專利名稱：雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含氮廢水的處理裝置，尤其涉及一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng) 器。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展以及人們物質(zhì)生活水平的大幅提高，含氮廢水的排放量急 劇增加，所致的氮素污染十分嚴(yán)重，我國(guó)大部分流域均存在不同程度的氮素污染問題，且有 加劇趨勢(shì)。氮素污染的危害極大，可以誘發(fā)赤潮、水華等環(huán)境問題，造成經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)不安 和生態(tài)破壞。經(jīng)濟(jì)有效地控制氮素污染已成為環(huán)境工程界關(guān)注的熱點(diǎn)。 對(duì)于氮素污染的治理，傳統(tǒng)脫氮方法有空氣吹脫法、折點(diǎn)氯化法、全程硝化_反硝 化脫氮法等。新型脫氮方法有厭氧氨氧化法、短程硝化-反硝化法、Canon法等。厭氧氨氧 化法因具有容積氮去除速率高、供氧能耗省、不需要外加碳源等優(yōu)點(diǎn)而備受人們青睞。開發(fā) 高效厭氧氨氧化反應(yīng)器具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 現(xiàn)有的厭氧氨氧化反應(yīng)器大多由厭氧反應(yīng)器演變而來，主要以升流式厭氧污泥床 (UASB)反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器為基礎(chǔ)。此類厭氧氨氧化反應(yīng)器存在以下問 題①污泥流失較為嚴(yán)重，反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)；②在啟動(dòng)初期和低負(fù)荷條件下，傳質(zhì)效果 較差，去除效果不佳；③在高負(fù)荷條件下易出現(xiàn)氣體涌動(dòng)(簡(jiǎn)稱"氣涌")現(xiàn)象；④以泵進(jìn)行 污泥回流，不僅增加設(shè)備費(fèi)用和動(dòng)力消耗，而且破壞污泥結(jié)構(gòu)，不利于形成性能優(yōu)良的顆粒 污泥。 針對(duì)厭氧氨氧化反應(yīng)器的上述缺陷，本發(fā)明進(jìn)行了以下改進(jìn)①通過設(shè)置獨(dú)特的 旋流布水器，使進(jìn)水分布均勻，強(qiáng)化顆粒污泥與廢水之間的接觸和傳質(zhì)。②在反應(yīng)器啟動(dòng)初 期和負(fù)荷較低的工況下，通過設(shè)置軟性填料和粗篩網(wǎng)，強(qiáng)化污泥持留，加快反應(yīng)器啟動(dòng)。③ 通過設(shè)置氣浮式分離裝置，緩解上升氣泡對(duì)沉淀區(qū)的干擾，消除"氣涌現(xiàn)象"。 采用外部 循環(huán)和內(nèi)部循環(huán)雙循環(huán)，在啟動(dòng)階段和低負(fù)荷條件下，以外部循環(huán)保證反應(yīng)器內(nèi)污泥和廢 水充分接觸，強(qiáng)化傳質(zhì)效果，提高耐沖擊負(fù)荷能力；在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，停止外部循環(huán)，利 用內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行回流，降低動(dòng)力消耗，當(dāng)反應(yīng)器受到?jīng)_擊時(shí)，可啟動(dòng)外部循環(huán)來增強(qiáng)耐沖擊 負(fù)荷能力。⑤通過三相分離器的作用，使泥、水、氣三相得到分離，進(jìn)一步凈化出水。試驗(yàn)證 明，據(jù)此開發(fā)的雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器具有良好的脫氮效能，且運(yùn)行穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng) 器。 雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器包括排泥管、旋流布水器、進(jìn)水管、第一法蘭、出 流擋板、回流進(jìn)水管、下降管、粗篩網(wǎng)、細(xì)篩網(wǎng)、第二法蘭、擋板、回流出水管、回流出水管、溢 水堰、導(dǎo)氣管、氣室、三相分離器、沉淀區(qū)、浮球、取樣口、軟性填料、旋流罩、旋轉(zhuǎn)式布水板和 布水口 ；反應(yīng)器低端設(shè)有排泥管，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上依次設(shè)有排泥管、旋流布水器、進(jìn)水管、第一法蘭、出流擋板、軟性填料、粗篩網(wǎng)、細(xì)篩網(wǎng)、浮球、第二法蘭、擋板和三相分離器， 三相分離器外側(cè)為沉淀區(qū)，反應(yīng)器本體外側(cè)壁設(shè)有回流出水管和多個(gè)取樣口 ，反應(yīng)器本體 上端沉淀區(qū)外側(cè)壁設(shè)有回流出流管、出水管和溢水堰，反應(yīng)器頂端設(shè)有氣室和導(dǎo)氣管，反應(yīng) 器中心設(shè)有下降管。 