CN210656353U - 一种厌氧氨氧化菌的富集装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及垃圾处理技术领域中的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，包括反应器筒体、温度计和连通反应器筒体上端的三相分离器，反应器筒体的侧壁上设有恒温腔，反应器筒体的内腔从下至上包括布水区、污泥床反应区和填料区；污泥床反应区内设置有多根朝向污泥床反应区发散的恒温管，多根所述恒温管均与反应器的恒温腔连通，填料区内设有填料层，所述填料层的下部铺设有竹炭层，填料层的上部设有无纺布层，恒温腔连通有换热管，温度计的温度探头位于污泥床反应区内。通过本实用新型的富集装置可以富集厌氧氨氧化菌，且装置的启动时间大大缩短。

Description

一种厌氧氨氧化菌的富集装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种厌氧氨氧化菌的富集装置。

背景技术

垃圾渗滤液是垃圾填埋场伴生的二次污染物，主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多物理因素、化学因素以及生物因素等可能影响到渗滤液的性质，比如：垃圾成分性质、填埋场结构、填埋方法、垃圾填埋场场龄、降雨及雨水径流、填埋时间、填埋方式、填埋场表面状况的影响；所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。垃圾渗滤液的组分复杂，污染物浓度高、色度大、毒性强，不仅含有大量有机污染物，还含有各类重金属污染物，是一种成分复杂的高浓度有机废水。垃圾渗滤液如果处置不当，不但影响地表水的质量，还会危及地下水的安全，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。

在我国，垃圾卫生填埋发展的较晚，二十世纪八十年代中后期各级政府开始规划筹建比较规范的垃圾填埋场。因此渗滤液处理厂的建设起步较晚。这个时期填埋场渗滤液处理工艺大多参照常规城市污水处理工艺设计、建造；对渗滤液的特殊性考虑不够，未考虑渗滤液的变化特性，仅在填埋初期有些效果，但是随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越高，成分越来越复杂，渗滤液可生化性变差，处理效果明显变差。渗滤液治理的重点是COD和氨氮，尤其是氨氮的处理，渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年限的增加而增加，可高达3000mg/l左右，当氨氮浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)要求“2011年7月1日起，现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液并执行表2规定的水污染排放浓度限值”。其中总氮＝40mg/L，氨氮＝25mg/L。因此，渗滤液的脱氮处理势在必行，且有着实际的指导意义。

现有脱氮处理有以下几种：1、吹脱法：吹脱法是利用在碱性环境条件下，系统中氨氮的实际浓度与平衡浓度之间存在一定的浓度差异，通过外加曝气或采用吹脱塔的方式来对渗滤液中的氨氮进行吹脱，使得水中的氨氮不断向气相偏移，从而达到将氮从液相转移到气相中的目的；但是吹脱时所需要的pH值为碱性，因此需要加入来碱性物质来调节反应环境，导致运行成本偏高。2、吸附：吸附法脱氮是利用吸附剂的大比表面积，能够对水样中的氮类产物进行吸附。通过附着吸附、离子交换或表面沉淀等过程，将氮从废水中的得到分离的一种技术方法。吸附脱氮处理法简单易行，吸附剂可再生，但再生液则需要进行再次脱氮处理，增加了运行成本。3、磷酸铵镁MAP沉淀法：MAP沉淀法主要针对废水中高浓度氨氮的去除，由于NH₄ ⁺-N一般不与阴离子生成沉淀，而其某些复盐不溶于水，如磷酸铵镁、磷酸铵锌等。因此，向渗滤液中投加镁盐和磷酸盐，使NH₄ ⁺生成难溶盐MgNH₄P0₄﹒6H₂0，再通过重力沉降，达到去除氨氮的目，上述反应需要加入氢氧化钠来调控pH值，且投药量大且价格相对比较昂贵。

吹脱法会造成空气污染、吸附法膜再生问题较难解决，而沉淀法费用较高，因此微生物通过去除氨氮具有绳子迅速、去除效果好、效率高、费用低、后期处理简单等优势开始盛行，其中主要与硝化-反硝化为主，硝化-反硝化是指在各种微生物的作用下，通过反硝化和硝化等一系列反应，最终生成二氧化碳、氮气和水，这是生物法去除氨氮的特点，硝化反应是在有氧下，利用好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化为硝酸盐或亚硝酸盐，在没有氧气时，利用反硝化菌将剩余的亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气，但是这个反硝化过程需要有机底物(碳源)，基础设施费用高，且硝化过程中产酸，需要额外的加碱去中和，会造成二次污染和额外的费用。

