CN111410372B - 同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器及方法。该反应器主体为二个箱体的组合体,小箱体构成混合进水区,大箱体构成折板反应区、泥水分离区、单质硫回收区和污泥回流区;混合进水区设进水管、曝气池、污泥回流管和文丘里管;折板反应区和泥水分离区设有若干上下交错布置的折板;单质硫回收区设有絮凝剂投加管、搅拌桨、斜板、集硫斜面和排硫管;污泥回流区设有集泥斜面、集泥支管、集泥干管和污泥收集泵。本发明为一体化设计,装置结构紧凑,占地面积小;采用预曝气进行限制性供氧,再利用文丘里管进行氧气备用补充,供氧可靠,单质硫选择率高;同时采用絮凝沉淀和斜板沉淀,单质硫回收效果好;巧妙串联污泥回流区与混合进水区,可实现脱硫污泥高效循环。

Description

同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器及方法
技术领域
本发明涉及一种生物脱硫反应器,尤其涉及一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器及方法。
背景技术
厌氧消化产生的沼气是一种高品位的清洁能源,除主要成分CH4、CO2之外,还含有少量源于蛋白质和其他含硫化合物的H2S,其浓度范围为500ppmv(0.05%)-20000ppmv(2%)。相比于物理化学方法,
Figure BDA0002453812790000011
(Paques,The Netherlands)、SulfothaneTM(Veolia,France)等生物脱硫技术具有不消耗化学药剂、剩余污泥产量低、可回收单质硫等优势。生物脱硫技术已成功应用于沼气以及其它气体中H2S的去除。先利用碱性吸收液将H2S转移到液相,再利用硫氧化细菌把液相中的硫化物氧化为单质硫或者硫酸盐,硫化物去除率可达99%以上。单质硫在水中的溶解度很低,可利用单质硫与水的密度差从脱硫系统中通过重力沉降分离,再次用作工业原料。
目前,广泛应用的生物脱硫工程多采用分离式设计,即生物反应器与单质硫分离器串联运行,占地面积较大,基建成本较高;同时,生物反应器内多采用鼓泡式曝气,在限制性供氧与增强反应液湍流促进细胞与单质硫分离之间往往存在矛盾。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题,提供一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器。本发明所采用的具体技术方案如下:
一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器,其中反应器本体由主反应器和曝气池组成;
所述的曝气池位于主反应器前端外侧的混合进水区中,曝气池底部与集泥干管相连;曝气盘位于曝气池底部,曝气盘底部通过曝气管与鼓风机相连;污泥回流管两端分别与曝气池侧壁和进水管相连,且污泥回流管上设有污泥回流泵;进水管与主反应器前侧壁的下部连通,文丘里管连接于进水管后段,文丘里管的喉管位置设有连通大气的进气管,用于氧气备用补充;进气管由空气调节阀控制管路通断;
所述的主反应器内腔下部设有由进水端向出水端向下倾斜的集泥斜面,所述集泥斜面上方的主反应器内腔从进水端朝出水端依次分为折板反应区、泥水分离区和单质硫回收区,集泥斜面下方的主反应器内腔为污泥回流区;主反应器内腔在集泥斜面上方设有若干对折板,每对折板两两竖向交错排列,第一块折板底部与集泥斜面相连,而顶部与主反应器顶板之间留有一定距离;第二块折板顶部与主反应器顶板相连,而底部与集泥斜面留有一定距离;通过所有折板在主反应器内的进水端至出水端之间形成S形上下往复的流道;且相邻折板之间的间距从进水端一侧向出水端一侧逐渐递增;
