CN117303581A - 功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 - Google Patents
功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117303581A CN117303581A CN202311513437.0A CN202311513437A CN117303581A CN 117303581 A CN117303581 A CN 117303581A CN 202311513437 A CN202311513437 A CN 202311513437A CN 117303581 A CN117303581 A CN 117303581A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- sludge
- stirring
- reaction chamber
- denitrification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005192 partition Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 63
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 57
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 41
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 61
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 32
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 27
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 6
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 30
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241001453382 Nitrosomonadales Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 nitrogen) Chemical class 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F2001/007—Processes including a sedimentation step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/101—Sulfur compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法，属于有机废水处理生物装置领域。该装置从下到上顺次为相互连通的反硝化功能区、硫还原功能区和三相分离区。反硝化功能区中间为接种反硝化污泥的第二反应室，硫还原功能区中间为接种厌氧污泥的第一反应室，且第一反应室内设有气提耦合搅拌装置。硫还原功能区底部设有布气器，布气器与进气管出气端连接，进气管出气端与第二反应室连通。三相分离区内部设有集气装置，其底部设有用于分离污泥的导流板。该装置通过功能分区，将碳、氮和硫的去除整合在一起；通过装置自产气，实现气提耦合搅拌；整体装置结构紧凑，占地面积小，适用于煤化工废水处理。
Description
技术领域
本发明属于有机废水处理生物装置领域，具体涉及一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法。
背景技术
煤炭是典型的高耗水行业之一。主要用水装置如气化、空分装置规模巨大，相应的蒸汽和循环水用量也非常大。以常见的煤制油、煤制烯烃和煤制天然气为例，单位产品平均耗水量分别达到约10、27和6吨左右。因此，煤化工废水的处理成为了限制这一产业发展的瓶颈。因此，迫切需要探索新的煤化工废水处理方法。
煤化工废水具有高COD和高氨氮的特点，采用厌氧生物处理该废水具有显著优势。通常情况下，80％以上的污染物可以通过生物处理去除。生物处理废水过程中，厌氧阶段发挥着及其重要的作用。如果厌氧阶段无法达到预期处理效果，将会给好氧处理阶段带来过大的负荷，甚至可能导致工艺设备损坏。
