一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备

摘要

本发明公开了一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，它是在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，外围是好氧淹没式生物膜反应区，厌氧淹没式生物膜反应区密闭，二个反应区内都设置半软纤维填料，底部设置水下推进器；好氧淹没式生物膜反应区填料底部设置水下曝气装置。本处理设备将现有的生物膜反应器、序批式反应器进行了组合优化，并吸收其他污水处理工艺中的优点集成为一个一体化的处理设备，特别适用于对中小水量、高浓度有机废水进行处理中，可减少占地面积，减小投资，方便管理，降低运行费用。

说明书

技术领域：

本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备。

背景技术：

淹没式生物膜和序批式反应器都是应用于废水处理中的现有技术，它们具有各自的优点。与活性污泥法相比，淹没式生物膜具有生物量大，适宜生长世代周期长的微生物，处理能力强，处理效果好，耐冲击负荷，受气温影响小等优点；而序批式反应器(SBR)由于其流态和有机物降解空间推流特性，顺应了当代污水处理所需要的简易、高效、节能、灵活、多功能的发展趋势。但传统针对高浓度有机废水处理工艺中，通常是将厌氧反应器好氧反应器分开建设，土建复杂，占地面积大，针对中小水量处理很不经济，管理不便。

通过科技查新，目前国内外尚未见有关于处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备的报道。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，它是在生物膜法、序批式反应器的基础上发明开发的，主要用于对中小水量、高浓度有机废水进行处理中，拟减少占地面积，减小投资，方便管理，降低运行费用。

本发明的技术方案如下：

一种处理高浓度有机废水的序批式组合生物膜一体化设备，包括池体、半软纤维填料、进水管、出水管及水下推进设备等，必要时可以组合前处理系统。在同一池体内组合两个淹没式生物膜反应区，池体中间为厌氧淹没式生物膜反应区，其外围是好氧淹没式生物膜反应区；厌氧淹没式生物膜反应区密闭；二个反应区内都设置半软纤维填料，底部设置水下推进器；好氧淹没式生物膜反应区填料底部设置水下曝气装置。待处理的高浓度污水首先进入厌氧淹没式生物膜反应区，进行厌氧处理，然后污水通过重力自流进入好氧反应器区，进行好氧处理。这样通过厌氧—好氧生物膜处理，污水得以净化。

本设备的进水管从上部接入厌氧淹没式生物膜反应区，并在二个反应区的边上设置排水区、排水管道及闸阀，好氧淹没式生物膜反应区排水管道的位置低于厌氧淹没式生物膜反应区的排水管道。在序批式好氧生物膜反应区的四个角上的排水区底部边缘下凹，形成收集污泥的泥斗，并设排泥管及闸阀。

由上述技术方案可见，本设备分为两个区：厌氧区、好氧区，它们依次连通，两区均序批式运行：进水一反应一排水。待处理的高浓度有机废水首先进入厌氧区，通过水下推进器加强污水与填料上生物膜的接触反应，使废水中的有机污染物得到充分的厌氧降解，随后进入沉淀期进行固液分离，最后进入排水期，此时开启设于四个角上排水区的排水管闸阀，处理水重力流入序批式好氧生物膜反应区。通过对水下曝气装置的布设，可在序批式好氧生物膜反应器的不同空间形成了好氧、缺氧和厌氧区域，同时通过设于底部的水下推进器，在反应器中形成内循环，为高效脱氮除磷创造了良好的环境；在好氧区内完成生物除磷脱氮和有机物的进一步降解反应后，进入沉淀期，由于生物膜污泥比重较大，易于沉淀，经短时的沉淀后，进入排水期，开启设于四个角上排水区排水管的闸阀，将处理水重力排出。此外，定期开启排泥管上的闸阀排出各泥斗中的剩余污泥。

