CN207877383U - 一种软管型循环式一体化脱氮反应器 - Google Patents
一种软管型循环式一体化脱氮反应器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种软管型循环式一体化脱氮反应器。反应器主体为环型软管，由布水区、反应区和分离区组成。布水区设进水管、圆形滤网、供气针头；反应区设好氧段、缺氧段、排气管、上导流管、下导流管；分离区设三相分离器、气压平衡管、逆流出水管。本实用新型反应器由环型软管和接头组成，可根据需要灵活调整反应区好氧段和缺氧段的长度和液位；好氧段曝气供氧，气水局部混合，反应器呈闭合长管状，整体推流，兼有全混合和推流流态的优点；供气和产气驱动混合液沿反应器循环，可促进颗粒污泥的均匀分布以及基质和功能菌的充分接触；混合液经分离区的三相分离后逆向出水，有利于颗粒污泥持留，强化反应器脱氮功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一体化反应器，尤其涉及一种软管型循环式一体化脱氮反应器。
背景技术
作为一种新型生物脱氮技术，厌氧氨氧化技术凭借其低成本的经济优势迅速成为废水生物处理领域研究和应用的热点。目前，全世界已有超百座污水处理厂采用了厌氧氨氧化工艺。由于废水中的大部分氮以铵态氮的形式存在，亚硝态氮含量较低，因此从工艺原理来讲，大部分厌氧氨氧化工艺均先利用短程硝化反应将部分铵态氮转化为亚硝态氮，之后再进行厌氧氨氧化反应，从而达到最终脱氮的目的。
从结构上看，一部分厌氧氨氧化工艺利用两个构筑物，采用短程硝化和厌氧氨氧化两级工艺，例如Sharon-Anammox工艺；另一部分厌氧氨氧化工艺只利用一个构筑物，采用厌氧氨氧化一体化工艺，例如Canon工艺。相较于两级工艺，一体化工艺占地更少，建设费用低，但其控制要求相对较高，应用存在难点。
如何实现短程硝化和厌氧氨氧化两个过程的耦合，对一体化脱氮工艺的成功稳定运行至关重要。首先，氨氧化菌需要供氧维持生活，而厌氧氨氧化菌则对氧敏感，难点在于反应体系中需要两类菌共存。其次，氨氧化菌产酸，厌氧氨氧化菌产碱，难点在于反应体系的酸碱不易平衡。再者，在亚硝酸盐和溶解氧存在的前提下，硝化菌会与厌氧氨氧化菌竞争基质，难点在于反应体系不易抑制或淘汰硝化菌。为此，本实用新型设计了软管型循环式短程硝化厌氧氨氧化一体化脱氮反应器，借助进水、供氧和产气所致的驱动力，推动混合液循环于反应区的好氧段和缺氧段，依次完成短程硝化和厌氧氨氧化反应；借助混合液循环，实现功能菌的均匀分布以及短程硝化和厌氧氨氧化的酸碱平衡；借助混合液的三相分离和逆向出水，防止功能菌的流失，保障反应器的高效运行。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，研发一种软管型循环式一体化脱氮反应器。具体技术方案如下：
一种软管型循环式一体化脱氮反应器，反应器主体为环型软管，设布水区I、反应区II、分离区III；布水区I包括进水管、圆形滤网、供气针头；反应区II包括好氧段、缺氧段、排气管、上导流管、下导流管；分离区III包括三相分离器、气压平衡管、逆流出水管；
所述的布水区I中，进水管位于反应器下部，连接于下导流管上，开口向下，并与下导流管形成一定的夹角；圆形滤网设于进水管内，位于进水管与下导流管连接的上口；供气针头设在进水管下口，伸入进水管中央；
所述的反应区II中，排气管设在环型软管左侧顶部，开口垂直向上；以排气管为界，将环形软管左边部分设为好氧段，右边部分设为缺氧段，好氧段与缺氧段的上部通过上导流管相连，下部通过下导流管连接；
所述的分离区III中，三相分离器设在环型软管右侧顶部，呈梨形，底部膨大而上部收紧；三相分离器下部与缺氧段连接，顶部设气压平衡管，三相分离器上部侧壁设有逆流出水口，三相分离器下部用作集泥室。