反硝化实质上是硝酸盐的生物还原过程。在异化性硝酸盐还原中，存在两条途径：一是将硝酸盐还原成氨；二是将硝酸盐还原为气态氮化物(主要是氮气)，又被称为生物脱氮。反硝化过程包括多步反应，涉及NO、N2O、N2。通常把能够还原硝酸盐或亚硝酸盐，并产生N2O和N2的微生物称为反硝化细菌。反硝化细菌种类繁多，与硝化细菌相比，反硝化细菌的电子受体较少，但它们利用的能源和碳源更为广泛。
在厌氧硝化的过程中，复杂有机物经水解发酵、产氢产乙酸、产甲烷等反应。产生的甲烷会上浮，经产甲烷作用后，各种基质上脱下的氢被汇入甲烷中。这不仅解除了发酵细菌和产氢产乙酸细菌的氢气抑制，保证了上游反应的顺利进行，还实现了有机物的彻底去除。
硫酸盐一部分在硫酸还原菌(SRB)的作用下还原成S2-，另一部分则将NH4 +-N氧化成NO2 --N，而中间产物NO2 --N则在被厌氧氨氧化菌还原，实现同步去除，有研究报道在不含有机物条件下，未发生NH4 +-N和SO4 2-的同步去除，但COD大于250mg/L时，硫酸盐还原反应活性继续增强会影响NH4 +-N的脱除。
因此，针对煤化工废水复合污染物，在厌氧降解过程中由于菌群结构复杂\毒性中间产物易积累以及生物代谢活性受限等问题，亟需研制一种新型高效厌氧生物装置。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的不足，并提供一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，厌氧生物处理装置从下到上顺次为相互连通的反硝化功能区、硫还原功能区和三相分离区。
反硝化功能区底部呈便于排泥的倒锥形结构，倒锥形结构底部设有第一排泥口。倒锥形结构上开设有用于有机物及硝酸盐合流的汇流管，汇流管与硝酸盐进水管相连。反硝化功能区中间为接种反硝化污泥的第二反应室。第二反应室上方设有污泥回流斗，且污泥回流斗底部设有用于分离气体与固液混合物的导流器。污泥回流斗上开设有用于排出污水的出水管。
硫还原功能区底部设有第二排泥口。第二排泥口上方设有布气器，布气器与进气管的出气端相连，进气管的进气端与反硝化功能区顶部连通。布气器上方设有与进水管相连的布水器，利于气体推流进水。硫还原功能区中间为接种厌氧污泥的第一反应室，且第一反应室内设有气提耦合搅拌装置。气提耦合搅拌装置中的搅拌叶片通过搅拌轴与装置顶部的搅拌电机相连。
三相分离区内部设有集气装置，集气装置的底部设有倾斜的导流板。集气装置底部与导流板相连处位于固相沉淀区中央。三相分离区的外壁与有机物回流管的一端连通，且有机物回流管开设位置高于导流板。有机物回流管的另一端与反硝化功能区中的硝酸盐进水管合并，通过汇流管进入反硝化功能区。集气装置顶部开设有排气管。
作为优选，上述反硝化功能区、硫还原功能区和三相分离区的体积之比为：1.5：2。
作为优选，上述汇流管位于反硝化功能区底部倒锥形结构的1/3～1/2高度处。
作为优选，上述反硝化功能区中的导流器为正三角形，污泥回流斗沿水平方向的倾斜角度α为50～60°。
作为优选，上述出水管位于污泥回流斗底部上方的1/2～2/3高度处。进气管的进气端需高于出水管的水平位置，进气管的进气端位于污泥回流斗底部上方2/3～3/4处。
作为优选，上述进水管设于硫还原功能区底部1/5～1/4高度处。布气器位于第二排泥口与布水器之间。
作为优选，上述搅拌叶片位于第一反应室中间1/2～2/3高度处。
作为优选，上述导流板沿水平方向倾斜角度β为50～60°。
作为优选，上述第一反应室、污泥回流斗、布气器、布水器、搅拌轴、集气装置的中心位于同一垂直轴线。
第二方面，本发明提供一种利用第一方面所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置的方法，具体如下：
在反硝化功能区中接种反硝化污泥，在硫还原功能区中接种厌氧污泥。待处理污水通过进水管进入布水器，经布水器均匀布水。进气管接收来自反硝化功能区中第二反应室中的混合气体，并将混合气体经由布气器输送到硫还原功能区的第一反应室中。
在第一反应室中，待处理污水中的硫酸盐转化为二氧化碳和硫化氢气体，混合气体上浮经过导流板进入集气装置由排气管排出。泥水混合物在固相沉淀区中经重力作用分为污水和污泥。污水依次经过有机物回流管、硝酸盐进水管、汇流管进入反硝化功能区，在第二反应室内污水中的硝酸盐转化为二氧化碳和氮气气体。混合气体由进气管进入硫还原功能区，实现气提作用。污水再通过导流器从污泥回流斗上部经出水管排出。污泥经过导流板重新回到硫还原功能区中。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的厌氧生物处理装置通过设置功能分区，在反应器内部纵向进行区域划分，反硝化功能区进行碳氮还原，硫还原功能区进行碳硫还原。该装置实现污染物降解分段定向强化，实现碳氮硫的耦合处理；
(2)本发明提供的厌氧生物处理装置中反硝化功能区反应产生的N2和CH4通过布气器均匀布气，推动硫还原功能区内搅拌叶片旋转，利于污水混合，并节约能源，还能提高反硝化速率；
