jìn)氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧反應(yīng)器，反應(yīng)器呈園錐形，上部園周的直徑大于中部反應(yīng)區(qū)園周的直徑，底部呈錐形；反應(yīng)器由超微氣泡發(fā)生裝置(1)，出水回流(2)，泥水分隔擋板(3)，反應(yīng)區(qū)(4)，進(jìn)水口(5)，出水口(6)所組成；反應(yīng)區(qū)(4)中填充生物活性污泥；超微氣泡發(fā)生裝置(1)按裝在反應(yīng)器的上部中央，泥水分隔擋板(3)按裝在反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)(4)上部，出水回流(2)按置在反應(yīng)器的上部一側(cè)，出水口(6)按置在反應(yīng)器的上部另一側(cè)，進(jìn)水口(5)按置在反應(yīng)器底部的一側(cè)；超微氣泡發(fā)生裝置(1)由射流曝氣進(jìn)水口(7)、射流曝氣進(jìn)氣口(8)、減壓室(9)和微孔濾管(10)組成； 射流曝氣進(jìn)水口( 7 )在超微氣泡發(fā)生裝置(1)的上部，射流曝氣進(jìn)氣口( 8 )在超微氣泡發(fā)生裝置(1)的上側(cè)部，住下依次為減壓室(9)，微孔濾管(10)，底部有一超微氣泡出口 ；出水回流(2)通過泵及管路與射流曝氣進(jìn)水口( 7)連接；微孔濾管(10)的濾管孔徑為5-10 μ m ；反應(yīng)器材質(zhì)為不銹鋼或鋼化玻璃，高徑比為2:1-8:1。組成超微氣泡發(fā)生器的微孔濾管(10)可以更換不同孔徑的微孔濾管，以便于清洗和維護(hù)。所述的通過超微氣泡促進(jìn)氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧反應(yīng)器的應(yīng)用方法，由射流曝氣進(jìn)水口(7)和射流曝氣進(jìn)氣口(8)構(gòu)成的射流曝氣頭噴出的高速氣液混合流在通過減壓室(9)時(shí)突然被減壓，導(dǎo)致氣泡被剪切，生成直徑在50-100 μ m的微細(xì)氣泡，這些微細(xì)氣泡在經(jīng)過微孔濾管時(shí)被管壁的濾孔分割成5-10 μ m更均勻和細(xì)微的氣泡，即超微氣泡。本發(fā)明的有益效果作為一種有別傳統(tǒng)供氧方式的好氧生物反應(yīng)器，本發(fā)明所述反應(yīng)器采用超微氣泡自上而下供氣，與來自反應(yīng)器底部的上流式進(jìn)水充分混合。同時(shí)，基于超微氣泡的比表面積大及可以部分下沉等特性，可有效促進(jìn)廢水一空氣一污泥的接觸，從而有效提高反應(yīng)器中的氧傳遞和轉(zhuǎn)移效率，并以此提高廢水的生化處理效果。


圖1本發(fā)明所指上流式好氧生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。1、超微氣泡發(fā)生裝置，2、出水回流，3、泥水分隔擋板，4、反應(yīng)區(qū)，5、進(jìn)水口，6、出水
口，7、射流曝氣進(jìn)水口，8、射流曝氣進(jìn)氣口，9、減壓室，10、微孔濾管。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖1說明如下
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用配備有超微氣泡發(fā)生裝置(1)的升流式好氧生物反應(yīng)器 (圖1)，反應(yīng)器材質(zhì)為不銹鋼或鋼化玻璃，高徑比為2:1-8:1。其中，超微氣泡發(fā)生器(1)由射流曝氣進(jìn)水口(7)、進(jìn)氣口(8)、減壓室(9)和微孔濾管(10)組成，其中氣泡發(fā)生器出氣口伸入反應(yīng)器內(nèi)部(4)泥水分離擋板(3)以下。此外，本發(fā)明所述的超微氣泡發(fā)生裝置中的微孔濾管可以更換，以便于清洗和維護(hù)。好氧反應(yīng)器進(jìn)水方式為上流式進(jìn)水(5)，反應(yīng)器上部設(shè)置聚丙烯材質(zhì)的泥水分離擋板(3)，反應(yīng)器頂部設(shè)置出水回流(2)和出水口(6)。其中含有部分氣泡的反應(yīng)器出水口回流進(jìn)入超微氣泡發(fā)生器，反應(yīng)器出水則在脫除氣泡后排出。如圖1所示，一種上流式好氧生物反應(yīng)器，包括超微氣泡發(fā)生裝置(1)，出水回流 (2)，泥水分隔擋板(3)，反應(yīng)區(qū)(4)，進(jìn)水口(5)，出水口(6)。其中，含部分氣泡的回流水(7) 和壓縮空氣(8)分別進(jìn)入射流曝氣頭后充分混合，氣水混合物高速噴入減壓室(9)，氣泡 (直徑為50-100 μ m)在壓力突然釋放后被分割成較小的氣泡(5-30 μ m)，這些氣泡再進(jìn)入直徑為5-10 μ m微孔濾管(10)后被切割成更小的超微氣泡。與普通氣泡相比，超微氣泡具有更小的比表面積因而能與更多的氧分子結(jié)合；同時(shí)，由于水分子和氧分子間的碰撞以及布朗運(yùn)動(dòng)，使得氣泡內(nèi)的氧分子密度不斷增加，并可最終導(dǎo)致部分超微氣泡下沉。下沉后的
