CN211688471U - 一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器。反应器主体中，布水区位于圆筒底部，设进水管、布水室和排泥管。反应区位于圆筒中部，分上下2室，下室填充厌氧氨氧化颗粒污泥，上室环绕液固分离器，在筒壁与液固分离器之间嵌入网笼，内装固体碳源颗粒。分离区位于圆筒上部，设集气室与排气管。循环区连接分离区和布水区。本实用新型通过反应区下室进行厌氧氨氧化高速脱氮，通过反应区上室进行反硝化达标脱氮，通过网笼内的固体碳源颗粒提供反硝化电子供体，可利用生物脱氮产生的气体搅拌网笼中的固体碳源颗粒，兼具溶出有机物分布和网笼防堵功能；通过将网笼嵌入反应区上室，既可定点精准供碳，也可按需定期补料，兼有经济性和简便性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种厌氧氨氧化反应器，尤其涉及一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器。
背景技术
人类生产及生活所排放的含氮废水是导致水体发生赤潮、水华的主要原因，水体富营养化现象对生态环境健康以及人类饮用水安全构成了严重的威胁。作为废水脱氮技术之一，生物脱氮具有处理效果良好、价格低廉、管理操作简便等优点，得到广泛应用。
厌氧氨氧化技术是利用厌氧氨氧化菌将氨和亚硝酸盐大部分转化为氮气，小部分转化为硝酸盐的新型生物脱氮技术。传统反硝化技术是利用反硝化菌将硝酸盐还原成氮气的生物脱氮技术。将厌氧氨氧化技术与传统反硝化技术整合，可利用厌氧氨氧化技术容积效能高的特长，也可发挥反硝化技术可去除硝酸盐的优点。目前厌氧氨氧化技术已被成功应用于猪场废水、污泥消化液、味精废水等高氨氮废水的脱氮处理，融入传统反硝化技术将助力脱氮工程的升级提标。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，研发一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器。
本实用新型针对厌氧氨氧化过程中产生少量硝酸盐而不能实现完全脱氮的缺陷，设计了一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器；在反应区中嵌入环槽状网笼，充填固态缓释碳源颗粒，利用缓释的有机物质持续提供电子供体，进行反硝化脱氮，消除厌氧氨氧化产生的硝氮；利用反应区下室中厌氧氨氧化释放的氮气，进行固体碳源颗粒的搅拌，预防网笼防堵，并向四周均匀供应溶出的碳源物质，以实现厌氧氨氧化脱氮的主导作用和异养反硝化脱氮的协助作用。
本实用新型具体采用的技术方案如下：
一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器，该反应器主体呈圆筒状，由下至上分别设布水区、反应区、分离区；反应器主体外部设有循环区；所述的布水区设进水管、布水室和排泥管，进水管从布水室的侧壁伸入布水室中，排泥管设置于布水室的底部，布水室的顶板为一块圆板，圆板上开设有若干个布水槽，所述布水槽的底部入口连通布水区，顶部出口连通反应区，且顶部出口设置盖板，盖板平行于布水室顶板，使各布水槽沿布水室顶板上表面水平出水；
所述的反应区分为反应区下室和反应区上室，其中反应区下室底部通过所述布水槽连接布水室，反应区下室顶部与液固分离器底部平齐，反应区下室中通过充填厌氧氨氧化颗粒污泥形成污泥床，反应区下室底部侧壁设有排空管，用于排放反应器内的泥水混合液；反应区上室位于反应器外壳和液固分离器之间，呈环槽状，其底部连接反应区下室，反应区上室内嵌入环槽状网笼，网笼内填充有固体碳源颗粒；
所述的分离区上部设集气室，集气室顶部连接有向外排气的排气管；液固分离器设置于反应区上室中心，外壳呈无盖漏斗状，其顶部开口且连通分离区的集气室，其内腔中设有两块平行的导流纵隔板，两块导流纵隔板之间设斜板沉淀室，两块导流纵隔板与液固分离器的内侧壁之间留有供反应区上室中的泥水混合物流入液固分离器内的进水通道，液固分离器的底部通过开设回流缝连通反应区下室；两块导流纵隔板之间在斜板沉淀室上方设有溢流槽，所述溢流槽通过排水管和循环水输出管接出反应器壳体外部，且循环水输出管依次连接循环水连接管、循环泵和循环水输入管，循环水输入管出水口位于所述布水区中。
作为优选，所述的反应器主体中，布水区、反应区、分离区的有效体积之比为1:(15～18):(2～3)。
作为优选，沿反应器壳体不同高度设有若干取样口，用于取样监测反应器运行状况。
作为优选，所述的反应区中，所述的布水槽布置于布水室顶板的1/3半径和2/3半径的2个同心圆上，且1/3半径同心圆上等角度均匀设有3个布水槽，2/3半径同心圆上等角度均匀设有6个布水槽，布水槽顶部出口的出水方向沿所在同心圆的圆弧切线方向。
