CN205773633U - 集成化除碳脱氮生物反应器 - Google Patents
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Abstract
集成化除碳脱氮生物反应器，包括反应器本体、底座、设置在反应器本体外围的支架、出水总管以及用于与外界水源连通的进水总管，所述的反应器本体的内腔通过竖隔板分隔成独立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通过第二进水管连通；所述的第一腔为用于填装厌氧颗粒污泥的厌氧消化单元；所述的第二腔从上到下依次分成带曝气装置的进水区、用于填充轻质生物载体的短程硝化单元、用于填充悬浮填料的厌氧氨氧化单元以及出水区；所述的厌氧氨氧化单元底部设置有带控制阀门的第二排泥口；所述的出水区设有用于与出水总管连通的出水口。本实用新型的有益效果是：可充分回收利用废水中的有机物所含能源，脱氮成本低，实现废水处理过程综合产能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集成化除碳脱氮生物反应器。
背景技术
随着社会经济的日益发展和工业化的加速，许多工厂排放的废水含有大量的有机物和氨氮，如农产品加工废水、化工生产废水和厌氧消化液等，不符合日益严格的废水排放标准，严重污染水环境，导致水质恶化，进一步加剧水资源危机。此外，在能源日益紧张的今天，需要大力倡导节能减排意识。故为了实现经济-环境-资源的可持续性发展，必须改进现有的废水处理设备。
厌氧消化/短程硝化/厌氧氨氧化工艺是一种高度集成化除碳脱氮工艺。目前的工艺设计中，一般由于不能同时去除废水中的有机物和氨氮，导致占地面积大、基建费用高、处理流程复杂。若将厌氧消化/短程硝化/厌氧氨氧化工艺集成在同一装置中进行，不仅可以减小占地面积、降低基建费用、简化处理流程，同时达到除碳脱氮的目的，而且厌氧消化过程中产生的沼气可以用来发电，大大提高了能源利用率。因此，开发一种集成化除碳脱氮生物反应器，具有重要的现实意义。
发明内容
为了克服现有设备占地面积大、费用高、能耗大的问题，本实用新型提供了一种占地面积小，费用低、节能减排的集成化除碳脱氮生物反应器。
本实用新型所述的集成化除碳脱氮生物反应器，包括反应器本体、底座、设置在反应器本体外围的支架、出水总管以及用于与外界水源连通的进水总管，所述的反应器本体和所述的支架都安装在所述的底座上，所述的进水总管和所述的出水总管架设在所述的支架上，其特征在于：所述的反应器本体的内腔通过竖隔板分隔成独立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通过第二进水管连通；所述的第一腔为用于填装厌氧颗粒污泥的厌氧消化单元；所述的第二腔从上到下依次分成带曝气装置的进水区、用于填充轻质生物载体的短程硝化单元、用于填充悬浮填料的厌氧氨氧化单元以及出水区；所述的厌氧消化单元从上到下分为集气区、反应区和沉淀区，所述的集气区装有三相分离器，所述的集气区的外圈设有溢流堰，并且所述的溢流堰上设有用于与第二腔进水区连通的第二进水管；所述的沉淀区设有带控制阀门的第一排泥口和用于与进水总管连通的第一进水口；所述的三相分离器的顶部设有与集气装置连通的排气管；所述的厌氧氨氧化单元底部设置有带控制阀门的第二排泥口；所述的出水区设有用于与出水总管连通的出水口。
进一步，所述的反应器本体呈长方体，反应器本体的长、宽高比为3～3.5：3.5～4.5：1.5，且所述的厌氧消化单元、进水区、短程硝化单元、厌氧氨氧化单元、出水区的体积比为4～5：0.08～0.1：2：1：0.03～0.06。
进一步，所述的曝气装置包括曝气管、中空曝气导引管和曝气头，所述的中空曝气导引管通过紧固件固定于所述的支架上，其中所述的中空曝气引导管一端与曝气管连通，另一端装有曝气头，所述的曝气头位于所述的短程硝化单元的底部。
