CN105152324A - 旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，反应器本体从下到上依次设混合区、厌氧氨氧化反应区、沉淀区和旋流分级区。混合区设底部排泥口、旋流布水器、进水管和回流口；厌氧氨氧化反应区设厌氧氨氧化反应室和污泥下降管，厌氧氨氧化反应区与沉淀区通过密闭横隔板相连，横隔板上对称分布上升水流管与污泥内回流管；沉淀区设排泥管、沉淀室、回流口、溢流堰和出水管；旋流分级区设浮渣收集筒和排渣管，浮渣收集筒内部设污泥分级器、进料管、溢流管和污泥下降管。本发明利用污泥分级器的旋流作用有效分级分离浮渣、上浮污泥与可沉降污泥，结构简单，空间占地小，利用自身产气升力，无需外部动力，分级效率高，可维持反应器的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种厌氧氨氧化反应器，尤其涉及一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器。
背景技术
氮素污染加剧是我国湖泊、河流以及近海等水体大规模爆发水华和赤潮扥重要诱因。废水生物脱氮是废水氮素污染控制的重要手段。
厌氧氨氧化脱氮是上世纪90年代发展起来的一种新型生物脱氮技术，它以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，产生N2。厌氧氨氧化工艺无需有机物、可节约能耗和运行成本。厌氧氨氧化工艺已成功用于处理垃圾渗滤液、味精废水、猪场废水、污泥消化液等高氨氮废水，效果显著。
厌氧氨氧化为厌氧反应，常用厌氧反应器。但研究与应用发现，厌氧氨氧化工艺也有其固有的缺陷。在高负荷下，一方面大量颗粒污泥上浮（内部产气，密度降低），导致污泥严重流失；另一方面反应器内部浮渣不能及时清理，易阻塞气体通道，导致运行故障。为此，本发明设计了一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，以分离上浮污泥，返回沉降污泥，维持反应器运行所需的生物量，同时将反应器内浮渣排出，保证反应器正常运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器。具体技术方案如下：
厌氧氨氧化反应器包括排泥口、旋流布水器、进水管、回流口、反应室、污泥下降管、上升水流管、污泥内回流管、密闭横隔板、排泥管、沉淀室、进料管、污泥分级器、溢流管、溢流堰、出水管、浮渣收集筒、排渣管和阀门。
反应器主体从上到下设置密闭相连的沉淀室和反应室，沉淀室和反应室之间通过密闭横隔板分隔，横隔板上对称设置有上升水流管与污泥内回流管，且污泥内回流管的底部低于上升水流管的底部；
反应室底部中心设有排泥口，下部侧壁设有进水管和回流口；反应室内底部安装与进水管相连的旋流布水器；
沉淀室下部外壳直径由上至下渐缩，其倾斜侧壁上设有排泥管；沉淀室中部外壁上设有回流口，上部外壁设有溢流堰和出水管；
污泥分级器设置于沉淀室的中心轴上，其下部呈空心锥体，锥体顶部高于溢流堰；污泥分级器顶部设有溢流管，侧壁连有进料管，进料管下端与反应室顶部相通；污泥分级器底部连有污泥下降管，污泥下降管穿过密闭横隔板到达回流口上方；污泥分级器外设有浮渣收集筒，筒底倾斜，最低处连有排渣管，排渣管上设置阀门。
作为优选：所述的沉淀室下部侧壁的倾角α为45°；浮渣收集筒底面与侧壁的夹角γ为100°；污泥分级器下部椎体的锥角β为20°，以保证良好的颗粒分级率。
作为优选：所述的反应室高径比为8~10:1，以保证产生足够的气体抬升力。
作为优选：所述的上升水流管直径与反应室直径之比为1:6~12，上升水流管在反应室和沉淀室中的长度之比为2~8:1。
作为优选：所述的污泥内回流管直径与反应室直径之比为1:6~12，污泥内回流管在反应室和沉淀室中的长度之比为1:2~8。
作为优选：所述的污泥分级器上部直径与反应室直径之比为1:4~6。
作为优选：所述的污泥分级器上部直径与浮渣收集筒直径之比为1:4~6。
作为优选：所述的进料管的进料口高于溢流堰顶部0.2~1.2m。
作为优选：所述的进料管与污泥下降管直径均为100mm，以保证流体一定的流动速率。溢流管直径为50mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）沉淀区上部设污泥分级器，下部设内循环导管，相比于三相分离器结构简单，占用空间小；2）利用反应自身产气作为物料的提升动力，切向进入污泥分级器，无需外部动力；3）利用旋流对颗粒污泥的分离效果，使可沉降污泥沿污泥下降管返回混合区，气体、上升液体和上浮污泥由上部溢流管导出；4）污泥分级器分级效率高，以气体和液体为介质，根据污泥密度及颗粒大小的差异进行分级处置。
