CN109970188A - 竖直折流式反硝化反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理领域，具体涉及竖直折流式反硝化反应器，其包括盖板和与盖板配合的池体，池体相对的两侧面分别设有进水口和出水口，池体内并在进水口和出水口之间竖直布置有至少一个折流板，折流板将池体分割成至少两个反应腔室，相邻反应腔室水流连通，所述反应腔室内平行于水流方向插装有多块板状碳源，水流流经板状碳源之间，并在相邻反应腔室之间折流通过。该反应器能使水折流通过，同时经过多块固定板状碳源，增加其与水流的接触时间，在利用低成本碳源的基础上使脱氮效果进一步提升。

Description

竖直折流式反硝化反应器
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及竖直折流式反硝化反应器。
背景技术
在污水厂的提标改造过程中，氮、磷是重点关注的指标。对于总磷的提标，可通过化学除磷及过滤等手段实现，而针对主流的生物脱氮工艺，总氮的提标只能依靠强化生物脱氮实现。由于污水低碳源问题严重，投加外碳源成为最常见有效的总氮提标方法。常用的碳源为甲醇、乙酸(钠)、葡萄糖等液体碳源，这些碳源不仅在储存运行、安全生产等方面存在困难和隐患，其进入反应器后碳源分子迅速扩散，难以实现反硝化的导向利用，导致污泥产率增大。与之相比，固体碳源具有“碳源”和“载体”的双重特性，可一定程度富集反硝化微生物并实现碳源对微生物的导向供给，因而固体碳源反硝化技术可提高碳源利用率并提升反硝化效果，对总氮提标具有实质意义。
在总氮的提标改造中，通常在二级出水末端增设反硝化滤池以实现总氮提标。若将固体碳源引入传统的反硝化滤池，将面临两大问题：一是固体碳源填料不能选取有色度溶出的天然固体碳源，只能选用人工合成的高分子聚合物，但是这种材料表面光滑不宜生物挂膜，且成本较高；二是，填充颗粒滤料的滤池易堵塞，需定期反冲洗运行操作复杂，且存在填料流失。对于问题一，发明人曾在高分子聚合物中共混淀粉等天然廉价的高分子聚合物，合成了缓释廉价的固体碳源(发明专利：ZL2013 1 0129509.1)；对于问题二，发明人构建了具有自主知识产权的上流式固体碳源生物膜载体反硝化生物反应器(发明专利：ZL2013 1 0129493.4)。然而在使用中发现竖直悬挂的膜片与污水接触时间短，在流量较大时停留时间短传质效果差，部分污水直接从膜片间隙流出，处理效果不佳。如何延长污水与膜片的接触时间，保证低停留时间下的脱氮效果，同时不影响反应器的排气和排泥成为要解决的关键问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种竖直折流式反硝化反应器，该反应器能有有效固定碳源，增加其与水流的接触时间，在利用低成本碳源的基础上使脱氮效果进一步提升。
竖直折流式反硝化反应器，包括盖板和与盖板配合的池体，池体相对的两侧面分别设有进水口和出水口，池体内并在进水口和出水口之间竖直布置有至少一个折流板，折流板将池体分割成至少两个反应腔室，相邻反应腔室水流连通，所述反应腔室内平行于水流方向插装有多块板状碳源，水流流经板状碳源之间，并在相邻反应腔室之间折流通过。
优选的，所述池体在进、出水侧的池壁上以及在折流板的两侧均竖直并列固定有多根固定条，相邻固定条之间形成用于插装固定板状碳源的凹槽。。
优选的，位于同一固定平面上的固定条(7)的下端设置有支撑限位条(8)，支撑限位条(8)固定在对应的池壁或折流板(5)上，对板状碳源进行支撑限位。
优选的，所述反应腔室设有排污泥放孔，所述污泥排放孔用于放空和脱落污泥的排放。
优选的，所述进水口位于池体左侧面的下部。
优选的，所述盖板上布有排气孔。
优选的，所述竖直折流式反硝化反应器包括板状碳源，所述板状碳源采用固体碳源压制成型。
上述固体碳源的制备参见CN103194050B中高淀粉含量热塑性淀粉基共混物的制备方法制备，主要包括以下步骤：(1)制备共混碳源材料，将高分子聚合物和热塑性淀粉，以及复合增塑剂、润滑剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂按一定比例在高速混合机中混匀，在双螺杆挤出机造粒并以40℃烘干15h的得高淀粉含量热塑性淀粉基共混物；(2)用电动加硫成型机将前述共混物压制成片，厚度约为2mm，再根据反应器尺寸，裁剪成一定规格的板块得到上述板状碳源。
本发明所述的竖直折流式反硝化反应器的挂膜方式为：首先沿固定条形成的凹槽插入插入板状碳源至限位条，接种活性污泥和补充硝酸盐的二级出水，其中总，污泥浓度为1500mg/L，硝酸氮浓度为20mg/L，在磁力搅拌的作用下使污泥悬浮，换水周期24h，3-4d后，从排泥口排出反应器底部污泥并以低流量连续进待处理污水，同时监测COD、TN等指标，当出水指标稳定后认为反应器挂膜启动成功。
使用本发明所述的竖直折流式反硝化反应器时，二级出水通过进水口进入反应腔室，水流穿过板状碳源，其上附着的微生物以溶释的小分子碳源为电子供体还原水中的硝态氮，形成氮气从排气孔释放，随后折流之后的反应腔室，水流穿过板状碳源件，水中的硝态氮进一步去除，微生物利用碳源的过程中增殖生物膜变厚脱落，堆积一定数量后打开排放口排出。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的竖直折流式反硝化反应器可有效固定碳源，排气及排泥自然，运行操作简单，无需驱氮及反冲洗生物膜等复杂操作；
