專利名稱：一體化籠式脫氮反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種生物脫氮反應(yīng)器，尤其涉及ー種一體化籠式脫氮反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
經(jīng)過“十一五”期間的控污減排，化學(xué)需氧量得到有效控制，氨氮污染上升為主要環(huán)境問題。根據(jù)環(huán)保部發(fā)布的環(huán)境狀況公報，2010年全國廢水氨氮排放量為120.3萬噸，氨氮已成為七大水系的主要污染指標(biāo)。有機(jī)污染物被去除后，低碳氮比成了未達(dá)標(biāo)廢水的主要水質(zhì)特點(diǎn)。由于未達(dá)標(biāo)廢水的C/N比往往不能滿足傳統(tǒng)脫氮技術(shù)所需值，此類廢水的生物處理面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，低碳氮比廢水的生物處理，已經(jīng)成為環(huán)境污染控制領(lǐng)域的重大課題。短程硝化-厭氧氨氧化工藝是ー種自養(yǎng)型生物脫氮エ藝，該エ藝所涉及的亞硝酸 細(xì)菌和厭氧氨氧化菌均為自養(yǎng)型微生物，不需要添加有機(jī)碳源。這一新エ藝的出現(xiàn)為低碳氮比廢水的生物處理帶來了曙光，因此倍受環(huán)境工程界的青睞。但是，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，短程硝化工藝和厭氧氨氧化工藝通常被分置于兩個裝置中進(jìn)行，易造成亞硝酸鹽積累，抑制氨氧化作用，限制エ藝的效能；此外，由于厭氧氨氧化工藝所需氨氮和亞硝氮的比例為1:1. 32，這樣的基質(zhì)比例在實(shí)際工程中很難調(diào)控。若能將兩エ藝置于同一個裝置中進(jìn)行，使亞硝酸鹽邊生產(chǎn)邊利用，則可擺脫上述困境。將短程硝化工藝與厭氧氨氧化工藝合ニ為一，開發(fā)一體化籠式脫氮反應(yīng)器，不僅可以縮減反應(yīng)器體積，減少占地面積，節(jié)約基建投資，還可以加快生物脫氮反應(yīng)速率，緩解基質(zhì)自抑制和產(chǎn)物抑制；優(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化生物脫氮效果；此外，一體化籠式脫氮反應(yīng)器操作簡單，管理容易，適用于各類含氮廢水，尤其是低碳氮比廢水的脫氮處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種一體化籠式脫氮反應(yīng)器。一體化籠式脫氮反應(yīng)器從下到上依次設(shè)有進(jìn)水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)；包括排泥管、水流轉(zhuǎn)向區(qū)、進(jìn)水管、進(jìn)氣管、曝氣頭、多孔填料、穿孔擋板、好氧區(qū)、厭氧區(qū)、第一縱隔板、下導(dǎo)流板、出水管、上導(dǎo)流板、溢流槽、溢流堰、釋氣區(qū)、沉淀區(qū)和第二縱隔板。反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有第一縱隔板，進(jìn)水區(qū)底部第一縱隔板下端設(shè)有水流轉(zhuǎn)向區(qū)，水流轉(zhuǎn)向區(qū)底部設(shè)有排泥管，進(jìn)水區(qū)中部設(shè)有進(jìn)水管、進(jìn)氣管，進(jìn)水區(qū)上部設(shè)有曝氣頭，進(jìn)氣管與曝氣頭相連。反應(yīng)區(qū)通過第一縱隔板分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，好氧區(qū)由四塊穿孔擋板分隔為三個籠子，每個籠子充填1/4 1/3下沉多孔填料；厭氧區(qū)由四塊穿孔擋板分隔為三個籠子，每個籠子充填1/4 1/3上浮多孔填料；
分離區(qū)上部設(shè)有第二縱隔板，井分為沉淀區(qū)和釋氣區(qū)，第二縱隔板下端設(shè)有上導(dǎo)流板，第一縱隔板上端設(shè)有下導(dǎo)流板，形成導(dǎo)流通道，沉淀區(qū)和釋氣區(qū)通過導(dǎo)流通道相連，沉淀區(qū)頂端設(shè)有溢流堰，形成溢流槽，溢流槽底部設(shè)出水管。
