專利名稱：改進型egsb反應器及利用其提高有機廢水處理效能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種水處理裝置及其方法，具體涉及ー種在EGSB反應器內(nèi)部增設導流擾流裝置來提高水力流態(tài)從而提高有機廢水處理能力的裝置及利用其進行水處理的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國環(huán)境規(guī)劃與發(fā)展的需要，研究、開發(fā)和完善新型厭氧反應器具有廣闊的應用和發(fā)展前景。 高效厭氧反應器越來越被認為是環(huán)境保護和資源回收的主要技木，目前在廢水處理中應用較多的高速厭氧反應器主要有上流式厭氧污泥床反應器、厭氧流化床、膨脹顆粒污泥床反應器等。厭氧處理所產(chǎn)生的剩余污泥量僅是好氧的1/10，不但耗能少還能產(chǎn)能。以EGSB反應器為代表的高效厭氧反應器エ藝或處理系統(tǒng)處理廢水可以節(jié)省投資，降低能耗和運行費用，而且處理效果也較好，是ー項有吸引力的水處理技木，值得進一步推廣應用。尤其是在經(jīng)濟相對落后的發(fā)展中國家，EGSB反應器與其他反應器相比更具有市場競爭力，它必定會受到專家學者的青睞，具有很高的推廣價值和廣闊的應用前景。然而由于反應器結(jié)構(gòu)和設計思想的不同，EGSB反應器的形狀和尺寸大小各異，并沒有統(tǒng)ー的尺寸比例，每ー個EGSB反應器在運行時根據(jù)運行條件和自身尺寸的影響都有一個最佳上升流速，一般不易調(diào)節(jié)，對有毒廢水的緩沖適應能力較差。另外由于厭氧菌生長緩慢(尤其是產(chǎn)甲烷菌)，反應器啟動期很長，一般需要2 8個月才能正常運行，因此，形成高活性、穩(wěn)定的顆粒污泥所需的長啟動期仍是EGSB反應器所面臨的ー個主要問題。如果能夠解決好厭氧反應器的不足之處，厭氧處理技術(shù)將成為發(fā)展中國家最佳的廢水處理選擇。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決已有EGSB反應器啟動時間長，泥水傳質(zhì)效果低，處理效率低的問題，以及為解決維持必要的上升流速而進行的大流量回流浪費能耗的現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種改進型EGSB反應器及利用其提高有機廢水處理效能的方法，在EGSB內(nèi)部(污泥床區(qū))增設導流擾流裝置來提聞水力流態(tài)從而提聞有機廢水處通能力。本發(fā)明的改進型EGSB反應器是在傳統(tǒng)EGSB反應器的污泥床區(qū)固定安裝有導流擾流裝置，所述導流擾流裝置由相同方向設置的上下兩個類弧形的喇叭口和導流筒組成，所述導流筒與兩個類弧形喇叭ロ同軸心設置；類弧形喇叭ロ由上ロ、下ロ、上口和下ロ之間的支撐壁內(nèi)彎制成，導流筒的下端ロ與下面的類弧形喇叭ロ的上ロ連接，導流筒的頂端距位于其上端的類弧形喇叭ロ底端的距離為上面類弧形喇叭口下口和下面類弧形喇叭口上ロ距離的1/3 2/3。本發(fā)明的利用改進型EGSB反應器提高有機廢水處理效能的方法按照如下步驟進行一、有機廢水從EGSB反應器進水口進入污泥床反應區(qū)，進水的優(yōu)勢水柱進入導流擾流裝置內(nèi)協(xié)助顆粒污泥完成局部循環(huán)；控制進水濃度不低于1000mg/L，水力停留時間不低于
2.5h，反應器內(nèi)的液體表面上升流速控制在1.5 m/h以上，進水COD容積負荷控制在5 20kg/ (m3 · d)；
ニ、經(jīng)過污泥床反應區(qū)導擾流裝置的有機廢水，在污泥床區(qū)上部過渡形成較平穩(wěn)的水流流態(tài)，液體表面上升流速應控制在I. 5 10m/h，然后進入到以三相分離器為主的分離區(qū)，在分離區(qū)內(nèi)進行固、液、氣三相分離；
