CN108911124B - 具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器 - Google Patents

具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器 Download PDF

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Abstract

一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，主要包括：反应器本体和设于反应器本体内部的若干折流板；本发明通过营造微氧、厌氧交替环境，在同一反应器内可培养出亚硝酸细菌和厌氧氨氧化细菌，实现稳定高效的自养脱氮；通过借助近液面气爆产生的动力和重力作用分别将亚硝酸细菌主导的絮状污泥和厌氧氨氧化细菌主导的颗粒污泥分离至两个沉淀池中，通过分别排泥在一个反应器中实现了两种泥龄，能够高效持留生长缓慢的厌氧氨氧化细菌，有利于维持长期稳定的脱氮性能。

Description

具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器
(一)技术领域
本发明涉及一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器。
(二)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，一体式工艺的单位容积脱氮率高，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。但是一体式短程硝化-厌氧氨氧化需要后置二沉池回流高活性污泥，且通常条件下亚硝酸细菌的产率比厌氧氨氧化细菌高，不加筛选的回流会导致长期运行的反应器中菌群失衡，工艺失稳。
(三)发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，该反应器在运行时，通过借助近液面气爆产生的动力和重力作用分别将亚硝酸细菌主导的絮状污泥和厌氧氨氧化细菌主导的颗粒污泥分离至两个沉淀区，通过分别排泥在一个反应器中实现了两种泥龄，能够高效持留生长缓慢的厌氧氨氧化细菌，有利于维持长期稳定的脱氮性能。
本发明的技术方案如下：
一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，包括：反应器本体和设于反应器本体内部的若干折流板；
所述反应器本体是由垂直方向的反应器外侧隔板、水平方向的反应器底部隔板、连接反应器外侧隔板和反应器底部隔板的反应器外侧回流折板所构成的类长方体形状，所述反应器外侧隔板与反应器外侧回流折板之间的夹角α为135°～150°；
所述反应器本体内部设有第一～第六竖直折流板和一个反应器内部回流折板；所述第四、五、六、一竖直折流板沿水平长度方向依次竖直排列，并将反应器本体隔成I、II、III、IV、V五个区域，所述第一、二、三竖直折流板沿垂直方向自下而上间隔竖直排列，所述反应器内部回流折板连接第二、六竖直折流板，并且反应器内部回流折板与第六竖直折流板之间的夹角β为120°～150°；所述第一竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第一竖直折流板上端与第二竖直折流板下端的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第四竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离为反应器本体高度的1/4～1/3，所述第五竖直折流板下端与反应器外侧回流折板相连，所述第六竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离小于第一竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离，所述第三、四竖直折流板上端与反应器本体顶部开口齐平，所述第五竖直折流板上端与第二竖直折流板上端的高度差为两者水平间隔的1/5～1/4，并且所述第五竖直折流板上端高度低于第二竖直折流板上端；
所述反应器外侧隔板的上部设有出水口，下部设有进水口；所述反应器底部隔板处设有曝气圆盘，所述曝气圆盘朝向第一、六竖直折流板水平间隔的中央；所述反应器外侧回流折板上与第五竖直折流板下端连接处的两侧分别设有第一、二排泥口。
进一步，所述反应器本体的长：高：宽之比为2：4～5：1。
进一步，所述与第四竖直折流板相邻的反应器外侧隔板与第四、五、六、一竖直折流板的间隔分别为反应器本体水平方向长度的1/9、1/9、1/9、1/3。
进一步，所述第二、三竖直折流板之间的间隔为4～7cm。
进一步，所述第六竖直折流板与反应器底部隔板的距离为5～15cm。
进一步，所述曝气圆盘的直径为第一、六竖直折流板水平间隔的1/2。
本发明的优点主要体现在：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细菌和厌氧氨氧化细菌，实现稳定高效的自养脱氮；②通过借助近液面气爆产生的动力和重力作用分别将亚硝酸细菌主导的絮状污泥和厌氧氨氧化细菌主导的颗粒污泥分离至两个沉淀池中，通过分别排泥在一个反应器中实现了两种泥龄，能够高效持留生长缓慢的厌氧氨氧化细菌，有利于维持长期稳定的脱氮性能。
(四)附图说明
图1是本发明反应器结构示意图，其中：
1曝气圆盘；2曝气泵；3反应器外侧回流折板；4进水口；5进水泵；6第一竖直折流板；7反应器外侧隔板；8第二竖直折流板；9第三竖直折流板；10出水口；11反应器内部回流折板；12第四竖直折流板；13第五竖直折流板；14第六竖直折流板；；15第一排泥口；16第二排泥口；17反应器底部隔板；
