CN109851044B

CN109851044B - 模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置及污水处理方法

Info

Publication number: CN109851044B
Application number: CN201910093726.7A
Authority: CN
Inventors: 崔丽; 张丹丹; 祝浩; 梁吉艳
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN109851044A

Abstract

本发明涉及一种模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置及污水处理方法，包括一个或多个模块，每个模块包括有外壳体、主反应区壳体、内部折流板和给排水管，主反应区内装配有一个或多个内部折流板，每层反应区间皆设有穿过外壳体和主反应区壳体的给排水管，给排水管位于液封挡板远离溢流挡板的一侧；最上层的模块顶部设有探头顶板；最下层的模块底部有底板；模块与模块之间夹有模块间隔板；本发明反应器占地小、高径比大；可根据不同水质水量的要求，进行单个或者多个模块的组合；便于研究硫酸盐型厌氧氨氧化各个阶段的产物变化，污泥形态变化；具备氮硫同除的优点，不需要外加碳源，节省污水处理成本。

Description

模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置及污水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理设备领域，尤其是涉及一种模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置及污水处理方法。

背景技术

随着社会工业的进步和发展，在造纸、冶钢、制药、印染、屠宰加工等行业以及城市垃圾的处理过程中会产生大量的含硫含氮废水，此种废水排入水体中，对环境产生污染。氨氮能导致河水等水资源富营养化，给人类与动物的健康以及水质环境造成巨大的威胁；硫酸盐本身是惰性的，既不挥发也无毒，排放水体中不会直接危害环境。但是，硫酸盐在还原过程中可能转化为硫化物，污染大气，腐蚀管道，转化为硫代硫酸盐具有强毒性，高浓度的硫酸盐排放还会造成硫的不平衡。因此，解决这类含氮硫废水问题的经济有效的治理途径成为近年来污水处理中关注的重点，也是急需攻克的难题。

厌氧氨氧化工艺无需曝气，不需要有机物参与，有较高的脱氮效率，成为目前的研究热点。随着研究的深入发现作为电子受体的不仅是NO₂ ^-，SO₄ ^2-、Fe³⁺等也可作电子受体。2001年有学者首次提出能够同步脱氮除硫的新技术硫酸盐型厌氧氨氧化技术，该技术不需要有机碳源的参与，终产物为氮气与单质硫，解决了硫化物二次污染的问题，无有害气体产生。硫酸盐型厌氧氨氧化的研究为脱氮除硫废水的治理找到了新途径。如今国内外对于此课题的研究颇多，但一直未取得突破性进展。

硫酸盐型厌氧氨氧化工艺可以在一个反应器内达到同步脱氮除硫的目的。但是其机理复杂，依然存在很多尚未解决的问题，使其难以实现工程应用。因此清楚的了解硫酸盐型厌氧氨氧化各种产物来源就显得十分有意义。

反应器的构造形式、保有的污泥量、微生物生长附着情况及耐冲击能力等因素直接影响到硫酸盐型厌氧氨氧化的启动过程。目前，UASB、序批式活性污泥反应器（SBR）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）、膜生物反应器（MBR）等均成功应用于硫酸盐型厌氧氨氧化的启动。但众多反应器的应用仅限于启动反应，对于研究硫酸盐型厌氧氨氧化各个阶段的产物变化，污泥形态改变，以及污泥污水取样检测等问题存在诸多不便。

发明内容

发明目的

本发明的目的是为解决污泥污水取样检测困难、硫酸盐型厌氧氨氧化功能菌群难以富集和培养等问题，便于研究硫酸盐型厌氧氨氧化各个阶段的产物变化，污泥形态改变，提供一种占地小、高径比大，可根据不同水质水量要求进行串联组合的模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化反应器以及含氮含硫污水的处理方法。