进一步，所述的短程硝化单元和厌氧氨氧化单元之间、厌氧氨氧化单元和出水区之间都设置穿孔板；所述的穿孔板内设置截留孔，孔径为8～10mm。
进一步，所述的短程硝化单元设置有中空玻璃微珠生物膜载体；所述的中空玻璃微珠生物膜载体相对于水的比重为0.2～0.3；所述的中空玻璃微珠的总投加量占短程硝化单元总体积的35％～40％；所述的厌氧氨氧化单元内有悬浮填料，所述的悬浮填料为K3型载体；所述的K3型载体形状为圆柱，所述的K3型载体主体表面积、高度和直径分别为500m2/m3、12mm和25mm；所述的K3型载体相对于水的比重为0.9～1；所述的K3型载体的总投加量占厌氧氨氧化单元总体积的15％～35％。
进一步，所述的集气区与所述的反应区之间设有一圈凸起，所述的三相分离器的底部与所述的挡圈之间留有间隙。
进一步，所述的凸起的纵剖面为三角形结构。
进一步，所述的出水总管的底部与所述的出水口连通，所述的出水总管的上端架设在进水区与短程硝化单元之间的支架上。
本实用新型所述的一种集成化除碳脱氮生物反应器，它可由有机玻璃或者钢板制作而成。厌氧消化单元直接投加厌氧颗粒污泥，轻质生物载体从反应器本体顶部直接投加。本实用新型运行方式如下：含有机物和氨氮的废水由第一进水管进入厌氧消化单元，有机物首先通过水解发酵菌的作用生成挥发性脂肪酸、醇类和乳酸等，接着由产氢产乙酸菌转化成乙酸、氢气和二氧化碳，然后再被产甲烷菌利用，最终转化成甲烷和二氧化碳经排气管进入集气装置，而含氨氮的废水经溢流堰流入第二进水管，再经第二进水管进入进水区，在曝气作用下，上升气流与下降水流相互接触，两相高速循环流动，在反应区产生强烈搅动作用，经轻质生物载体表面附着的氨氧化菌生物膜的催化，废水中的部分氨氮生成亚硝氮；包含残留的氨氮、亚硝氮的废水依靠重力从短程硝化单元进入厌氧氨氧化单元，经悬浮填料表面和内部附着的厌氧氨氧化菌催化，氨氮和亚硝氮进行厌氧氨氧化反应，产生的氮气经穿孔板的空隙排出，出水经出水总管排出反应器本体。其中，曝气所用的所述的曝气管穿过中空曝气导引管与曝气头相连，可将中空曝气导引管和紧固件二者上下、左右、前后联合调节或根据实际需要部分调节从而有效地控制曝气头所处的位置，并通过上下调节中空曝气导引管能够有效地控制中空玻璃微珠生物膜载体位置，从而控制短程硝化反应。在单一反应器集成厌氧消化、短程硝化和厌氧氨氧化工艺，该三种工艺承上启下，处理周期长，转化效果明显；其次，穿孔板和截留圆孔的设置加强了系统的稳定性和污泥截留能力；另外，轻质载体及填料的设置提高反应器的生物量。因此，本实用新型在单一反应器中通过三种不同的反应，不仅有效地去除含有机物和氨氮的废水，而且具有占地面积小、基建成本低和节能减排等优势，充分实现了经济-环境-资源的一体化发展。
本实用新型的有益效果体现在：(1)反应器集成了厌氧消化工艺、短程硝化工艺和厌氧氨氧化工艺，能同时实现废水中有机物的去除和脱氮，占地面积较小，基建费用低。(2)三种反应承上启下，其中厌氧消化过程产生的沼气进行回收利用，可以达到节约能源的目的；短程硝化与厌氧氨氧化脱氮工艺的运行费用低，无需有机物，具有显著经济效益特点。(3)水流基本依靠重力，减少了动力消耗，实现可持续发展。
附图说明
图1是本实用新型的结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型
参照附图：
本实用新型所述的集成化除碳脱氮生物反应器，包括反应器本体1、底座2、设置在反应器本体1外围的支架3、出水总管以及用于与外界水源连通的进水总管，所述的反应器本体1和所述的支架3都安装在所述的底座2上，所述的进水总管和所述的出水总管架设在所述的支架3上，所述的反应器本体1的内腔通过竖隔板分隔成独立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通过第二进水管9连通；所述的第一腔为用于填装厌氧颗粒污泥的厌氧消化单元4；所述的第二腔从上到下依次分成带曝气装置