三、經(jīng)過三相分離器的進行固液分離過的水，集水后分流一部分作為回流水使用，其余的以管道方式排往下一構(gòu)筑物。新增設的擾流導流裝置使EGSB反應器下部反應區(qū)內(nèi)局部的Kup大幅度超過了ー般水平，此狀態(tài)有利于顆粒污泥的膨脹與運動；另外還造成反應器內(nèi)其他區(qū)域產(chǎn)生了低Vup區(qū)，該區(qū)域又正好有利于顆粒污泥的沉降。這便造成了污泥的環(huán)流運動，這種環(huán)流更有利于絮狀微生物菌團凝聚成具有最小表面自由能的規(guī)則顆粒，大部分粒徑分布在O. 8 I. Omm范圍內(nèi)。同時顆粒污泥床層高度也顯著提高，機械強度也明顯增加。本發(fā)明的改進型EGSB反應器應用在處理高濃度水處理工藝的前端，將ー些高濃度、高分子的難降解物質(zhì)降解成為小分子的同時，也為后續(xù)エ藝的可生化性做了充分的準備。本發(fā)明可為高效厭氧反應器的推廣使用提供支持。因為通過改善反應器布水，僅能在反應器最底部改善泥水傳質(zhì)效果；增加回流循環(huán)也是在新增運行能耗的基礎(chǔ)上才能達到傳質(zhì)效果的改善，而內(nèi)置導流擾流裝置的設置，不提高需運行能耗便可能達到改善傳質(zhì)效果的作用，所以本發(fā)明將會為厭氧反應器的研究與應用提供重要的參考依據(jù)及科學指導。本發(fā)明具有以下有益效果
I、本發(fā)明解決了已有EGSB反應器啟動時間長、泥水傳質(zhì)效果低、處理效率低的問題，該處理方法具有操作簡單、安全可靠、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點。2、本發(fā)明建立了可行的、有效的EGSB反應器水力流態(tài)優(yōu)化模型，為厭氧反應器的研究與應用提供了重要的參考依據(jù)及科學指導。3、提出改變反應器內(nèi)部水力流態(tài)來提高反應器泥水傳質(zhì)效果從而提高有機廢水處理效率的高效技術(shù)方案；特別是本發(fā)明在未増加回流循環(huán)即未新增運行能耗的基礎(chǔ)上便能達到傳質(zhì)效果的改善，大大的降低了能耗，節(jié)約了運行成本；且它以現(xiàn)有的EGSBエ藝為基礎(chǔ)，不需要進行大規(guī)模的技術(shù)改造，具有較高的可操作性，有利于水處理的經(jīng)濟運行，具有較高的實用性。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為加設導流擾流裝置的反應器內(nèi)泥、水運動形式示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的利用改進型EGSB反應器提高有機廢水處理效能的方法由以下步驟完成a、制作導流擾流裝置；b、向現(xiàn)有EGSB反應器污泥床區(qū)安裝擾流導流裝置；c、啟動反應器；具體步驟如下
a、設計制作導流擾流裝置
本裝置采用弧形圓筒結(jié)構(gòu)——導流擾流裝置，采用耐腐蝕的不銹鋼或其他高強耐蝕材料制作，并在導流筒外壁附加掛壁生物膜(柔性纖維填料)，具體結(jié)構(gòu)如圖I所示導流擾流裝置由相同方向設置的上下兩個類弧形喇叭ロ 2和導流筒3組成，所述導流筒3與兩個類弧形喇叭ロ 2同軸心設置；類弧形喇叭ロ 2是在同型號的喇叭ロ的基礎(chǔ)上，將其上ロ 2-1和下ロ 2-2之間的支撐壁2-3內(nèi)彎制成，其支撐壁2-3的弧形的圓心角為20 30°。導流筒3的直徑與類弧 形喇叭ロ 2的上ロ 2-1直徑相同，導流筒3的下端ロ與下面的類弧形喇叭ロ 2的上ロ 2-1焊接或鉚接成為一體；導流筒3的高度為上面類弧形喇叭ロ 2下ロ 2-2和下面類弧形喇叭ロ 2上ロ 2-1距離的1/3 2/3。類弧形喇叭ロ 2的上ロ 2_1直徑小于下ロ 2-2直徑?；⌒螆A筒的擾流效果顯著，反應器內(nèi)無絕對死區(qū)和短流現(xiàn)象產(chǎn)生，污泥床層高度和泥水傳質(zhì)效果都顯著提高。此外，反應器底部喇叭口外側(cè)的均勻布水板也被移除，其移除部分所留下的位置，視情況設置防止底部死區(qū)設施。