所述单质硫回收区由主反应器内最靠近出水端的一对折板与主反应器的内侧壁构成;单质硫回收区分为底部连通的前室和后室,两块折板之间为前室,最后一块折板与主反应器的内侧壁之间为后室;单质硫回收区底部设有从后室向前室向下倾斜的集硫斜面;前室内设絮凝剂投加管和搅拌装置,絮凝剂投加管由主反应器顶板伸入前室的液面以下,搅拌装置的电动机固定于主反应器顶板上,搅拌桨伸入前室的液面以下,用于促进硫水分离效果;后室内由若干块平行且间隔设置的斜板构成斜板沉淀结构,用于强化后室内混合液向上流动过程中的硫水分离效果;集硫斜面底部设有与排硫泵相连的排硫管;后室中在高于斜板沉淀结构的主反应器侧壁上设有溢流堰和出水管,用于反应器排水;
所述的集泥斜面上每一处与所述第一块折板相连的位置前端均开设有排泥口,每个排泥口均通过一条集泥支管连接至集泥干管;每条集泥支管上均设有支管调节阀,用于控制污泥流量;污泥收集泵位于集泥干管末端,用于将污泥泵入曝气池。
作为一种优选实现方式,所述曝气池与主反应器的体积之比为1:16~24。
作为一种优选实现方式,所述曝气盘直径为曝气池长度的3/4~4/5;曝气池的高度为主反应器高度的1/4~1/5;污泥回流管与曝气池的连通处位于曝气池液面的1/2处。
作为一种优选实现方式,所述折板反应区内设置8~10块折板,折板的折角为90°~120°;与集泥斜面相连的折板顶部距离主反应器顶板100~150mm,与主反应器顶板相连的折板底部与集泥斜面的距离为100~150mm;前两块折板间距为40~80mm,其后折板间距以10~20mm等差递增。
作为一种优选实现方式,所述泥水分离区内设置3~5块折板,折板的折角为90°~150°;折板间距以50~100mm等差递增。
作为一种优选实现方式,所述单质硫回收区内絮凝剂投加管伸入液面以下100~150mm;设置3~5对搅拌桨,每对搅拌桨直径为两折板间距的1/2~2/3。
作为一种优选实现方式,所述斜板与铅垂面间夹角为50°~55°;集硫斜面与水平面间夹角为45°~55°。
作为一种优选实现方式,所述污泥回流区内设置4~5根集泥支管,其直径为集泥干管的1/4~1/6;集泥斜面与水平面间夹角为30°~45°。
作为一种优选实现方式,所述的搅拌装置中,搅拌桨通过转轴连接电动机的输出轴,转轴沿前室的中轴线竖直布置。
本发明的另一个目的在于提供一种利用所述生物脱硫反应器的同步实现单质硫生成与回收的方法,其步骤如下:
将反应器中的回流污泥在混合进水区的曝气池中进行充分预曝气,利用预曝气进行限制性供氧,提高回流污泥中的溶解氧浓度;然后利用进水泵和污泥回流泵将硫化氢吸收液与回流污泥混合后由进水管泵入折板反应区;根据硫化物去除率和单质硫转化率,选择性开启空气调节阀,利用文丘里效应,通过进气管向混合液中补充氧气;在泥水混合液由进水端向出水端流动过程中,利用折板反应区内间距较小的折板间通道,提高混合液流速,形成剧烈湍流,使泥水充分混合;同时利用泥水分离区内间距较大的折板间通道,降低混合液流速,抑制湍流,使得泥水分离,污泥沉淀至集泥斜面上进行收集;由集泥斜面收集的折板反应区和泥水分离区内的脱硫污泥经各集泥支管汇入集泥干管,并通过污泥收集泵将脱硫污泥重新泵入曝气池,调节支管调节阀控制各集泥支管内污泥流量;反应器内混合液流动过程中,污泥中的硫氧化细菌利用水中的氧实现硫化物到单质硫的短程氧化,最终产生的胶体态单质硫随液相进入单质硫回收区后,通过絮凝剂投加管向所述前室中投加絮凝剂,搅拌桨在电动机致动下对絮凝剂进行搅拌混合,促进单质硫絮凝沉淀,沉淀的单质硫沿集硫斜面倾斜方向汇集并通过排硫管排出;前室中的水流从最后一块折板底部反向进入所述后室,在上升流动过程中利用斜板强化单质硫沉淀效率,硫水充分分离后,通过溢流堰经出水管排出净化水。
本发明与现有技术相比具有的有益效果:(1)本发明为一体化设计,装置结构紧凑,占地面积小;(2)采用预曝气进行限制性供氧,再利用文丘里管进行氧气备用补充,供氧可靠,单质硫选择率高;(3)同时采用絮凝沉淀和斜板沉淀,单质硫回收效果好;(4)巧妙串联污泥回流区与混合进水区,可实现脱硫污泥高效循环。