(3)本发明提供的厌氧生物处理装置中导流板与集气装置衔接，有机物回流管高于导流板，利于污泥自然沉降，同时也便于气体收集，避免回流管堵塞的问题；
总体而言，本发明提供的厌氧生物处理装置集搅拌、反应、沉淀、回流、集气于一体，结构紧凑，节能降耗，占地面积小。
附图说明
图1是本申请提供的厌氧生物处理装置结构剖面图；
图2是图1中a-a截面图；
图3是图1中b-b截面图；
图中：第一排泥口1、汇流管2、硝酸盐进水管3、第二反应室4、出水管5、导流器6、污泥回流斗7、进气管8、第二排泥口9、布气器10、布水器11、进水管12、搅拌叶片13、第一反应室14、搅拌轴15、有机物回流管16、导流板17、集气装置18、固相沉淀区19、排气管20、搅拌电机21。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
作为本发明具体实施方式中的一种优选方式，本实施例提供了如图1所示的一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法。该厌氧生物处理装置从下到上顺次为相互连通的反硝化功能区Ⅰ、硫还原功能区Ⅱ和三相分离区Ⅲ。在实际应用时，为了更好实现碳氮硫耦合处理效果，反硝化功能区Ⅰ、硫还原功能区Ⅱ和三相分离区Ⅲ的体积之比为(1～1.5)：1.5：2。下面将对装置的各结构和连接方式进行具体说明。
反硝化功能区Ⅰ底部呈倒锥形结构，倒锥形结构底部设有第一排泥口1，用于定期排出污泥。倒锥形结构上开设有汇流管2，且汇流管2与硝酸盐进水管3相连，将有机物回流水与硝酸盐进水合并，为反硝化功能区Ⅰ内部的反应提供所需基质。汇流管2位于反硝化功能区Ⅰ底部倒锥形结构的1/3～1/2高度处。进水管3可设置在污泥回流斗7底部上方的1/2～2/3高度处。
反硝化功能区Ⅰ中间为接种反硝化污泥的第二反应室4，反硝化污泥中的反硝化细菌以有机物为碳源，将亚硝酸盐转化为氮气，同时部分有机物被菌群转化为CH4。
第二反应室4上方设有污泥回流斗7，且污泥回流斗7底部设有导流器6，导流器6用于分离气体与固液混合物。本实施例中采用的导流器6为正三角形。污泥回流斗7沿水平方向的倾斜角度α为50～60°。污泥回流斗7上开设有用于排出污水的出水管5。
图3为本实施例提供的硫还原功能区Ⅱ截面图。硫还原功能区Ⅱ中间为接种厌氧污泥的第一反应室14。第一反应室14内设有气提耦合搅拌装置，气提耦合搅拌装置包括搅拌叶片13、搅拌轴15和搅拌电机21。搅拌叶片15位于第一反应室14中间1/2～2/3高度处，通过搅拌轴15与装置顶部的搅拌电机21相连。
硫还原功能区Ⅱ底部设有第二排泥口9。第二排泥口9上方为与进气管8的出气端相连的布气器10，进气管8的进气端与反硝化功能区Ⅰ顶部连通，且高于出水管5的水平位置。进气管8的进气端位于污泥回流斗7底部上方2/3～3/4处。导流器6分离的气体上溢，依次通过进气管8、布气器10进入硫还原功能区Ⅱ发挥气提作用。
这里的布气器10的作用主要分为两方面：一方面，布气器10能推动水流向上流动，并在第一反应室14底部形成负压，从而实现污水沿反应室流动并构成内循环；另一方面，布气器10能扰动泥水混合物，并推动搅拌叶片13旋转，由自产气发挥作用，节能的同时提高反应效率。为了实现更好的循环处理，布气器10可以设置于第一反应室14底部的1/5～1/4高度处。
布气器10上方设有布水器11，布水器11通过进水管12与外部连通，可以将待处理污水均匀地分布到第一反应室14内。进水管12设于硫还原功能区II底部1/5～1/4高度处。布水器11位于第二反应室底部1/4～1/3处，略高于布气器10，目的是确保气体能有效地扰动反应室，同时又不会对排泥口产生干扰。
经过布水器11均匀布水后，进气管8会将反硝化功能区Ⅰ中厌氧反应所产的气体输送到硫还原功能区Ⅱ的第一反应室14中。在第一反应室14中，含有机物条件下，硫酸还原菌将污水中硫酸盐还原为硫化氢气体，同时有机物部分转化为CH4。从反硝化功能区Ⅰ中输送至硫还原功能区Ⅱ的气体推动搅拌叶片13旋转，提高反应速率并且节能降耗。当产生的气体不足以推动搅拌叶片13旋转时，可开启搅拌电机21使搅拌叶片13旋转，促进反应进行。
图2为本实施例提供的三相分离区Ⅲ截面图。三相分离区Ⅲ内部设有集气装置18，集气装置18的底部设有倾斜的导流板17，导流板17沿水平方向倾斜角度β为50～60°。集气装置18底部与导流板17相连处位于固相沉淀区19中央。固相沉淀区19为向下渐缩结构，底部的1/4～1/3高度处设置导流板17。固相沉淀区19中的污泥经过导流板17向下沉淀回收到硫还原功能区II的第一反应室14中。
三相分离区Ⅲ的外壁与有机物回流管16的一端连通，且有机物回流管16开设位置高于导流板17。有机物回流管16的另一端与反硝化功能区Ⅰ中的硝酸盐进水管3合并，通过汇流管2进入反硝化功能区I。所述集气装置18顶部开设有排气管20。