图2是本发明反应器运行原理示意图。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
如图1所示，一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，包括：反应器本体和设于反应器本体内部的若干折流板；
所述反应器本体是由垂直方向的反应器外侧隔板7、水平方向的反应器底部隔板17、连接反应器外侧隔板7和反应器底部隔板17的反应器外侧回流折板3所构成的类长方体形状，所述反应器外侧隔板7与反应器外侧回流折板3之间的夹角α为135°～150°；
所述反应器本体内部设有第一～第六竖直折流板6、8、9、12、13、14和一个反应器内部回流折板11；所述第四、五、六、一竖直折流板12、13、14、6沿水平长度方向依次竖直排列，并将反应器本体隔成I、II、III、IV、V五个区域，所述第一、二、三竖直折流板6、8、9沿垂直方向自下而上间隔竖直排列，所述反应器内部回流折板11连接第二、六竖直折流板8、14，并且反应器内部回流折板11与第六竖直折流板14之间的夹角β为120°～150°；所述第一竖直折流板6下端与反应器底部隔板17的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第一竖直折流板上端6与第二竖直折流板8下端的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第四竖直折流板下端12与反应器底部隔板17的距离为反应器本体高度的1/4～1/3，所述第五竖直折流板13下端与反应器外侧回流折板3相连，所述第六竖直折流板14下端与反应器底部隔板17的距离小于第一竖直折流板6下端与反应器底部隔板17的距离，所述第三、四竖直折流板9、12上端与反应器本体顶部开口齐平，所述第五竖直折流板13上端与第二竖直折流板8上端的高度差为两者水平间隔的1/5～1/4，并且所述第五竖直折流板13上端高度低于第二竖直折流板8上端；
所述反应器外侧隔板7的上部设有出水口10，下部设有进水口4；所述反应器底部隔板处设有曝气圆盘1，所述曝气圆盘1朝向第一、六竖直折流板6、14水平间隔的中央；所述反应器外侧回流折板3上与第五竖直折流板13下端连接处的两侧分别设有第一、二排泥口15、16。
进一步，所述反应器本体的长：高：宽之比为2：4～5：1。
进一步，所述与第四竖直折流板12相邻的反应器外侧隔板与第四、五、六、一竖直折流板12、13、14、6的间隔分别为反应器本体水平方向长度的1/9、1/9、1/9、1/3。
进一步，所述第二、三竖直折流板8、9之间的间隔为4～7cm。
进一步，所述第六竖直折流板14与反应器底部隔板17的距离为5～15cm。
进一步，所述曝气圆盘1的直径为第一、六竖直折流板6、14水平间隔的1/2。
本发明所述的一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器可用PVC板或钢板制作，其运行方式说明如下(参见图2)：
由第四、五、六、一竖直折流板12、13、14、6将反应器本体隔成的I、II、III、IV、V五个区域分别为：出水区I、第二沉池II、第一沉池III、微氧反应区IV、厌氧反应区V；
并且，反应器本体内部可分成排泥单元、回流布水单元、内循环反应单元、三相分离单元、出水单元；其中，排泥单元包括在反应器外侧回流折板3上设置的两个排泥口15和16；回流布水单元包括反应器外侧回流折板3、进水口4、进水泵5；内循环反应单元包括被第一竖直折流板6分隔为微氧反应区IV和厌氧反应区V的两个隔室，厌氧反应区V通过反应器外侧回流折板3和反应器内部回流折板11与微氧反应区IV上下连通，微氧反应区IV底端设有曝气圆盘1；三相分离区包括第一沉池III、第二沉池II和第五竖直折流板13；出水单元包括出水区I和出水口10。
含氮废水经进水泵5从进水口4进入反应器(液面位于第二竖直折流板8上方2～5cm)，与厌氧反应区V回流泥水混合，进入微氧反应区IV底部，经曝气盘1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，经反应器内部回流折板11折流返回至厌氧反应区V，气体从反应器顶端液面(图中虚线所示)排出。泥水混合液在厌氧反应区V中，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，气泡在近液面发生破裂，产生横向动力，将污泥弹向沉淀池II和III。密度相对较大的颗粒污泥(厌氧氨氧化细菌主导)因重力作用沉降至第一沉池III中，而密度相对较小的絮状污泥(亚硝酸细菌主导)因重力作用沉降至第二沉池II中。澄清出水从出水区I顶端出水口10排出。颗粒污泥(厌氧氨氧化细菌主导)因重力作用沉降至第一沉池III底端。微氧反应区IV底部因含气泡的泥水混合物上升形成一定负压，促进第一沉池III底端的泥水混合物回流至微氧反应区IV的底部。剩余污泥经排泥口15和16排出反应器。第二沉池II和第一沉池III排泥量的比值应取不同工况下亚硝酸细菌与厌氧氨氧化细菌细胞产率之比的0.9～1.1倍。
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，本发明的保护范围的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及于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 (6)