附图说明
图1是一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器的结构剖面图;
图2是单质硫回收区中斜板的示意图;
图中:混合进水区Ⅰ、折板反应区Ⅱ-1、泥水分离区Ⅱ-2、单质硫回收区Ⅲ、污泥回流区Ⅳ;进水管1、进水泵2、文丘里管3、空气调节阀4、进气管5、污泥回流泵6、曝气池7、污泥回流管8、鼓风机9、曝气管10、曝气盘11、曝气池液面12、主反应器13、反应区液面14、折板15、电动机16、转轴17、絮凝剂投加管18、溢流堰19、出水管20、斜板21、搅拌桨22、集硫斜面23、排硫泵24、排硫管25、集泥斜面26、集泥支管27、支管调节阀28、污泥收集泵29、集泥干管30。
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。
传统生物脱硫反应器内多采用鼓泡式曝气,其曝气位置一般位于反应器的反应区底部,曝气气流一方面用于对废水进行供氧,另一方面用于对废水和污泥的混合液进行气提和搅动,实现湍流混合。然而,这种做法在限制性供氧与增强反应液湍流促进充分混合之间往往存在矛盾:当曝气量大时,气提效果强,湍流剧烈,传质效果好,但硫氧化细菌氧化硫化物的主要产物为硫酸根(硫化物的全程氧化),单质硫选择率低;当曝气量小时,供氧相对受限,硫氧化细菌氧化硫化物的主要产物为单质硫(硫化物的短程氧化),单质硫选择率高,但气提效果弱,湍流轻缓,传质效果差。
针对该问题,本发明设计了一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器,通过在混合进水区内设置曝气池并以文丘里管辅助,利用预曝气方式对回流污泥进行限制性供氧,提高了主反应器内单质硫选择率;通过在反应器主体内巧妙设置折板,利用湍流先急后缓的特点实现高效混合和泥水分离,强化了硫化物去除能力和功能菌持留能力;通过在单质硫回收区内设置搅拌装置和斜板,利用絮凝沉淀和斜板屏障实现了高效硫-胞和硫-水分离,促进了单质硫的回收利用。该反应器采用一体式设计,结构紧凑,占地面积小;硫化物转化速度快,单质硫选择率高;单质硫与细胞以及反应液分离效果好,具有推广应用前景。下面结合附图对其具体实现形式进行详细描述。
如图1~2所示,为本发明的一个较佳实施例中提供的一种同步实现单质硫生成与回收的生物脱硫反应器,该反应器本体是二个箱体的组合体,大箱体作为主反应器13,而小箱体作为曝气池7。本发明的反应器预先接种、富集并驯化有污泥,污泥应当采用具有生物脱硫能力的污泥,其中含有硫氧化细菌。
曝气池7位于主反应器13前端外侧的混合进水区Ⅰ中,混合进水区Ⅰ还包括其他的管道和泵等必要组件。曝气池7底部与集泥干管30相连,用于接收集泥干管30输送的回流污泥。曝气盘11位于曝气池7底部,曝气盘11底部通过曝气管10与鼓风机9相连,通过鼓风机9的运行可以对曝气池7内的污泥进行预曝气,从而可控地提高污泥中氧浓度至目标值,而无需考虑反应液湍流所需的曝气扰动,因此该方法为一种限制性供氧方式。污泥回流管8两端分别与曝气池7侧壁和进水管1相连,且污泥回流管8上设有污泥回流泵6。进水管1上设有进水泵2,进水管1与主反应器13前侧壁的下部连通。在进水管1接入主反应器13之前的后段连接有文丘里管3,文丘里管3的喉管位置设有连通大气的进气管5,用于氧气备用补充;进气管5由空气调节阀4控制管路通断。含有H2S的气体可以预先通入碱性吸收液中,将H2S转移到液相,形成硫化氢吸收液。然后在混合进水区Ⅰ中,将硫化氢吸收液通过进水泵2的抽吸,进入进水管1中;同时经过曝气池7预曝气的回流污泥也在污泥回流泵6的输送下进入进水管1,两者混合后通过文丘里管3进入主反应器13中。而文丘里管3的作用是用于调节进入主反应器13的泥水混合液中氧气含量,当整个反应器的硫化物去除率和单质硫转化率较低时,可以开启空气调节阀4,利用文丘里效应,将空气通过进气管5抽入进水管1中,向混合液中补充氧气,促进反应器内的硫化物向单质硫转化,使反应器的硫化物去除率和单质硫转化率达标。