第一反应室14、污泥回流斗7、布气器10、布水器11、搅拌轴15、集气装置18的中心位于同一垂直轴线。
利用本实施例提供的厌氧生物处理装置进行污水处理的具体方法如下：
在反硝化功能区Ⅰ接种反硝化污泥，在硫还原功能区Ⅱ中接种厌氧污泥，以便进行污水处理。
污水通过进水管12进入布水器11，经过布水器11均匀布水。进气管8接收来自反硝化功能区Ⅰ中第二反应室4的气体，并向上输送气体。随后，气体由布气器10输送到硫还原功能区Ⅱ的第一反应室14中，推动搅拌叶片13旋转，以增加反应速率。在第一反应室14中，含有机物条件下，硫酸盐还原菌将污水中硫酸盐还原为硫化氢气体，气体上浮经过导流板17，在重力作用下污水被分离成气体和固液混合物，混合气体进入集气装置18后，随排气管20排出，同时产生负压，构成第一反应室14内循环。
污水在固相沉淀区19静置后，经过有机物回流管16通向反硝化功能区Ⅰ，为第二反应室4提供碳源。固相沉淀区19中分离的污泥经导流板17向下沉淀回收到硫还原功能区Ⅱ的第一反应室14中，第一反应室14内的污泥可经第二排泥口9定期排出。
在反硝化功能区Ⅰ处，第二反应室4中是包含反硝化菌的活性污泥，污水经有机物回流管16与硝酸盐进水管3合并，然后通过汇流管2进入第二反应室4中，这一过程向第二反应室4中补充了基质。反硝化细菌以有机物为碳源，将亚硝酸盐转化为氮气，同时部分有机物被菌群转化为CH4，混合气体扰动水体向上流动，污水经导流器6从污泥回流斗7底部进入，随出水管5排出，混合气体向两侧溢出进入进气管8，在硫还原功能区Ⅱ发挥气提作用，最后于集气装置18经排气管20排出。
本发明提供的厌氧生物处理装置将碳氮硫去除过程融为一体，使反硝化、硫还原、产甲烷三个过程耦合在一起。在此过程中，有机物作为碳源，通过亚硝酸盐进水为反硝化提供电子受体，微生物通过反硝化作用将污水中亚硝酸盐还原为氮气，同时有机物部分被转化为甲烷。混合气体经进气管收集后，由布气器在第一反应室进行曝气。硫酸盐还原菌以有机物为碳源，还原硫酸盐产生硫化氢气体，混合气体经过集气装置排气管排出，实现污染物从污水中的脱除，泥水混合物则经过固相沉淀区处理，使污泥再次沉淀，然后通过导流器再进入第一反应室循环反应。
该厌氧生物处理装置内设置功能分区和气提搅拌，通过控制有机物消耗平衡，使得两个功能区间能够合理利用基质，节能降耗的同时提升污水处理效率，有利于生物难降解废水污水高效强化排毒，适用于处理煤化工废水。
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 (10)
1.一种功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述厌氧生物处理装置从下到上顺次为相互连通的反硝化功能区(Ⅰ)、硫还原功能区(Ⅱ)和三相分离区(Ⅲ)；
所述反硝化功能区(Ⅰ)底部呈便于排泥的倒锥形结构，倒锥形结构底部设有第一排泥口(1)；所述倒锥形结构上开设有用于有机物及硝酸盐合流的汇流管(2)，所述汇流管(2)与硝酸盐进水管(3)相连；所述反硝化功能区(Ⅰ)中间为接种反硝化污泥的第二反应室(4)；所述第二反应室(4)上方设有污泥回流斗(7)，且污泥回流斗(7)底部设有用于分离气体与固液混合物的导流器(6)；所述污泥回流斗(7)上开设有用于排出污水的出水管(5)；
所述硫还原功能区(Ⅱ)底部设有第二排泥口(9)；所述第二排泥口(9)上方设有布气器(10)，布气器(10)与进气管(8)的出气端相连，进气管(8)的进气端与反硝化功能区(Ⅰ)顶部连通；所述布气器(10)上方设有与进水管(12)相连的布水器(11)，利于气体推流进水；所述硫还原功能区(Ⅱ)中间为接种厌氧污泥的第一反应室(14)，且第一反应室(14)内设有气提耦合搅拌装置；所述气提耦合搅拌装置中的搅拌叶片(13)通过搅拌轴(15)与装置顶部的搅拌电机(21)相连；
所述三相分离区(Ⅲ)内部设有集气装置(18)，集气装置(18)的底部设有倾斜的导流板(17)；所述集气装置(18)底部与导流板(17)相连处位于固相沉淀区(19)中央；所述三相分离区(Ⅲ)的外壁与有机物回流管(16)的一端连通，且有机物回流管(16)开设位置高于导流板(17)；所述有机物回流管(16)的另一端与反硝化功能区(Ⅰ)中的硝酸盐进水管(3)合并，通过汇流管(2)进入反硝化功能区(I)；所述集气装置(18)顶部开设有排气管(20)。
2.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述反硝化功能区(Ⅰ)、硫还原功能区(Ⅱ)和三相分离区(Ⅲ)的体积之比为(1～1.5)：1.5：2。
3.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述汇流管(2)位于反硝化功能区(Ⅰ)底部倒锥形结构的1/3～1/2高度处。
