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一种压力式微气泡生化反应工艺

阅读：348发布：2024-02-24

专利汇可以提供一种压力式微气泡生化反应工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种压力式微气泡生化反应工艺。其包括以下步骤：S1：将污水与空气在微气泡发生器中充分混合，形成气水混合物；S2：气水混合物以进入压力式生化反应器中进行微生物好养代谢反应；S3：生化反应后的混合物进入气液固三相分离器中，进行气液固三相分离。本发明在微气泡发生器的高效混合分散作用下，气体均匀分散在污水中，提高了反应器氧利用率，减少了反应所需空气量，节约气体消化量，减少废气量；生化反应器出水，由于仍含有少量微气泡，并且有一定的压力，所以一旦减压，微气泡所吸附的生物污泥就能迅速上浮至液面，从而达到泥水快速分离的目的。，下面是一种压力式微气泡生化反应工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将污水与空气在微气泡发生器中充分混合，形成气水混合物；
S2：气水混合物以进入压力式生化反应器中进行微生物好养代谢反应；
S3：生化反应后的混合物进入气液固三相分离器中，进行气液固三相分离。
2.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述微气泡发生器为文丘里型管的微气泡发生器或旋流式剪切接触气泡发生器。
3.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述微气泡发生器中切割的气泡直径小于1mm。
4.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述压力式生化反应器的操作条件为：反应温度15℃-40℃，回流比0.5-2，生化压力小于100KPa。
5.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述压力式生化反应器的反应停留时间为3小时-6小时。
6.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述压力式生化反应器全密闭运行。
7.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，所述压力式生化反应器内的气水比为6。
8.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，生化反应后的混合物进入气液固三相分离器中后的分离时间为30min-90min。
9.根据权利要求1所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，气液固三相分离后的固体微生物污泥回流至压力式生化反应器中进行循环使用。
10.根据权利要求1-9任一项所述的压力式微气泡生化反应工艺，其特征在于，空气进入微气泡发生器之前进行压缩。

说明书全文

一种压力式微气泡生化反应工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种压力式微气泡生化反应工艺。

背景技术

[0002] 随着社会的发展，工业污水、城市污水的排放量日益增加，而人们对环境质量的要求不断提高，水处理技术发展日新月异。石油化工行业随着国内成品油需求的不断增加，越来越多的炼油企业生产装置开始更多地加工中东劣质原油，同时进行原油深加工，高硫、高酸原油的开采和加工比例在逐年递增，使得油品加工过程生产的污水中的乳化油、难降解有机污染物、硫化物、氨氮以及无机盐等浓度不断增加，炼油企业产生的污水水质日益恶化。好氧生化处理技术是生化处理的主流技术，好氧生物处理系统所需的氧气通过曝气供给。常规好氧生化工艺对难降解有机物降解效率低下。好氧生化普遍存在污泥膨胀，污泥上浮，泡沫问题等使得处理水质变差，系统工作破坏。生化系统的二沉池泥水分离时间长，尤其是在污泥膨胀时分离效果难以保证。

[0003] 现有好氧生化技术普遍在常温常压下运行，氧气在水中的饱和溶解度很小，气液间的传递成为常规好氧生物反应的制约因素，根据统计，好氧生物法处理废水的能耗有50～70％用于曝气的动力消耗，从而造成充氧设备体积庞大、投资、运行成本高，且反应效率低，占地面积大。这在一定程度上制约了常规好氧生物法向经济、高效、占地小的发展。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种压力式微气泡生化反应工艺，以解决上述的问题。