主反应器13是实现硫化物与单质硫转化,以及污泥沉淀回流、单质硫沉淀回收的主场所。主反应器13内腔下部设有由进水端向出水端向下倾斜的集泥斜面26,集泥斜面26的前侧与主反应器13侧壁连接,另一侧与主反应器13底面连接。集泥斜面26上方的主反应器13内腔从进水端朝出水端依次分为折板反应区Ⅱ-1、泥水分离区Ⅱ-2和单质硫回收区Ⅲ,集泥斜面26下方的主反应器13内腔为污泥回流区Ⅳ。
主反应器13内腔在集泥斜面26上方设有若干对折板15,每对折板15包括两块折板15,分别记为第一块折板15和第二块折板15。
两块折板15两两竖向交错排列,即第一块折板15底部与集泥斜面26相连,而顶部与主反应器13顶板之间留有一定距离,使流体必须绕过该折板15顶部进入下游;而第二块折板15顶部与主反应器13顶板相连,而底部与集泥斜面26留有一定距离,使流体必须绕过该折板15底部进入下游。后续折板15仍按照前两块折板的方式交错安置,由此,通过所有的折板15的分隔作用,在主反应器13内的进水端至出水端之间形成了一条S形上下往复的流道。主反应器13内的折板15布置并不是等间距的,相邻折板15之间的间距从进水端一侧向出水端一侧逐渐递增。因此,折板反应区Ⅱ-1中的折板15间距较小,用于加速水流流速,促进湍流形成;泥水分离区Ⅱ-2中的折板15间距逐渐增大,用于减缓水流流速,促进泥水分离。每块折板15均具有多个弯折,且折板反应区Ⅱ-1和泥水分离区Ⅱ-2中的折板15的弯折角也可以不同,尽可能增大折板反应区Ⅱ-1的流道拐角,促进湍流形成。
该反应器内的单质硫回收区Ⅲ由主反应器13内最靠近出水端的一对折板15与主反应器13的内侧壁构成。为了便于描述,将该对折板15中的第一块折板15称为分隔折板,第二块折板15称为中间折板15。单质硫回收区Ⅲ由分隔折板与泥水分离区Ⅱ-2隔开,分隔折板顶部与大箱体顶板保持一定距离,底部与大箱体底面相连。单质硫回收区Ⅲ内部再由中间折板分为前室和后室,中间折板顶部与大箱体顶板相连,底部位于集硫斜面23上方但保持一定距离。因此,前室和后室的底部连通,两块折板15之间为前室,最后一块折板15与主反应器13的内侧壁之间为后室。单质硫回收区Ⅲ底部设有从后室向前室向下倾斜的集硫斜面23。集硫斜面23一端与大箱体底面相连,且与分隔折板保持一定距离,另一端与大箱体后侧壁相连,且与大箱体底面保持一定距离。前室内设絮凝剂投加管18和搅拌装置,絮凝剂投加管18由主反应器13顶板伸入前室的液面以下,搅拌装置的电动机16固定于主反应器13顶板上,搅拌桨22通过转轴17连接电动机16的输出轴,转轴17沿前室的中轴线竖直布置。搅拌桨22伸入前室的液面以下,用于促进硫水分离效果。后室内由若干块平行且间隔设置的斜板21构成斜板沉淀结构,用于强化后室内混合液向上流动过程中的硫水分离效果。集硫斜面23底部与分隔折板之间的空间用于存储沉淀的单质硫,因此此处可以连接有与排硫泵24相连的排硫管25。后室中在高于斜板沉淀结构的主反应器13侧壁上设有溢流堰19和出水管20,用于反应器排水。
上述斜板沉淀结构的一种实现形式如图2所示,单质硫在随水流向上流动过程中,会在斜板21之间的通道中发生沉淀,进而落在斜板21上继续滑落,由此实现硫水分离。
另外,在泥水分离区Ⅱ-2中,由集泥斜面26、若干集泥支管27和集泥干管30组成污泥回流系统。集泥斜面26位于折板反应区Ⅱ-1和泥水分离区Ⅱ-2底部,集泥斜面26最低的一端与大箱体底面相连,与分隔折板保持一定距离,最高的一端与大箱体前侧壁相连,与大箱体底面保持一定距离。集泥斜面26上每一处与第一块折板15相连的前端位置,均可能沉淀大量的污泥,因此需要在该位置均开设有排泥口。每个排泥口均通过一条集泥支管27连接至集泥干管30。每条集泥支管上均设有支管调节阀28,用于控制污泥流量。污泥收集泵29位于集泥干管30末端,用于将污泥泵入曝气池7。
