炼油污水深度处理生物反应器.pdf

一种炼油污水深度处理生物反应器，包括污水进水口[12]、净水出水口[16]、曝气装置和反冲洗装置，该反应器[1]由外壳[2]和置于外壳里的内筒体[17]构成，外壳[2]和内筒体[17]之间形成反应区，装有填料[3]，该填料[3]由固定在外壳[2]和内筒体[17]之间、且位于污水进水口[12]上面的多孔支撑板[8]支撑，内筒体[17]里面为曝气区，曝气装置的曝气头[5]安装在曝气区底部。本发明工艺技术先进、经济合理、稳定可靠，工业化推广性强，对于炼油企业实现污水回用，节约新鲜水，减轻环境污染具有十分重要的意义。

1、  一种炼油污水深度处理生物反应器，包括污水进水口[12]、净水出水口[16]、曝气装置和反冲洗装置，其特征是该反应器[1]由外壳[2]和置于外壳里的内筒体[17]构成，外壳[2]和内筒体[17]之间形成反应区，装有填料[3]，该填料[3]由固定在外壳[2]和内筒体[17]之间、且位于污水进水口[12]上面的多孔支撑板[8]支撑，内筒体[17]里面为曝气区，曝气装置的曝气头[5]安装在曝气区底部。

2、  根据权利要求1所述的炼油污水深度处理生物反应器，其特征是在多孔支撑板[8]与填料[3]之间安装有填料垫层[6]，反冲洗装置的反冲洗布风管[7]固定在填料垫层[6]里。

3、  根据权利要求1所述的炼油污水深度处理生物反应器，其特征是内筒体[17]上端向上伸出填料[3]夕，下端向下伸出多孔支撑板[8]外。

4、  根据权利要求3所述的炼油污水深度处理生物反应器，其特征是反冲洗装置的进水口[11]接在多孔支撑板[8]下方的外壳[2]上，出水口[18]接外壳[1]上、对应填料[3]上表面与内筒体[17]上端口之间。

5、  根据权利要求1所述的1所述的炼油污水深度处理生物反应器，其特征是填料[3]的孔隙率≥58％、比表面积为3.5～7.8×10⁴cm2/g、堆积密度为650～850kg/m³，

炼油污水深度处理生物反应器
技术领域
本发明涉及一种污水处理装置，具体说是一种炼油污水深度处理生物反应器。
背景技术
我国水资源严重不足，水资源短缺已成为人们关注的重要课题。石化行业是水资源的消耗大户，也是废水的排放大户。2004年中国石化加工吨原油取水量为1.15t，工业水重复利用率为94.5％；中国石油加工吨原油取水量为1.26t，工业水重复利用率为94.8％，这与国外同类炼油厂0.02～0.5t的水平相差甚远，严重制约了炼油企业的发展，尤其是想获得规模效益的炼油企业的生存和发展。因此必须将炼油生产中排出的废水进行资源化处理回用，污水回用不但可以节约大量新鲜水，而且可以大幅度减少污水外排，因而成为工业企业节水减排的重点。
从国内外的研究趋势来看，活性炭吸附、化学氧化、膜分离以及生物深度处理是目前研究的热点。炼油污水的大规模资源化利用在我国还属起步阶段，从这方面已经有所探索有所实践的企业来看，都还存在一些问题，如成本高、经过处理后的废水水质波动较大、COD有时超标等。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、运行稳定、处理效果好的炼油污水深度处理生物反应器。
本发明提供的一种炼油污水深度处理生物反应器，包括污水进水口、净水出水口、曝气装置和反冲洗装置，该反应器由外壳和置于外壳里的内筒体构成，外壳和内筒体之间形成反应区，装有填料，该填料由固定在外壳和内筒体之间、且位于污水进水口上面的多孔支撑板支撑，内筒体里面为曝气区，曝气装置的曝气头安装在曝气区底部。
在多孔支撑板与填料之间安装有填料垫层，反冲洗装置的反冲洗布风管固定在填料垫层里。
内筒体上端向上伸出填料外，下端向下伸出多孔支撑板外。
反冲洗装置的进水口接在多孔支撑板下方的外壳上，出水口接外壳上、对应填料上表面与内筒体上端口之间。
填料的孔隙率≥58％、比表面积为3.5～7.8×10⁴cm2/g、堆积密度为650～850kg/m³。
本发明由于采用独有的隔离式曝气，在不外加动力的情况下，利用曝气产生的提升力，使污水沿内筒体提升，再流经生物床反应区，形成大流量内循环水量。避免了直接曝气对填料的冲刷，一方面能够有效地防止微生物的流失，保护了生物相的完整性，另一方面避免曝气出现沟流，使得其它部位的填料曝气供氧严重不足，并由于缺氧形成污泥膨胀，造成填料板结。同时由于水流速度增大使传质边界层的厚度降低，从而降低了填料生物床内的传质阻力，增强了污水与生物体之间介质的交换，氧转移和利用效率高，提高了反应器的处理效能。另外提高了反应器生物床层的耐有毒物质的能力也即提高了反应器的容积负荷和抗冲击能力，使用范围更广泛，运行更稳定。
本发明在进水指标符合污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准时，经处理，COD、氨氮、石油类物质和SS平均去除率分别为42.8％、72％、47.8％、96％，其出水平均质量浓度分别为52mg·L^-1、1.1mg·L^-1、1.5mg·L^-1、1.6mg·L^-1，达到中石化循环水补充水标准。
本发明应用于炼油污水的深度处理是可行的，工艺技术先进、经济合理、稳定可靠，工业化推广性强，对于炼油企业实现污水回用，节约新鲜水，减轻环境污染具有十分重要的意义。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的应用示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供的一种炼油污水深度处理生物反应器，包括污水进水口12、净水出水口16、排污口9、曝气装置和反冲洗装置，反冲洗装置中有进气管14、布风管7以及反洗进水口11、反洗出水口18。
该反应器1由外壳2和置于外壳2里的内筒体17构成，均为圆筒形，同心垂直布设，外壳2和内筒体17之间形成反应区，充填有填料3，填料3的孔隙率≥58％、比表面积为3.5～7.8×10⁴cm2/g、堆积密度为650～850kg/m³，该填料3由固定在外壳2和内筒体17之间、且位于污水进水口12上面的多孔支撑板8支撑，内筒体17里面为曝气区，曝气装置的曝气头5安装在曝气区底部，与由上向下伸入内筒体17的曝气装置的曝气风管15连接。
在多孔支撑板8与填料3之间安装有填料垫层6，反冲洗装置的反冲洗布风管7固定在填料垫层6里，并与反冲洗装置中的进气管14连接。
内筒体17上端向上伸出填料3外，下端向下伸出多孔支撑板8外，且在底部侧面开有回流孔10。
反冲洗装置的反洗进水口11接在多孔支撑板8下方的外壳2上，反洗出水口18接外壳2上、对应填料3上表面与内筒体17上端口之间。
为了便于检修，在外壳2的侧面开有卸料孔13。
参照图2是本发明的应用示意图。二沉池19经进料泵20接反应器1的污水进口12，空压泵22分别接反冲洗装置的进气管14和曝气风管15，清水池21分别接净水出水口16和反洗进水口11。
本发明的反应器曾在南方某炼油厂净化水车间试验过，试验所用污水为净化水车间生化处理后二沉池的外排污水。
试验装置参数：设计处理水量为5～8m³·h^-1，稳定运行期间为5.2m³·h^-1。反应器内径为2500mm，高45mm，镍钢制成。填料体积为10m³，气水比为4～5∶1。填料垫层由碎石组成，厚度300mm。
污水由反应器底部进入，曝气头设置于曝气提升区底部，工作时曝气产生的提升作用将进入反应器的污水与反应器中的污水经回流孔一并吸入曝气提升区，并在此混合充氧，再由曝气提升，进水在曝气筒内形成自下而上的大水流，流入生物填料床的反应区。反应区装有轻质多孔生物填料作为微生物载体，自上而下的大水流在载体上进行有机物的去除过程。随着生物膜的生长和填料层的截留，运行一定时间后，填料层空隙将逐步降低，水通量下降，这将导致生物填料床供氧不足而导致生物膜厌氧化，降低处理效率，此时需对填料层进行反冲洗，将生物床的混合质排除，并促使生物膜更新，使之重新恢复工作。
隔离曝气生物反应器采用自然挂膜的方式。利用水中含有的大量游离微生物(SS在40～80mg/l)，进行挂膜驯化。大量游离的微生物经反应器处理后，SS基本为填料床所吸附，水中的游离微生物也吸附在生物床中成为微生物的菌源，因此无需专门的接种，在水温为20～35℃时，经3～6天的低水力负荷运行，当反应器对水中各污染物的降解有明显效果时，表明挂膜驯化完成。填料表面的生物膜主要由不连续的菌胶团(细菌)组成，呈黄绿色，生长状况良好。挂膜驯化完成后装置即可进行满负荷运转。
隔离曝气生物反应器将生物氧化和生物絮凝巧妙地结合起来，同步发挥生物氧化和物理截留作用。经过原有生化系统超过数十小时停留时间的处理，二沉池的出水B/C比已经较低，BOD₅值小于20，经过反应器处理后出水基本检测不到BOD，而COD降解量却在30～100mg/L，显然在反应器内不但存在着生物氧化作用，而且还存在生物絮凝的作用，除净化水中的微生物残片外，其余处于溶解态或胶体态的污染物均被生物氧化和生物絮凝作用从水中去除。在有氧的条件下，活性污泥绒粒或生物膜中的微生物产生某些具有絮凝能力的高分子物质，通过对污染物质的吸附架桥、电性中和、网集等作用，吸附一部分胶体物质并快速去除，这种去除在反应器中主要是被填料截留、吸附。同时絮凝性微生物代谢也有利于去除有机污染物，絮凝性微生物水解大分子有机物为小分子有机物，同时合成自身细胞，进而无机化，微生物也吸收或吞食未分解彻底的有机物，并通过较长的周期降解其一部分。生物絮凝是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，有生物“活性”，可以连续反复使用。
COD和氨氮的去除率随水力停留时间(HRT)的增加而增大，当HRT较低时(HRT＜1.5)时，COD和氨氮的去除率和降解速率都较低，说明废水处理时间太短，低于污染物降解及絮凝所需的时间，装置处理能力未得到充分发挥；当HRT＞2时，废水与生物膜接触的时间延长，COD和氨氮的去除率相应提高，且逐渐趋于稳定，但它们的降解速率却下降的较快。这说明废水的停留时间虽然会提高有机污染物的去除率，但是处理时间太长会影响装置的处理能力。HRT从3.0h降到1.5h污染物的去除率还能保持＞50％说明该反应器具有很好的操作弹性。从去除率和生产能力两方面考虑，合适的HRT应为2.0h，此时COD和氨氮的去除率分别为48.2％和70.9％。
试验结果表明，尽管进水中各污染物浓度波动较大，但经反应器后出水水质稳定，说明该技术具有较高的容积负荷和很强的耐冲击能力。COD、氨氮、石油类物质和SS平均去除率分别为42.8％、72％、47.8％、96％，其出水平均质量浓度分别为52mg·L^-1、1.1mg·L^-1、1.5mg·L^-1、1.6mg·L^-1。由此可见，尽管进水各污染物指标都很低，反应器仍具有较高的去除率，出水非常清澈。很明显，隔离曝气生物反应技术达到了污水深度处理的目的。