所述的進(jìn)水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)的高度之比為I :3 :1，截面積之比為4 4 9 ;所述的好氧區(qū)和厭氧區(qū)的高度相等，截面積之比為2:1 3:2 ;所述的沉淀區(qū)和釋氣區(qū)的截面積之比為3:2;所述的水流轉(zhuǎn)向區(qū)底角Y為60° ;上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板傾角β為60°。與現(xiàn)有生物脫氮技術(shù)相比，本發(fā)明具有明顯的優(yōu)勢1)反應(yīng)器從下到上分為進(jìn)水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)三個單元，相鄰單元銜接緊密，功能互補(bǔ)，占地面積小；2)反應(yīng)區(qū)分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，將短程硝化與厭氧氨氧化融于一體，實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)生物脫氮的一體化；3)采用氣升式內(nèi)循環(huán)，使液體流態(tài)兼具推流式和完全混合式特征，生物反應(yīng)速度快，基質(zhì)自抑制和產(chǎn)物抑制程度低，脫氮效果好；4)采用分割區(qū)室，為生物膜提供相對穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，并使各區(qū)室生物群落達(dá)到最優(yōu)化，強(qiáng)化生物脫氮效果；5)釋氣區(qū)氣水分離與沉淀區(qū)泥水分離協(xié)同作用、相互配合，氣液固三相分離效果好；6)反應(yīng)器耐高濃度氨氮廢水，總氮去除率和容積去除率較高，且負(fù)荷沖擊耐受性強(qiáng)。


圖I是一體化籠式脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意 圖2是一體化籠式脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)A-A剖視 圖3是一體化籠式脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)B-B剖視 圖中排泥管I、水流轉(zhuǎn)向區(qū)2、進(jìn)水管3、進(jìn)氣管4、曝氣頭5、多孔填料6、穿孔擋板7、好氧區(qū)8、厭氧區(qū)9、第一縱隔板10、下導(dǎo)流板11、出水管12、上導(dǎo)流板13、溢流槽14、溢流堰15、釋氣區(qū)16、沉淀區(qū)17、第二縱隔板18。
具體實(shí)施例方式如圖1、2、3所示，一體化籠式脫氮反應(yīng)器從下到上依次設(shè)有進(jìn)水區(qū)I、反應(yīng)區(qū)II和分離區(qū)III ;包括排泥管I、水流轉(zhuǎn)向區(qū)2、進(jìn)水管3、進(jìn)氣管4、曝氣頭5、多孔填料6、穿孔擋板7、好氧區(qū)8、厭氧區(qū)9、第一縱隔板10、下導(dǎo)流板11、出水管12、上導(dǎo)流板13、溢流槽14、溢流堰15、釋氣區(qū)16、沉淀區(qū)17和第二縱隔板18。反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有第一縱隔板10，進(jìn)水區(qū)I底部第一縱隔板10下端設(shè)有水流轉(zhuǎn)向區(qū)2，水流轉(zhuǎn)向區(qū)2底部設(shè)有排泥管1，進(jìn)水區(qū)I中部設(shè)有進(jìn)水管3和進(jìn)氣管4，進(jìn)水區(qū)I上部設(shè)有曝氣頭5，進(jìn)氣管4與曝氣頭5相連。反應(yīng)區(qū)II通過第一縱隔板10分為好氧區(qū)8和厭氧區(qū)9，好氧區(qū)8由四塊穿孔擋板7分隔為三個籠子，每個籠子充填1/Γ1/3下沉多孔填料6 ;厭氧區(qū)9由四塊穿孔擋板7分隔為三個籠子，每個籠子充填1/Γ1/3上浮多孔填料6。分離區(qū)III上部設(shè)有第二縱隔板18，并分為沉淀區(qū)17和釋氣區(qū)16，第二縱隔板18下端設(shè)有上導(dǎo)流板13，第一縱隔板10上端設(shè)有下導(dǎo)流板11，形成導(dǎo)流通道，沉淀區(qū)17和釋氣區(qū)16通過導(dǎo)流通道相連，沉淀區(qū)17頂端設(shè)有溢流堰15，形成溢流槽14，溢流槽14底部設(shè)出水管12。