技术方案

一种模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置，其特征在于：包括一个或多个模块，每个模块包括有外壳体、主反应区壳体、内部折流板和给排水管，主反应区壳体位于外壳体内，主反应区壳体内的区域为主反应区，主反应区壳体和外壳体之间的区域为水浴夹层，水浴夹层内设有加热棒；主反应区内装配有一个或多个内部折流板，将主反应区竖向分隔成多个反应区间；所述内部折流板上端面设有溢流挡板和液封挡板，溢流挡板和液封挡板相平行，内部折流板下端面突出有导流管，导流管将内部折流板的上部和下部连通；每层反应区间皆设有穿过外壳体和主反应区壳体的给排水管，给排水管位于液封挡板远离溢流挡板的一侧；

最上层的模块顶部设有探头顶板，探头顶板设有排气管和进气管；

最下层的模块底部有底板，底板上端面也设有相平行的溢流挡板和液封挡板，且位于液封挡板远离溢流挡板的一侧和溢流挡板远离液封挡板的一侧分别各设有一个给排水管；

模块与模块之间夹有模块间隔板，模块间隔板上端面也设有相平行的溢流挡板和液封挡板，且位于液封挡板远离溢流挡板的一侧和溢流挡板远离液封挡板的一侧分别各设有一个给排水管；模块间隔板下端面也突出有导流管，导流管将模块间隔板的上部和下部连通；

上下相邻的内部折流板之间或内部折流板与相邻的模块间隔板或内部折流板与相邻的底板，溢流挡板和液封挡板的朝向相反。

所述探头顶板设有pH探头孔，用于插入pH探头检测；所述探头顶板还设有氧化还原电位探头孔，用于插入氧化还原电位探头。

所述溢流挡板的上端为锯齿状。

所述溢流挡板与液封挡板间装填供污泥附着生长的填料，是活性功能微生物主要的代谢活动的场所。

所述水浴夹层中装有蒸馏水，由加热棒进行恒温加热，设置水温为33-35℃，保证硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物菌群最适的温度环境。

所述模块间隔板侧边设有加热棒电线槽，用于连通模块间隔板下侧模块的加热棒电源线。

所述探头顶板和外壳体、外壳体与模块间隔板、外壳体与底板皆为法兰连接，法兰处螺栓均以O型圈密封；法兰连接所用的螺栓两端皆包有硅胶密封件，所述硅胶密封件内有螺母容纳腔并且下端为内翻状底边，内翻状底边与法兰盘的接触面为粗糙面，粗糙面涂抹硅脂或凡士林。

一种使用如所述的模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化反应器处理污水的方法，其特征在于：方法如下：根据水质水量的不同要求，选择单个或者多个模块进行组合，污水由最上层的给排水管进入至主反应区中，污水在最上层内部折流板上，经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板溢流至导流管排入至下面的内部折流板上或模块间隔板上或底板上，同时下面处理后的废水可由给排水管进行取样检测；根据需要设置内部折流板和模块数量，重复上述过程。处理后的污水可根据需要的处理效果从任意取样口排出；

水浴夹层中装有蒸馏水，由加热棒进行恒温加热，设置水温为33-35℃，保证硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物菌群最适的温度环境；向进气管通入惰性气体氩气保证反应器中的厌氧环境；排气管用于排出反应器产生的氮气，在通入氩气的时候，排出多余氩气；pH探头孔用于插入pH探头，监测反应器中主反应区内污水的pH；氧化还原电位探头孔，用于插入氧化还原电位探头，监测反应器中主反应区内污水的氧化还原电位。

优点及效果

本发明具有的优点和积极效果是：

（1）本发明是处理污水的反应装置，占地小、高径比大；

（2）可根据不同水质水量的要求，进行单个或者多个模块的组合；

（3）便于研究硫酸盐型厌氧氨氧化各个阶段的产物变化，污泥形态变化；

（4）具备氮硫同除的优点，不需要外加碳源，节省污水处理成本；

（5）可最大限度降低硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物的培养和驯化时间。

（6）针对含氮含硫污水的水质特征，本发明采用了稳定的处理工艺，出水稳定，实现污水的资源化利用；

（7）工程造价低，运行费用低，并在经济效益，环境效益和社会效益方面均具有贡献意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的探头顶板结构示意图；

