[发明专利]结合富氧曝气的好氧生物流化床装置及其充氧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结合富氧曝气的好氧生物流化床装置及其充氧方法，属于环境工程、能源工程领域。

背景技术

生物流化床污水处理技术始于二十世纪七十年代，具有生物量浓度高、带出微生物少、液固接触传递特性好、不易堵塞等优点。生物流化床技术在污水厌氧型处理工艺中已经得到应用，随着环境要求的提高，生物流化床技术有望进一步推广到好氧型污水处理，如煤、生物质气化洗焦废水深度处理（COD、氨氮去除）等场合。

生物反应器是整个废水生物处理工艺过程的核心。好氧生物流化床将普通活性污泥法和生物膜法的优点有机结合,在有氧条件下，采用微生物在活性炭、多孔聚合物等载体颗粒表面生长，同时引入流化技术形成移动状态的生物颗粒，来处理有机废水，具有容积负荷高、生物降解速度快、占地面积小等优点。处理好氧污水时，污水中的氧浓度直接关系到微生物的生化作用效果，从而影响污水处理效果，因此需要向床层充气。实现这一目标，有两种方案，一种是预充气，即污水先通过一个预充气器，使得进料废水中的氧浓度提高，然后再进入液固两相流化生物反应器去污染物，另一种方案则是使用三相流化床，能够同步实现床层充气、污染物去除，受到广泛关注。

传统三相生物流化床中，为了防止载体的流失，气速和液速均不能很大，如果流速过大，超过载体的终端沉降速度，则载体只作单向上流运动，生物粒子将大量进入沉淀分离区，极易被带出反应器外。但低流速下，反应器内流体的剪切力不能有效地控制过度增长的生物膜，最终使得反应器堵塞失效。

气升式内循环生物流化床是三相流化床的一种，区别于常规三相流化床，具有可控制生物膜厚度过度增长的优点。由于气、液、固在升流区和降流区之间循环流动，循环速度很大，载体不易被带出反应器，另外，循环流速远大于载体终端沉速，流体造成的剪切作用可有效地控制生物膜厚度，以避免过厚的生物膜引起的内传质阻力增大，使循环式流化床中生物膜保持较高的活性。此外，气升式内循环生物流化床还具有载体流失量少、结构紧凑等优点。

气升式内循环生物流化床中，充氧过程主要发生在提升管内，当空气气泡离开提升管时，大气泡由于浮力继续上浮，离开液相，只有部分小气泡随液、固两相向下流入提升管与反应器内壁间的环隙区。一般情况下，小气泡在环隙区只能自提升管顶部向下穿透一定距离，这也被称为环隙区气泡穿透深度。这就导致，气升式内循环生物流化床在环隙区的充氧效果差，在环隙区中下部，缺氧更明显，以致形成气升式内循环生物流化床具有提升管内富氧，提升管外环隙区贫氧的特点。甚至有些装置在此特点基础上，进一步改进，形成厌氧-富氧一体的生物流化床，如专利CN100355675C就给出了这样一种污水处理方法。

但这一特点，对于气升式内循环生物流化床处理好氧型污水是十分不利的。在这种情况下，为了保证污水处理效果，需要提高反应器内氧浓度，目前的方法是通过提高提升管内的空气进气量，从而提高气泡穿透深度，这在一定范围内可以提高污水内的氧浓度，但是过高的鼓气速度会导致生物膜的过度脱落，且气泡易发生聚集变大，影响氧传质，最终影响污水处理效果。文献（谢涛，蓝平等.环境工程3（2004）17-19）已有报导。现有的气升式内循环好氧生物流化床在提高氧含量方面存在困难。

富氧曝气是使用富氧代替传统方法使用的空气，为微生物提供氧气的一种污水处理技术。富氧曝气能够提高污水内的氧溶量，使得污水处理过程中氧传递速度加快，最终能够提高系统运行负荷，同时减小反应池池容。专利CN1994937B给出了一种结合富氧曝气的污水处理方法。在气升式内循环生物流化床反应器上直接使用富氧气升曝气，会导致氧耗量很大，且在污水含氧量足够时，为了形成内循环，依旧要求较高的氧通量，这将带来运行成本的增加。

综上所述，目前尚缺少一种能够提高气升式内循环好氧生物流化床氧溶量的装置及方法。

发明内容

发明目的是实现了一种能够提高气升式内循环好氧生物流化床氧溶量的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：