加設導流擾流裝置的反應器內(nèi)泥、水運動形式如圖2所示。在圖2中，水流的方向一直保持上向流狀態(tài)，進水的優(yōu)勢水柱進入類弧形的喇叭ロ 2、導流筒3內(nèi)協(xié)助顆粒污泥完成局部循環(huán)；其他部分進水則沿著V型斜板I向上，經(jīng)過顆粒污泥轉(zhuǎn)向區(qū)8轉(zhuǎn)向，在反應器內(nèi)的外側(cè)呈現(xiàn)上升流狀態(tài)，在泥水雙向流區(qū)4和逐漸沉降的顆粒污泥呈現(xiàn)逆向流狀態(tài)，且在顆粒污泥膨脹區(qū)6維持顆粒污泥不要快速沉降，直到上升到泥水分離區(qū)7為止。在導流筒3外壁固定有柔性纖維性填料5，是對反應器的另ー項改進。目的g在導流擾流區(qū)域充分利用空間，増加微生物量；増加水流向上的阻力，利于顆粒污泥在此區(qū)內(nèi)的下沉，增強環(huán)流、擾流效果，加大傳質(zhì)力度，從而提高反應器運行負荷和去除效率。b、導流擾流裝置的安裝
根據(jù)具體EGSB反應器尺寸大小的不同，導擾流裝置的大小亦有區(qū)別。一般導擾流裝置與反應器的尺寸比例見表I。表I導擾流莊主與反應器的尺寸比例
類另IJ下部喇叭ロ直徑~丨上部喇叭ロ直徑 j導流筒高度
導擾流裝置反應器 1 :1.3 :1.8 |Γ:3. 0^1:5. 5 「1:15 1:25
在實際工程中可參照上表根據(jù)實際情況選擇具體尺寸，若有必要可進行計算機軟件模
擬。導流擾流裝置在新建時采用預埋防腐件方式架設和安裝；在現(xiàn)有改建過程中，可用防腐
或不銹鋼環(huán)形構(gòu)架將導流筒固定在反應器內(nèi)部。三、啟動并運行反應器
一、有機廢水從EGSB反應器進水口進入污泥床區(qū)，進水的優(yōu)勢水柱進入導流擾流裝置內(nèi)協(xié)助顆粒污泥完成局部循環(huán)；一般情況下，進水濃度不低于1000mg/L，水力停留時間不低于2. 5h,反應器內(nèi)的液體表面上升流速控制在I. 5 m/h以上，其運行方式基本與傳統(tǒng)的EGSB反應器相同，進水COD容積負荷一般控制在5 20 kg/(m3 · d)，根據(jù)水質(zhì)不同其去除效果為40 90% ；
ニ、經(jīng)過污泥床反應區(qū)導擾流裝置的有機廢水，在污泥床區(qū)上部過渡形成較平穩(wěn)的水流流態(tài)，液體表面上升流速應控制在I. 5 10m/h，然后進入到三相分離器為主的分離區(qū)，其結(jié)構(gòu)與常規(guī)的EGSB反應器相同，在分離區(qū)內(nèi)進行固、液、氣三相分離，固體(密度較輕的小顆粒或絮狀體)又回到反應器內(nèi)重新參與生物降解和去除有機物的作用，氣體收集回收利用，氣體成分主要為甲烷，每公斤BOD5產(chǎn)氣量約為O. 25m3 ；
三、經(jīng)過三相分離器的進行固液分離過的水，根據(jù)反應器的設計的形式不同，可采用集水渠或其他形式方式集水，分流一部分作為回流水使用，其余的以管道方式排往下ー構(gòu)筑物，其回流量根據(jù)反應器狀態(tài)和上升流速來調(diào)整，一般情況下的回流量約為傳統(tǒng)方式的1/3 1/2。一般情況下，在COD進水COD容積負荷為5 20 kg/(m3 · d)時，根據(jù)水質(zhì)不同其去除率在40 90%之間。以廣州某化工廠為例，現(xiàn)場調(diào)試驗證了經(jīng)過改進加設擾流導流裝置的反應器經(jīng)過47天左右，容積負荷就能達到5. O kg/(m3 · d)，且啟動正常運行后的整個エ藝耐沖擊負荷比原來提高了 20%，出水達到了當?shù)丨h(huán)保局制定的500mg/L的出水合同指標，比原來的出水 為1000mg/L的去除率提高了近50%，并去掉了改進計劃中的高級氧化的環(huán)節(jié)，以及末端的二次膜過濾保證裝置。
權(quán)利要求