所述的旋流布水器(呈傘狀，由旋流罩和旋轉(zhuǎn)式布水板組成，旋流罩軸平面頂角 a為lOO。 140° ，旋流罩上均勻設(shè)置6 10片旋轉(zhuǎn)式布水板，相鄰旋轉(zhuǎn)式布水板之間的 縫隙寬度為5 15mm，旋轉(zhuǎn)式布水板右側(cè)自上而下設(shè)置4 8個(gè)布水口 ，布水口與切線方向 所呈角度P為15° 35° ，旋流布水器上部與進(jìn)水管相連。 所述的反應(yīng)器本體高徑比H/D為3. 0 5. 0，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有的粗篩網(wǎng)網(wǎng)格間距 為5-10mm，細(xì)篩網(wǎng)的網(wǎng)格間距為3 4mm，浮球密度接近水的密度，直徑為10 20mm，使得 上升流速較大時(shí)能緊貼細(xì)篩網(wǎng)，流速較小時(shí)能懸浮或者沉在粗篩網(wǎng)上，浮球在均勻布置于 兩層篩網(wǎng)之間，單層排開時(shí)能夠覆蓋整個(gè)篩網(wǎng)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) ①反應(yīng)器各部分間通過法蘭連接，便于拆裝。②通過設(shè)置獨(dú)特的旋流布水器，使進(jìn) 水分布均勻，強(qiáng)化顆粒污泥與廢水之間的接觸和傳質(zhì)。③在反應(yīng)器啟動(dòng)初期和負(fù)荷較低的 工況下，通過設(shè)置軟性填料和粗篩網(wǎng)，強(qiáng)化高活性污泥持留，加快反應(yīng)器啟動(dòng)。 通過設(shè)置 氣浮式分離裝置，緩解上升氣泡對(duì)沉淀區(qū)的干擾，消除"氣涌現(xiàn)象"。⑤采用外部循環(huán)和內(nèi)部 循環(huán)雙循環(huán)，在啟動(dòng)階段和低負(fù)荷條件下，以外部循環(huán)保證反應(yīng)器內(nèi)污泥和廢水充分接觸， 強(qiáng)化傳質(zhì)效果，提高耐沖擊負(fù)荷能力；在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，停止外部循環(huán)，利用內(nèi)部循環(huán) 進(jìn)行回流，降低動(dòng)力消耗，當(dāng)反應(yīng)器受到?jīng)_擊時(shí)，可啟動(dòng)外部循環(huán)來增強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷能力。 ⑥通過三相分離器的作用，使泥、水、氣三相得到分離，進(jìn)一步凈化出水。


圖1是雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的旋流布水器的示意圖； 圖3是本發(fā)明的旋流布水器的俯視圖，圖中箭頭所示為水平方向主旋流特征流 線； 圖4是本發(fā)明的布水口的放大示意圖； 其中排泥管1、旋流布水器2、進(jìn)水管3、第一法蘭4、出流擋板5、回流進(jìn)水管6、 下降管7、粗篩網(wǎng)8、細(xì)篩網(wǎng)9、第二法蘭10、擋板11、回流出水管12、回流出水管13、溢水堰 14、導(dǎo)氣管15、氣室16、三相分離器17、沉淀區(qū)18、浮球19、取樣口 20、軟性填料21、旋流罩 22、旋轉(zhuǎn)式布水板23、布水口 24。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器包括排泥管1、旋流布水器2、進(jìn)水管 3、第一法蘭4、出流擋板5、回流進(jìn)水管6、下降管7、粗篩網(wǎng)8、細(xì)篩網(wǎng)9、第二法蘭10、擋板 11、回流出水管12、回流出水管13、溢水堰14、導(dǎo)氣管15、氣室16、三相分離器17、沉淀區(qū) 18、浮球19、取樣口 20、軟性填料21、旋流罩22、旋轉(zhuǎn)式布水板23和布水口 24 ;反應(yīng)器底部 設(shè)有排泥管l，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上依次設(shè)有排泥管1、旋流布水器2、進(jìn)水管3、第一法蘭
