專利名稱：一種多功能好氧生物流化床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境工程中有機(jī)污水生物處理設(shè)備領(lǐng)域。尤其對(duì)生活污水；以農(nóng)、林、牧、付、魚(yú)為原料的各加工行業(yè)；輕工、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的中、低濃度的有機(jī)污水；以及經(jīng)過(guò)厭氧消化后的污水，有很高的去除效率。
目前國(guó)內(nèi)外環(huán)境專家公認(rèn)對(duì)有機(jī)污水使用好氧方法處理，不但處理效率高，且處理的徹底，處理后達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。但是該法必須向污水中充足夠的氧氣和較長(zhǎng)的接觸時(shí)間，才能達(dá)到較高的處理效果。這樣勢(shì)必建造龐大的鋼筋混凝土曝氣池，還必須有價(jià)格較高的大氣量的空氣壓縮機(jī)。以致于基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用昂貴，被視為一種高投資、高運(yùn)行費(fèi)用的方法。近年來(lái)利用運(yùn)行費(fèi)用低廉的氧化塘和氧化溝處理工藝受到重視，但占地面積特別大，對(duì)于人口稠密的地區(qū)也正是產(chǎn)生污水量最大的地區(qū)，由于地價(jià)的昂貴，或者沒(méi)有足夠的土地面積可占而不可行。這樣國(guó)內(nèi)外環(huán)境專家不得不另尋出路。
美國(guó)哥德勒斯公司發(fā)明的自吸式射流曝氣設(shè)備，如圖1所示。有機(jī)污水通過(guò)閘門(mén)［2］沉淀池［3］的污泥回流閘門(mén)［1］，同時(shí)按比例地由污水泵［4］打入射流器［8］中，由于水的高速射流在腔內(nèi)形成負(fù)壓，空氣由進(jìn)氣管［9］吸入，同時(shí)空氣和污水由噴射管［5］噴出。被打碎的微小氣泡和污水在曝氣池［6］內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，氣泡在上浮的過(guò)程中不斷變大，最后從水面逸出。污水在池內(nèi)的好氧菌生長(zhǎng)繁殖并消化污水中的有機(jī)物質(zhì)，經(jīng)消化后的污水由出水管［10］回流到沉淀池［3］中，消化后的水從沉淀池［3］上部流出。［7］為射流器的支架。
圖2為日本川崎公司發(fā)明的自吸式渦輪充氧機(jī)曝氣設(shè)備。它的工作過(guò)程是有機(jī)污水和沉淀后污泥通過(guò)進(jìn)水管［20］打入鋼筋混凝土池［11］內(nèi)，污水充滿后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)［15］電機(jī)輸出軸與空心的渦輪軸［13］和渦輪［12］聯(lián)接，在渦輪軸聯(lián)接處的空腔內(nèi)有一個(gè)小風(fēng)扇［17］。當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)后，渦輪高速旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)污水混合，同時(shí)由于線速度很高使渦輪處形成負(fù)壓，空氣由進(jìn)氣管［16］通過(guò)空腔由空心渦輪軸噴入污水中。為了增加噴入的空氣量，小風(fēng)扇又強(qiáng)制進(jìn)風(fēng)，被打碎的微小氣泡與污水一起循環(huán)。氣泡在上升過(guò)程中不斷碰撞由小變大而浮上水面跑出。消化后的水及活性污泥由排出管［18］排入沉淀池［19］中，沉淀后的濃縮污泥通過(guò)閘門(mén)［21］，被處理的污水通過(guò)閘門(mén)［22］，兩者按一定比例進(jìn)入［23］污泥泵的入口，泵的出口通過(guò)進(jìn)水管［20］打入混凝土池內(nèi)，這樣完成污泥的循環(huán)，提高池內(nèi)的污泥濃度，達(dá)到處理效果高和污水停留時(shí)間短的目的。
從圖1和圖2可以看出，比傳統(tǒng)利用壓縮空氣機(jī)充氧要經(jīng)濟(jì)的多，同時(shí)氧的利用率提高6倍左右，污水在池中的停留時(shí)間比傳統(tǒng)設(shè)備縮短2倍多。但是還有很多不足之處。如打碎的微小氣泡的運(yùn)行途徑短，就逸出水面，而溶解氧低，也就是氧的利用率還低；在該設(shè)備內(nèi)氣液兩相不能達(dá)到完全混合，不能保證出水的水質(zhì)穩(wěn)定；為了提高池內(nèi)活性污泥濃度，必須在池外建沉淀池，用泵將沉淀污泥打回池內(nèi)，浪費(fèi)動(dòng)力；污水在池內(nèi)停留時(shí)間還長(zhǎng)，勢(shì)必池子容積大，造價(jià)高等等不足之處。