附图说明
图1是一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器结构剖面图；
图2是一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器结构俯视图；
图中：混合区I、厌氧氨氧化反应区II、沉淀区III，旋流分级区IV；底部排泥口1、旋流布水器2、进水管3、回流口4、反应室5、污泥下降管6、上升水流管7、污泥内回流管8、密封横隔板9、排泥管10、沉淀室11、进料管12、污泥分级器13、溢流管14、溢流堰15、出水管16、浮渣收集筒17、排渣管18、排渣阀19。
具体实施方式
下面结合具体附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。各优选实施方式间若没有特殊说明或冲突，可以进行任意组合。
如图1、2所示，旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，反应器整体分为混合区I、厌氧氨氧化反应区II、沉淀区III和旋流分级区IV；具体包括排泥口1、旋流布水器2、进水管3、回流口4、反应室5、污泥下降管6、上升水流管7、污泥内回流管8、密闭横隔板9、排泥管10、沉淀室11、进料管12、污泥分级器13、溢流管14、溢流堰15、出水管16、浮渣收集筒17、排渣管18和阀门19。
反应器主体从上到下设置密闭相连的沉淀室11和反应室5，沉淀室11和反应室5之间通过密闭横隔板9分隔，横隔板9上左右两边对称设置有上升水流管7与污泥内回流管8，且两条管上下均伸出密闭横隔板9一定距离，且污泥内回流管8的底部所处高度低于上升水流管7的底部所处高度。
反应室5底部中心设有排泥口1，用于将排放沉淀的污泥。反应室5下部侧壁设有进水管3和回流口4；反应室5内底部安装与进水管3相连的旋流布水器2。
沉淀室11下部外壳直径由上至下渐缩，呈倒圆塔型，其倾斜侧壁上设有排泥管10；沉淀室11中部外壁上设有回流口4，该回流口与反应室下部的回流口相通，作为回流管路。反应室5上部外壁设有溢流堰15和出水管16，溢流堰15出水通过出水管16排出。
污泥分级器13设置于沉淀室11的中心轴上，其下部呈空心锥体，上部为直筒状，锥体顶部高于溢流堰15。污泥分级器13顶部设有溢流管14，用于排出气体与浮渣。污泥分级器13侧壁连有进料管12，进料管12下端与反应室5顶部相通但不伸入反应室5内。污泥分级器13底部连有污泥下降管6，污泥下降管6垂直设置，且穿过密闭横隔板9到达回流口4上方；污泥分级器13外设有浮渣收集筒17，筒底倾斜，最低处附近连有排渣管18，排渣管18上设置阀门19，用于控制开闭。
作为一种优选实施方式：所述的沉淀室11下部侧壁的倾角α为45°；浮渣收集筒17底面与侧壁的夹角γ为100°；污泥分级器13下部椎体的锥角β为20°。在这些角度下的装置，具有良好的颗粒分级率。
作为一种优选实施方式：所述的反应室5高径比为8~10:1，以保证产生足够的气体抬升力。
作为一种优选实施方式：所述的上升水流管7直径与反应室5直径之比为1:6~12，上升水流管7在厌氧氨氧化反应区II和沉淀区III（即反应室5和沉淀室11）中的长度之比为2~8:1。
作为一种优选实施方式：所述的污泥内回流管8直径与反应室5直径之比为1:6~12，污泥内回流管8在厌氧氨氧化反应区II和沉淀区III（即反应室5和沉淀室11）中的长度之比为1:2~8。
作为一种优选实施方式：所述的污泥分级器13上部直径与反应室5直径之比为1:4~6。
作为一种优选实施方式：所述的污泥分级器13上部直径与浮渣收集筒17直径之比为1:4~6。
作为一种优选实施方式：所述的进料管12的进料口高于溢流堰15顶部0.2~1.2m。
作为一种优选实施方式：所述的进料管12与污泥下降管6直径均为100mm，以保证流体一定的流动速率。溢流管14直径为50mm。
旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器可用有机玻璃或钢板制作，其工作过程如下：含氨氮与亚硝氮废水由进水管3流入，经旋流布水器2向上进入反应器，与通过回流口4的回流液和污泥下降管6的回流污泥混合后进入厌氧氨氧化反应区Ⅱ的反应室5，含氮废水与厌氧氨氧化颗粒污泥混合后，上升水流通过上升水流管7进入沉淀区，沉淀区部分污泥经污泥内回流管8返回反应室5混合。反应室5所产生的气体汇集于上部，在上升力作用下，气体携带颗粒污泥与浮渣经进料管12提升，切向进入污泥分级器13，经旋流作用后，部分颗粒污泥由污泥下降管6重力自流返回混合区Ⅰ，气体与浮渣经溢流管14向上排出，浮渣沉积到浮渣收集筒17中，聚集一定数量后，打开排渣阀19由排渣管18排空。沉淀室11内部水流则经溢流堰15由出水管16排出。
Claims (9)
1.一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：反应器包括排泥口（1）、旋流布水器（2）、进水管（3）、回流口（4）、反应室（5）、污泥下降管（6）、上升水流管（7）、污泥内回流管（8）、密闭横隔板（9）、排泥管（10）、沉淀室（11）、进料管（12）、污泥分级器（13）、溢流管（14）、溢流堰（15）、出水管（16）、浮渣收集筒（17）、排渣管（18）和阀门（19）;
反应器主体从上到下设置密闭相连的沉淀室（11）和反应室（5），沉淀室（11）和反应室（5）之间通过密闭横隔板（9）分隔，横隔板（9）上对称设置有上升水流管（7）与污泥内回流管（8），且污泥内回流管（8）的底部低于上升水流管（7）的底部；
反应室（5）底部中心设有排泥口（1），下部侧壁设有进水管（3）和回流口（4）；反应室（5）内底部安装与进水管（3）相连的旋流布水器（2）；
沉淀室（11）下部外壳直径由上至下渐缩，其倾斜侧壁上设有排泥管（10）；沉淀室（11）中部外壁上设有回流口（4），上部外壁设有溢流堰（15）和出水管（16）；
污泥分级器（13）设置于沉淀室（11）的中心轴上，其下部呈空心锥体，锥体顶部高于溢流堰（15）；污泥分级器（13）顶部设有溢流管（14），侧壁连有进料管（12），进料管（12）下端与反应室（5）顶部相通；污泥分级器（13）底部连有污泥下降管（6），污泥下降管（6）穿过密闭横隔板（9）到达回流口（4）上方；污泥分级器（13）外设有浮渣收集筒（17），筒底倾斜，最低处连有排渣管（18），排渣管（18）上设置阀门（19）。
2.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的沉淀室（11）下部侧壁的倾角α为45°；浮渣收集筒（17）底面与侧壁的夹角γ为100°；污泥分级器（13）下部椎体的锥角β为20°，以保证良好的颗粒分级率。
3.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的反应室（5）高径比为8~10:1，以保证产生足够的气体抬升力。
4.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的上升水流管（7）直径与反应室（5）直径之比为1:6~12，上升水流管（7）在反应室（5）和沉淀室（11）中部分的长度之比为2~8:1。
5.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的污泥内回流管（8）直径与反应室（5）直径之比为1:6~12，污泥内回流管（8）在反应室（5）和沉淀室（11）中部分的长度之比为1:2~8。
6.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的污泥分级器（13）上部直径与反应室（5）直径之比为1:4~6。
7.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的污泥分级器（13）上部直径与浮渣收集筒（17）直径之比为1:4~6。
8.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的进料管（12）的进料口高于溢流堰（15）顶部0.2~1.2m。
9.根据权利要求1所述的一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，其特征在于：所述的进料管（12）与污泥下降管（6）直径均为100mm，以保证流体一定的流动速率,溢流管（14）直径为50mm。
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