專利名稱：加壓固定床生物膜反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能將生活污水和有機工業廢水處理至回用或達標排 放標準，采用加壓(非常壓)曝氣運行污水處理工藝的固定床生物膜反應器。
背景技術：
生活污水和有機工業廢水是導致我國水污染的主要因素，該類污(廢)水 量大且分散，污(廢)水中主要含有的有機污染物和氮元素等排入地表水體 后會進行氧化分解，在分解過程中消耗了水體中的大量溶解氧，最終使水體 產生缺氧而使生活在水體中的魚類等水生動物無法呼吸而死亡，其尸體在水 中厭氧分解產生硫化氫、甲烷等惡臭氣體，同時使水體發臭、發黑，使該水 體流域環境狀況發生惡化，水體不斷受到污染導致我國很多地方出現了水源 性缺水，大量污水的排放除導致水體污染外，也導致了水資源的浪費，所以 采用合適的水處理工藝處理污水并將處理后的污水直接回用于生活或工業生 產將十分必要，符合我國建設節約型社會的要求，也符合循環經濟的要求。
長期以來我國對水污染問題非常重視，建設了大量的采用普通固定床生物 膜反應器工藝的污水處理廠。
普通固定床生物膜反應器以顆粒填料及其上附著生長的微生物膜為主要 處理介質，充分發揮微生物膜的生物代謝作用，并在外界依靠鼓風機鼓入空 氣的供氧條件下，實現微生物在好氧條件下將有機污染物和氮在同一單元反 應器內的去除，空氣中的氧向水中的傳遞量是控制有機物和氨氮生物降解反 應的主要因素。
但現有的普通固定床生物膜反應器是在常壓狀態下通過鼓風機提供氧源，
其供氧能力有限。因為空氣成分中氧氣的重量比為21%，而空氣從鼓風機鼓入 并通過曝氣器釋放成小氣泡開始至氣泡上升到液面破裂的過程中，氣泡中的 氧轉移到污水中約只占了空氣重量的5%，而占空氣重量約16%的氧未被利用 而重新回到了大氣中，使得氧向污水中的轉移效率不高， 一方面使得空氣中 的氧未被充分利用，為達到一定的處理效果需增加氧的供給，從而增加了能 耗；另一方面由于好氧生物反應速率受到污水中溶解氧濃度的限制，使得反應器有機負荷、生物降解效率不高，從而導致處理系統龐大，投資和運行費
用增加。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種能夠提高污水中的飽和溶解氧濃度，優化 反應器內微生物需氧環境，在同一反應器內部實現對碳化和硝化效率的進一 步提高的固定床生物膜反應器。
本實用新型污水處理工藝裝置的技術方案是由加壓固定床生物膜反應器 主體和壓力控制和調節系統組成；加壓固定床生物膜反應器主體為密閉壓力 容器，自下而上分別為緩沖區、承托濾板配水配氣系統、顆粒填料層、清水 區、壓力空氣區以及由管道連接的氣水分離器組成。其中緩沖區位于反應器 的下部；在緩沖區與顆粒填料層之間設有承托濾板配水配氣系統；氣水分離 器通過管道與清水區相連；在壓力空氣區中安裝用來顯示和控制空氣壓力的 壓力控制和調節系統，來自動動態調整空氣壓縮機的轉速，使其供給的氣量 和壓力恰好滿足運行設定要求。
加壓固定床生物膜反應器工藝技術是依據亨利定律和雙膜理論，通過對 反應器的加壓作用，以增大反應器內氣泡(氣相主體)的氧分壓來提高氣泡 中的氧向水中傳遞的速率和量，從而提高氧在污水中的飽和溶解度，使生物 反應速率加快并節省能耗;污水中飽和溶解氧濃度的增加還可以維持較高的 微生物濃度，使單位體積顆粒填料上可生長更多的生物量，進而提高污(廢) 水處理效率。其原理如下提高反應器內壓力，可增加反應器內氣泡(氣相 主體)的氧分壓；氧分壓的提高使更多的氧向污水中傳遞，使氧在污水液相 中的飽和溶解度增大；壓力越高，污水中飽和溶解氧濃度越大，氧向微生物 膜內傳遞速率大大加快，同時氧可以深入到微生物膜內部，使內外微生物膜 均處于良好的好氧狀態，使微生物的活性大大增強，有機物和氨氮降解速率 明顯加快。
