CN103755026A - 一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器 - Google Patents

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一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，包括反应器本体，所述的反应器本体的内腔自下而上设有排泥单元、回流布水单元、内循环反应单元、三相分离单元、出水单元，所述的排泥单元包括设置在反应器本体底端用于与外界连通的排泥口；所述的回流布水单元包括兼做反应器本体部分底板的回流折板、安装在回流折板上的均匀布水器；所述的内循环反应单元由竖直折流板和Z形折流板自左向右依次分隔为厌氧反应区、释气缓冲区、微氧反应区三个隔室；所述的出水单元包括出水槽、出水口，所述的出水槽通过出水口与外界连通。本发明采用Z形折流板的设计，结构紧凑，传质和混合性能优，利于形成和维持颗粒污泥，脱氮效率高。

Description

一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器
技术领域
本发明所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器。
背景技术
近年来含氨废水过量排放，造成了水体富营养化等一系列生态环境问题。含氨废水的高效低耗处理一直是污水处理领域的难题。
短程硝化-厌氧氨氧化工艺因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行费用低等优点成为目前最经济的新型生物脱氮工艺之一。短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺可分为一体式和分体式两种，一体式工艺的单位体积脱氮率高，基建成本低，结构紧凑，装置运行和控制简单，并且能有效避免由于亚硝酸盐累积造成的抑制作用。但是存在以下几个突出的问题：（1）以往的全程自养脱氮反应器多采用固定床反应器或序批式反应器，污泥颗粒化周期较长，反应器内污泥浓度较低；（2）启动时间较长，且脱氮效率偏低；（3）由于基质抑制或溶解氧干扰厌氧氨氧化细菌的脱氮功能，反应系统运行不稳定。
针对这些问题，本发明提出了一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，通过调节曝气强度控制反应器内液相内循环速度和溶解氧浓度，营造微氧-厌氧交替的环境，经过短期富集培养可在接种污泥的基础上获得外亚硝酸细菌内厌氧氨氧化细菌的颗粒污泥。在微氧条件下，亚硝酸细菌将氨部分氧化为亚硝酸盐，消耗氧创造缺氧环境，随后厌氧氨氧化细菌将上述过程产生的亚硝酸盐和剩余的氨经厌氧氨氧化反应转化为氮气，从而实现自养脱氮。本反应器不仅启动时间短，而且对微生物聚集体损伤小，利于颗粒污泥的形成和维持；在单一反应器内巧妙分区，既保证两种细菌生长环境不受影响，实现短程硝化与厌氧氨氧化的一体化高效脱氮，同时又结合交叉进水，促进泥水的内循环，传质性能好、耐负荷冲击能力强，使反应系统更稳定。
发明内容
为了解决目前的全程自养脱氮反应器污泥颗粒化周期长，反应器内污泥浓度低、脱氮效率低、反应系统运行不稳定的问题，提出了一种污泥颗粒化周期短、反应器内污泥浓度高、脱氮效率高、反应系统运行稳定的一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器。
本发明所述的一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，包括反应器本体，其特征在于：所述的反应器本体的内腔自下而上设有排泥单元、回流布水单元、内循环反应单元、三相分离单元、出水单元，所述的排泥单元包括设置在反应器本体底端用于与外界连通的排泥口；所述的回流布水单元包括兼做反应器本体部分底板的回流折板、安装在回流折板上的均匀布水器，所述的均匀布水器的进水端与进水口连通；所述的内循环反应单元由竖直折流板和Z形折流板自左向右依次分隔为厌氧反应区、释气缓冲区、微氧反应区三个隔室；所述的厌氧反应区通过回流折板同微氧反应区连通，所述的微氧反应区底端设有曝气盘，并且曝气盘的曝气口朝向反应器本体的内腔；所述的三相分离区设有锥形挡泥导流板、顶端带有排气口的三相分离器，所述的三相分离器底端带有向外翻折的第一斜板，并且所述的第一斜板的末端位于所述的锥形挡泥导流板的上端，并与所述的锥形挡泥导流板之间留有间隙；所述的出水单元包括出水槽、出水口，所述的出水槽通过出水口与外界连通。