[0005] 在本发明的实施例中提供了一种压力式微气泡生化反应工艺，包括以下步骤：

[0006] S1：将污水与空气在微气泡发生器中充分混合，形成气水混合物；

[0007] S2：气水混合物以进入压力式生化反应器中进行微生物好养代谢反应；

[0008] S3：生化反应后的混合物进入气液固三相分离器中，进行气液固三相分离。

[0009] 进一步的，所述微气泡发生器为文丘里型管的微气泡发生器、剪切接触气泡发生器和微孔切割发泡器。

[0010] 进一步的，所述微气泡发生器中切割的气泡直径小于0.5mm。

[0011] 进一步的，所述压力式生化反应器的操作条件为：反应温度15℃-40℃，回流比0.5-2，生化压力小于100KPa。

[0012] 进一步的，所述压力式生化反应器的反应停留时间为3小时-6小时。

[0013] 进一步的，所述压力式生化反应器全密闭运行。

[0014] 进一步的，所述压力式生化反应器内的气水比为6。

[0015] 进一步的，生化反应后的混合物进入气液固三相分离器中后的分离时间为10min-60min。

[0016] 进一步的，气液固三相分离后的固体微生物污泥回流至压力式生化反应器中进行循环使用。

[0017] 进一步的，空气进入微气泡发生器之前进行压缩。

[0018] 本发明提供的压力式微气泡生化反应工艺，在微气泡发生器的高效混合分散作用下，气体均匀分散在污水中，省去了常规生化反应在反应器中进行的气液两相传质过程，提高了反应器氧利用率，减少了反应所需空气量，进而使反应器气水比降低至5左右，节约气体消化量，减少废气量；生化反应器出水，由于仍含有少量微气泡，并且有一定的压力，所以一旦减压，微气泡所吸附的生物污泥就能迅速上浮至液面，从而达到泥水快速分离的目的。附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1为本发明压力式微气泡生化反应工艺的压力式生化流程示意图。

[0021] 附图标记：

[0022] 1：污水 2：空气 3：废气

[0023] 4：净水 5：污泥 6：进水泵

[0024] 7：微气泡发生器 8：压力式生化反应器 9：气液固三相分离器

[0025] 10：循环泵

具体实施方式

[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0028] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0029] 如附图所示，本发明提供了一种压力式微气泡生化反应工艺，包括以下步骤：

[0030] S1：将污水1与空气2在微气泡发生器7中充分混合，形成气水混合物；

[0031] S2：气水混合物以进入压力式生化反应器8中进行微生物好养代谢反应；

[0032] S3：生化反应后的混合物进入气液固三相分离器9中，进行气液固三相分离。

[0033] 本发明是针对现有生化技术反应效率低，难降解有机物难去除，污泥膨胀、污泥上浮、泡沫问题等异常情况突出。沉池泥水分离时间长，尤其是在污泥膨胀时分离效果难以保证等问题，提出一种新的污水生化强化处理工艺方法。

[0034] 本发明的原理为：将空气2进入微气泡发生器7中，使更多的空气2，尤其是氧气溶解在污水1中，提高气液两相传质效率，提高反应器的氧气利用率，进而提高生化反应效率。

[0035] 具体过程为：先将空气2排进微气泡发生器7中，将污水1通过进水泵6进入到微气泡发生器7中，与空气2在微气泡发生器7中进行充分的混合，尤其是将氧气更多的溶解在污水1中，形成气水混合物；将溶解好的气水混合物从微气泡发生器7中排出后，进入到压力式生化反应器8中，在压力式生化反应器8中进行微生物好养代谢反应；好养代谢后的混合物在压力式反应器中排出，进入到气液固三相分离器9中，进行气液固三相分离，从气液固三相分离器9顶部排放出生化反应产生的废气3，侧向上部排出的为净水4，底部排出生化反应过程中生成的固体微生物污泥5，排出污水1处理系统。

[0036] 在整个过程汇总，生化反应器带压运行，反应器氧利用率高，微生物新陈代谢周期缩短，反应速率加快，从而大大缩短了生物反应的时间和设备的体积，反应缩短至5h以下。

[0037] 在微气泡发生器7的高效混合分散作用下，气体均匀分散在污水1中，省去了常规生化反应在压力式生化反应器8中进行的气液两相传质过程，提高了反应器氧利用率，减少了反应所需空气2量，进而使压力式生化反应器8中的气水比降低至5左右，节约气体消化量，减少废气3量。

[0038] 压力式生化反应器8内排出的水，由于仍含有少量微气泡，并且有一定的压力，所以一旦减压，微气泡所吸附的生物污泥5就能迅速上浮至液面，从而达到泥水快速分离的目的。

[0039] 优选的实施方式为，所述微气泡发生器7为文丘里型管的微气泡发生器或剪切接触气泡发生器。

[0040] 微气泡发生器7为选矿业浮选设备中非常成熟的气泡发生器：文丘里型管的微气泡发生器、剪切接触气泡发生器和微孔切割发泡器等。其原理是通过高速的液相流剪切力将气体切割成微气泡。

[0041] 优选的实施方式为，所述微气泡发生器7中切割的气泡直径小于0.5mm。

[0042] 气泡的直径太大时，会影响到空气2与污水1的溶解情况，进而影响到最终的结果。

[0043] 优选的实施方式为，所述压力式生化反应器8的操作条件为：反应温度15℃-40℃，回流比0.5-2，生化压力小于100KPa。

[0044] 压力式生化反应器8，可以看作是带压运行的活性污泥5法工艺、生物膜法和活性污泥5法兼有的生物流化床工艺或其他生物膜法工艺设备，该压力式生化反应器8较同类常压生化反应器，传质效率、氧利用率可提高2-4倍，反应效率更高，生化反应所需时间更短。