另外，由于加壓固定床生物膜反應器供氧充足，污水中的大部分有機物除 可被生物降解外，其它一些不能被微生物直接吸收的大分子有機物還可以被 直接化學氧化分解，進一步提高了反應器的降解效率，因此加壓固定床生物 膜反應器技術在污水處理應用中具有較大的經濟潛力。
圖1是本實用新型加壓固定床生物膜反應器污水處理工藝流程示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型加壓固定床生物膜反應器作進一步說明。
本實用新型加壓固定床生物膜反應器由反應器主體和壓力控制和調節系 統組成；加壓固定床生物膜反應器主體為密閉壓力容器，可采用方筒體或圓 筒體形式，自下而上分別為緩沖區l、承托濾板配水配氣系統2、顆粒填料層
4、清水區5、壓力空氣區6以及由管道連接的氣水分離器8組成，同時反應 器頂部設有可拆卸的密封蓋板7。其中緩沖區1位于反應器的下部，緩沖區l 中下部設有污水進水管16和壓縮空氣進氣管3;在緩沖區1與顆粒填料層4 之間設有承托濾板配水配氣系統2，該系統除承托其上部顆粒濾料的重力外還 具有均勻的配水和配氣功能；氣水分離器8通過管道與清水區5相連，以達 到穩定連續的出水；在壓力空氣區6中安裝空氣壓力表15、壓力傳感器17和 空氣安全閥14組成的壓力控制和調節系統，用來顯示和控制空氣壓力，空氣 安全閥14在壓力空氣區6中的氣體壓力超過設定的工作壓力時會自動開啟泄 壓，保證反應器不會因過壓而損害，同時壓力傳感器17將運行時壓力空氣區 6中的動杏壓力由壓力傳感器17測定并連續反映給PLC計算機工作站18，由 專門程序并通過控制電纜19由變頻器20來自動動態調整空氣壓縮機21的轉 速，使其供給的氣量和壓力恰好滿足運行設定要求；
本實用新型加壓固定床生物膜反應器污水處理工藝步驟如下
1、 污水由進水管16泵入加壓固定床生物膜反應器11下部的緩沖區1， 同時來自壓縮空氣進氣管3的壓縮空氣也同時進入緩沖區1，氣、水混合并經 承托濾板配水配氣系統2將氣、水混合物均勻分布于整個反應器截面并向上 流動，流過承托濾板配水配氣系統2上部填裝的密度大于水的顆粒填料層4， 該顆粒填料具有巨大的比表面積，表面毛糙且多孔，上面馴化附著有高密度 的好氧微生物，污水流過顆粒填料層4時，其上附著生長的微生物吸收污水 中的有機污染物和氨氮為營養源，吸收由壓縮空氣向水中傳輸的氧，使好氧 微生物在好氧呼吸作用下，通過新陳代謝將污水中的有機污染物、氨氮進行 氧化分解和轉化，有機污染物最終分解為二氧化碳和水等無機物，氨氮氧化 成硝酸鹽，同時通過顆粒填料層4的過濾作用使出水清澈，使得最終出水中 的有機物、氨氮、SS等指標達到回用或達標排放標準，從而使污水得到凈化 進入清水區5并由出水管13導出并經氣水分離器8后由排水管12排放或回 用。
2、 壓縮空氣從下至上經顆粒填料層4從清水區5水面溢出后，滯留在壓 力空氣區6，并通過調節控制閥9、控制閥IO、出水控制閥22的開啟度，來穩定壓力空氣區6中的氣壓，并將該氣壓在空氣壓力表15反映出，使加壓固
定床生物膜反應器11運行時處于加壓狀態，以增大反應器內氣泡(氣相主體) 的氧分壓來提高氣泡中的氧向水中傳遞的速率和量，從而提高氧在污水中的
飽和溶解度，空氣安全閥14在壓力空氣區6中的氣體壓力超過設定的工作壓 力時會自動開啟泄壓，保證反應器不會因過壓而損害。
3、為使最終處理出水穩定達標并節能，在加壓固定床生物膜反應器11 上部的壓力空氣區6中安裝有空氣壓力傳感器17，將壓力空氣區6中的動態 壓力數據反饋給本工藝的PLC計算機工作站系統18，由專門程序并通過控制 電纜19由變頻器20來自動動態調整空氣壓縮機21的轉速，使其供給的氣量 和壓力恰好滿足運行設定要求，使反應器始終處于穩壓狀態，在保證出水水 質的條件下最大程度地節能。