要想設(shè)備的體積小，效率高，必須做到污水池內(nèi)有充足的氧，同時(shí)氧的利用率高而消耗動(dòng)力少；其二池內(nèi)活性污泥濃度(微生物多)高，而消化有機(jī)物多；第三在池內(nèi)氣、水、固達(dá)到瞬時(shí)完全混合，提高氣、水、固三相傳質(zhì)效率。從上面圖1和圖2中可以看到，還沒(méi)有達(dá)到上面所說(shuō)三點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的，旨在解決上述難點(diǎn)，提出一種多功能好氧生物流化床。在流化床內(nèi)裝填表面積巨大的顆粒物(如砂子、陶粒、沸石等)，好氧微生物附著上面生長(zhǎng)繁殖，增加活性污泥濃度。利用射流器(或微孔曝氣器)將空氣、污水及各種溶液打入第二射流器中，由于高速射流又將底部污水和顆粒物卷吸到第二射流器內(nèi)，通過(guò)擴(kuò)散管氣、水、固一起噴入流化床中心導(dǎo)筒，延導(dǎo)筒向上流到筒的上緣，在此處進(jìn)行氣、水、固三相分離，大部份水和全部顆粒物由內(nèi)外筒夾隙向下流動(dòng)，到底部又被高速射流所卷吸，就這樣不斷的上下循環(huán)。使氣、水、固達(dá)到完全混合，達(dá)到最大傳質(zhì)效率。氣體和多余的一部分污水及微小活性污泥向上流動(dòng)到三相分離器內(nèi)，氣體在頂部排出，微小活性污泥在此沉淀，沉淀的污泥又從內(nèi)外筒之夾隙向下流動(dòng)。使流化床內(nèi)充滿污泥和顆粒物，達(dá)到活性污泥濃度最高的程度，加速污水中有機(jī)物的消化，縮短了在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間，多余的活性污泥由三相分離器的中部排出，凈化后的清水由三相分離器的頂部排出。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)①活性污泥濃度高，去除率高，污水停留時(shí)間短，設(shè)備的體積小，占地面積??；②由于傳質(zhì)效率高，設(shè)備的容積負(fù)荷高；③氧的轉(zhuǎn)移率高，充氧量少，也就是消耗空氣量少，動(dòng)力消耗少；④運(yùn)行方式靈活，可單臺(tái)使用，多臺(tái)并聯(lián)和串聯(lián)使用，生產(chǎn)易商品化。


附圖1為自吸式射流曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為自吸式渦輪充氧機(jī)曝氣設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為一種多功能好氧生物流化床結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為一種多功能好氧生物流化床進(jìn)水和進(jìn)氣的另一種方法結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合圖3將進(jìn)一步描寫(xiě)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)。
用離心風(fēng)機(jī)將有壓力的風(fēng)，從射流器入口［31］射入，在射流器內(nèi)形成負(fù)壓，將有機(jī)污水和藥液從吸入口［32］吸入，污水、藥液和空氣在此處高速混合后，由噴嘴［33］噴入第二射流器［34］中，經(jīng)喉管和擴(kuò)散管?chē)娙胫行膶?dǎo)筒［35］中。此時(shí)氣、水、固(筒內(nèi)填的顆粒物)三相充分混合達(dá)到最大的氧轉(zhuǎn)移率和最大的傳質(zhì)作用，繼續(xù)向上流動(dòng)到中心導(dǎo)筒上緣。在中心導(dǎo)筒內(nèi)上升流速必須控制在顆粒物自由沉降速度的0.5～10倍之間。由于中心導(dǎo)筒上緣的截面積擴(kuò)大，使長(zhǎng)滿生物的顆粒物和大的污泥團(tuán)一起從中心導(dǎo)筒與外壁［36］之環(huán)隙向下流動(dòng)。環(huán)隙面積與中心導(dǎo)筒面積之比在此0.8～3.8之間。顆粒物與大的污泥團(tuán)到底部又被噴嘴［33］引射到中心導(dǎo)筒內(nèi)，這樣顆粒物與大的污泥團(tuán)不斷循環(huán)，加強(qiáng)了氣、水、固三相的傳質(zhì)作用。為保證顆粒物的最大循環(huán)量，氣、液比必須控制在31～151的范圍內(nèi)。小的污泥團(tuán)、氣、水向上流到三相分離器的內(nèi)筒［42］中，氣體從排氣管［43］排出。水和小的污泥團(tuán)從內(nèi)筒上部的孔眼流到中筒［40］所形成的導(dǎo)流區(qū)內(nèi)，繼續(xù)向下流動(dòng)，最后從中筒底部的孔眼流到與三相分離器外筒［39］所形成的澄清區(qū)，由于該區(qū)截面積很大，上升流速控制在0.1～5毫米／秒范圍內(nèi)。由于上升流速很小，使小的污泥團(tuán)懸浮在此區(qū)域，使出水起到過(guò)濾作用，出水從排水槽［41］通過(guò)排水管［44］排出，懸浮的污泥定期由排泥槽［38］通過(guò)排泥管［45］排出。易于沉淀的污泥團(tuán)及小的顆粒物，通過(guò)三相分離器的喇叭口及延長(zhǎng)部分［37］與外筒［39］所形成的環(huán)隙向下流動(dòng)，最后流到［35］和［36］所形成的環(huán)隙，再一次參與循環(huán)。［46］為好氧生物生長(zhǎng)繁殖附著的顆粒物(如砂子、陶粒、沸石等)，顆粒物的顆徑控制在0.3～5毫米為宜。［47］為流化床裙座。［48］為放空管和反沖管。