图3是内部折流板结构示意图；

图4是模块间隔板结构示意图；

图5是底板结构示意图；

图6是实施例上边的模块仰视图；

图7是实施例下边的模块俯视图；

图8是法兰处包有硅胶密封件的螺栓的结构示意图。

附图标记说明：1-探头顶板；2-主反应区；3-水浴夹层；4-给排水管a；5-内部折流板a；6-给排水管b；7-内部折流板b；8-给排水管c；9-内部折流板c；10-给排水管d；11-给排水管e；12-模块间隔板；13-底板；14-进气管；15-pH探头孔；16-氧化还原电位探头孔；17-排气管；18-加热棒插孔；19-溢流挡板；20-液封挡板；21-导流管；22-探头与加热棒电线槽；23-外壳体；24-主反应区壳体；25-螺栓；26-硅胶密封件；27-螺母容纳腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化装置，其特征在于：包括一个或多个模块，每个模块包括有外壳体23、主反应区壳体24、内部折流板和给排水管，主反应区壳体24位于外壳体23内，主反应区壳体24内的区域为主反应区2，主反应区壳体24和外壳体23之间的区域为水浴夹层3，水浴夹层3内设有加热棒，水浴夹层3中装有蒸馏水，由加热棒进行恒温加热，设置水温为33-35℃，保证硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物菌群最适的温度环境。主反应区2内装配有一个或多个内部折流板，将主反应区2竖向分隔成多个反应区间；所述内部折流板上端面设有溢流挡板19和液封挡板20，溢流挡板19和液封挡板20相平行，溢流挡板19的上端为锯齿状，锯齿具有维持反应器内液面高度及使液体均匀溢出的作用。溢流挡板19与液封挡板20间装填供污泥附着生长的填料，是活性功能微生物主要的代谢活动的场所，所述液封挡板20用于阻挡同层内部折流板上活性污泥及附着填料进入至取样管，同时与主反应区2管壁形成液封作用，防止外部气体由取样管进去反应器中。污水中的硫酸盐和氨氮等污染物在此处被硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物利用，发生同步脱氮除硫过程，产生氮气。内部折流板下端面突出有导流管21，导流管21将内部折流板的上部和下部连通；每层反应区间皆设有穿过外壳体23和主反应区壳体24的给排水管，给排水管位于液封挡板20远离溢流挡板19的一侧；

最上层的模块顶部设有探头顶板1，探头顶板1设有排气管17和进气管14；探头顶板1设有加热棒插孔18，可以将加热棒插入并螺纹固定在探头顶板1上。探头顶板1设有pH探头孔，用于插入pH探头检测；所述探头顶板1还设有氧化还原电位探头孔16，用于插入氧化还原电位探头。

最下层的模块底部有底板13，底板13上端面也设有相平行的溢流挡板19和液封挡板20，且位于液封挡板20远离溢流挡板19的一侧和溢流挡板19远离液封挡板20的一侧分别各设有一个给排水管；

模块与模块之间夹有模块间隔板12，模块间隔板12上端面也设有相平行的溢流挡板19和液封挡板20，且位于液封挡板20远离溢流挡板19的一侧和溢流挡板19远离液封挡板20的一侧分别各设有一个给排水管；模块间隔板12下端面也突出有导流管21，导流管21将模块间隔板12的上部和下部连通；所述模块间隔板12侧边设有加热棒电线槽22，用于连通模块间隔板12下侧模块的加热棒电源线。

上下相邻的内部折流板之间或内部折流板与相邻的模块间隔板12或内部折流板与相邻的底板13，溢流挡板19和液封挡板20的朝向相反。

所述探头顶板1和外壳体23、外壳体23与模块间隔板12、外壳体23与底板13皆为法兰连接，法兰处螺栓25均以O型圈密封；如图8所示，法兰连接所用的螺栓25两端皆包有硅胶密封件26，所述硅胶密封件26内有螺母容纳腔27并且下端为内翻状底边，内翻状底边与法兰盘的接触面为粗糙面，粗糙面涂抹硅脂或凡士林。硅胶密封件26的安装方式为：首先在硅胶密封件26粗糙面涂抹硅脂或凡士林，再在螺栓25拧紧之前将螺栓25的栓冒和螺母塞入硅胶密封件26内，因硅胶密封件26是软的，所以塞入简单，不费力，而且适当的壁厚还可以使用可调节的扳手在硅胶密封件26的外部拧紧。最后使用可以调节的扳手在硅胶密封件26的外部将螺母拧紧即可。拧紧后的包有硅胶密封件26的螺栓25只要硅胶密封件26不老化破损，可达到常年的优秀密封保护。

