[發(fā)明專利]一種上流式好氧生物反應(yīng)器

有效

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• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102491510A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)群;孫飛;王遠(yuǎn)飛;楊力
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C02F3/24
• 分類號: C02F3/24
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所 32104
• 代理人: 時旭丹;劉品超

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—污泥—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?μm）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?μm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，同時由于水分子間的布朗運(yùn)動可使得氣泡內(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?μm）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；同時，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5-10μm；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）時突然被減壓，導(dǎo)致氣泡被剪切，生成直徑在50-100?μm的微細(xì)氣泡，這些微細(xì)氣泡在經(jīng)過微孔濾管時被管壁的濾孔分割成5-10μm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，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—空氣—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。

附圖說明

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。