所述的Z形折流板包括第一竖板、第二竖板和第二斜板，第一竖板的底端通过所述的第二斜板与第二竖板的上端相连，并且所述的第二竖板位于厌氧反应区底部区域；第一竖板的上端与反应器本体内壁留有间隙、第二竖板的下端与回流折板内表面留有间隙。
所述的反应器本体呈长方体状，长：高：宽比例为2:4～5:1，所述的厌氧反应区、释气缓冲区、微氧反应区的体积比例为3:1:5～6。
所述的竖直折流板、Z形折流板的竖直长度与反应器本体高度比例为2:3:5～6。
靠近微氧反应区的反应器本体上端的侧壁通过内折斜板向内收缩形成台阶，并且所述的Z形折流板的第一竖板与反应器本体侧壁顶端处于同一平面。
所述的内折斜板的夹角β为120°～150°，三相分离器的夹角α为135°～150°，Z形折流板的夹角γ为120°～150°，回流折板的夹角δ为120°～150°。
所述的均匀布水器设在回流折板上，出水方向向右并与回流折板垂直。
所述的出水槽带有溢流堰。
所述的反应器本体采用PVC板或钢板制作。
工作原理：含氮废水经进水口由均匀布水器引入反应器本体内腔，与厌氧反应区回流泥水混合，进入微氧反应区底部，经曝气盘曝气，废水中的部分NH4 +由颗粒污泥表面的亚硝酸细菌转化为NO2 -，气泡上浮带动泥水混合物上升流动，经内折斜板折流进入释气缓冲区，气体从反应器本体顶端液面（图中虚线所示）排出；随后泥水混合液进入厌氧反应区，废水中的NO2 -和残留的NH4 +由颗粒污泥内的厌氧氨氧化细菌转化为N2，泥水气混合物在三相分离区发生分离，污泥因重力沉降，借助释气缓冲区泥水降流对厌氧反应区底层污泥的冲击作用流入微氧反应区，氮气从三相分离区顶端排气口排出反应器本体，澄清出水从出水槽底端出水口排出，微氧反应区底部因含气泡的泥水混合物上升形成一定负压，促进厌氧反应区底端混合物向微氧反应区的流动补充，过剩污泥从微氧反应区底部排泥口排出反应器本体。
本发明的有益效果是：①营造微氧、厌氧交替环境，在同一反应器内可培养出亚硝酸菌和厌氧氨氧化细菌，实现稳定高效的自养脱氮；②和普通折流板反应器相比，斜板的设置优化了水力流态，减少了死区；③曝气、进水、回流泥水交叉混合，传质和混合性能优；④Z形折流板的设计能借助释气缓冲区泥水降流对厌氧区底层污泥有一定冲击作用，促进整个反应器的泥水内循环；⑤对微生物聚集体损伤小，利于形成和维持颗粒污泥，高效持留菌体，维持反应器内部较高的污泥浓度；⑥和分体式短程硝化-厌氧氨氧化反应器相比，本装置结构紧凑、占地面积小、节能经济、能有效克服亚硝酸盐积累对厌氧氨氧化菌的抑制。
附图说明
图1是本发明结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
本发明所述的一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，包括反应器本体1，所述的反应器本体1的内腔自下而上设有排泥单元11、回流布水单元12、内循环反应单元13、三相分离单元14、出水单元15，所述的排泥单元11包括设置在反应器本体1底端用于与外界连通的排泥口111；所述的回流布水单元12包括兼做反应器本体部分底板的回流折板121、安装在回流折板121上的均匀布水器122，所述的均匀布水器122的进水端与进水口123连通；所述的内循环反应单元13由竖直折流板131和Z形折流板132自左向右依次分隔为厌氧反应区133、释气缓冲区134、微氧反应区135三个隔室；所述的厌氧反应区133通过回流折板121同微氧反应区135连通，所述的微氧反应区135底端设有曝气盘136，并且曝气盘136的曝气口朝向反应器本体1的内腔；所述的三相分离区14设有锥形挡泥导流板141、顶端带有排气口143的三相分离器142，所述的三相分离器142底端带有向外翻折的第一斜板，并且所述的第一斜板的末端位于所述的锥形挡泥导流板141的上端，并与所述的锥形挡泥导流板141之间留有间隙；所述的出水单元15包括出水槽151、出水口152，所述的出水槽151通过出水口152与外界连通。
所述的Z形折流板132包括第一竖板、第二竖板和第二斜板，第一竖板的底端通过所述的第二斜板与第二竖板的上端相连，并且所述的第二竖板位于厌氧反应区133底部区域；第一竖板的上端与反应器本体1内壁留有间隙、第二竖板的下端与回流折板121内表面留有间隙。
所述的反应器本体1呈长方体状，长：高：宽比例为2:4～5:1，所述的厌氧反应区133、释气缓冲区134、微氧反应区135的体积比例为3:1:5～6。
所述的竖直折流板131、Z形折流板132的竖直长度与反应器本体1高度比例为2:3:5～6。