作为一种优选实现方式，反应器布水区I中，进水管与下导流管的轴线夹角α为30°；圆形滤网的网孔直径为0.5mm；供气针头伸入进水管中央长度为1～3cm。
作为一种优选实现方式，反应器反应区II中，环型软管垂直安置，反应区环形软管长度与直径之比为120:1；环形软管分为好氧段、缺氧段、上导流管、下导流管，四个区段体积比为11:11:2:2；上导流管与水平线夹角β为10°；排气管的液位高于逆流出水管的液位3～5cm。
作为一种优选实现方式，反应器分离区III中，三相分离器的最大直径与高度之比为2:5，最大直径与最小直径比为5:1，最大直径为环形软管直径的5～8倍；三相分离器顶部设气压平衡管，用于防止出水虹吸，三相分离器上部留有顶空。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1)反应装置简易，可自由调整。采用环型软管和接头组成，可根据实际反应器的运行效能，灵活调整反应区好氧段和缺氧段的容积大小；2)功能分区明确，可顺畅衔接。借助混合液、供气和产气所致的驱动力，推动混合液循环于反应区的好氧段和缺氧段，依次完成短程硝化和厌氧氨氧化反应；3)泥水混合均匀，可高效传质。借助混合液、供气和产气，沿反应器循环，可促进颗粒污泥的均匀分布以及基质和功能菌的充分接触；4)污泥持留有效，可维持菌量。借助三相分离器的有效工作和混合液逆向出水，减少功能菌的流失，保障反应器的高效运行。
附图说明
附图1是软管型循环式一体化脱氮反应器结构剖面图；
图中：布水区I、反应区II、分离区III；进水管1、圆形滤网2、供气针头3、好氧段4、缺氧段5、排气管6、上导流管7、下导流管8、三相分离器9、气压平衡管10、逆流出水口 11。
具体实施方式
下面结合具体附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。若没有特殊说明或冲突，各优选实施方式间可以进行任意组合。
如图1所示，软管型循环式一体化脱氮反应器，反应器垂直安置，整体分为布水区I、反应区II、分离区III；布水区I包括进水管1、圆形滤网2、供气针头3；反应区II包括好氧段 4、缺氧段5、排气管6、上导流管7、下导流管8；分离区III包括三相分离器9、气压平衡管10、逆流出水口11。反应器主体为环型软管，由好氧段4、上导流管7、缺氧段5、下导流管8首尾连接而成。
布水区I中，进水管1设在反应器下导流管8上，开口向下，并与下导流管8具有夹角α为30°；圆形滤网2设在进水管1和环形软管连接处的横截面上，圆形滤网2的网孔孔径为0.5mm；供气针头3设在进水管1下口，伸入进水管1中央，针头口垂直向上，伸入软管长度为1～3cm；
反应区II中，以好氧段4、缺氧段5、上导流管7、下导流管8形成的环形软管作为脱氮反应区域，四者体积之比为11:11:2:2；排气管6设在环型软管左侧顶部，开口垂直向上，用于排出水中的气体；以排气管6为界，将环形软管左边部分设为好氧段4，右边部分设为缺氧段5，好氧段4与缺氧段5的上部通过上导流管7相连，下部通过下导流管8相连；反应区环形软管的长度与直径之比为120:1，反应区环形软管的长度、好氧段(4)和缺氧段(5) 的高度之比为3:1:1。上导流管7与水平线夹角β为10°；排气管6顶端高于逆流出水口11约 3～5cm。
分离区III中，三相分离器9位于缺氧段5顶部，呈梨形，底部膨大而上部逐渐收紧。三相分离器9的最大直径与高度之比为2:5，最大直径与最小直径比为5:1，最大直径为环形软管直径的5～8倍。三相分离器9顶部连有气压平衡管10，上部侧壁设有逆流出水口11。