的进水区5、用于填充轻质生物载体的短程硝化单元6、用于填充悬浮填料的厌氧氨氧化单元7以及出水区8；所述的厌氧消化单元4从上到下分为集气区、反应区和沉淀区，所述的集气区装有三相分离器10，所述的集气区的外圈设有溢流堰11，并且所述的溢流堰11上设有用于与第二腔进水区5连通的第二进水管9；所述的沉淀区设有带控制阀门的第一排泥口18和用于与进水总管连通的第一进水口21；所述的三相分离器10的顶部设有与集气装置13连通的排气管12；所述的厌氧氨氧化单元7底部设置有带控制阀门的第二排泥口19；所述的出水区8设有用于与出水总管连通的出水口。
进一步，所述的反应器本体1呈长方体，反应器本体1的长、宽高比为3～3.5：3.5～4.5：1.5，且所述的厌氧消化单元4、进水区5、短程硝化单元6、厌氧氨氧化单元7、出水区8的体积比为4～5：0.08～0.1：2：1：0.03～0.06。
进一步，所述的曝气装置包括曝气管14、中空曝气导引管15和曝气头16，所述的中空曝气导引管15通过紧固件17固定于所述的支架3上，其中所述的中空曝气引导管15一端与曝气管14连通，另一端装有曝气头16，所述的曝气头16位于所述的短程硝化单元6的底部。
进一步，所述的短程硝化单元6和厌氧氨氧化单元7之间、厌氧氨氧化单元7和出水区8之间都设置穿孔板21；所述的穿孔板21内设置截留孔，孔径为8～10mm。
进一步，所述的短程硝化单元6设置有中空玻璃微珠生物膜载体；所述的中空玻璃微珠生物膜载体相对于水的比重为0.2～0.3；所述的中空玻璃微珠的总投加量占短程硝化单元6总体积的35％～40％；所述的厌氧氨氧化单元7内有悬浮填料，所述的悬浮填料为K3型载体；所述的K3型载体形状为圆柱，所述的K3型载体主体表面积、高度和直径分别为500m2/m3、12mm和25mm；所述的K3型载体相对于水的比重为0.9～1；所述的K3型载体的总投加量占厌氧氨氧化单元总体积的15％～35％。
进一步，所述的集气区与所述的反应区之间设有一圈凸起，所述的三相分离器10的底部与所述的挡圈之间留有间隙。
进一步，所述的凸起的纵剖面为三角形结构。
进一步，所述的出水总管的底部与所述的出水口连通，所述的出水总管的上端架设在进水区5与短程硝化单元6之间的支架3上。
本实用新型所述的一种集成化除碳脱氮生物反应器，它可由有机玻璃或者钢板制作而成。厌氧消化单元4直接投加厌氧颗粒污泥，轻质生物载体从反应器本体1顶部直接投加。本实用新型运行方式如下：含有机物和氨氮的废水由第一进水管21进入厌氧消化单元4，有机物首先通过水解发酵菌的作用生成挥发性脂肪酸、醇类和乳酸等，接着由产氢产乙酸菌的降解作用而被转化成乙酸、氢气和二氧化碳，然后再被产甲烷菌利用，最终转化成甲烷和二氧化碳经排气管12进入集气装置13，而含氨氮的废水经溢流堰11流入第二进水管9，再经第二进水管9进入进水区5，在曝气作用下，上升气流与下降水流相互接触，两相高速循环流动，在反应区产生强烈搅动作用，经轻质生物载体表面附着的氨氧化菌生物膜的催化，废水中的部分氨氮生成亚硝氮；包含残留的氨氮、亚硝氮的废水依靠重力从短程硝化单元6进入厌氧氨氧化单元7，经悬浮填料表面和内部附着的厌氧氨氧化菌催化，氨氮和亚硝氮进行厌氧氨氧化反应，产生的氮气经穿孔板20的空隙排出，出水经出水总管排出反应器本体1。其中，曝气所用的所述的曝气管14穿过中空曝气导引管15与曝气头16相连，可将中空曝气导引管15和紧固件17二者上下、左右、前后联合调节或根据实际需要部分调节从而有效地控制曝气头16所处的位置，并通过上下调节中空曝气导引管15能够有效地控制中空玻璃微珠生物膜载体位置，从而控制短程硝化反应。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (8)
