一种处理高浓度有机废水的高效组合式厌氧生物处理系统 【技术领域】
本发明属于污水处理、环境保护技术领域，具体涉及一种处理高浓度有机废水的高效复合式厌氧生物处理设备。
背景技术
处理高浓度有机废水的常规厌氧处理系统存在处理流程复杂(一般为多级或多相反应器)、运行效能低、运行管理复杂、占地面积大等缺点。近年来，用于高浓度有机废水处理的反应器技术发展迅速，例如中国专利先后公开的CN1583599“一种高浓度有机废水的厌氧处理工艺”和CN1935698“一种用于处理高浓度有机废水的高效复合式厌氧反应器”等等，前者为生物-物化组合工艺，与本反应器的组合式厌氧反应器处理不同，为了达到较高的处理效能，该处理工艺将厌氧处理分成水解酸化段和产甲烷段，使得工艺流程较长，结构较复杂，占地面积大、不利于运行管理；后者虽为复合式厌氧反应器，但其主要是将厌氧污泥床与流化床结合在一个池体内，且需要曝气装置才能将填料流化，与本高效组合式厌氧反应区有较大不同。本反应器在流化区是通过将污水呈射流态使填料流化，不需外加流化装置；并且折流生物膜处理区充分利用生物膜抗冲击负荷能力强和污泥产率低的优点，加上流化床高容积负荷的特点，使得本反应器具有高效低耗的特点。此外，本反应器可通过两组分别并联、串联方式的灵活转换，具有较高的适应水质和水量的灵活性，并且冬季通过串联的方式能有效解决低温厌氧处理效能低的问题，国内外尚未见有关于处理高浓度有机废水高效灵活的组合式厌氧生物处理设备的报道。
【发明内容】
针对现有高浓度有机废水厌氧处理工艺存在的不足，本发明的目的是提供一种处理高浓度有机废水的高效组合式厌氧生物处理反应器，将流化床与厌氧生物膜处理技术有机结合，以达到简化处理工艺、运行灵活、减少投资、增强反应器处理效能、降低处理成本和减少占地的目的。
实现本发明目的技术方案如下：
一种处理高浓度有机废水的高效组合式厌氧处理系统，由至少两个高效组合式厌氧处理反应器构成，每个反应器包括流化区、折流生物膜处理区和管道系统等。所述相邻的两个高效复合式厌氧处理反应器是共壁修建，且在每个反应器在一套独立进、出水管道系统的基础上外加一套连接管道系统，用于实现反应器的单独并联运行和两两串联运行方式的转换。
所述反应器的流化区位于折流生物膜处理区的中央，为圆筒形，池体内设有颗粒活性炭填料，池底设置水流反射斗，由外部接入的进水管的管口向下正对水流反射斗，用于实现污水呈射流状使填料流化。在填料顶部设置斜板分离区，实现流化运动的填料沉淀后与污水分离，流化区的出水从流化区上部排至所述折流生物膜处理区。所述折流生物膜处理区环绕流化床的四周，且与其共壁，平面上有内外两环构成，每环沿池体四周竖向设置折流隔墙将其分为多格，各格中装有组合式半软性纤维填料。各格之间进、出水口依次连通，并且进、出水口上下交错分布，流化区的出水在内环折流生物膜处理区折流处理后进入外环生物膜处理区，出水管由最后一格接出。
与现有技术比较，本发明具有一下特点：
①高效组合式厌氧反应器处理效能高、稳定性强
本反应器是流化床及生物膜工艺的集成技术，反应器具有较高的容积负荷及微生物浓度，耐冲击负荷及适应性强；污水首先进入高负荷流化区，污水中的微生物与颗粒活性炭接触并附着在多孔载体表面，对污染物进行吸附和降解，逐渐形成生物膜，由于载体颗粒的不断相互碰撞与摩擦，使得生物膜上的微生物保持较强的活性，保证了流化区的高效去除效能；通过在生物处理区设置组合填料，并通过设置折流墙分成多个单池，由于不同单池之间存在污染物浓度梯度，使得不同种群的微生物在不同单池内生长并形成优势菌群，使污染物进一步得到充分降解，保证了反应器获得较高的处理效能和稳定的出水水质。
②高效组合式厌氧反应器运行灵活，对水质、水量及温度变化适应能力强