[0045] 经反复试验后，得出最佳效果时，反应器的操作条件为：反应温度15-40℃，回流比0.5-2，生化压力小于100KPa。

[0046] 优选的实施方式为，所述压力式生化反应器8的反应停留时间为3小时-6小时。

[0047] 低于3个小时的反应停留时间，压力式生化反应器8内的好养代谢完成不彻底，大于6个小时后，压力式生化反应器8内已经没有了好养代谢，或好养代谢已经极少。为避免成本过高，经过反复试验，得出最佳的反应停留时间为3-6个小时。

[0048] 优选的实施方式为，所述压力式生化反应器8全密闭运行。

[0049] 将压力式生化反应器8进行全封闭的运行，可以有效的避免在好养代谢的过程中发生泄漏，进而造成对环境的污染，和外界环境对好养代谢的影响。

[0050] 优选的实施方式为，所述压力式生化反应器8内的气水比为6。

[0051] 在本实施例中，气水比为体积比。

[0052] 优选的实施方式为，生化反应后的混合物进入气液固三相分离器9中后的分离时间为10min-60min。

[0053] 气液固三相分离器9，是常压设备，设计分离时间为10～60min。内部结构原理与常用的竖流沉降罐相似。

[0054] 优选的实施方式为，气液固三相分离后的固体微生物污泥5回流至压力式生化反应器8中进行循环使用。

[0055] 在气液固三相分离器9的固体排出口上连接循环泵10，通过循环泵10的作用，将分离后的固体微生物污泥5回流给压力式生化反应器8，以使能够重复利用，达到最大的利用效率。

[0056] 优选的实施方式为，空气2进入微气泡发生器7之前进行压缩。

[0057] 将空气2进行压缩后，空气2可以在自身的压力的作用下进入到微气泡发生器7中，加快了整个工艺过程的效率。

[0058] 为进一步阐述本发明的具体特征和效果，将结合附图加以说明。

[0059] 结合附图1，本发明的一种工艺过程为：

[0060] 以高浓度有机化工污水1为例，该有机化工污水1水质指标为：COD：2000-4000mg/l，BOD：800-2000mg/l，氨氮：10-80mg/l。污水1通过离心泵的提升与压缩空气2一并进入微气泡发生器7，微气泡发生器7选用文丘里型管型，污水1与压缩空气2在微气泡发生器7中充分混合，使较多的空气2尤其是氧气溶解在水中，形成气水混合物。气水混合物以一定的速度进入压力式生化反应器8中，压力式生化反应器8可选用传统活性污泥5法相似的泥法工艺，在压力式生化反应器8中进行微生物好养代谢反应。压力式生化反应器8内的气水比约为6，水力停留时间为5小时，COD的去除率接近90％。生化反应后的混合物进入气液固三相分离器9中，气液固三相分离器9内分离混合物的时间为30min。
从三相分离器顶部排放出生化反应产生的废气3，侧向上部排出较洁净的水，底部排出生化反应过程中生成的固体微生物污泥5，固体微生物污泥5部分回流至生化反应器中，一部分排出污水1处理系统。本发明的技术参数与传统活性污泥5法对比如表1所示。

[0061] 表1本方案与传统活性污泥5工艺技术参数比较

[0062]

[0063] 通过新型微气泡技术提高气液两相溶解度与分散度，提高生化反应器中气液传质效率与氧利用率，以及通过增加生化反应器压力，提高氧在水中的饱和溶解度也大大增加，从而使氧转移推动力增大，氧的传质速率得到增强。溶解氧浓度的提高，可使生物反应器中微生物量增加，从而可提高反应器的有机负荷，减小反应器容积，同时加压可提高氧的转移率，减小生物反应器供气量，节省曝气动力消耗。

[0064] 本发明提供的压力式微气泡生化反应工艺，在微气泡发生器7的高效混合分散作用下，气体均匀分散在污水1中，省去了常规生化反应在反应器中进行的气液两相传质过程，提高了反应器氧利用率，减少了反应所需空气2量，进而使反应器气水比降低至5左右，节约气体消化量，减少废气3量；生化反应器出水，由于仍含有少量微气泡，并且有一定的压力，所以一旦减压，微气泡所吸附的生物污泥5就能迅速上浮至液面，从而达到泥水快速分离的目的。

[0065] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

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