软管型循环式一体化脱氮反应器可用硅胶软管制作，采用该装置的一体化脱氮方法如下：反应区充填2/3容积的厌氧氨氧化颗粒污泥和一定量的氨氧化菌培养液(具体菌种可以根据处理要求进行选择)，含氮废水由蠕动泵经进水管1连续流入反应器，圆形滤网2用于防止颗粒污泥倒流。通过流量计调节气量，使得小气泡不断从供气针头3上冒出，带动颗粒污泥和含氨废水的混合液垂直向上，进入反应区好氧段4发生短程硝化反应，单位反应区容积供气速率不低于4.5h-1，以保证提供足够的循环动力，剩余尾气由排气管6排出。混合液经上导流管7进入缺氧段5发生厌氧氨氧化反应。借助进水、供氧和产气所致的驱动力，推动混合液循环于反应区的好氧段4和缺氧段5。部分混合液进入反应器分离区的三相分离器9，气体上逸到顶空，并从气压平衡管10释放，颗粒污泥沉降到三相分离器9下部，依靠重力得以持留或返回缺氧段5，沉清液从逆流出水管11排出。气压平衡管10用于连通反应区与大气，平衡气压，防止产生出水虹吸现象。
Claims (4)
1.一种软管型循环式一体化脱氮反应器，其特征在于：反应器主体为环型软管，设布水区I、反应区II、分离区III；布水区I包括进水管（1）、圆形滤网（2）、供气针头（3）；反应区II包括好氧段（4）、缺氧段（5）、排气管（6）、上导流管（7）、下导流管（8）；分离区III包括三相分离器（9）、气压平衡管（10）、逆流出水口（11）；
所述的布水区I中，进水管（1）位于反应器下部，连接于下导流管（8）上，开口向下，并与下导流管形成一定的夹角；圆形滤网（2）设于进水管（1）内，位于进水管（1）与下导流管（8）连接的上口；供气针头（3）设在进水管（1）下口，伸入进水管（1）中央；
所述的反应区II中，排气管（6）设在环型软管左侧顶部，开口垂直向上；以排气管（6）为界，将环形软管左边部分设为好氧段（4），右边部分设为缺氧段（5），好氧段（4）与缺氧段（5）的上部通过上导流管（7）相连，下部通过下导流管（8）连接；
所述的分离区III中，三相分离器（9）设在环型软管右侧顶部，呈梨形，底部膨大而上部收紧；三相分离器（9）下部与缺氧段（5）连接，顶部设气压平衡管（10），三相分离器（9）上部侧壁设有逆流出水口（11），三相分离器（9）下部用作集泥室。
2.根据权利要求1所述的一种软管型循环式一体化脱氮反应器，其特征在于：反应器布水区I中，进水管（1）与下导流管（8）的轴线夹角α为30°；圆形滤网（2）的网孔直径为0.5mm；供气针头（3）伸入进水管（1）中央长度为1~3cm。
3.根据权利要求1所述的一种软管型循环式一体化脱氮反应器，其特征在于：反应器垂直安置，反应区II中，反应区环形软管长度与直径之比为120:1；环形软管分为好氧段（4）、缺氧段（5）、上导流管（7）、下导流管（8），四个区段体积比为11:11:2:2；上导流管（7）与水平线夹角β为10°；排气管（6）的液位高于逆流出水口（11）的液位3～5cm。
4.根据权利要求1所述的一种软管型循环式一体化脱氮反应器，其特征在于：反应器分离区III中，三相分离器（9）的最大直径与高度之比为2:5，最大直径与最小直径比为5:1，最大直径为环形软管直径的5~8倍；三相分离器（9）顶部设气压平衡管（10），用于防止出水虹吸，三相分离器（9）上部留有顶空。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108002533A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-08 | 浙江大学 | 软管型循环式一体化脱氮反应器及方法 |
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2017
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