专利名称：高新好氧/厌氧两用废水处理装置技术
技术领域：
本高新技术涉及一种有机废水生物处理设备，特别涉及内循环厌氧反应器和内循环厌氧膨胀床/流化床反应器的结构设计。
背景技术：
有机废水的处理一直以生物处理为主。生物处理可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理，其各自的特点和应用范围如表1。由表1可知，好氧生物处理工艺具有出水水质好，在处理低浓度有机废水时，处理费用较低的优点；厌氧处理工艺能产生沼气回收生物能源，在处理中高浓度有机废水时，处理成本低。厌氧处理和好氧处理各有多种反应器形式和不同的运行方式。实践中，通常根据废水的实际情况确定所适用的生物处理方式。
表1.好氧、厌氧生物处理工艺的比较
目前生物反应器有多种结构形式，包括升流式反应器、降流式反应器和完全混合式反应器等，其中升流式反应器是目前高效生物反应器的主流形式。厌氧升流式反应器包括升流式厌氧污泥层反应器(即UASB反应器)、厌氧流化床反应器、膨胀颗粒污泥床反应器、内循环厌氧反应器等，其中UASB反应器是目前应用最广泛的厌氧反应器。
内循环厌氧反应器是目前效能最高的厌氧反应器之一，如图1所示。内循环厌氧反应器利用两层三相分离器将反应区分为第一反应区和第二反应区，在第一反应区大部分有机物被去除，第二反应区是精处理段，两反应区串联增强了反应器的运行稳定性。其内循环系统，包括升流管和降流管，利用沼气将第一反应区的部分流体提升到气液分离器中，沼气逸出后，流体在重力作用下回到反应器底部，形成反应器内流体循环。中国实用新型专利(ZL02282323.9)公开了一种“内循环厌氧膨胀床/流化床反应器”(图2所示)是为克服内循环厌氧反应器结构复杂、易发生堵塞和颗粒污泥沉降速率较低、限制了反应区的液相上升流速的提高，从而影响有机负荷的进一步提高而提出的改进型反应器。它们的共同特点是具有第一反应区和第二反应区两个反应区，第一反应区是大部分有机物降解的场所，第二反应区是精处理段，两反应区串联增强了反应器的运行稳定性；其内循环系统，包括升流管和降流管(区)，利用沼气将第一反应区的部分流体提升到气液分离器中，沼气逸出后，流体在重力作用下回到反应器底部，形成反应器内流体循环。内循环能够强化有机物和颗粒污泥间的传质；稀释进水，提高反应器抗冲击负荷的能力；回流碱度，降低运行成本。上述两种反应器具有如下优点①高效。在处理同类废水时该两反应器的有机负荷为UASB反应器的4倍左右，处理啤酒废水等中等浓度有机废水时，容积负荷可达20kgCOD/(m3·d)左右。②基建投资省、占地少。所需的有效容积仅为UASB反应器的1/4左右，多采用瘦高型的塔式反应器，高径比为4-8，特别适合用地紧张的企业。③抗冲击负荷能力强，运行稳定性好。
上述两种厌氧反应器一般适合处理中、高浓度的有机废水。当用于低浓度有机废水处理时，由于产生的沼气量较小，内循环不能形成或内循环量过小，反应器不能正常运行。这两种反应器在启动期间，由于产生沼气量也较低，也受上述问题的困扰，致使启动期较长。另外我国在环境保护方面实行的“三同时”政策，要求企业在建设生产线的同时就建设污水处理系统，但现在企业产品更新快、产量变动大，故企业产生的污水水质、水量变动较快，而一般的环保设施适用范围较窄，跟不上生产变化，造成水处理设施低效运行，闲置率和淘汰率很高。
实用新型内容本高新技术的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提出一种好氧/厌氧两用废水处理系统，该系统不仅启动快，而且适用范围较宽，不需改动现有设备就可以适用于处理高、中、低浓度的有机废水，从而可有效降低企业的工程投资和运行成本。
本高新技术的技术方案如下一种好氧/厌氧两用废水处理系统，包括厌氧升流式反应器，其特征在于在所述反应器底部设有曝气头和进气管，曝气头通过进气管与气体压缩机相连；所述的压缩机分别通过阀门和进气管与装有空气或氧气的气体罐或氮气罐连接；所述反应器顶部通过出气管与沼气柜相连，该沼气柜通过管路和阀门与气体压缩机相连。
本高新技术所述的厌氧升流式反应器可采用升流式厌氧污泥层(UASB)反应器、内循环厌氧反应器或内循环厌氧膨胀床/流化床反应器。
本高新技术具有以下优点及突出性效果①在厌氧条件下，根据进水水质的变化，通过启动曝气装置并调节曝气量的大小，高效地处理低、中、高浓度的有机废水，扩大了UASB反应器、内循环厌氧反应器和内循环厌氧膨胀床/流化床反应器的适用范围；②在反应器结构不做任何改变的情况下，系统可以按好氧或厌氧的方式运行，当废水由中、高浓度变为低浓度废水时，好氧方式能使得该反应器能更经济有效的运行。③能适应废水排放标准变化。由于企业转产后，要执行不同的行业排放标准，由厌氧方式转为好氧方式运行，出水水质好，容易达到更严格的排放标准。由于具有上述三个特点，好氧/厌氧两用废水处理系统能够适应我国目前企业产品更新快、产量变化大的国情，可以适用于低、中、高浓度有机废水的处理，从而改善环保设施闲置和淘汰率高的状况。④由于内循环状况可以控制，并可以按有载体和无载体的方式运行，故内循环厌氧反应器和内循环厌氧膨胀床/流化床反应器运行灵活，启动迅速。⑤好氧/厌氧两用工艺若采用内循环厌氧反应器或内循环厌氧膨胀床/流化床反应器为主体反应器，则工艺保留了内循环厌氧反应器和内循环厌氧膨胀床/流化床反应器效率高，运行稳定，投资省等优点，在处理啤酒废水等中等浓度有机废水时，容积负荷可达20kgCOD/(m3·d)左右，处理医院污水、城市污水等低浓度有机废水时，容积负荷可达6kgCOD/(m3·d)左右。