1.一种具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，包括：反应器本体和设于反应器本体内部的若干折流板；
所述反应器本体是由垂直方向的反应器外侧隔板、水平方向的反应器底部隔板、连接反应器外侧隔板和反应器底部隔板的反应器外侧回流折板所构成的类长方体形状，所述反应器外侧隔板与反应器外侧回流折板之间的夹角α为135°～150°；
所述反应器本体内部设有第一～第六竖直折流板和一个反应器内部回流折板；所述第四、五、六、一竖直折流板沿水平长度方向依次竖直排列，并将反应器本体隔成I、II、III、IV、V五个区域，所述第一、二、三竖直折流板沿垂直方向自下而上间隔竖直排列，所述反应器内部回流折板连接第二、六竖直折流板，并且反应器内部回流折板与第六竖直折流板之间的夹角β为120°～150°；所述第一竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第一竖直折流板上端与第二竖直折流板下端的距离为反应器本体高度的1/5～1/4，所述第四竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离为反应器本体高度的1/4～1/3，所述第五竖直折流板下端与反应器外侧回流折板相连，所述第六竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离小于第一竖直折流板下端与反应器底部隔板的距离，所述第三、四竖直折流板上端与反应器本体顶部开口齐平，所述第五竖直折流板上端与第二竖直折流板上端的高度差为两者水平间隔的1/5～1/4，并且所述第五竖直折流板上端高度低于第二竖直折流板上端；
所述反应器外侧隔板的上部设有出水口，下部设有进水口；所述反应器底部隔板处设有曝气圆盘，所述曝气圆盘朝向第一、六竖直折流板水平间隔的中央；所述反应器外侧回流折板上与第五竖直折流板下端连接处的两侧分别设有第一、二排泥口。
2.如权利要求1所述的具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，所述反应器本体的长：高：宽之比为2：4～5：1。
3.如权利要求1所述的具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，与第四竖直折流板相邻的反应器外侧隔板与第四、五、六、一竖直折流板的间隔分别为反应器本体水平方向长度的1/9、1/9、1/9、1/3。
4.如权利要求1所述的具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，所述第二、三竖直折流板之间的间隔为4～7cm。
5.如权利要求1所述的具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，所述第六竖直折流板与反应器底部隔板的距离5～15cm。
6.如权利要求1所述的具有自截留厌氧氨氧化细菌功能的一体式自养脱氮反应器，其特征在于，所述曝气圆盘的直径为第一、六竖直折流板水平间隔的1/2。
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