靠近微氧反应区135的反应器本体1上端的侧壁通过内折斜板16向内收缩形成台阶，并且所述的Z形折流板132的第一竖板1321与反应器本体1侧壁顶端处于同一平面。
所述的内折斜板16的夹角β为120°～150°，三相分离器142的夹角α为135°～150°，Z形折流板132的夹角γ为120°～150°，回流折板121的夹角δ为120°～150°。
所述的均匀布水器122设在回流折板121上，出水方向向右并与回流折板121垂直。
所述的出水槽151带有溢流堰153。
所述的反应器本体1采用PVC板或钢板制作。
工作原理：含氮废水经进水口由均匀布水器122引入反应器本体1内腔，与厌氧反应区133回流泥水混合，进入微氧反应区135底部，经曝气盘136曝气，废水中的部分NH4 +由颗粒污泥表面的亚硝酸细菌转化为NO2 -，气泡上浮带动泥水混合物上升流动，经内折斜板16折流进入释气缓冲区134，气体从反应器本体1顶端液面（图中虚线所示）排出；随后泥水混合液进入厌氧反应区133，废水中的NO2 -和残留的NH4 +由颗粒污泥内的厌氧氨氧化细菌转化为N2，泥水气混合物在三相分离区14发生分离，污泥因重力沉降，借助释气缓冲区134泥水降流对厌氧反应区133底层污泥的冲击作用流入微氧反应区135，氮气从三相分离区14顶端排气口143排出反应器本体1，澄清出水从出水槽151底端出水口152排出，微氧反应区135底部因含气泡的泥水混合物上升形成一定负压，促进厌氧反应区133底端混合物向微氧反应区135的流动补充，过剩污泥从微氧反应区135底部排泥口111排出反应器本体1。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，包括反应器本体，其特征在于：所述的反应器本体的内腔自下而上设有排泥单元、回流布水单元、内循环反应单元、三相分离单元、出水单元，所述的排泥单元包括设置在反应器本体底端用于与外界连通的排泥口；所述的回流布水单元包括兼做反应器本体部分底板的回流折板、安装在回流折板上的均匀布水器，所述的均匀布水器的进水端与进水口连通；所述的内循环反应单元由竖直折流板和Z形折流板自左向右依次分隔为厌氧反应区、释气缓冲区、微氧反应区三个隔室；所述的厌氧反应区通过回流折板同微氧反应区连通；所述的微氧反应区底端设有曝气盘，并且曝气盘的曝气口朝向反应器本体的内腔；所述的三相分离区设有锥形挡泥导流板、顶端带有排气口的三相分离器；所述的三相分离器底端带有向外翻折的第一斜板，并且所述的第一斜板的末端位于所述的锥形挡泥导流板的上端，并与所述的锥形挡泥导流板之间留有间隙；所述的出水单元包括出水槽、出水口；所述的出水槽通过出水口与外界连通。
2.如权利要求1所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的Z形折流板包括第一竖板、第二竖板和第二斜板，第一竖板的底端通过所述的第二斜板与第二竖板的上端相连，并且所述的第二竖板位于厌氧反应区底部区域；第一竖板的上端与反应器本体内壁留有间隙、第二竖板的下端与回流折板内表面留有间隙。
3.如权利要求1所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的反应器本体呈长方体状，长：高：宽比例为2:4～5:1，所述的厌氧反应区、释气缓冲区、微氧反应区的体积比例为3:1:5～6。
4.如权利要求3所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的竖直折流板、Z形折流板的竖直长度与反应器本体高度比例为2:3:5～6。
5.如权利要求4所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：靠近微氧反应区的反应器本体上端的侧壁通过内折斜板向内收缩形成台阶，并且所述的Z形折流板的第一竖板与反应器本体侧壁顶端处于同一平面。
6.如权利要求5所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的内折斜板的夹角β为120°～150°，三相分离器的夹角α为135°～150°，Z形折流板的夹角γ为120°～150°，回流折板的夹角δ为120°～150°。
7.如权利要求1所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的均匀布水器设在回流折板上，出水方向向右并与回流折板垂直。
8.如权利要求1所述的一种一体式折流板内循环自养脱氮颗粒污泥反应器，其特征在于：所述的出水槽带有溢流堰。
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