4氣泡與反應(yīng)器底部污泥接觸后，可提高反應(yīng)器底部污泥的生物活性，從而促進(jìn)反應(yīng)器底部初始進(jìn)水中較高濃度污染物的降解。因而，與不使用超微氣泡充氧方式的反應(yīng)器相比，本發(fā)明所述反應(yīng)器可從而進(jìn)一步氧轉(zhuǎn)移效率和反應(yīng)器傳質(zhì)效率。換言之，采用超微氣泡給好氧生物反應(yīng)器充氧，不僅可以迅速提高反應(yīng)器的充氧效率，還可增加反應(yīng)器中廢水一氧氣一污泥的接觸機(jī)會(huì)，并最終提高好氧生物反應(yīng)器的廢水處理效率。 綜上所述，具有下沉特性的超微氣泡與自下而上的反應(yīng)器進(jìn)水以及遍布于反應(yīng)器中的好氧污泥可以充分混合，正是本發(fā)明所述上流式好氧生物反應(yīng)器的顯著特性。
權(quán)利要求
1.一種通過超微氣泡促進(jìn)氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器呈園錐形，上部園周的直徑大于中部反應(yīng)區(qū)園周的直徑，底部呈錐形；反應(yīng)器由超微氣泡發(fā)生裝置 (1)，出水回流(2)，泥水分隔擋板(3)，反應(yīng)區(qū)(4)，進(jìn)水口(5)，出水口(6)所組成；反應(yīng)區(qū) (4)中填充生物活性污泥；超微氣泡發(fā)生裝置(1)按裝在反應(yīng)器的上部中央，泥水分隔擋板 (3)按裝在反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)(4)上部，出水回流(2)按置在反應(yīng)器的上部一側(cè)，出水口(6)按置在反應(yīng)器的上部另一側(cè)，進(jìn)水口(5)按置在反應(yīng)器底部的一側(cè)；超微氣泡發(fā)生裝置(1)由射流曝氣進(jìn)水口(7)、射流曝氣進(jìn)氣口(8)、減壓室(9)和微孔濾管(10)組成；射流曝氣進(jìn)水口( 7 )在超微氣泡發(fā)生裝置(1)的上部，射流曝氣進(jìn)氣口( 8 )在超微氣泡發(fā)生裝置(1)的上側(cè)部，住下依次為減壓室(9)，微孔濾管(10)，底部有一超微氣泡出口 ；出水回流(2)通過泵及管路與射流曝氣進(jìn)水口(7)連接；微孔濾管(10)的濾管孔徑為0. 5-50 μ m ；反應(yīng)器材質(zhì)為不銹鋼或鋼化玻璃，高徑比為2:1-8:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過超微氣泡促進(jìn)氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧反應(yīng)器，其特征在于組成超微氣泡發(fā)生器的微孔濾管(10)可以更換不同孔徑的微孔濾管，以便于清洗和維護(hù)。
3.權(quán)利要求1所述的通過超微氣泡促進(jìn)氧轉(zhuǎn)移效率的上流式好氧反應(yīng)器的應(yīng)用方法， 其特征在于由射流曝氣進(jìn)水口(7)和射流曝氣進(jìn)氣口(8)構(gòu)成的射流曝氣頭噴出的高速氣液混合流在通過減壓室(9)時(shí)突然被減壓，導(dǎo)致氣泡被剪切，生成直徑在50-100 ym的微細(xì)氣泡，這些微細(xì)氣泡在經(jīng)過微孔濾管時(shí)被管壁的濾孔分割成5-10 μ m更均勻和細(xì)微的氣泡，即超微氣泡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種上流式好氧反應(yīng)器(MUAR)，該反應(yīng)器通過超微氣泡提高反應(yīng)器充氧效率并以此降低反應(yīng)器運(yùn)行能耗，屬于環(huán)境工程和污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明反應(yīng)器進(jìn)水方式采用上流式；由射流曝氣噴頭、減壓倉及聚丙烯微孔過濾管組成的超微氣泡發(fā)生裝置產(chǎn)生超微氣泡(直徑5-10μm)后自下而上與進(jìn)水充分混合；反應(yīng)器上部設(shè)置泥水擋板以隔離污泥；出水設(shè)置回流并進(jìn)入超微氣泡發(fā)生裝置。由于其比表面積較小，加上分子間的碰撞和布朗運(yùn)動(dòng)，超微氣泡能夠?qū)崿F(xiàn)在水中的部分沉降，因此具有比普通氣泡更高的氧轉(zhuǎn)移效率，并更好地與反應(yīng)器底部污泥結(jié)合。綜上，與同類反應(yīng)器相比，本發(fā)明所公開的反應(yīng)器更能有效降解反應(yīng)器底部進(jìn)水中的污染物，最終達(dá)到降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。
文檔編號C02F3/24GK102491510SQ20111039952
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者嚴(yán)群, 孫飛, 楊力, 王遠(yuǎn)飛 申請人:江南大學(xué)