[发明专利]一种负荷增强的废水处理流态化反应装置、系统及方法

说明书

本发明涉及水处理生物反应器装置、采用水处理生物反应器装置处理高浓度工业有机废水的方法领域，是一种负荷增强的废水处理流态化反应装置，包括流化床反应器本体，流化床反应器本体设有至少一个流体下降区和流体上升区，流化床反应器本体设有进水口，进水口设置于流体下降区，流化床反应器本体在流体下降区的上部设有相对独立于流化床反应器本体的三相分离器，三相分离器包括上端开口的三相分离器桶体，三相分离器的下端设有与流化床反应器本体连通的污泥斗，三相分离器将沉降区中部沉降性能较差的污泥分离出来，性能较好的污泥在重力以及流体曳力的作用下重新进入到流化床反应器本体内部，确保了流化床反应器的稳定高负荷运行。

技术领域

本发明涉及水处理生物反应器装置、采用水处理生物反应器装置处理高浓 度工业有机废水的方法领域，特别是涉及一种负荷增强的废水处理流态化反应 装置、系统及方法。

背景技术

作为一种新型的废水生物处理技术，流化床生物反应器(FBBR)自20世 纪30年代问世以来，因其能维持反应器内部极高的生物质含量而受到行业学者 的广泛关注，并于20世纪70年代末80年代初被运用于废水的实际处理。概括 来说，FBBR是一种具有活性污泥法和生物膜法的共同特点，同时结合了化工过 程流态化技术的反应器。因其高生物量(生物量总固体浓度为15～40g/L)及载体 生物膜的巨大比表面积(3000～5000m²/m³)而具有良好的传质效果(氧传质和基 质传质)和较强的抗负荷冲击能力，是目前被认为效果显著的工业废水处理反应 器，已在煤化工、印染、发酵、养殖和食品废水等实际工程中广泛应用，表现 出工程启动/调式容易、抵抗负荷能力强、氧利用效率高等方面的特征。这是相 对于传统的沸腾床反应器而言。

现有技术中存在的问题：(1)流化床底部的气水混合区是能量耗散最为显 著的区域，其次是上升区顶部。有研究指出，在液体射流碰撞能量耗散实验中， 当两股流体流量相若，接近对碰的情况下，因碰撞造成的能量损失可达总能量 的80％以上。(2)污泥分离过程中会由于气体的上升运动带来三相分离区内废 水的扰动，降低分离器内的固液分离效率，会有少量的絮状污泥不能被分离， 导致这部分污泥流失，影响出水水质和后续处理工艺。(3)在三相分离器底部， 沉降性能更好的活性污泥在重力以及水流曳力的作用下沉降到流化床底部，随 后作为剩余污泥排出反应器。但是，沉降性能更好的污泥中含有更高浓度的高 效降解污染物的菌胶团，它的流失会降低反应器的处理效率。(4)工程反应装 置放大规模有限，受限于高径比与流态化的约束，影响反应器底部的污泥滑落 以及三相的均匀混合。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种负荷增 强的废水处理流态化反应装置，该装置能够原位识别并分离不同凋亡程度的污 泥，将活性高而低凋亡比例的污泥保留在反应器中，而将活性低且高凋亡比例 的污泥排出反应器外，这种功能选择性的实现整体提高了流化床反应器内部的 污泥活性，以达到高负荷运行的条件，在相同操作条件下提升了反应器对废水 中污染物质的降解效率。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种负荷增 强的废水处理流态化反应系统，该系统能够对工业废水，特别是焦化废水进行 抵抗高毒性负荷的运行，包括脱氮深度处理以及降低COD，实现浓度趋零，提 高出水水质。

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之三是：结合目的一和目的二， 构建高浓度(COD和总氮)、高毒性(氰化物、硫化物、硫氰化物、苯酚)废水 的处理新工艺，形成焦化废水处理的短程低耗与节能高效工艺。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：