CN109179647A - 一种硫自养反硝化脱氮流动床 - Google Patents

一种硫自养反硝化脱氮流动床 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫自养反硝化脱氮流动床，其包括反应器、外循环组件和三相分离器，反应器包括粗端部和与粗端部连接的细端部，细端部用于发生硫自养反硝化脱氮反应，粗端部用于排出硫自养反硝化脱氮反应产生的氮气且粗端部用于溢流出水；细端部的内部设有内筒，内筒与细端部的筒壁之间构成内循环系统，三相分离器设置在粗端部和所述细端部的连接处，三相分离器的外循环口与外循环组件之间构成外循环系统。本发明能够避免氮气在反应填料间堆积形成死区，保证设备的稳定运行，反应速率快，脱氮效率高。

Description

一种硫自养反硝化脱氮流动床
技术领域
本发明涉及污水净化处理技术领域，尤其是涉及一种硫自养反硝化脱氮流动床。
背景技术
随着人类工农业生产强度的增加和对水资源需求的提高，水中硝氮的含量逐渐提高，并已经成为社会经济发展及生态环境建设过程中迫切需要解决的关键问题之一。目前脱氮主要有物理处理技术、化学处理技术和生物处理技术。生物处理技术是指利用微生物，将水中的硝酸盐最终还原为氮气的过程。生物处理技术具有效率高，能耗低的特点。
根据电子供体的不同，生物处理技术可分为异养反硝化和自养反硝化，自养反硝化处理技术具有污泥产量少、无有机碳源的二次污染等问题的优势，应用前景广泛。但自养反硝化处理技术目前采用固定床的形式，虽然处理效果好，能耗低，去除负荷可达1kg/m3/d，但存在如下问题：(1)床层较厚，阻力大，产生N2，容易造成床层堵塞；(2)硫的流失；(3)需要反冲洗，反应的活性位点较少。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了所述硫自养反硝化脱氮流动床包括反应器、外循环组件和三相分离器，
所述反应器包括粗端部和与所述粗端部连接的细端部，所述细端部用于发生硫自养反硝化脱氮反应，所述粗端部用于排出所述硫自养反硝化脱氮反应产生的氮气且所述粗端部用于溢流出水；
所述细端部的内部设有内筒，所述内筒与所述细端部的筒壁之间构成内循环系统；
所述三相分离器设置在所述粗端部和所述细端部的连接处，所述三相分离器的外循环口与所述外循环组件之间构成外循环系统。
在一种实施方式中，所述外循环组件包括：
外循环泵；
外循环进水管道，所述外循环进水管道的进口与所述三相分离器的外循环口连接，所述外循环进水管道的出口与所述外循环泵的进水口连接；
外循环出水管道，所述外循环出水管道的进口与所述外循环泵的出口连接，所述外循环出水管道的出口与所述细端部的进水口连接。
在一种实施方式中，所述内筒的中轴线与所述反应器的中轴线重叠，且所述内筒的高度能够上下调节。
在一种实施方式中，所述内筒的底部的纵截面构造为倒锥形。
在一种实施方式中，所述三相分离器的中轴线与所述反应器的中轴线重叠，且所述三相分离器的高度能够上下调节。
在一种实施方式中，所述细端部和所述内筒的内部设有硫磺填料，所述硫磺填料为粒径为3-5毫米的球形颗粒状。
在一种实施方式中，所述细端部的进水口连接进水管道，所述进水管道连接进水泵。
在一种实施方式中，所述粗端部的上端设有溢流出水堰。
在一种实施方式中，所述粗端部还设有用于净化出水水质的吸附过滤层，所述吸附过滤层的上方和下方分别设有承托层。
在一种实施方式中，所述吸附过滤层填充粒径为2-4毫米的泡沫颗粒滤珠。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过构造内循环以及外循环来提高反应器内部水体的流速，促使反应填料处于流动状态，能够避免氮气在反应填料间堆积形成死区，保证设备的稳定运行。由于反应填料处于流动状态，反应位点较多，反应速率加快，脱氮效率高。并且三相分离器及自然沉降区能够将反应填料导回填料层继续反应，减少反应填料的损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：
图1是根据本发明所述的一种硫自养反硝化脱氮流动床的结构示意图。
附图标记：1-反应器；11-粗端部；111-溢流出水堰；112-出水口；113-吸附过滤层；114-上承托层；115-下承托层；12-细端部；121-进水口；13-内筒；131-倒锥形结构；14-反应填料；2-外循环组件；21-外循环泵；22-外循环进水管道；23-外循环出水管道；3-三相分离器；31-外循环口；4-进水管；5-进水泵；6-自然沉降区。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
图1显示了根据本发明的一种硫自养反硝化脱氮流动床，该硫自养反硝化脱氮流动床包括反应器1、外循环组件2和三相分离器3。其中，反应器1包括粗端部11和与粗端部11连接的细端部12，细端部12设置在粗端部11的下方，细端部12用于发生硫自养反硝化脱氮反应，粗端部11用于排出硫自养反硝化脱氮反应产生的氮气且粗端部11用于溢流出水。
细端部12的内部设有内筒13，内筒13与细端部12的筒壁之间构成内循环系统。三相分离器3设置在粗端部11和细端部12的连接处。三相分离器3的外循环口31与外循环组件2之间构成外循环系统。其中，进水能够先通过内筒以保持较高的流速，使得硫颗粒处于流化状态，形成内循环。另一部分经三相分离器3侧面的外循环口31重新打入反应器下端形成外循环。内循环和外循环相互配合，从而避免了反应器内部氮气的堆积，加强传质，保证深度脱氮的效率和稳定性。