在常温条件下,液相中饱和溶解氧浓度为8~9ml/L,因此曝气池的供氧能力存在上限。当高浓度硫化氢吸收液进入主反应器后,可能存在供氧不足的情况。因此,文丘里管可用于氧气备用补充,根据主反应器内硫化物去除率和单质硫选择率的达标情况,决定进气管上空气调节阀的通断,向主反应器内适量补充供氧。
本发明将曝气供氧与湍流混合两大功能分开:在曝气池中,对回流污泥进行预曝气,提高回流污泥液相中的溶解氧浓度,之后再与硫化氢吸收液混合并进入主反应器,实现限制性供氧;在主反应器中不再进行供氧,仅利用折板形成的湍流,提高传质效率,实现硫化物到单质硫的短程氧化。因此,在本发明的反应器中,曝气气流的供氧功能和湍流混合功能得以分开,解决了两者之间的矛盾问题。
本发明的反应器中,各部件的具体参数可以选择如下:
曝气池7与主反应器13的体积之比为1:16~24。混合进水区Ⅰ、折板反应区Ⅱ-1、泥水分离区Ⅱ-2、单质硫回收区Ⅲ和污泥回流区Ⅳ的体积之比为1:5~7:4~6:4~6:3~5。曝气盘11直径为曝气池7长度的3/4~4/5;曝气池7的高度为主反应器13高度的1/4~1/5;污泥回流管8与曝气池7的连通处位于曝气池液面的1/2处。折板反应区Ⅱ-1内设置8~10块折板15,折板15的折角为90°~120°;与集泥斜面26相连的折板15顶部距离主反应器13顶板100~150mm(反应器运行时折板15顶部位于液面以下30~50mm位置),与主反应器13顶板相连的折板15底部与集泥斜面26的距离为100~150mm;前两块折板间距为40~80mm,其后折板间距以10~20mm等差递增。泥水分离区Ⅱ-2内设置3~5块折板15,折板15的折角为90°~150°;折板间距以50~100mm等差递增。单质硫回收区Ⅲ内絮凝剂投加管18伸入液面以下100~150mm;设置3~5对搅拌桨22,每对搅拌桨22直径为两折板15间距的1/2~2/3。斜板21与铅垂面间夹角为50°~55°;集硫斜面23与水平面间夹角为45°~55°。污泥回流区Ⅳ内设置4~5根集泥支管27,其直径为集泥干管30的1/4~1/6;集泥斜面26与水平面间夹角为30°~45°。
基于上述生物脱硫反应器,本发明还提供了一种同步实现单质硫生成与回收方法,其步骤如下:
首先,将污泥接种至反应器中,并经过富集和驯化,培养成以硫氧化细菌为优势菌群的脱硫污泥。同时,对于待处理的含硫化物气体,将其通入吸收液中,形成硫化氢吸收液,由进水管1进行抽取。
当上述准备工作完毕后,将反应器中的污泥回流区Ⅳ内的回流污泥输送至混合进水区Ⅰ,启动鼓风机9对在曝气池7中的污泥进行充分预曝气,曝气速率可根据实际条件而定。由此,利用预曝气对污泥进行限制性供氧,提高回流污泥中的溶解氧浓度至设定值。然后利用进水泵2和污泥回流泵6将硫化氢吸收液与回流污泥混合后由进水管1泵入折板反应区Ⅱ-1。根据硫化物去除率和单质硫转化率,选择性开启空气调节阀4:当整个反应器的硫化物去除率和单质硫转化率较低时,可以开启空气调节阀4,利用文丘里效应,将空气通过进气管5抽入进水管1中,向混合液中补充氧气,进一步调节最终进入反应器的混合液中氧浓度,促进反应器内的硫化物向单质硫转化;当反应器中硫化物去除率和单质硫转化率达标时,关闭空气调节阀4。通过该做法,基于文丘里效应,可以利用进气管5向混合液中补充氧气。因此反应器内流动的泥水混合液中含有大量的单质硫,在泥水混合液由进水端向出水端流动过程中,利用折板反应区Ⅱ-1内间距较小的折板15间通道,提高混合液流速,形成剧烈湍流,使泥水充分混合;同时利用泥水分离区Ⅱ-2内间距较大的折板15间通道,降低混合液流速,抑制湍流,使得泥水分离,污泥沉淀至集泥斜面26上进行收集,而单质硫主要呈胶体态,其大部分不会随污泥沉降。由集泥斜面26收集的折板反应区Ⅱ-1和泥水分离区Ⅱ-2内的脱硫污泥经各集泥支管27汇入集泥干管30,并通过污泥收集泵29将脱硫污泥重新泵入曝气池7。在运行过程中,可根据各排泥口处的污泥量,调节支管调节阀28控制各集泥支管27内污泥流量。反应器内混合液流动过程中,污泥中的硫氧化细菌利用水中的氧实现硫化物到单质硫的短程氧化,最终产生的胶体态单质硫随液相进入单质硫回收区Ⅲ后,通过絮凝剂投加管18向前室中投加絮凝剂,搅拌桨22在电动机16致动下对絮凝剂进行搅拌混合,促进单质硫絮凝沉淀,沉淀的单质硫沿集硫斜面23倾斜方向汇集并通过排硫管25排出;前室中的水流从最后一块折板15底部反向进入后室,在上升流动过程中利用斜板21强化单质硫沉淀效率。最终,硫水充分分离后,通过溢流堰19经出水管20排出净化水。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用生物脱硫反应器同步实现单质硫生成与回收方法,其特征在于,
所述生物脱硫反应器中的反应器本体由主反应器(13)和曝气池(7)组成;
所述的曝气池(7)位于主反应器(13)前端外侧的混合进水区(Ⅰ)中,曝气池(7)底部与集泥干管(30)相连;曝气盘(11)位于曝气池(7)底部,曝气盘(11)底部通过曝气管(10)与鼓风机(9)相连;污泥回流管(8)两端分别与曝气池(7)侧壁和进水管(1)相连,且污泥回流管(8)上设有污泥回流泵(6);进水管(1)与主反应器(13)前侧壁的下部连通,文丘里管(3)连接于进水管(1)后段,文丘里管(3)的喉管位置设有连通大气的进气管(5),用于氧气备用补充;进气管(5)由空气调节阀(4)控制管路通断;
所述的主反应器(13)内腔下部设有由进水端向出水端向下倾斜的集泥斜面(26),所述集泥斜面(26)上方的主反应器(13)内腔从进水端朝出水端依次分为折板反应区(Ⅱ-1)、泥水分离区(Ⅱ-2)和单质硫回收区(Ⅲ),集泥斜面(26)下方的主反应器(13)内腔为污泥回流区(Ⅳ);主反应器(13)内腔在集泥斜面(26)上方设有若干对折板(15),每对折板(15)两两竖向交错排列,第一块折板(15)底部与集泥斜面(26)相连,而顶部与主反应器(13)顶板之间留有一定距离;第二块折板(15)顶部与主反应器(13)顶板相连,而底部与集泥斜面(26)留有一定距离;通过所有折板(15)在主反应器(13)内的进水端至出水端之间形成S形上下往复的流道;且相邻折板(15)之间的间距从进水端一侧向出水端一侧逐渐递增;
所述单质硫回收区(Ⅲ)由主反应器(13)内最靠近出水端的一对折板(15)与主反应器(13)的内侧壁构成;单质硫回收区(Ⅲ)分为底部连通的前室和后室,两块折板(15)之间为前室,最后一块折板(15)与主反应器(13)的内侧壁之间为后室;单质硫回收区(Ⅲ)底部设有从后室向前室向下倾斜的集硫斜面(23);前室内设絮凝剂投加管(18)和搅拌装置,絮凝剂投加管(18)由主反应器(13)顶板伸入前室的液面以下,搅拌装置的电动机(16)固定于主反应器(13)顶板上,搅拌桨(22)伸入前室的液面以下,用于促进硫水分离效果;后室内由若干块平行且间隔设置的斜板(21)构成斜板沉淀结构,用于强化后室内混合液向上流动过程中的硫水分离效果;集硫斜面(23)底部设有与排硫泵(24)相连的排硫管(25);后室中在高于斜板沉淀结构的主反应器(13)侧壁上设有溢流堰(19)和出水管(20),用于反应器排水;
所述的集泥斜面(26)上每一处与所述第一块折板(15)相连的位置前端均开设有排泥口,每个排泥口均通过一条集泥支管(27)连接至集泥干管(30);每条集泥支管上均设有支管调节阀(28),用于控制污泥流量;污泥收集泵(29)位于集泥干管(30)末端,用于将污泥泵入曝气池(7);