因此现有技术需要提供一种无需加入碳源，操作简单以及基建费用少的新型的生物化处理装置。而厌氧氨氧化工艺是厌氧氨氧化菌在缺氧或厌氧的环境下，以亚硝酸氮为电子受体，以氨氮为电子供体，将两者转化为氮气的过程，过程中不需要投加有机物，以二氧化碳或碳酸盐为碳源，并具有更高的总氮负荷，节约了处理成本及占地面积，处理过程也更环保，是一种低能耗生物脱氮的新思路。利用上流式厌氧污泥床反应器(UASB)富集Anammox菌是近几十年来许多学者研究的热点，但是由于厌氧氨氧化菌的世代时间长达11d，并且细胞产率很低，倍增时间长，对氧敏感，更为重要的是新产生的厌氧氨氧化菌在单一填料上负载效果往往不理想，容易随同出水流出造成反应器启动时间较长的缺点，也是制约该方法发展的一个重要的因素。

实用新型内容

本实用新型所要提供的是一种厌氧氨氧化菌的富集装置，以解决现有技术的上流式厌氧污泥床反应器中厌氧氨氧化菌生长缓慢损失率高的问题。

本实用新型提供一种厌氧氨氧化菌的富集装置，包括反应器筒体、温度计和连通反应器筒体上端的三相分离器，反应筒体的侧壁上设有恒温腔，反应器筒体的内腔从下至上包括布水区、污泥床反应区和填料区；所述填料区内设有填料层，反应器筒体的下端连接有用于将反应器筒体竖立于地面的支撑座，反应器筒体的上端连通有排气管和出水管，所述反应器筒体的下端连通有与布水区相通的进水管，所述布水区内设置有布水器，所述污泥床反应区内设置有多根朝向污泥床反应区发散的恒温管，多根所述恒温管均与反应器的恒温腔连通，所述填料层的下部铺设有竹炭层，所述填料层的上部设有无纺布层，所述恒温腔连通有换热管，所述温度计的温度探头位于污泥床反应区内。

工作原理：本实用新型的厌氧氨氧化菌的富集装置，是在传统上流厌氧污泥床反应器的基础上进行改进的，选取垃圾填埋场处理渗滤液中的活性污泥为接种污泥，而对厌氧氨氧化菌的富集主要采用的是提高厌氧氨氧化菌繁殖率和增加厌氧氨氧化菌的附着量(即减少损失量)，其中厌氧氨氧化菌最适宜的温度为32℃，为了确保污泥床反应区处于这个温度值，就需要使用恒温腔和恒温管来调节污泥床反应区的温度，换热管内的换热流体在泵的作用下，从一侧的恒温腔内进入，充满恒温腔的同时进入到恒温管内，给污泥床反应区加温并保持到32±1℃，之后再从恒温腔的另一端的换热管流出，由于恒温管是很多根且朝向污泥床反应区的中部发散的，因此可以最大限度的保证污泥床反应区内的温度均匀，另外在在污泥床反应区的上部设置填料层，渗滤液进水管处进入到布水区，从布水器内流出向上通过包含有污泥和絮凝污泥的污泥床反应区，经污泥床反应区除氮处理后液体上流至三相分离器，气、水、泥混合物由三相分离器分离，出水流至出水管排出，排气管上的气孔用气球封住，使反应器内部处于严格缺氧环境，在与污泥充分接触的过程中，厌氧氨氧化菌在厌氧条件下以NO₂ ^—作为电子受体，将NH₄ ⁺直接氧化为氮气(N₂)实现脱氮的工艺，另外在渗滤液从底部向上流动时经过填料层，由于渗滤液或者循环水不断进入反应器，那也会有液体不断流出反应器，而在液体向上流动的过程中会携带厌氧氨氧化菌，而厌氧氨氧化菌受到填料层、竹炭层以及无纺布层的层层阻挡，首先，水中厌氧氨氧化菌会进入到竹炭层中，竹炭具有较高的比表面积，其表面还含有氧官能团(羟基、羧基等)，同时含有呈碱性的芳香族、脂肪族结构，竹炭的上述特质都为微生物的附着生长提供了适宜的环境和营养物质，可以利于厌氧氨氧化菌的富集生长，同时竹炭层也可以阻挡一部分厌氧氨氧化菌，液体继续向上流动，部分厌氧氨氧化菌进入到填料层中，被填料层内的多孔物质阻挡，且多孔物质具有的较大的孔隙率，微生物能够在其上紧密且高效的生长，经过竹炭层和填料层的截留，绝大部分的厌氧氨氧化菌会停留在填料层中，而少部分厌氧氨氧化菌随着液体继续往上，到达无纺布层时，无纺布的结构特点有利于微生物的附着生长，从而使得培养的厌氧氨氧化菌损失率大大减小。