所述的進(jìn)水區(qū)I、反應(yīng)區(qū)II和分離區(qū)III的高度之比為I :3 :1，截面積之比為4 4 9 ;所述的好氧區(qū)8和厭氧區(qū)9的高度相等，截面積之比為2:1 3:2 ;所述的沉淀區(qū)17和釋氣區(qū)16的截面積之比為3:2 ;所述的水流轉(zhuǎn)向區(qū)2底角Y為60° ;上導(dǎo)流板13和下導(dǎo)流板11傾角β為60°。
一體化籠式脫氮反應(yīng)器可用PVC板或鋼板制作，其工作過程如下含氨氮廢水由進(jìn)水區(qū)I底部經(jīng)進(jìn)水管3進(jìn)入反應(yīng)器，空氣則經(jīng)由進(jìn)氣管4進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)曝氣頭5切割后以微氣泡形式從其表面溢出，與附近區(qū)域泥水混合物迅速混合，并帶動其沿好氧區(qū)8上升。空氣與泥水混合物的快速上升會在進(jìn)水區(qū)I右側(cè)底部形成負(fù)壓，將進(jìn)水區(qū)I左側(cè)的泥水混合物經(jīng)由水流轉(zhuǎn)向區(qū)2吸入進(jìn)水區(qū)I右側(cè)，并與進(jìn)水、空氣摻合后沿好氧區(qū)8上升。好氧區(qū)8內(nèi)多孔填料6表面生物膜在與上升泥水混合物接觸的過程中，攝取液相主體中的溶解氧和氨氮，在亞硝化細(xì)菌的作用下，將部分氨氮氧化成亞硝酸鹽，并將產(chǎn)物運(yùn)輸至液相主體。泥水混合物進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)9后， 其內(nèi)多孔填料6表面生物膜在與下降泥水混合物接觸的過程中，攝取液相主體中的亞硝酸鹽和未被氧化的氨氮，在厭氧氨氧化菌的作用下，將二者轉(zhuǎn)化成氮?dú)忉尦?。此外，隨液相主體循環(huán)的絮狀污泥也會參與短程硝化和厭氧氨氧化過程。泥水混合物和大部分空氣進(jìn)入釋氣區(qū)16，發(fā)生氣體和泥水混合物的分離。空氣經(jīng)由液面逃逸至外部環(huán)境，泥水混合物則轉(zhuǎn)向下，經(jīng)由上導(dǎo)流板13和下導(dǎo)流板11形成的導(dǎo)流通道進(jìn)入沉淀區(qū)17底部。大部分泥水混合物向下沿厭氧區(qū)9下降，一部分泥水混合物則向上運(yùn)動，在沉淀區(qū)17發(fā)生泥水分離。上清液經(jīng)由溢流堰15匯入溢流槽14通過出水管12排出，沉淀污泥則轉(zhuǎn)向下隨大部分泥水混合物沿厭氧區(qū)9下降。本發(fā)明中反應(yīng)區(qū)II高效生物脫氮的關(guān)鍵在于氣速控制。根據(jù)基質(zhì)流量，調(diào)節(jié)空氣流量，使大約60%的氨氮在好氧區(qū)8內(nèi)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，剩余部分氨氮與生成的亞硝酸鹽在厭氧區(qū)9內(nèi)被轉(zhuǎn)化成氮?dú)?；同時保證泥水混合物在上升氣流作用下在反應(yīng)器內(nèi)往復(fù)循環(huán)，使反應(yīng)液交替處于好氧和厭氧環(huán)境中，分別進(jìn)行短程硝化和厭氧氨氧化過程，達(dá)到高效生物脫氮的效果。通過反應(yīng)區(qū)II內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)化其脫氮效果。
權(quán)利要求
1.一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器本體從下到上依次設(shè)有進(jìn)水區(qū)(I)、反應(yīng)區(qū)(II)和分離區(qū)(III);包括排泥管(I)、水流轉(zhuǎn)向區(qū)(2)、進(jìn)水管(3)、進(jìn)氣管(4)、曝氣頭(5)、多孔填料(6)、穿孔擋板(7)、好氧區(qū)(8)、厭氧區(qū)(9)、第一縱隔板(10)、下導(dǎo)流板(11)、出水管(12)、上導(dǎo)流板(13)、溢流槽(14)、溢流堰(15)、釋氣區(qū)(16)、沉淀區(qū)(17)和第二縱隔板(18)； 