回收方法步骤如下:
将反应器中的回流污泥在混合进水区(Ⅰ)的曝气池(7)中进行充分预曝气,利用预曝气进行限制性供氧,提高回流污泥中的溶解氧浓度;然后利用进水泵(2)和污泥回流泵(6)将硫化氢吸收液与回流污泥混合后由进水管(1)泵入折板反应区(Ⅱ-1);根据硫化物去除率和单质硫转化率,选择性开启空气调节阀(4),利用文丘里效应,通过进气管(5)向混合液中补充氧气;在泥水混合液由进水端向出水端流动过程中,利用折板反应区(Ⅱ-1)内间距较小的折板(15)间通道,提高混合液流速,形成剧烈湍流,使泥水充分混合;同时利用泥水分离区(Ⅱ-2)内间距较大的折板(15)间通道,降低混合液流速,抑制湍流,使得泥水分离,污泥沉淀至集泥斜面(26)上进行收集;由集泥斜面(26)收集的折板反应区(Ⅱ-1)和泥水分离区(Ⅱ-2)内的脱硫污泥经各集泥支管(27)汇入集泥干管(30),并通过污泥收集泵(29)将脱硫污泥重新泵入曝气池(7),调节支管调节阀(28)控制各集泥支管(27)内污泥流量;反应器内混合液流动过程中,污泥中的硫氧化细菌利用水中的氧实现硫化物到单质硫的短程氧化,最终产生的胶体态单质硫随液相进入单质硫回收区(Ⅲ)后,通过絮凝剂投加管(18)向所述前室中投加絮凝剂,搅拌桨(22)在电动机(16)致动下对絮凝剂进行搅拌混合,促进单质硫絮凝沉淀,沉淀的单质硫沿集硫斜面(23)倾斜方向汇集并通过排硫管(25)排出;前室中的水流从最后一块折板(15)底部反向进入所述后室,在上升流动过程中利用斜板(21)强化单质硫沉淀效率,硫水充分分离后,通过溢流堰(19)经出水管(20)排出净化水。
2.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述曝气池(7)与主反应器(13)的体积之比为1:16~24。
3.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述曝气盘(11)直径为曝气池(7)长度的3/4~4/5;曝气池(7)的高度为主反应器(13)高度的1/4~1/5;污泥回流管(8)与曝气池(7)的连通处位于曝气池液面的1/2处。
4.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述折板反应区(Ⅱ-1)内设置8~10块折板(15),折板(15)的折角为90°~120°;与集泥斜面(26)相连的折板(15)顶部距离主反应器(13)顶板100~150mm,与主反应器(13)顶板相连的折板(15)底部与集泥斜面(26)的距离为100~150mm;前两块折板间距为40~80mm,其后折板间距以10~20mm等差递增。
5.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述泥水分离区(Ⅱ-2)内设置3~5块折板(15),折板(15)的折角为90°~150°;折板间距以50~100mm等差递增。
6.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述单质硫回收区(Ⅲ)内絮凝剂投加管(18)伸入液面以下100~150mm;设置3~5对搅拌桨(22),每对搅拌桨(22)直径为两折板(15)间距的1/2~2/3。
7.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述斜板(21)与铅垂面间夹角为50°~55°;集硫斜面(23)与水平面间夹角为45°~55°。
8.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述污泥回流区(Ⅳ)内设置4~5根集泥支管(27),其直径为集泥干管(30)的1/4~1/6;集泥斜面(26)与水平面间夹角为30°~45°。