4.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述反硝化功能区(Ⅰ)中的导流器(6)为正三角形，污泥回流斗(7)沿水平方向的倾斜角度α为50～60°。
5.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述出水管(5)位于污泥回流斗(7)底部上方的1/2～2/3高度处；所述进气管(8)的进气端需高于出水管(5)的水平位置，进气管(8)的进气端位于污泥回流斗(7)底部上方2/3～3/4处。
6.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述进水管(12)设于硫还原功能区(II)底部1/5～1/4高度处；所述布气器位于第二排泥口(9)与布水器(11)之间。
7.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述搅拌叶片(15)位于第一反应室(14)中间1/2～2/3高度处。
8.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述导流板(17)沿水平方向倾斜角度β为50～60°。
9.根据权利要求1所述的功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置，其特征在于，所述第一反应室(14)、污泥回流斗(7)、布气器(10)、布水器(11)、搅拌轴(15)、集气装置(18)的中心位于同一垂直轴线。
10.一种利用权利要求1～9任一所述功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置的方法，其特征在于，具体如下：
在反硝化功能区(Ⅰ)中接种反硝化污泥，在硫还原功能区(Ⅱ)中接种厌氧污泥；待处理污水通过进水管(12)进入布水器(11)，经布水器(3)均匀布水；进气管(8)接收来自反硝化功能区(Ⅰ)中第二反应室(4)中的混合气体，并将混合气体经由布气器(10)输送到硫还原功能区(Ⅱ)的第一反应室(14)中；
在第一反应室(14)中，待处理污水中的硫酸盐转化为二氧化碳和硫化氢气体，混合气体上浮经过导流板(17)进入集气装置(18)由排气管(20)排出；泥水混合物在固相沉淀区(19)中经重力作用分为污水和污泥；污水依次经过有机物回流管(16)、硝酸盐进水管(3)、汇流管(2)进入反硝化功能区(Ⅰ)，在第二反应室(4)内污水中的硝酸盐转化为二氧化碳和氮气气体；混合气体由进气管(8)进入硫还原功能区(Ⅱ)，实现气提作用；污水再通过导流器(6)从污泥回流斗(7)上部经出水管(5)排出；污泥经过导流板(17)重新回到硫还原功能区(Ⅱ)中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311513437.0A CN117303581B (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311513437.0A CN117303581B (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117303581A true CN117303581A (zh) | 2023-12-29 |
| CN117303581B CN117303581B (zh) | 2025-03-11 |
Family
ID=89297451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311513437.0A Active CN117303581B (zh) | 2023-11-14 | 2023-11-14 | 功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117303581B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119504018A (zh) * | 2024-11-14 | 2025-02-25 | 浙江大学 | 一种自气搅隔板式高效厌氧生物反应器及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070095750A1 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Jin-Gaw Lin | Closed sulfur circulation system |
| CN101774692A (zh) * | 2010-02-01 | 2010-07-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳氮硫同步脱除的方法及其设备 |