1.改進型EGSB反應器，其特征在于在傳統(tǒng)EGSB反應器的污泥床區(qū)固定安裝有導流擾流裝置，所述導流擾流裝置由相同方向設置的上下兩個類弧形喇叭ロ(2)和導流筒(3)組成，所述導流筒(3)與兩個類弧形喇叭ロ(2)同軸心設置；類弧形喇叭ロ(2)由上ロ(2-1)、下ロ(2-2)、上ロ(2-1)和下ロ( 2-2)之間的支撐壁(2-3)內(nèi)彎制成，導流筒(3)的下端ロ與下面的類弧形喇叭ロ(2)的上ロ(2-1)連接，導流筒(3)的頂端距位于其上端的類弧形喇叭ロ(2)底端的距離為上面類弧形喇叭ロ(2)下ロ(2-2)和下面類弧形喇叭ロ(2)上ロ(2-1)距離的1/3 2/3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改進型EGSB反應器，其特征在于所述支撐壁(2-3)的弧形的圓心角為20 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改進型EGSB反應器，其特征在于所述導流筒(3)的直徑與類弧形喇叭ロ( 2 )的上ロ( 2-1)直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的改進型EGSB反應器，其特征在于所述類弧形喇叭ロ(2) 的上ロ(2-1)直徑小于下ロ(2-2)直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的改進型EGSB反應器，其特征在于所述導流筒(3)的外壁固定有柔性纖維性填料(5)。
6.ー種利用權(quán)利要求I所述改進型EGSB反應器提高有機廢水處理效能的方法，其特征在于所述方法如下 一、有機廢水從EGSB反應器進水口進入污泥床反應區(qū)，進水的優(yōu)勢水柱進入導流擾流裝置內(nèi)協(xié)助顆粒污泥完成局部循環(huán)；控制進水濃度不低于1000mg/L，水力停留時間不低于.2.5h，反應器內(nèi)的液體表面上升流速控制在I. 5 m/h以上，進水COD容積負荷控制在5 .20kg/ (m3 · d)； ニ、經(jīng)過污泥床反應區(qū)導擾流裝置的有機廢水，在污泥床區(qū)上部過渡形成較平穩(wěn)的水流流態(tài)，液體表面上升流速應控制在I. 5 10m/h，然后進入到以三相分離器為主的分離區(qū)，在分離區(qū)內(nèi)進行固、液、氣三相分離； 三、經(jīng)過三相分離器的進行固液分離過的水，集水后分流一部分作為回流水使用，其余的以管道方式排往下一構(gòu)筑物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用改進型EGSB反應器提高有機廢水處理效能的方法，其特征在于所述步驟三中，回流量為傳統(tǒng)方式的1/3 1/2。
全文摘要
改進型EGSB反應器及利用其提高有機廢水處理效能的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在傳統(tǒng)EGSB反應器的污泥床區(qū)增設導流擾流裝置，所述導流擾流裝置由上下兩個類弧形喇叭口(2)和導流筒(3)組成，類弧形喇叭口(2)由上口(2-1)、下口(2-2)、上口(2-1)和支撐壁(2-3)制成，導流筒(3)的下端口與下面的類弧形喇叭口(2)的上口(2-1)連接，導流筒(3)的頂端距位于其上端的類弧形喇叭口(2)底端的距離為上面類弧形喇叭口(2)下口(2-2)和下面類弧形喇叭口(2)上口(2-1)距離的1/3～2/3。本發(fā)明處理方法具有操作簡單、安全可靠、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點。
文檔編號C02F3/28GK102642923SQ20121014306
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者劉冬梅, 劉立群, 單琦, 尹德鑫, 張建明, 張棟俊, 王建文, 王德震, 王怡戈, 賈學斌, 鄒亞超, 鄒燚, 馬殿東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學