9.根据权利要求书1所述的单质硫生成与回收方法,其特征在于:所述的搅拌装置中,搅拌桨(22)通过转轴(17)连接电动机(16)的输出轴,转轴(17)沿前室的中轴线竖直布置。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214141A (zh) * 2012-12-07 2013-07-24 北京翰祺环境技术有限公司 一种可显著提高经济性的污水深度处理回用方法
JP2014008461A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sumitomo Heavy Ind Ltd 排水処理方法
CN103723823A (zh) * 2013-12-19 2014-04-16 浙江大学 一种铁盐自循环脱硫厌氧反应器
CN107098468A (zh) * 2017-05-27 2017-08-29 华南理工大学 高浓度有机污水处理用的射流厌氧生物反应器
CN107720959A (zh) * 2017-11-23 2018-02-23 青岛理工大学 一种气液固三相分离器
CN107794214A (zh) * 2016-09-05 2018-03-13 帕克环保技术(上海)有限公司 同时去除有机污染物和硫的废水处理系统
CN108905599A (zh) * 2018-09-04 2018-11-30 浙江大学 内循环生物脱硫反应器及方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2991251A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 Ronaldo Leite ALMEIDA JUNIOR Biological aerobic activated sludge process with hydrodynamic solid separation, and hydrodynamic separator for use in an effluent treatment station

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014008461A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sumitomo Heavy Ind Ltd 排水処理方法
CN103214141A (zh) * 2012-12-07 2013-07-24 北京翰祺环境技术有限公司 一种可显著提高经济性的污水深度处理回用方法
CN103723823A (zh) * 2013-12-19 2014-04-16 浙江大学 一种铁盐自循环脱硫厌氧反应器
CN107794214A (zh) * 2016-09-05 2018-03-13 帕克环保技术(上海)有限公司 同时去除有机污染物和硫的废水处理系统
CN107098468A (zh) * 2017-05-27 2017-08-29 华南理工大学 高浓度有机污水处理用的射流厌氧生物反应器
CN107720959A (zh) * 2017-11-23 2018-02-23 青岛理工大学 一种气液固三相分离器
CN108905599A (zh) * 2018-09-04 2018-11-30 浙江大学 内循环生物脱硫反应器及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
组合和耦合共生生物处理工艺同步去除废水中碳氮硫的研究进展;邢保山等;《化工学报》;第64卷(第11期);第3881-3887页 *

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