反应器1的细端部12和内筒13内部设有反应填料，当进水携带硫颗粒通过内筒达到三相分离器3后，反应填料14从内筒外侧沉降到反应器底部，三相分离器3将产生的氮气、水、污泥颗粒以及硫颗粒分离，分离后的氮气从反应器1上端自然排出，分离后的水一部分从反应器1的上端溢流排出，一部分经过内筒13外侧向下流形成内循环，另一部分从三相分离器3侧面的外循环口31重新进入反应器1下端的进水口121形成外循环。
工作时，将微生物和反应填料填充到反应器的细端部，然后从细端部的进水口处进入废水，并在一定条件下，对废水进行处理。硫在填料生物膜内扩散并被微生物利用作为反硝化电子供体，溶解在水中的NO3--N进入填料生物膜被微生物转化为氮气。
该种结构设计使得进水携带硫颗粒通过内筒13到达三相分离器3，反应填料14从内筒13外侧沉降到反应器1的底部，反应产生的氮气在粗端部11的上端自然排出。反应器1内的一部分进水通过粗端部溢流排出，一部分进水通过内筒1的外侧向下流形成内循环，还有一部分进水从三相分离器3侧面的外循环口重新进入反应器1下端的进水口形成外循环。
本发明通过构造内循环系统和外循环系统来提高反应器内部水体的流速，促使反应填料14保持流动状态，避免产生的氮气在反应填料间堆积形成死区，从而保证了设备的稳定运行。其次由于反应填料处于流动状态，反应位点较多，反应速率加快，从而提高了脱氮效率。三相分离器及自然沉降区6能够将反应填料14导回填料层继续反应，减少反应填料的损失。
在一实施例中，如图1所示，外循环组件2包括外循环泵21、外循环进水管道22和外循环出水管道23。外循环进水管道22的进口与三相分离器3的外循环口31连接，外循环进水管道22的出口与外循环泵21的进水口连接，外循环出水管道23的进口与外循环泵21的出口连接，外循环出水管道23的出口与细端部的进水口121连接。
在一实施例中，如图1所示，内筒13的中轴线与反应器1的中轴线重叠，且内筒13的高度能够上下调节，内筒高度可调使得运行流态可以改变。
在一实施例中，如图1所示，内筒13的底部的纵截面构造为倒锥131，该种广口设计能够尽可能的使进水进入内筒，从而提高内循环。
在一实施例中，如图1所示，三相分离器3的中轴线与反应器1的中轴线重叠，且三相分离器3的高度能够上下调节。
在一实施例中，上述反应填料为硫磺填料，硫磺填料为粒径为3-5毫米的球形颗粒状。硫磺填料上携带有微生物。
在一实施例中，粗端部11的上端设有溢流出水堰111，溢流出水堰111能够使液体均匀的溢出。
在一实施例中，细端部的进水口121连接进水管道4，进水管道4连接进水泵5。废水通过进水泵5和进水管道4进入反应器1内进行脱氮处理。
在一实施例中，粗端部11还设有用于净化出水水质的吸附过滤层113，吸附过滤层113的上方和下方分别设有上承托层114和下承托层115。吸附过滤层113能够对细小的硫磺粉末及脱落的生物膜进行进一步的截留，保证出水水质。
在一实施例中，吸附过滤层113填充粒径为2-4毫米的泡沫颗粒滤珠。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述硫自养反硝化脱氮流动床包括反应器、外循环组件和三相分离器，
所述反应器包括粗端部和与所述粗端部连接的细端部，所述细端部用于发生硫自养反硝化脱氮反应，所述粗端部用于排出所述硫自养反硝化脱氮反应产生的氮气且所述粗端部用于溢流出水；
所述细端部的内部设有内筒，所述内筒与所述细端部的筒壁之间构成内循环系统；
所述三相分离器设置在所述粗端部和所述细端部的连接处，所述三相分离器的外循环口与所述外循环组件之间构成外循环系统。
2.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述外循环组件包括：
外循环泵；
外循环进水管道，所述外循环进水管道的进口与所述三相分离器的外循环口连接，所述外循环进水管道的出口与所述外循环泵的进水口连接；
外循环出水管道，所述外循环出水管道的进口与所述外循环泵的出口连接，所述外循环出水管道的出口与所述细端部的进水口连接。
3.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述内筒的中轴线与所述反应器的中轴线重叠，且所述内筒的高度能够上下调节。
4.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述内筒的底部的纵截面构造为倒锥形。
5.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述三相分离器的中轴线与所述反应器的中轴线重叠，且所述三相分离器的高度能够上下调节。
6.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述细端部以及所述内筒的内部设有硫磺填料，所述硫磺填料为粒径为3-5毫米的球形颗粒状。
7.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述细端部的进水口连接进水管道，所述进水管道连接进水泵。
8.根据权利要求1所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述粗端部的上端设有溢流出水堰。
9.根据权利要求8所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述粗端部还设有用于净化出水水质的吸附过滤层，所述吸附过滤层的上方和下方分别设有承托层。
10.根据权利要求9所述的硫自养反硝化脱氮流动床，其特征在于，所述吸附过滤层填充粒径为2-4毫米的泡沫颗粒滤珠。
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