实施例：

使用如图1所示的模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化反应器处理污水的方法，根据水质水量的不同要求，选择单个或者多个模块进行组合，本实施例选择2个模块，每个模块内3个内部折流板，污水由最上层的给排水管a 4进入至主反应区2中，污水在最上层内部折流板a 5上，经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板19溢流至导流管21排入至下面的内部折流板b 7上，同时内部折流板a 5处理后的废水，可由给排水管b 6进行取样检测。内部折流板b 7上的污水经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板19溢流至导流管21排入至内部折流板c 9，同时内部折流板b 7上处理后的废水可由给排水管c 8进行取样检测。内部折流板c 9上的污水经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板19溢流至导流管21排入至模块间隔板12，同时内部折流板c 9上处理后的废水可由给排水管d 10进行取样检测。模块间隔板12上的污水经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板19溢流至导流管21排入下一个模块，同时模块间隔板12上处理后的废水可由给排水管e 11进行取样检测。重复上述过程。处理后的污水可根据需要的处理效果从任意取样口排出。

水浴夹层3中装有蒸馏水，由加热棒插孔18处插入的加热棒进行恒温加热，设置水温为34℃，保证硫酸盐型厌氧氨氧化功能微生物菌群最适的温度环境。向进气管14通入惰性气体氩气保证反应器中的厌氧环境；排气管17用于排出反应器产生的氮气，在通入氩气的时候，排出多余氩气。pH探头孔15用于插入pH探头，监测反应器中主反应区2内污水的pH；氧化还原电位探头孔16，用于插入氧化还原电位探头，监测反应器中主反应区2内污水的氧化还原电位。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种模块化多折流式硫酸盐型厌氧氨氧化反应器处理污水的方法，其特征在于：有多个模块，每个模块包括有外壳体、主反应区壳体、内部折流板和给排水管，主反应区壳体位于外壳体内，主反应区壳体内的区域为主反应区，主反应区壳体和外壳体之间的区域为水浴夹层，水浴夹层内设有加热棒；主反应区内装配有一个或多个内部折流板，将主反应区竖向分隔成多个反应区间；所述内部折流板上端面设有溢流挡板和液封挡板，溢流挡板和液封挡板相平行，内部折流板下端面突出有导流管，导流管将内部折流板的上部和下部连通；每层反应区间皆设有穿过外壳体和主反应区壳体的给排水管，给排水管位于液封挡板远离溢流挡板的一侧；

上下相邻的内部折流板之间溢流挡板和液封挡板的朝向相反；

所述探头顶板设有pH探头孔，用于插入pH探头检测；所述探头顶板还设有氧化还原电位探头孔，用于插入氧化还原电位探头；

所述溢流挡板的上端为锯齿状；

所述溢流挡板与液封挡板间装填供污泥附着生长的填料，是活性功能微生物主要的代谢活动的场所；

根据水质水量的不同要求，选择多个模块进行组合，污水由最上层的给排水管进入至主反应区中，污水在最上层内部折流板上，经过硫酸盐型厌氧氨氧化过程后由溢流挡板溢流至导流管排入至下面的内部折流板上或模块间隔板上，同时下面处理后的废水由给排水管进行取样检测；根据需要设置内部折流板和模块数量，重复上述过程，处理后的污水根据需要的处理效果从任意取样口排出；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述模块间隔板侧边设有加热棒电线槽，用于连通模块间隔板下侧模块的加热棒电源线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述探头顶板和外壳体、外壳体与模块间隔板、外壳体与底板皆为法兰连接，法兰处螺栓均以O型圈密封；法兰连接所用的螺栓两端皆包有硅胶密封件，所述硅胶密封件内有螺母容纳腔并且下端为内翻状底边，内翻状底边与法兰盘的接触面为粗糙面，粗糙面涂抹硅脂或凡士林。