1.集成化除碳脱氮生物反应器，包括反应器本体、底座、设置在反应器本体外围的支架、出水总管以及用于与外界水源连通的进水总管，所述的反应器本体和所述的支架都安装在所述的底座上，所述的进水总管和所述的出水总管架设在所述的支架上，其特征在于：所述的反应器本体的内腔通过竖隔板分隔成独立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通过第二进水管连通；所述的第一腔为用于填装厌氧颗粒污泥的厌氧消化单元；所述的第二腔从上到下依次分成带曝气装置的进水区、用于填充轻质生物载体的短程硝化单元、用于填充悬浮填料的厌氧氨氧化单元以及出水区；所述的厌氧消化单元从上到下分为集气区、反应区和沉淀区，所述的集气区装有三相分离器，所述的集气区的外圈设有溢流堰，并且所述的溢流堰上设有用于与第二腔进水区连通的第二进水管；所述的沉淀区设有带控制阀门的第一排泥口和用于与进水总管连通的第一进水口；所述的三相分离器的顶部设有与集气装置连通的排气管；所述的厌氧氨氧化单元底部设置有带控制阀门的第二排泥口；所述的出水区设有用于与出水总管连通的出水口。
2.如权利要求1所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的反应器本体呈长方体，反应器本体的长、宽高比为3～3.5：3.5～4.5：1.5，且所述的厌氧消化单元、进水区、短程硝化单元、厌氧氨氧化单元、出水区的体积比为4～5：0.08～0.1：2：1：0.03～0.06。
3.如权利要求2所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的曝气装置包括曝气管、中空曝气导引管和曝气头，所述的中空曝气导引管通过紧固件固定于所述的支架上，其中所述的中空曝 气引导管一端与曝气管连通，另一端装有曝气头，所述的曝气头位于所述的短程硝化单元的底部。
4.如权利要求2所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的短程硝化单元和厌氧氨氧化单元之间、厌氧氨氧化单元和出水区之间都设置穿孔板；所述的穿孔板内设置截留孔，孔径为8～10mm。
5.如权利要求4所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的短程硝化单元设置有中空玻璃微珠生物膜载体；所述的中空玻璃微珠生物膜载体相对于水的比重为0.2～0.3；所述的中空玻璃微珠的总投加量占短程硝化单元总体积的35％～40％；所述的厌氧氨氧化单元内有悬浮填料，所述的悬浮填料为K3型载体；所述的K3型载体形状为圆柱，所述的K3型载体主体表面积、高度和直径分别为500m2/m3、12mm和25mm；所述的K3型载体相对于水的比重为0.9～1；所述的K3型载体的总投加量占厌氧氨氧化单元总体积的15％～35％。
6.如权利要求1所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的集气区与所述的反应区之间设有一圈凸起，所述的三相分离器的底部与所述的凸起之间留有间隙。
7.如权利要求6所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的凸起的纵剖面为三角形结构。
8.如权利要求1所述的集成化除碳脱氮生物反应器，其特征在于：所述的出水总管的底部与所述的出水口连通，所述的出水总管的 上端架设在进水区与短程硝化单元之间的支架上。
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| CN107827318A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-23 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 用于中晚期垃圾渗滤液除碳脱氮装置及其处理方法 |
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