[發(fā)明專利]結合富氧曝氣的好氧生物流化床裝置及其充氧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410028043.0
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103755017A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 金保昇;鐘文琪;徐惠斌
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種結合富氧曝氣的好氧生物流化床裝置及其充氧方法，屬于環(huán)境工程、能源工程領域。

背景技術

生物流化床污水處理技術始于二十世紀七十年代，具有生物量濃度高、帶出微生物少、液固接觸傳遞特性好、不易堵塞等優(yōu)點。生物流化床技術在污水厭氧型處理工藝中已經得到應用，隨著環(huán)境要求的提高，生物流化床技術有望進一步推廣到好氧型污水處理，如煤、生物質氣化洗焦廢水深度處理（COD、氨氮去除）等場合。

生物反應器是整個廢水生物處理工藝過程的核心。好氧生物流化床將普通活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點有機結合,在有氧條件下，采用微生物在活性炭、多孔聚合物等載體顆粒表面生長，同時引入流化技術形成移動狀態(tài)的生物顆粒，來處理有機廢水，具有容積負荷高、生物降解速度快、占地面積小等優(yōu)點。處理好氧污水時，污水中的氧濃度直接關系到微生物的生化作用效果，從而影響污水處理效果，因此需要向床層充氣。實現(xiàn)這一目標，有兩種方案，一種是預充氣，即污水先通過一個預充氣器，使得進料廢水中的氧濃度提高，然后再進入液固兩相流化生物反應器去污染物，另一種方案則是使用三相流化床，能夠同步實現(xiàn)床層充氣、污染物去除，受到廣泛關注。

傳統(tǒng)三相生物流化床中，為了防止載體的流失，氣速和液速均不能很大，如果流速過大，超過載體的終端沉降速度，則載體只作單向上流運動，生物粒子將大量進入沉淀分離區(qū)，極易被帶出反應器外。但低流速下，反應器內流體的剪切力不能有效地控制過度增長的生物膜，最終使得反應器堵塞失效。

氣升式內循環(huán)生物流化床是三相流化床的一種，區(qū)別于常規(guī)三相流化床，具有可控制生物膜厚度過度增長的優(yōu)點。由于氣、液、固在升流區(qū)和降流區(qū)之間循環(huán)流動，循環(huán)速度很大，載體不易被帶出反應器，另外，循環(huán)流速遠大于載體終端沉速，流體造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，以避免過厚的生物膜引起的內傳質阻力增大，使循環(huán)式流化床中生物膜保持較高的活性。此外，氣升式內循環(huán)生物流化床還具有載體流失量少、結構緊湊等優(yōu)點。

氣升式內循環(huán)生物流化床中，充氧過程主要發(fā)生在提升管內，當空氣氣泡離開提升管時，大氣泡由于浮力繼續(xù)上浮，離開液相，只有部分小氣泡隨液、固兩相向下流入提升管與反應器內壁間的環(huán)隙區(qū)。一般情況下，小氣泡在環(huán)隙區(qū)只能自提升管頂部向下穿透一定距離，這也被稱為環(huán)隙區(qū)氣泡穿透深度。這就導致，氣升式內循環(huán)生物流化床在環(huán)隙區(qū)的充氧效果差，在環(huán)隙區(qū)中下部，缺氧更明顯，以致形成氣升式內循環(huán)生物流化床具有提升管內富氧，提升管外環(huán)隙區(qū)貧氧的特點。甚至有些裝置在此特點基礎上，進一步改進，形成厭氧-富氧一體的生物流化床，如專利CN100355675C就給出了這樣一種污水處理方法。

但這一特點，對于氣升式內循環(huán)生物流化床處理好氧型污水是十分不利的。在這種情況下，為了保證污水處理效果，需要提高反應器內氧濃度，目前的方法是通過提高提升管內的空氣進氣量，從而提高氣泡穿透深度，這在一定范圍內可以提高污水內的氧濃度，但是過高的鼓氣速度會導致生物膜的過度脫落，且氣泡易發(fā)生聚集變大，影響氧傳質，最終影響污水處理效果。文獻（謝濤，藍平等.環(huán)境工程3（2004）17-19）已有報導。現(xiàn)有的氣升式內循環(huán)好氧生物流化床在提高氧含量方面存在困難。

富氧曝氣是使用富氧代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法使用的空氣，為微生物提供氧氣的一種污水處理技術。富氧曝氣能夠提高污水內的氧溶量，使得污水處理過程中氧傳遞速度加快，最終能夠提高系統(tǒng)運行負荷，同時減小反應池池容。專利CN1994937B給出了一種結合富氧曝氣的污水處理方法。在氣升式內循環(huán)生物流化床反應器上直接使用富氧氣升曝氣，會導致氧耗量很大，且在污水含氧量足夠時，為了形成內循環(huán)，依舊要求較高的氧通量，這將帶來運行成本的增加。

綜上所述，目前尚缺少一種能夠提高氣升式內循環(huán)好氧生物流化床氧溶量的裝置及方法。

發(fā)明內容

發(fā)明目的是實現(xiàn)了一種能夠提高氣升式內循環(huán)好氧生物流化床氧溶量的裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：