有益效果：本实用新型的富集装置，通过设置恒温腔和恒温管，通过监控温度计，随时调整污泥反应区内的温度，使得污泥床反应区内的温度均匀，且保持在32±1℃范围内，给厌氧氨氧化菌提供最适宜的繁殖温度，加速厌氧氨氧化菌的倍增；为了避免液体流出导致厌氧氨氧化菌被带出而造成损失，通过设置竹炭层、填料层和无纺布层，减少厌氧氨氧化菌的损失量，更加利于厌氧氨氧化菌的富集，通过本实用新型的富集装置可以富集厌氧氨氧化菌，且装置的启动时间大大缩短。

进一步，将所述恒温管替换成板式结构。板式结构与管式结构相比加工难度较小，换热效果也差不多。

进一步，所述布水器包括布水管和与布水管连连通的布水腔，所述布水管与进水管连通连通，所述布水腔的直径大于布水管的直径，所述布水腔的外周壁上均布有若干个条形的布水孔。渗滤液从进水管进入到布水管中，布水管内的液体进入到布水腔内，讲布水腔充满，之后再从布水腔外周壁上均布的若干个条形的布水孔出来，进入到布水区内，这样设置的目的是为了减缓液体的流动速度，另外也是为了增加液体的传质面积。

进一步，所述填料为聚氨酯海绵填料。聚氨酯泡沫具有较大的孔隙率，微生物能够在其上紧密且高效地生长，尤其适用于厌氧氨氧化菌。

进一步，所述换热管包括进液管和出液管，所述进液管的一端连通流量阀的进口，流量阀的出口连通恒温腔，所述进液管的另一端连通有蒸汽锅炉，所述出液管的一端连通恒温腔，另一端连通蒸汽锅炉或者连通有排水管。通过蒸汽锅炉给换热管内的液体加热，进而进入到恒温腔和恒温管内给污泥床反应区调控温度。

进一步，所述排气管连通用以给蒸汽锅炉加热的燃烧室。当富集装置富集足够多的厌氧氨氧化菌后，反应器启动，三相分离器分离出的部分可燃气体可以进入到燃烧室中作为燃烧室的燃料使用。

附图说明

图1为一种厌氧氨氧化菌的富集装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

附图中的附图标记为：排气管1、三相分离器2、出水管3、反应器筒体4、无纺布层5、聚氨酯海绵填料层6、竹炭层7、恒温腔8、恒温管9、污泥床反应区10、布水器11、进液管12、进水管13、支撑座14、出液管15、锅炉16。

实施例1如附图1所示：

一种厌氧氨氧化菌的富集装置，包括反应器筒体4、温度计和连通反应器筒体4上端的三相分离器2，反应器筒体4的侧壁上设有恒温腔8，反应器筒体4的内腔从下至上包括布水区、污泥床反应区10和填料区；填料区内设有填料层，反应器筒体4的下端连接有用于将反应器筒体4竖立于地面的支撑座14，反应器筒体4的上端连通有排气管1和出水管3，反应器筒体4的下端连通有与布水区相通的进水管13，布水区内设置有布水器11，布水器11包括布水管和与布水管连通的布水腔，所述布水管与进水管13连通，布水腔的直径大于布水管的直径，布水腔的外周壁上均布有若干个条形的布水孔；污泥床反应区10内设置有八根朝向污泥床反应区10发散的恒温管9，八根恒温管9均与恒温腔8连通，填料层的下部铺设有竹炭层7，填料层的上部设有无纺布5层，恒温腔8连通有换热管，温度计的温度探头位于污泥床反应区10内。

换热管包括进液管12和出液管15，进液管12的一端连通流量阀的进口，流量阀的出口连通恒温腔8，进液管12的另一端连通有蒸汽锅炉16，出液管15的一端连通恒温腔8，另一端连通蒸汽锅炉16或者连通有排水管，排气管1连通用以给蒸汽锅炉16加热的燃烧室。