本处理设备是将现有的生物膜反应器、序批式反应器进行了组合优化，并吸收其他污水处理工艺中的优点(例如氧化沟工艺)，集成为一个一体化的处理设备。具有以下优点：

◆耐冲击负荷、运行操作灵活、适应性强、处理效果稳定

序批式生物膜反应器在反应期内本身的混合状态属典型的完全混合式，加之反应器内生物膜具有较高污泥浓度，使F/M值降低，因此对处理高浓度有机废水具有反应推动力大、耐冲击负荷及适应性强；同时序批式生物膜反应器在运行操作过程中，可根据废水水量、水质的变化，通过调整一个运行周期中各个工序的运行时间及HRT、SRT，以满足出水水质的要求，具有较强的运行操作灵活性和稳定性。此外，厌氧序批式生物膜反应器受温度的影响较小，能在常温下处理污水，在反应器中，能够培养出具有较高甲烷活性的污泥，使反应器能承担较高的有机负荷，具有较高的有机物去除效能。而好氧序批式生物膜反应器可以在生物膜内部形成丰富的微环境，易于实现同步硝化反硝化脱氮，具有较强的脱氮效能。

◆固液分离效果好

序批式反应器一方面可使污水在沉淀时避免进出水流的干扰，以及短流、异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，故固液分离效果好，易获得稳定的澄清出水；另一方面厌氧和好氧序批式反应器进水后F/M高，但随着反应的进行，F/M逐渐降低，反应结束排水时，F/M最低，污泥絮凝性能好，易于固液分离；而此时厌氧序批式反应器的产气量最小，有利于泥水分离。

◆工艺简短，占地少，投资低

一方面，序批式反应器缩短了工艺流程，减少了工艺单元和设备。本设备的厌氧和好氧工艺均采用序批式生物膜反应器，与传统工艺相比，此反应器集混合、反应、沉降等功能于一体，不需另设沉淀池，不需要污泥回流和混合液回流设备，大大减少了工艺单元和设备，具有工艺简短、结构简单，占地面积少，投资低等优点。并且厌氧序批式生物膜反应器与厌氧UASB和AF反应器相比，该反应器不需要复杂的进水和泥水分离系统。

另一方面，本设备将厌氧序批式反应器和好氧序批式反应器组合成一体化处理设备，利用反应器共壁，大大减少了设备的投资；并充分利用好氧序批式反应区的保护超高大于厌氧序批式反应区保护超高的特点，使厌氧反应器出水重力流入好氧区。此外，无须设置复杂的滗水设备，减少了投备的投入和运行费用。

◆管理方便

进水、排水、曝气、水下推进等设备均可实现自动控制，无须人工操作，管理方便。

附图说明

图1是本设备的平面结构图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

参见图1、2、3，本处理设备具有由池体1，进水管2、排水管3组成。池体内部分为两个反应区：中间为厌氧淹没式生物膜反应区4、外围为好氧淹没式生物膜反应区5，采用方形池体。每一反应区内都布置有半软纤维填料8，在各反应区的四个角上设置排水区6、7。设备的进水管2从上部直接进入厌氧淹没式生物膜反应区4，在厌氧淹没式生物膜反应区的排水区6处通过带闸阀的排水管道12连通至外围的好氧淹没式生物膜反应区5。好氧淹没式生物膜反应区5也在排水区7处设带闸阀的排水管3，即为本设备的排水管。在二个反应区的排水区附近设置水下推进器11，其布置平行于池边，沿顺时针方向推流，以驱使废水循环流动。在好氧淹没式生物膜反应区填料底部布置水下曝气装置9。该反应区排水区的底部边缘下凹，形成泥斗10，并设带闸阀的排泥管13，收集剩余污泥并排出。厌氧淹没式生物膜反应区完全密闭，在池顶设沼气收集或排出管14，并根据需要配置沼气收集利用设备。

主要技术参数

停留时间：总停留时间：30~60小时，其中：厌氧区24～48小时，好氧区6～12小时。

结构参数：

一体化设备规格B×L×H (m)；

厌氧区有效水深H₁＝H-0.3 (m)；

好氧区有效水深H₂＝H₁-H₁/λ₁ (m)；

厌氧区有效面积A₁＝Q×HRT₁/(λ₁H₁)

好氧区有效画积A₂＝Q×HRT₂/(λ₂H₂)

填料类型：半软纤维填料。