2.本发明的竖直折流式反硝化反应器的固体碳源为板状碳源，采用板状碳源解决了低停留时间下颗粒碳源传质效果不佳的问题，脱氮的效果得以提升；
3.本发明的竖直折流式反硝化反应器采用折流方式增大污水与生物膜接触时间，进一步强化反硝化作用，确保出水水质达标。
附图说明
图1是本发明竖直折流式反硝化反应器的示意图；
图2是本发明竖直折流式反硝化反应器的俯向示意图(去掉盖板)；
图3是图1中A-A截面示意图。
图中：1-盖板、2-池体、3-进水口、4-出水口、5-折流板、6-反应腔室、7-固定条、8-支撑限位条、9-板状碳源、10-污泥排放孔、11-排气孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。
参见图1-3，竖直折流式反硝化反应器，包括池体2和与池体配合的盖板1，池体2由两块折流板5隔开形成三个反应腔室6，三个反应腔室6依次串联，进水口3位于池体2左侧板下部，出水口4位于池体2右侧板的上部，每个反应腔室6的相对两壁分别设有相对应的多根竖直固定条7，竖直固定条7的间距与板状碳源9厚度相同，竖直固定条7的高度小于折流板6的高度，相邻竖直固定条7形成凹槽，两壁相对应的凹槽内插有板状碳源9，所述固定条7的下端横向设置有支撑限位条8，支撑限位条8与反应腔室6的内宽相同，支撑限位条8对板状碳源进行承重。
所述的支撑限位条8和固定条7均是截面为3mm×3mm正方形的亚克力细条，根据长短需求截断而来；
所述的板状碳源9的高度与固定条7的高度相同；
所述池体2上方的盖板1可隔绝空气中的氧气融入污水中，同时在盖板1每个腔室的上方各开排气孔11排放氮气；
所述的反应腔室6前壁下部设有污泥排放孔10，用于排放反应器的污泥。
本领域技术人员只需通过进水流量调整运行参数，需要排泥时关闭进水，打开污泥排放孔即可。
在上述基础结构上，将提供以下两个实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例与上述竖直折流式反硝化反应器结构相同，反应器尺寸为22.2cm×10.8cm×18.4cm，有效容积2.9L；板状共混碳源材料主要包含可塑性淀粉和聚己内酯，其比重分别为38％和56％，数量为3×11个，长宽厚为14cm×7cm×2mm，总重560.2g，容积填充率为19％。反应器进水来自实验室SBR反应器出水，加入KNO3调节NO3-N浓度，以下述条件运行：
COD＜30mg/L，NO3-N＝20mg/L，温度27～29℃。
不同水力停留时间(HRT)条件下的水质变化情况如表1所示。
表1实施例1的水质变化情况
实施例2
本实施例的反应器结构与材料与实施例1相同，反应器进水与实施例1相同，以下述条件运行：
COD＜30mg/L，NO3-N＝20mg/L，HRT＝2h。
不同温度条件下的水质变化情况如表2所示。
表2实施例2的水质变化情况
本发明提供的竖直折流式反硝化反应器运行操作简便，处理效果优良，可在较短停留时间和不同温度条件下实现总氮的提标。
本发明使用的碳源材料不限于此一种碳源材料，在不脱离本发明思路的上对材料的安插方式、流向改变等改进均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.竖直折流式反硝化反应器，包括盖板（1）和与盖板（1）配合的池体（2），池体（2）相对的两侧面分别设有进水口（3）和出水口（4），池体（2）内并在进水口（3）和出水口（4）之间竖直布置有至少一个折流板（5），折流板（5）将池体（2）分割成至少两个反应腔室（6），相邻反应腔室（6）水流连通，其特征在于，所述反应腔室（6）内平行于水流方向插装有多块板状碳源（9），水流流经板状碳源（9）之间，并在相邻反应腔室（6）之间折流通过。
2.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，所述池体在进、出水侧的池壁上以及在折流板（5）的两侧均竖直并列固定有多根固定条（7），相邻固定条（7）之间形成用于插装固定板状碳源（9）的凹槽。
3.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，位于同一固定平面上的固定条（7）的下端设置有支撑限位条（8），支撑限位条（8）固定在对应的池壁或折流板（5）上，对板状碳源（9）进行支撑限位。
4.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，所述反应腔室（6）上设有污泥排放孔（10）。
5.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，所述板状碳源（9）采用固体碳源压制成型。
6.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，所述进水口（3）位于池体（2）左侧面的下部。
7.根据权利要求1所述的竖直折流式反硝化反应器，其特征在于，所述盖板（1）上布有排气孔（11）。
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