图1为现有技术中使用的内循环厌氧反应器的结构示意图。
图2为现有技术中内循环厌氧膨胀床/流化床反应器的结构示意图。
图3为本高新技术提供的以内循环厌氧膨胀床/流化床反应器为例的实施例的示意图。
图中1-进水管；2-第一反应区；3-三相分离器；4-升流管；5-气液分离器(区)；6-第二反应区；7-降流管(区)；8-沉淀区；9-出水管；10-出气管；11-挡板；12-载体加入口；13-曝气头；14-进气管；15-气体压缩机；16-阀门；17-沼气柜；18-总出气管；19-阀门；20-氮气罐；21-阀门；22-装有空气或氧气的气体罐；23-好氧/厌氧两用内循环反应器。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本高新技术的具体结构、工作过程及最佳实施方式。
本高新技术提供的好氧/厌氧两用废水生物处理系统的结构如图3所示，系统主要包括好氧/厌氧两用内循环反应器23、设置在反应器底部的曝气头13、气体压缩机15、沼气柜17、氮气罐20和空气罐或氧气罐22。该反应器包括第一反应区2、第二反应区6、升流管4、降流区7、沉淀区8和气液分离区5以及设置在反应器底部的进水管1、上部的出水管9、沼气管10和第一反应区中上部的载体加入口12。所述的气液分离区5与第二反应区6合建，其顶部一部分作为气液分离区5；所述第二反应区6与沉淀区8之间设有挡板11，在第一反应区2上部设三相分离器3，三相分离器顶部设升流管4；所述的降流区7由第一反应区外壁和反应器外壁之间的环形空间构成。曝气头13通过进气管14与气体压缩机15相连；所述的压缩机15分别通过进气管14和阀门19、21与氮气罐20或装有空气或氧气的气体罐22连接；所述反应器顶部的出气管10通过管道与沼气柜17相连，该沼气柜17通过管路14和阀门16与压缩机15相连。
本高新技术提供的好氧/厌氧两用废水生物处理系统的工作过程如下按厌氧方式运行时废水由好氧/厌氧两用内循环反应器23的进水管1进入好氧/厌氧两用内循环反应器23的第一反应区2与厌氧污泥充分接触反应，废水中大部分有机物被转化为沼气，沼气被三相分离器3收集，由升流管4进入气液分离区5，沼气上升时将第一反应区2中的部分废水带入气液分离区5中，逸出的沼气由沼气管10排出。第二反应区6的另一部分废水会自动沿降流区7回流至第一反应区2，形成内循环。第二反应区6部分废水进入沉淀区8，经固液分离后，由出水管9排出。反应器可以培养颗粒污泥，也可以从载体加入口12加入载体运行。产生的沼气通过沼气管10进入沼气柜17。在反应器启动时或者反应器处理中、低浓度有机废水时，进气管14可通入由气体压缩机15打入氮气或反应器自身产生的沼气，以保证内循环形成以及内循环量足够大。具体方式为采用打入沼气时，开启阀门16，关闭阀门19和21，沼气柜17中的沼气经气体压缩机15加压后由曝气头13注入反应器23的底部；采用打入氮气时，开启阀门19，关闭阀门16和21，氮气由氮气罐20经气体压缩机15加压后由曝气头13注入反应器23的底部。
按好氧方式运行时的过程与厌氧方式运行过程基本相同。主要区别在于开启阀门21，关闭阀门16和19，空气或氧气由气体罐22经气体压缩机15加压后由曝气头13注入反应器23的底部。当采用好氧方式运行时，出气可以直接排放，不需经过沼气柜。当采用好氧方式运行时，进气的过程始终进行，而采用厌氧方式运行时，进气只在启动或处理中低浓度有机废水时进行。
权利要求1.一种好氧/厌氧两用废水处理系统，包括厌氧升流式反应器(23)，其特征在于在所述反应器底部设有曝气头(13)和进气管(14)，曝气头(13)通过进气管与气体压缩机(15)相连；所述的压缩机(15)分别通过阀门(19、21)和进气管与装有空气或氧气的气体罐(22)或氮气罐(20)连接；所述反应器顶部通过出气管(10)与沼气柜(17)相连，该沼气柜通过管路和阀门与气体压缩机(15)相连。
2.按照权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于所述的厌氧升流式反应器采用升流式厌氧污泥层反应器、内循环厌氧反应器或内循环厌氧膨胀床/流化床反应器中的一种。
专利摘要一种好氧/厌氧两用废水生物处理系统，包括厌氧升流式反应器，在所述反应器底部设有曝气头和进气管，曝气头通过进气管与气体压缩机相连；所述的压缩机分别通过阀门和进气管与装有空气或氧气的气体罐或氮气罐连接；所述反应器顶部的出气管通过管道与沼气柜相连，该沼气柜通过管路和阀门与压缩机相连。本高新技术在反应器结构不做任何改动的情况向下可实现好氧或厌氧两种方式运行，不仅具有运行灵活、稳定、占地面积小和启动速度快的优点，而且可处理低、中、高浓度废水；尤其适合我国企业目前产品更新快、产量变化大所致的废水水质、水量变化大的国情，可有效改善目前环保设施闲置率和淘汰率高的状况。
文档编号C02F3/28GK2649583SQ0324906
公开日2004年10月20日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年9月26日
发明者吴静, 陆正禹 申请人:清华大学