| CN105110563A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 南京大学 | 一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法 |
-
2023
- 2023-11-14 CN CN202311513437.0A patent/CN117303581B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070095750A1 (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-03 | Jin-Gaw Lin | Closed sulfur circulation system |
| CN101774692A (zh) * | 2010-02-01 | 2010-07-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳氮硫同步脱除的方法及其设备 |
| CN105110563A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 南京大学 | 一种处理硫酸盐有机废水的两相双循环厌氧装置及处理方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119504018A (zh) * | 2024-11-14 | 2025-02-25 | 浙江大学 | 一种自气搅隔板式高效厌氧生物反应器及方法 |
| CN119504018B (zh) * | 2024-11-14 | 2025-06-13 | 浙江大学 | 一种自气搅隔板式高效厌氧生物反应器及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117303581B (zh) | 2025-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202297249U (zh) | 内循环流化床生物反应器 | |
| CN101302069B (zh) | 一种同步脱除废水中碳氮硫的工艺系统及方法 | |
| CN100412007C (zh) | 多相内循环厌氧反应器 | |
| CN102161554B (zh) | 一种厌氧水解酸化和ao-sbr一体化污水处理反应池 | |
| CN204999694U (zh) | 一种高浓度有机废水的厌氧处理装置 | |
| CN109516553A (zh) | 高效厌氧脱氮生物反应器 | |
| CN106315843A (zh) | 一种低温条件下高效截留厌氧铵氧化菌的反应器 | |
| CN101774692A (zh) | 一种碳氮硫同步脱除的方法及其设备 | |
| CN107098468A (zh) | 高浓度有机污水处理用的射流厌氧生物反应器 | |
| CN101928065A (zh) | 电场强化两相厌氧反应器 | |
| CN101830617B (zh) | 沼气生产-脱硫-脱氮一体化装置 | |
| CN117303581A (zh) | 功能分区耦合气提搅拌高效厌氧生物处理装置及方法 | |
| CN201999835U (zh) | 一种厌氧水解酸化和ao-sbr一体化污水处理反应池 | |
| CN220579052U (zh) | 一种横流式厌氧污水处理设备 | |
| CN209411880U (zh) | 一种与三相分离器相耦合的厌氧折流板反应器 | |
| CN207313242U (zh) | 一种分体回流式微氧脱氮反应器 | |
| CN219363387U (zh) | 一种基于旋流分选的藻菌污泥快速颗粒化反应器 | |
| CN206886795U (zh) | 高浓度有机污水处理用的射流厌氧生物反应器 | |
| CN214571382U (zh) | 一种ym菌餐厨垃圾废水处理系统 | |
| CN211141646U (zh) | 造纸法烟草薄片废水厌氧-好氧一体化处理装置 | |
| CN210825614U (zh) | （ao）2--沉淀一体多级循环反应器 | |
| CN107381978A (zh) | 一种内循环式微氧脱氮反应器 | |
| CN209411877U (zh) | 高效厌氧脱氮生物反应器 | |
| CN1450003A (zh) | 间歇式循环上流污泥床有机废水处理工艺 | |
| CN207313374U (zh) | 一种内循环式微氧脱氮反应器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |