一种射流曝气式水解酸化污水处理装置和污水处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理设备领域，具体而言，涉及一种射流曝气式水解酸化污水处理装置和污水处理系统。


背景技术：

2.近年来，随着工业的发展，产生了大量的难降解有机废水，此类废水有机物浓度高，可生化性差，不宜直接用于好氧生化处理，水解酸化污水处理工艺能够通过水解酸化菌的代谢，将废水中难降解的大分子物质转化为可生物降解的小分子物质，同时产生部分n2、co2等气体，从而达到提高废水的可生物降解性能及降低废水cod、总氮的效果，减轻后续生化处理的负荷，因此该工艺常作为废水预处理单元应用于污水处理系统中，但目前运行的水解酸化工艺大多存在效率低、停留时间(hrt)长等问题，基于此国内外学者提出了很多改进方法。
3.中国专利cn 102120674 a公开了一种零价铁强化的厌氧水解酸化的污水处理方法，其主要在反应器中部设置了零价铁层，有效地促进了水解酸化菌的代谢，从而提高了水解酸化效率。
4.中国专利cn 104891737 a公开了一种强化化工废水的水解酸化的方法，其主要在水解酸化反应阶段，注入了含有水解酸化菌及多金属催化接触填料，不仅有效富集水解酸化菌种，同时可产生微电解将难降解物质去除，最终使出水b/c达到0.3-0.6之间，cod去除率达到35％以上。
5.中国专利cn 102583858a公开了一种生物催化电解-厌氧水解酸化耦合强化难降解废水处理装置，其将生物催化氧化引入了水解酸化过程，有效避免了挥发酸的积累，强化了废水解毒、解除抑制等环节，明显提高了生物转化率。
6.中国专利cn 109775873a公开了一种射流曝气污水处理装置，其采用射流器对污水进行增压，实现污水与空气的冲击混合，曝气效率极高，该专利属于好氧处理领域。
7.中国专利cn 202010505611.7水解酸化污水处理方法及反应装置公开了一种水解酸化污水处理方法及反应装置，该装置将水解酸化反应过程中产生的代谢气体引入反应器底部进行循环，以该循环气体为动力强化水解酸化微生物与有机底物的传质作用，增加装置内微生物与有机基质的接触机率，显著提高污水水解酸化效率。该装置采用气体作为动力设备，通过曝气器进行曝气提升，气体需要进行净化处理，且风机的投资与维护成本高。
8.目前在提高污水水解酸化效率方面，多采用添加催化剂、化学药剂、循环气体或多级串联方式等强化处理效果，存在着传质效率低、反应速率慢、运行与投资成本高等问题。
9.鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的在于提供一种射流曝气式水解酸化污水处理装置和污水处理系统。
11.本实用新型的实施例是这样实现的：
12.第一方面，本实用新型提供一种射流曝气式水解酸化污水处理装置，其包括反应壳体和射流机构，所述反应壳体上开设有污水混合物进口、出气口、循环污水出口和循环进口，所述污水混合物进口用于向所述反应壳体内通入污水、污泥和生物载体的混合物，所述射流机构包括射流器、进气管、进水管和气液混合管，所述射流器设置有进气口、循环污水进口、混合室和气液混合出口，所述进气管的两端分别与所述出气口和所述进气口连通，所述进水管的两端分别与所述循环污水出口和所述循环污水进口连通，所述气液混合管的两端分别与所述气液混合出口和所述循环进口连通。
13.在可选的实施方式中，所述循环进口的位置设置有释放器，所述释放器与所述气液混合管连通。
14.在可选的实施方式中，所述释放器设置于所述反应壳体的底部，所述释放器包括汇流管和多个分流管，所述汇流管位于所述反应壳体的外部且与所述气液混合管连通，多个所述分流管同时与所述汇流管连通且伸入所述反应壳体内部。
15.在可选的实施方式中，所述进水管上设置有水泵，所述循环污水出口处设置有防止所述生物载体进入所述进水管的滤网，所述滤网的孔径小于所述生物载体的直径。
16.在可选的实施方式中，所述气液混合管上设置有用于防止污水倒流的止回阀。
17.在可选的实施方式中，所述生物载体的材质为聚氨酯海绵。
18.在可选的实施方式中，所述生物载体的直径为3-5cm。
19.在可选的实施方式中，所述生物载体加入量的体积与所述反应壳体的体积的比为0.05～0.2:1。
20.在可选的实施方式中，在可选的实施方式中，进入所述污水混合物进口内的污泥采自污水处理厂厌氧池、水解酸化池或者好氧池内的污泥。
21.第二方面，本实用新型提供一种污水处理系统，其包括如前述实施方式任一项所述的射流曝气式水解酸化污水处理装置。
22.本实用新型实施例的有益效果是：
23.本技术提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置利用污水混合物进口向反应壳体内通入污水、污泥和生物载体的混合物，通过引入生物载体可以使污泥内的微生物负载于生物载体上，并在生物载体上形成生物膜，增加了微生物与污水中有机基质的接触面积，显著提高了水解酸化效率。并且微生物负载于生物载体后，不会随着污水的流失而进入后续反应器，从而有效保证了水解酸化微生物体系的稳定，提高了水解酸化反应效率。此外，本技术利用射流机构实现对反应壳体内的废气、污水进行混合后内循环，并且通过循环进口进入反应壳体内，此时，部分溶解的气体分子和未溶解的气体通过整个反应区，带动反应区进行高效搅动，使得生物载体处于悬浮状态，有利于增加生物载体上微生物与污水中有机质的接触面积，同时，废气和污水在反应器中形成内循环，最大程度的保证了污水的缺氧环境，强化传质过程，并快速完成水解酸化反应，从而显著提高污水水解酸化效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被
看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本实用新型实施例提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例射流曝气式水解酸化污水处理装置的射流器的结构示意图。
27.图标：100-射流曝气式水解酸化污水处理装置；110-反应壳体；111-污水混合物进口；112-出气口；113-循环污水出口；1131-滤网；114-循环进口；115-释放器；1151-汇流管；1152-分流管；116-生物载体；120-射流机构；121-射流器；1211-进气口；1212-循环污水进口；1213-混合室；1214-气液混合出口；122-进气管；123-进水管；1231-水泵；124-气液混合管；1241-止回阀。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.实施例
35.请参照图1，本实施例提供一种射流曝气式水解酸化污水处理装置100，其包括反
应壳体110和射流机构120，射流机构120设置于反应壳体110的外侧用于使反应壳体110内的污水和气体进行循环。
36.其中，反应壳体110的结构大致为圆筒状，其顶部设置有顶盖。反应壳体110上开设有污水混合物进口111、出气口112、循环污水出口113和循环进口114。
37.污水混合物进口111设置于反应壳体110的下部侧壁上，用于向反应壳体110内通入污水、污泥和生物载体116，进入污水混合物进口111内的污泥采自污水处理厂厌氧池、水解酸化池或者好氧池内的污泥。由于污泥中具有大量的微生物，这部分微生物可以与污水中的有机质进行接触并促进水解酸化效率，本技术中加入生物载体116，微生物可以在生物载体116表面进行负载，形成生物膜，生物载体116在射流机构120的带动下一直悬浮于反应壳体110内，有效增加了微生物与污水站有机质的接触，提高了水解酸化效率。本技术中，生物载体116的材质为聚氨酯海绵，生物载体116的直径为3-5cm，生物载体116用量根据反应器容积大小确定，通常情况下生物载体116加入量的体积与反应壳体110的体积的比为0.05～0.2:1，优选为0.1:1。出气口112设置有反应壳体110的顶部，用于将反应壳体110内水解酸化工艺产生的n2、co2等废气排出。循环污水出口113设置于反应壳体110的上部侧壁上，用于将反应壳体110内的污水排出。循环进口114设置于反应壳体110的底部，用于将出气口112和循环污水出口113排出的废气和污水进行循环通入反应壳体110内。
38.本技术中，循环进口114的位置设置有释放器115，释放器115设置于反应壳体110的底部，释放器115包括汇流管1151和多个分流管1152，汇流管1151位于反应壳体110的外部且与射流机构120连通，多个分流管1152同时与汇流管1151连通且伸入反应壳体110内部。进入汇流管1151内的废气和污水经过分流进入多个分流管1152内，分流管1152将混合后的废气和污水均匀的分布进入反应壳体110内，使得废气和污水的混合物分散更均匀。
39.本技术中利用射流机构120来实现将反应壳体110内的废气和污水引出并混合后再次排入反应壳体110内。
40.具体来说，请参阅图1和图2，本技术中，射流机构120包括射流器121、进气管122、进水管123和气液混合管124，射流器121设置有进气口1211、循环污水进口1212、混合室1213和气液混合出口1214。其中，进气管122的两端分别与出气口112和进气口1211连通，进水管123的两端分别与循环污水出口113和循环污水进口1212连通，气液混合管124的两端分别与气液混合出口1214和循环进口114的释放器115连通。
41.进水管123上设置有水泵1231，循环污水出口113处设置有防止生物载体116进入进水管123的滤网1131，滤网1131的孔径小于生物载体116的直径。气液混合管124上设置有用于防止污水倒流的止回阀1241。
42.本技术的射流曝气式水解酸化污水处理装置100的工作原理是：
43.污水、污泥和生物载体116通过污水混合物进口111进入反应壳体110内，此时打开反应壳体110外部气源开关引入空气，并打开水泵1231抽取反应壳体110内污水进入射流器121中，射流器121通过水流带动气体和污水的快速混合，而后通过气液混合管124将混合气体后的污水经释放器115重新进入反应壳体110内，此时，部分溶解的气体分子和未溶解的气体通过整个反应区，带动反应区进行高效搅动，这些带入的气体和新产生的气体通过反应区聚集在顶部，在反应壳体110的顶部收集，依次通过进气管122(关闭外部气源开关)、射流器121、气液混合管124，最终重新引入反应壳体110底部，通过反应壳体110底部的释放器
115再次进行反应壳体110中，在反应壳体110中形成内循环，最大程度的保证了污水的缺氧环境，强化传质过程，并快速完成水解酸化反应。
44.同时，反应壳体110内设置的生物载体116上负载经富集驯化培养后的具有水解酸化功能的微生物，在生物载体116上可形成一层生物膜，使功能菌种密度大幅提升，与传统污泥法对比，该生物膜不随水流失进入好氧反应器，保持水解酸化微生物系统的稳定性，提高水解酸化反应效率。
45.本技术的射流曝气式水解酸化污水处理装置100将水解酸化过程中产生的n2、co2等废气进行回收利用，既保证了工艺运行过程中的缺氧环境，同时最大化的减轻了对环境的污染。通过射流器121促进气体和液体的快速混合，从而快速搅动反映区域，快速完成均质，在反应器内部形成一个气-液-固三相高效传质区域，促进水解酸化反应快速完成。通过生物载体116负载微生物，并投加功能微生物，在载体表面形成生物膜，增加了微生物与污水中有机基质的接触面积，显著提高了水解酸化效率。本技术在反应壳体110的外部设置射流器121和水泵1231，更方便装置的检修和射流器121的更换，降低运行成本。
46.此外，本技术还提供了一种污水处理系统，其包括上述射流曝气式水解酸化污水处理装置100，污水处理系统还可以包括一些其他常规配套设备，例如污水产生设备、污泥产生设备等等。
47.进一步地，为了验证本技术提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置100的处理结果，本技术以煤制乙二醇污水作为原料，其中cod为3000mg/l，b/c为0.22，ss为800mg/l。在不同的水解酸化反应条件下采用上述射流曝气式水解酸化污水处理装置100进行污水处理，水解酸化反应条件以及对应的处理结果如下：
48.处理1：水解酸化反应条件为：温度35℃，ph为7.2，hrt为8h，do为0.3mg/l，sv为30％。经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了40％，cod去除率为18％，ss去除率为70％。
49.处理2：水解酸化反应条件为：温度35℃，ph为7.2，hrt为6h，do为0.3mg/l，sv为30％。经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了35％，cod去除率为15％，ss去除率为67％。
50.处理3：水解酸化反应条件为：温度35℃，ph为7.2，hrt为4h，do为0.3mg/l，sv为30％。经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了32％，cod去除率为14％，ss去除率为63％。
51.处理4：水解酸化反应条件为：温度35℃，ph为7.2，hrt为4h，do为0.3mg/l，sv为40％。经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了42％，cod去除率为22％，ss去除率为86％。
52.处理5：水解酸化反应条件为：温度35℃，ph为7.2，hrt为4h，do为0.3mg/l，sv为50％。经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了45％，cod去除率为25％，ss去除率为92％。
53.对比例1：
54.原料依然为煤制乙二醇污水，其中cod为3000mg/l，b/c为0.22，ss为800mg/l。本对比例1未采用本技术提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置100进行处理，而是采用常规的动力设备(例如搅拌桨)在反应壳体110内进行均匀混合。反应器反应条件为：温度34℃，
ph为6.8，hrt为4h，do为0.3mg/l，sv为50％，经分析，处理结果为：水解酸化后的b/c提高了8％，cod去除率为16％，ss去除率为89％。
55.从上述处理结果可以看出，本技术提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置100显著提高了污水的水解酸化效率和可生化性。
56.综上所述，本技术提供的射流曝气式水解酸化污水处理装置100利用污水混合物进口111向反应壳体110内通入污水、污泥和生物载体116的混合物，通过引入生物载体116可以使污泥内的微生物负载于生物载体116上，并在生物载体116上形成生物膜，增加了微生物与污水中有机基质的接触面积，显著提高了水解酸化效率。并且微生物负载于生物载体116后，不会随着污水的流失而进入后续反应器，从而有效保证了水解酸化微生物体系的稳定，提高了水解酸化反应效率。此外，本技术利用射流机构120实现对反应壳体110内的废气、污水进行混合后内循环，并且通过循环进口114进入反应壳体110内，此时，部分溶解的气体分子和未溶解的气体通过整个反应区，带动反应区进行高效搅动，使得生物载体116处于悬浮状态，有利于增加生物载体116上微生物与污水中有机质的接触面积，同时，废气和污水在反应器中形成内循环，最大程度的保证了污水的缺氧环境，强化传质过程，并快速完成水解酸化反应，从而显著提高污水水解酸化效率。
57.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。