[发明专利]一种双膜式三相内循环曝气生物流化床及处理废水的方法

说明书

本发明公开了一种双膜式三相内循环曝气生物流化床及处理废水的方法，属于污废水处理技术领域。流化床包括曝气系统，内循环系统，固定膜反应区以及沉淀区；内循环系统包括由外筒和内筒形成的流化膜反应区；曝气系统位于内筒下方，用于提供溶解氧的同时，为内循环系统提供剪切力；沿剪切力方向设置固定膜反应区，固定膜反应区与内循环系统通过流化膜分离器分隔；沉淀区与外筒通过三相分离器连通。本发明将内循环系统、双膜系统有机结合，进一步增强了传质效果，实现了高浓度有机物、高氨氮的高效去除，并具有占地面积小的特点。除处理生活污水外，本发明流化床还可应用于印染、制药等化工废水的处理。

技术领域

本发明属于污废水处理领域，更具体地说，涉及一种双膜式三相内循环曝气生物流化床及处理废水的方法。

背景技术

废水生物流化床反应器是一种集废水流态化技术、废水生物处理技术于一体的高效生化处理装置。根据床内流体性质的差异，好氧生物流化床包括两相生物流化床和三相生物流化床两种。在两相生物流化床中，废水的充氧及充氧废水与载体的接触是在两个设备中进行，微生物所需的氧气溶解在液体中，气体不参与床内的流化过程；三相生物流化床中的气体以气泡形式独立存在，同液相和固相形成三相体系，共同进行流化反应，在此过程中污染物得到转化降解。相比两相生物流化床，三相生物流化床具有传质条件更好、氧传递效率高、载体不易流失不易分层、生物浓度高、容积负荷率高等诸多优势。

中国专利授权公告号为CN 207738507 U的现有技术公开了一种内循环三相生物流化床，属于水处理设备技术领域，包括外筒体和内筒体，外筒包括下筒体和上筒体，下筒体的直径小于上筒体的直径，所述下筒体与上筒体之间由喇叭口形结构相连，所述内筒体设置在下筒体的内部，所述内筒体分为若干段，每段所述内筒体的内部均设有引流装置，内筒体的内部形成升流区，内筒体与下筒体之间形成降流区，该现有技术通过多段式的内筒体使筒内形成多段内循环，以提高水处理净化效率。而在实际应用中，将内筒体设置为多段进行内循环的方式，会增加整体装置的高度，同时由于内筒高度的提高，对曝气装置的曝气量要求也相对提高，以提高向上的剪切力，更好地实现内循环。

尽管三相曝气生物流化床具有上述的诸多优点，但仍存在以下问题需要解决：(1)与其它生物法相比，流化床氧传质与流态化的结合不够科学，容易导致曝气量过多，能耗偏大；(2)流体和载体的循环阻力较大，出现局部剪切力过大，造成生物膜脱落的现象，影响处理效果；(3)人们对流化现象内部规律的了解仍然较为粗浅，工程设计依然主要依靠经验判断；(4)对特定营养物，例如TN的去除率并不高。因此国内仅有几套实际生产的三相曝气生物流化床装置在运行，其应用受到一定限制。

随着内循环生物流化床等新型结构的研究和开发，近年以来，国内外开始广泛关注三相生物流化床反应器的结构、内构件、传质性能分析等方面的研究。如何通过流化床的结构、内构件的合理设置，提升其传质效果，同时降低能耗，是内循环生物流化床设计领域亟待解决的问题。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有三相流化床普遍存在的生物膜容易脱落、曝气量大、构型不科学、特定营养物(例如TN)的去除率不高等问题，本发明提供了一种双膜式三相内循环曝气生物流化床装置及处理废水的方法，在流化床装置中同时设置固定膜反应区和流化膜反应区，强化脱氮，消减运行成本；

进一步针对设置固定膜反应区和流化膜反应区后流化膜填料进入缺氧区时发生阻滞的技术问题，在装置中设置了具有圆锥面形状的筛网，能够使内循环系统中悬浮球状填料流化运动顺畅，使得传质效果显著提升，进一步提高装置处理废水的COD与总氮去除效率。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：