附圖4為一種多功能好氧生物流化床進(jìn)水和進(jìn)氣的另一種方法，結(jié)合圖4將進(jìn)一步描述該方法的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與圖3不同之處在于進(jìn)氣和進(jìn)水方法不同，其余相同之處不再重復(fù)。壓縮空氣由進(jìn)氣管［51］進(jìn)入，然后通過(guò)微孔曝氣器［55］的小孔噴出，使氣、水、固三相在中心導(dǎo)筒［54］向上流動(dòng)，達(dá)到中心導(dǎo)筒上緣后，污泥團(tuán)和顆粒物由中心導(dǎo)筒［54］和外筒［53］的環(huán)隙向下流，由于噴出氣速大，使污泥團(tuán)及顆粒物又被卷吸到中心導(dǎo)筒再一次參與循環(huán)。［56］為進(jìn)水管、反沖管及排空管。［52］為流化床裙座。
本實(shí)用新型經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明。兩種進(jìn)水和進(jìn)氣方法均能達(dá)到滿意效果，在處理啤酒廢水時(shí)，COD去除率在80％以上，BOD為95％以上。廢水在流化床內(nèi)停留時(shí)間為一小時(shí)，是其他曝氣法停留時(shí)間的1／10～1／3。所產(chǎn)生的污泥容易沉淀，產(chǎn)生的污泥量是一般方法的一半左右。COD容積負(fù)荷為41Kg／m.d而高負(fù)荷活性污泥法只有2～4Kg／m.d。氧的利用率高，每公斤BOD所消耗的空氣量為9M／KgBOD，而最高活性污泥法為40～60m／kgBOD。該設(shè)備占地面積是其它活性污泥法的1／10～1／4。
權(quán)利要求1.一種多功能好氧生物流化床，其特征在于進(jìn)水進(jìn)氣，循環(huán)流化區(qū)，三相分離器和顆粒物四部份所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧生物流化床，其特征在于，進(jìn)水進(jìn)氣由壓縮氣管和進(jìn)水管一起進(jìn)入第一級(jí)射流器，其噴出管又是第二級(jí)射流器噴咀，以及第二級(jí)射流器的喉管、擴(kuò)散管所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧生物流化床，其特征在于，進(jìn)水進(jìn)氣由壓縮氣管、微孔曝氣器和進(jìn)水管所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧生物流化床，其特征在于，循環(huán)流化區(qū)由中心導(dǎo)筒和外壁所組成，中心導(dǎo)筒與外壁所形成的環(huán)隙面積與中心導(dǎo)筒面積之比為0.8～3.8范圍內(nèi)，中心導(dǎo)筒上升流速為導(dǎo)筒內(nèi)顆粒物自由沉降速度的0.5～10倍之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧生物流化床，其特征在于，三相分離器由內(nèi)筒、中筒和外筒所組成，污水在中筒和外筒所形成環(huán)隙內(nèi)的上升流速必須控制在0.1～5毫米／秒范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的好氧生物流化床，其特征在于，顆粒物為陶粒、石英砂和沸石等，顆粒物的粒徑在0.2～5毫米之間。
專利摘要一種多功能好氧生物流化床，適宜處理生活污水；以農(nóng)、林、牧、副、漁為原料的各種工業(yè)污水；以及輕工、化工等各類企業(yè)所產(chǎn)生的中、低濃度的有機(jī)污水。主要結(jié)構(gòu)由三部分組成進(jìn)水和進(jìn)氣系統(tǒng)，循環(huán)流化區(qū)，上部為污泥過(guò)濾澄清區(qū)。在處理有機(jī)污水時(shí)，由于活性污泥濃度高，又有充足氧，在短的時(shí)間內(nèi)就有很高的處理效果。并且空氣用量少，污泥量少，污水處理徹底，出水達(dá)標(biāo)。本實(shí)用新型還具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用低，可單獨(dú)使用，也可并聯(lián)和串聯(lián)使用，易商品化。凡是能用一般好氧和厭氧處理的污水，本實(shí)用新型均有較高的處理綜合效益。
文檔編號(hào)B01J8/24GK2154859SQ9320589
公開(kāi)日1994年2月2日 申請(qǐng)日期1993年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月17日
發(fā)明者王振聲 申請(qǐng)人:王振聲