44、出流擋板5、軟性填料20、粗篩網(wǎng)8、細(xì)篩網(wǎng)9、浮球18、第二法蘭10、擋板11和三相分離器 17，三相分離器外側(cè)為沉淀區(qū)18，反應(yīng)器本體外側(cè)壁設(shè)有回流出水管12和多個(gè)取樣口 19， 反應(yīng)器本體上端沉淀區(qū)外側(cè)壁設(shè)有回流出流管12、出水管13和溢水堰14，反應(yīng)器頂端設(shè)有 氣室16和導(dǎo)氣管15，反應(yīng)器中心設(shè)有下降管7。 所述的旋流布水器2呈傘狀，由旋流罩22和旋轉(zhuǎn)式布水板23組成，旋流罩22軸 平面頂角a為100° 140° ，旋流罩22上均勻設(shè)置6 10片旋轉(zhuǎn)式布水板23，相鄰旋轉(zhuǎn) 式布水板之間的縫隙寬度為5 15mm，旋轉(zhuǎn)式布水板23右側(cè)自上而下設(shè)置4 8個(gè)布水口 24，布水口 24與切線方向所呈角度13為15° 35° ，旋流布水器2上部與進(jìn)水管3相連。
所述的反應(yīng)器本體高徑比H/D為3. 0 5. 0，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有的粗篩網(wǎng)8網(wǎng)格 間距為5-10mm，細(xì)篩網(wǎng)9的網(wǎng)格間距為3 4mm，浮球19密度接近水的密度，直徑為10 20mm，使得上升流速較大時(shí)能緊貼細(xì)篩網(wǎng)9，流速較小時(shí)能懸浮或者沉在粗篩網(wǎng)8上，浮球 在均勻布置于兩層篩網(wǎng)之間，單層排開時(shí)能夠覆蓋整個(gè)篩網(wǎng)。
本發(fā)明的工作過程如下 雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器可用有機(jī)玻璃和鋼板構(gòu)建，可分為四個(gè)功能區(qū)， 分別為布水區(qū)、反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和回流區(qū)。布水區(qū)包括進(jìn)水管3和旋流布水器2 ;反應(yīng)區(qū)包 括第一反應(yīng)室和第二反應(yīng)室。第一反應(yīng)室包含粗篩網(wǎng)8和軟性填料21，第二反應(yīng)室包含由 粗篩網(wǎng)8、細(xì)篩網(wǎng)9和浮球19組成的浮球分離裝置；沉淀區(qū)包含擋板11、氣室16、沉淀區(qū) 17和三相分離器18 ;回流區(qū)包含內(nèi)循環(huán)區(qū)和外循環(huán)區(qū)，內(nèi)循環(huán)區(qū)包含下降管7和三相分離 器18，外循環(huán)區(qū)包含回流出水管12和回流進(jìn)水管6。廢水經(jīng)底部進(jìn)水管進(jìn)入旋流布水器 2，旋流布水器2可保證水流均勻進(jìn)入第一反應(yīng)室，第一反應(yīng)室下方形成污泥床層，到達(dá)軟 性填料21時(shí)部分呈流化狀態(tài)，軟性填料21上進(jìn)行掛膜形成生物膜，兩者共同進(jìn)行污染物 轉(zhuǎn)化反應(yīng)，產(chǎn)生氮?dú)狻＼浶蕴盍?1可以使反應(yīng)器持留較多的污泥，在啟動(dòng)階段和低負(fù)荷階 段，由于顆粒污泥尚未形成，通過微生物掛膜，可提高反應(yīng)速度。被氮?dú)鈹y帶至上部的泥水 混合物，經(jīng)第一層粗篩網(wǎng)8和軟性填料21，實(shí)現(xiàn)泥水兩相的第一級(jí)分離，大顆粒污泥被持留 在第一反應(yīng)室內(nèi)，氣泡被粗篩網(wǎng)8和軟性填料21打破。沼氣攜帶部分泥水混合物進(jìn)入第二 反應(yīng)室，在第二反應(yīng)室形成流化狀態(tài)，污染物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，當(dāng)泥水混合物隨氣流上升到浮球 分離裝置時(shí)，大部分污泥被持留在第二反應(yīng)室，實(shí)現(xiàn)泥水的第二級(jí)分離，浮球分離裝置打破 氣泡，可有效消除氣涌現(xiàn)象。少量泥水混合物繼續(xù)隨氣泡上升至三相分離器18，泥、水、氣被 最終分離，污泥回流第二反應(yīng)室，凈化液經(jīng)下降管7回流到第一反應(yīng)區(qū)，通過出流擋板5作 用緩慢流出，形成內(nèi)部循環(huán)，氣體通過氣室16外排。在反應(yīng)器啟動(dòng)初期和水質(zhì)變化較大的 情況下，外部循環(huán)區(qū)將部分出水回流到第一反應(yīng)室，稀釋進(jìn)水，提高反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能 力。通過軟性填料21、粗篩網(wǎng)8、浮球分離裝置、三相分離器18和內(nèi)外循環(huán)，反應(yīng)器可持留 大量高活性污泥，稀釋進(jìn)水基質(zhì)濃度，消除氣涌現(xiàn)象，增強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷能力，縮短啟動(dòng)時(shí)間， 從而保證在各種工況下穩(wěn)定高效運(yùn)行。
權(quán)利要求
一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器，其特征在于包括排泥管(1)、旋流布水器(2)、進(jìn)水管(3)、第一法蘭(4)、出流擋板(5)、回流進(jìn)水管(6)、下降管(7)、粗篩網(wǎng)(8)、細(xì)篩網(wǎng)(9)、第二法蘭(10)、擋板(11)、回流出水管(12)、回流出水管(13)、溢水堰(14)、導(dǎo)氣管(15)、氣室(16)、三相分離器(17)、沉淀區(qū)(18)、浮球(19)、取樣口(20)、軟性填料(21)、旋流罩(22)、旋轉(zhuǎn)式布水板(23)和布水口(24)；反應(yīng)器低端設(shè)有排泥管(1)，反應(yīng)器本體內(nèi)從下到上依次設(shè)有旋流布水器(2)、進(jìn)水管(3)、第一法蘭(4)、出流擋板(5)、軟性填料(20)、粗篩網(wǎng)(8)、細(xì)篩網(wǎng)(9)、浮球(18)、第二法蘭(10)、擋板(11)和三相分離器(17)，三相分離器(17)外側(cè)為沉淀區(qū)(18)，反應(yīng)器本體外側(cè)壁設(shè)有回流出水管(12)和多個(gè)取樣口(19)，反應(yīng)器本體上端沉淀區(qū)(18)外側(cè)壁設(shè)有回流出流管(12)、出水管(13)和溢水堰(14)，反應(yīng)器頂端設(shè)有氣室(16)和導(dǎo)氣管(15)，反應(yīng)器中心設(shè)有下降管(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器，其特征在于所述的 旋流布水器(2)呈傘狀，由旋流罩(22)和旋轉(zhuǎn)式布水板(23)組成，旋流罩(22)軸平面頂 角a為100° 140° ，旋流罩(22)上均勻設(shè)置6 10片旋轉(zhuǎn)式布水板(23)，相鄰旋轉(zhuǎn)式 布水板(23)之間的縫隙寬度為5 15mm，旋轉(zhuǎn)式布水板(23)右側(cè)自上而下設(shè)置4 8個(gè) 布水口 (24)，布水口 (24)與切線方向所呈角度13為15° 35° ，旋流布水器(2)上部與 進(jìn)水管(3)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器，其特征在于所述的 反應(yīng)器本體高徑比H/D為3. 0 5. 0，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有的粗篩網(wǎng)(8)網(wǎng)格間距為5-10mm， 細(xì)篩網(wǎng)(9)的網(wǎng)格間距為3 4mm，浮球(19)密度接近水的密度，直徑為10 20mm，使得 上升流速較大時(shí)能緊貼細(xì)篩網(wǎng)(9)，流速較小時(shí)能懸浮或者沉在粗篩網(wǎng)(8)上，浮球(19)在 均勻布置于兩層篩網(wǎng)之間，單層排開時(shí)能夠覆蓋整個(gè)篩網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙循環(huán)生物膜厭氧氨氧化反應(yīng)器。反應(yīng)器下部設(shè)有獨(dú)特的旋流布水器；反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置軟性填料、篩網(wǎng)、浮球、三相分離器和下降管；反應(yīng)器外側(cè)設(shè)置回流出水管、回流進(jìn)水管和溢水堰。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)旋流布水器可產(chǎn)生切向流，保證布水均勻，有利于強(qiáng)化傳質(zhì)；2)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置軟性填料，可持留污泥，強(qiáng)化處理效果，縮短啟動(dòng)時(shí)間；3)設(shè)置篩網(wǎng)和浮球可消除氣涌現(xiàn)象，緩解上升氣泡對(duì)沉淀區(qū)的干擾。4)下降管回流可強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)混合，改善傳質(zhì)效果，同時(shí)稀釋進(jìn)水，提高反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷性能；回流進(jìn)水管和回流出水管回流可維持啟動(dòng)階段和低負(fù)荷階段反應(yīng)器的正常運(yùn)行；內(nèi)外兩個(gè)回流可保證反應(yīng)器在低負(fù)荷以及高負(fù)荷下均能高效穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C02F101/16GK101767875SQ20101010684
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者丁爽, 鄭平, 陸慧峰, 陳小光 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)