根据不同水质、水量及不同季节温度的变化情况，通过并联、串联的方式实现多种方式的运行，特别是在冬季低温的时候通过串联运行的方式提高反应器的处理效能，解决效能低的问题。
③剩余污泥量少
在生物处理池中设置组合填料形成稳定的由多个营养级组成的复合生态系统，减少了污泥产量。
④工艺流程短、一体化设计、占地少、投资低
本反应器集流化床及生物膜处理等工艺单元为一体，特别是利用反应器共壁，将流化区建于生物处理池中央，与其构建成一体，大大减少了反应器的投资及占地。进出水可采用多组并联、串联运行，具有操作管理灵活方便的特点。
【附图说明】
图1：高效组合式厌氧生物反应器平面图(两组)；
图2：高效组合式厌氧生物反应器A-A剖面图；
图3：高效组合式厌氧生物反应器B-B剖面图；
图4：高效组合式厌氧生物反应器C-C剖面图；
图5：高效组合式厌氧生物反应器平面图(四组)。
【具体实施方式】
参见图1、图2、图3和图4，本处理高浓度有机废水的高效组合式厌氧生物处理系统包括两组高效复合式厌氧反应器1。前一个高效组合式厌氧生物处理反应器的出水管5和后一个高效组合式厌氧生物处理反应器的进水管4之间设置有连接管6，并且在进、出水管和连接管上均设置电磁阀，通过控制电磁阀12的启闭情况实现反应器单独并联运行，以及串联运行方式的转换。
其中，每个反应器都包括流化区2、折流生物膜处理区3、接入流化区地进水管4、由折流生物膜处理区接出的出水管5、连接管6和集气管7。反应器顶部封闭，集气管7从流化区2和折流生物膜处理区3的顶部分别接出。
反应器的流化区2为圆形，其池底设置有水流反射斗8、池内设置颗粒活性炭填料9，填料顶部设置斜板10。进水管4从流化区2接入，并伸至水流反射斗8上方，管口对向水流反射斗8。流化区2的出水口与折流生物膜处理区3连通。
折流生物膜处理区3环绕流化区2的四周，平面上由内外两环组成，每环折流生物膜处理区沿池体四周竖向设置多面折流挡墙，将池体分隔成六格，每格池体中均设置组合式半软性纤维填料11。污水从内环第一格上方进水，经折流墙折流后从第六格上方经与外环折流生物膜处理区连通的出水口进入外圈环池体，同样经折流后最终经出水管5排出反应器。通过流化区2与折流生物膜处理区3各格池体顶部的集气管7将产生的气体收集后排出反应器。
参见图5，根据实际需要，系统也可以采用四组高效复合式厌氧反应器1按田字型布局来构成，相邻的高效复合式厌氧生物处理反应器1共壁修建。
本发明采用流化床与生物膜处理相结合的技术，可以充分发挥流化床高容积负荷及抗冲击负荷能力强的特点，并通过在反应器中设置颗粒活性炭填料，可以在填料多孔性表面形成生物膜，易于实现较高的微生物量，并且载体剧烈流化运动，使得生物膜上的微生物具有较高的活性，从而达到较高的处理效能；通过在生物池中设置组合填料，可以达到较高的微生物量及较好的抗冲击负荷能力。
主要技术参数：
COD容积负荷：2.5kgCOD/m3.d
结构参数：
反应器规格(L×B×H)：
流化区有效水深H1＝H-0.3(m)
流化区径高比D/H1＝1/3
流化区有效体积V1＝3/4(πD3)＝1/36(πH13)(m3)
折流生物膜处理区有效水深H2＝H-0.4(m)
反应器总有效体积V＝C0×Q/Ns(m3)(Q为Quantity的简写，即流量，单位：m3/d，C0为进水有机物浓度(COD)，单位：mg/L，Ns为COD容积负荷，单位：kgCOD/m3.d)
折流生物膜处理区有效体积V2＝V-V1
本发明中采用的组合式半软性纤维填料是由软性纤维束、高分子聚合塑料环片、支撑套管、中心绳组成。软性纤维束用独特的穿孔固定方式均匀的分布在塑料环片的周边，丝束不会脱落，同时避免了填料中心结团的现象，改善了中心供氧，塑料环片中间雪花状针刺样结构又能起良好的布水、布气作用，使该填料具有传质效应好、氧利用率高，不堵塞、耐冲击、处理稳定等优点。