在正常運行時反應器頂部的密封蓋板7為完全密封固定，只有在檢修時 才拆開以便內部設施的維修；采用這樣的反應器結構和控制系統后，由于反 應器頂部密封，可以在出水區自由水面上方的密閉空間內形成穩定的氣壓， 這樣可提高池體內部處理水的飽和溶解氧濃度，進而提高氧的利用效率；同 時，因池體內部溶解氧濃度較高，污水中部分有機物可被直接氧化分解，顯 著提高污水處理的效率，具有節能，易實現等特點，同時通過顆粒填料層4 的過濾作用使出水清澈，使得最終出水中的有機物、氨氮、SS等指標達到回 用或達標排放標準。
試舉一實施例，加以說明
某小區生活污水，污水流量為250mVd，進入本工藝處理前污染物指標為 COD=350mg/L， B0D二120mg/L，氨氮二25mg/L， SS = 120mg/L。該污水由水泵
加壓后進入加壓固定床生物膜反應器，該反應器采用圓形鋼制結構，總高 4400腿，內徑為1800mm，承托濾板配水配氣系統距池底高度lOOOmm，即緩沖 區高度為1000mm，濾板配水配氣系統上安裝有專用配水配氣濾頭，其上部裝 填2800mm高的直徑# 2 3mm顆粒填料，顆粒填料層上部壓力空氣區高度為 600mm，運行壓力穩定控制在0. 2MPa，水力停留時間HRT=0. 7小時，氣水比 4:1，反應，內附著生長在顆粒填料上的專性好氧除碳微生物和硝化微生物對 有機污染物和氨氮進行好氧分解，同時顆粒填料層對水中的懸浮物進行過濾， 使最終出水的污染物指標為C0D《15mg/L， BOD《5mg/L， SS《5mg/L，氨氮 《5mg/L，達到國家污水再生利用標準，并經消毒后直接回用。
權利要求1、一種加壓固定床生物膜反應器，該反應器是由反應器主體和壓力控制和調節系統組成；反應器主體為密閉壓力容器，可采用方筒體或圓筒體形式，其特征在于自下而上分別為緩沖區、承托濾板配水配氣系統、顆粒填料層、清水區、壓力空氣區以及由管道連接的氣水分離器組成；在緩沖區與顆粒填料層之間設有承托濾板配水配氣系統；氣水分離器通過管道與清水區相連；在壓力空氣區中安裝用來顯示和控制空氣壓力的壓力控制和調節系統，可自動動態調整空氣壓縮機的轉速，使其供給的氣量和壓力恰好滿足運行設定要求。
2、 根據權利要求1所述的加壓固定床生物膜反應器，其特征在于 所述緩沖區位于反應器的下部，緩沖區中下部設有污水進水管和壓縮空 氣進氣管。
3、 根據權利要求1所述的加壓固定床生物膜反應器，其特征在于 在壓力空氣區中安裝有空氣壓力表、壓力傳感器和空氣安全閥組成的壓 力控制和調節系統，用來顯示和控制空氣壓力，空氣安全閥在壓力空氣 區中的氣體壓力超過設定的工作壓力時會自動開啟泄壓，保證反應器不 會因過壓而損害，同時壓力傳感器將運行時壓力空氣區中的動態壓力由 壓力傳感器測定并連續反映給PLC計算機工作站，由專門程序并通過控 制電纜由變頻器來自動動態調整空氣壓縮機的轉速，使其供給的氣量和 壓力恰好滿足運行設定要求。
專利摘要本實用新型公開了一種采用加壓曝氣運行污水處理工藝的固定床生物膜反應器。該反應器是由反應器主體和壓力控制和調節系統組成，反應器主體為密閉壓力容器，可采用方筒體或圓筒體形式，其特點是自下而上分別為緩沖區、承托濾板配水配氣系統、顆粒填料層、清水區、壓力空氣區以及由管道連接的氣水分離器組成；在緩沖區與顆粒填料層之間設有承托濾板配水配氣系統；氣水分離器通過管道與清水區相連；在壓力空氣區中安裝用來顯示和控制空氣壓力的壓力控制和調節系統，可自動動態調整空氣壓縮機的轉速，使其供給的氣量和壓力恰好滿足運行設定要求。該裝置可顯著提高污(廢)水處理效率，在污水處理應用中具有較大的應用價值。
文檔編號C02F3/12GK201136819SQ20072004647
公開日2008年10月22日 申請日期2007年10月18日 優先權日2007年10月18日
發明者劉光春, 張師華, 健 王, 王愛斌, 俊 鄭 申請人:俊 鄭