选取垃圾填埋场处理渗滤液中的活性污泥为接种污泥，该接种污泥内富含厌氧氨氧化菌，厌氧氨氧化菌最适宜的温度32℃，为了确保污泥床反应区10处于这个温度值，就需要使用恒温腔8和恒温管9来调节污泥床反应区10的温度，换热管内的换热流体在蒸汽锅炉16内被加热，在泵的作用下，进入进液管12中从一侧的恒温腔8内进入，充满恒温腔8的同时进入到恒温管9内，给污泥床反应区10加温并保持到32±1℃，之后再从恒温腔8的另一端的出液管15流出，由于恒温管9是上下八根且朝向污泥床反应区10的中部发散的，因此可以最大限度的保证污泥床反应区10内的温度均匀，另外在污泥床反应区10的上部设置填料层，渗滤液进水管13处进入到布水区，从布水器11内流出向上通过包含有污泥和絮凝污泥的污泥床反应区10，经污泥床反应区10除氮处理后液体上流至三相分离器2，气、水、泥混合物由三相分离器2分离，出水流至出水管3排出，排气管1上的气孔用气球封住，使反应器筒体4内部处于严格缺氧环境，在与污泥充分接触的过程中，厌氧氨氧化菌在厌氧条件下以NO2—作为电子受体，将NH4+直接氧化为氮气(N2)实现脱氮的工艺，另外在渗滤液从底部向上流动时经过聚氨酯海绵填料层6，由于渗滤液或者循环水不断进入反应器，那也会有液体不断流出反应器，而在液体向上流动的过程中会携带厌氧氨氧化菌，而厌氧氨氧化菌受到填料层、竹炭层7以及无纺布层5的层层阻挡，首先，水中厌氧氨氧化菌会进入到竹炭层7中，竹炭具有较高的比表面积，其表面还含有氧官能团(羟基、羧基等)，同时含有呈碱性的芳香族、脂肪族结构，竹炭的上述特质都为微生物的附着生长提供了适宜的环境和营养物质，可以利于厌氧氨氧化菌的富集生长，同时竹炭层7也可以阻挡一部分厌氧氨氧化菌，液体继续向上流动，部分厌氧氨氧化菌进入到聚氨酯海绵填料层6中，被聚氨酯海绵填料层6内的多孔物质阻挡，且多孔物质具有的较大的孔隙率，微生物能够在其上紧密且高效的生长，经过竹炭层7和聚氨酯海绵填料层6的截留，绝大部分的厌氧氨氧化菌会停留在聚氨酯海绵填料层6中，而少部分厌氧氨氧化菌随着液体继续往上，到达无纺布层5时，无纺布的结构特点有利于微生物的附着生长，从而使得培养的厌氧氨氧化菌损失率大大减小。

实施例2与实施例1的区别仅在于将恒温管9替换成板式结构。

实施例3与实施例1的区别仅在于将排气管1直接排空。

Claims (6)

1.一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：包括反应器筒体、温度计和连通反应器筒体上端的三相分离器，反应器筒体的侧壁上设有恒温腔，反应器筒体的内腔从下至上包括布水区、污泥床反应区和填料区；所述填料区内设有填料层，反应器筒体的下端连接有用于将反应器筒体竖立于地面的支撑座，反应器筒体的上端连通有排气管和出水管，所述反应器筒体的下端连通有与布水区相通的进水管，所述布水区内设置有布水器，所述污泥床反应区内设置有多根朝向污泥床反应区发散的恒温管，多根所述恒温管均与反应器的恒温腔连通，所述填料层的下部铺设有竹炭层，所述填料层的上部设有无纺布层，所述恒温腔连通有换热管，所述温度计的温度探头位于污泥床反应区内。

2.根据权利要求1所述的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：将所述恒温管替换成板式结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：所述布水器包括布水管和与布水管连连通的布水腔，所述布水管与进水管连连通，所述布水腔的直径大于布水管的直径，所述布水腔的外周壁上均布有若干个条形的布水孔。

4.根据权利要求3所述的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：所述填料为聚氨酯海绵填料。

5.根据权利要求4所述的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：所述换热管包括进液管和出液管，所述进液管的一端连通流量阀的进口，流量阀的出口连通恒温腔，所述进液管的另一端连通有蒸汽锅炉，所述出液管的一端连通恒温腔，另一端连通蒸汽锅炉或者连通有排水管。

6.根据权利要求5所述的一种厌氧氨氧化菌的富集装置，其特征在于：所述排气管连通用以给蒸汽锅炉加热的燃烧室。

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