反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有第一縱隔板(10)，進(jìn)水區(qū)(I)底部第一縱隔板(10)下端設(shè)有水流轉(zhuǎn)向區(qū)(2 )，水流轉(zhuǎn)向區(qū)(2 )底部設(shè)有排泥管(I)，進(jìn)水區(qū)(I)中部設(shè)有進(jìn)水管(3 )和進(jìn)氣管(4)，進(jìn)水區(qū)(I)上部設(shè)有曝氣頭(5)，進(jìn)氣管(4)與曝氣頭(5)相連； 反應(yīng)區(qū)(II)通過第一縱隔板(10)分為好氧區(qū)(8)和厭氧區(qū)(9)，好氧區(qū)(8)由四塊穿孔擋板(7)分隔為三個籠子，每個籠子充填1/4 1/3下沉多孔填料(6);厭氧區(qū)(9)由四塊穿孔擋板(7)分隔為三個籠子，每個籠子充填1/4 1/3上浮多孔填料(6)； 分離區(qū)(III)上部設(shè)有第二縱隔板(18)，并分為沉淀區(qū)(17)和釋氣區(qū)(16)，第二縱隔板(18)下端設(shè)有上導(dǎo)流板(13)，第一縱隔板(10)上端設(shè)有下導(dǎo)流板(11 )，形成導(dǎo)流通道，沉淀區(qū)(17)和釋氣區(qū)(16)通過導(dǎo)流通道相連，沉淀區(qū)(17)頂端設(shè)有溢流堰(15)，形成溢流槽(14)，溢流槽(14)底部設(shè)出水管(12)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器，其特征在于所述的進(jìn)水區(qū)(I)、反應(yīng)區(qū)(II)和分離區(qū)(III)的高度之比為I :3 :1，截面積之比為4 :4 :9。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器，其特征在于所述的好氧區(qū)(8)和厭氧區(qū)(9)的高度相等，截面積之比為2:1 3:2。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器，其特征在于所述的沉淀區(qū)(17)和釋氣區(qū)(16)的截面積之比為3:2。
5.根據(jù)權(quán)利I所述的一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器，其特征在于所述的水流轉(zhuǎn)向區(qū)(2)底角Y為60。;上導(dǎo)流板(13)和下導(dǎo)流板(11)傾角P為60°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體化籠式脫氮反應(yīng)器。反應(yīng)器本體從下到上依次設(shè)進(jìn)水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)，進(jìn)水區(qū)從下到上依次設(shè)排泥管、水流轉(zhuǎn)向區(qū)、進(jìn)水管和進(jìn)氣管，進(jìn)氣管上端設(shè)曝氣頭；反應(yīng)區(qū)設(shè)縱隔板分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，分別由四塊穿孔擋板分隔為三個籠子，籠內(nèi)充填1/4~1/3下沉/上浮多孔填料；分離區(qū)設(shè)縱隔板分為沉淀區(qū)和釋氣區(qū)，并通過上導(dǎo)流板和下導(dǎo)流板貫通，沉淀區(qū)頂端設(shè)溢流堰，溢流槽底部設(shè)出水管。本發(fā)明融短程硝化與厭氧氨氧化于一體，可避免亞硝酸鹽積累所致的生物毒性，也可克服基質(zhì)比例調(diào)控難題；功能菌的空間分布相對固定，有利于微生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化；在上升氣流的驅(qū)動下，反應(yīng)液內(nèi)循環(huán)，硝化與脫氮交替進(jìn)行，有助于傳質(zhì)和反應(yīng)，提高容積脫氮效能。
文檔編號C02F3/30GK102795707SQ201210289959
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者鄭平, 張紅陶, 張萌, 王蘭, 季軍遠(yuǎn), 陸慧鋒, 丁爽 申請人:浙江大學(xué)