作为优选，所述的反应区中，所述污泥床表面与液固分离器底部保持安全距离。
作为优选，所述的网笼由不锈钢钢丝网构成，网笼整体通过若干加料管挂载于反应器壳体顶盖上，且所述加料管连通网笼内腔，用于补加固体碳源颗粒。
作为优选，所述的网笼与反应区上室的体积比为1:20。
作为优选，所述的液固分离器由2块竖隔板和2块斜隔板作为外壳，在反应器壳体内部分隔形成一个无盖漏斗状空间，且2块竖隔板的间距为反应器直径的1/2，竖隔板的长度为导流纵隔板的2/3，两块斜隔板与水平面的夹角均为45°。
作为优选，所述斜板沉淀室中设有若干平行间隔布置的斜板，斜板与水平面夹角为60°，相邻斜板之间形成与液固分离器内腔连通的水流上升通道；所述溢流槽顶部高出水面，底部潜于水中，排水管连接溢流槽的侧壁中部，循环水输出管连接溢流槽的侧壁底部。
本实用新型通过反应区下室进行厌氧氨氧化高速脱氮，通过反应区上室进行反硝化达标脱氮，兼蓄高效性和达标性；通过嵌入内装固体碳源颗粒的网笼提供反硝化电子供体，可利用生物脱氮产生的气体搅拌网笼中的固体碳源颗粒，兼具溶出有机物分布和网笼防堵功能；通过将网笼嵌入反应区上室，既可定点精准供碳，也可按需定期补料，兼有经济性和简便性。
附图说明
图1是嵌笼型厌氧氨氧化脱氮反应器的结构剖面图；
图2是布水室顶板俯视图；
图3是网笼及加料管俯视图；
图中：布水区I、反应区II、分离区III、循环区IV、进水管1、排泥管2、布水室3、布水槽4、排空管5、反应区下室6、厌氧氨氧化颗粒污泥7、取样口8、反应区上室9、网笼10、固体碳源颗粒11、加料管12、液固分离器13、排水管14、导流纵隔板15、溢流槽16、排气管17、集气室18、循环水输出管19、斜板20、斜板沉淀室21、竖隔板22、斜隔板23、回流缝24、循环水连接管25、反应器壳体26、循环水输入管27。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型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。
如图1所示，为本实用新型的一个较佳实施例中提供的一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其中反应器主体呈圆筒状，反应器壳体26内部中空，由下至上分别设布水区I、反应区II、分离区III；反应器壳体26外部设有循环区IV。在本实施例中，布水区I、反应区II、分离区III的有效体积之比为1:(15～18):(2～3)。下面对各个区域的具体结构形式进行详细描述。
布水区I的作用是对通入的进水进行匀质，同时将其均匀分布至反应区II中。布水区I设进水管1、布水室3和排泥管2，其中进水管1从布水室3的侧壁伸入布水室3中，其出水口位于布水室3中心且出水方向朝下，以减小对水流造成的扰动。排泥管2设置于布水室3的底部最低点位置，由排泥阀控制开闭，必要时可通过排泥管2排放布水室3内的沉积污泥。
如图2所示，布水室3的顶板为一块圆板，该圆板周向固定在反应器壳体26内壁上，圆板上开设有若干个布水槽4。在本实施例中，布水槽4布置于布水室3顶板的1/3半径和2/3半径的2个同心圆上，且1/3半径同心圆上以120o等角度均匀设有3个布水槽4，2/3半径同心圆上以60o等角度均匀设有6个布水槽4，布水槽4顶部出口的出水方向沿所在位置同心圆的圆弧切线方向，使得出水水流能够形成一定的螺旋状态，对污泥床进行混合扰动，提高泥水接触效率。每个布水槽4的底部入口连通布水区I，顶部出口连通反应区II，布水区I中的进水可以通过布水槽4进入反应区II。且由于反应区II中填充有颗粒污泥，因此为了防止污泥直接从布水槽4进入布水区I，可以在布水槽4的顶部出口设置盖板，盖板平行于布水室3顶板，使得各布水槽4沿布水室3顶板上表面水平出水，上方的污泥在盖板的阻隔下不会落入布水槽4通道中。
反应区II分为反应区下室6和反应区上室9，其作用是作为待处理污水的主要反应场所，通过反应区下室进行厌氧氨氧化高速脱氮，通过反应区上室进行反硝化达标脱氮。
其中，反应区下室6底部通过布水槽4连接布水室3，而反应区下室6的上边界则以液固分离器13的底部为界，即反应区下室6顶部与液固分离器13底部平齐。反应区下室6中通过充填厌氧氨氧化颗粒污泥7形成污泥床，厌氧氨氧化颗粒污泥7可在反应器运行开始时接种至反应器中，用于进行厌氧氨氧化脱氮。反应区下室6底部侧壁设有排空管5，排空管5上设置有控制开闭的阀门，用于在必要时排放反应器内的泥水混合液。污泥床表面与液固分离器13底部最好保持一定的安全距离，防止污泥堵塞液固分离器13的出口。
反应区上室9则被夹持于反应器外壳26和液固分离器13之间，整体呈环槽状。反应区上室9的底部连通反应区下室6，污水经过反应区下室6处理后，在进入反应区上室9中，而反应区上室9内嵌入环槽状网笼10，网笼10内填充有固体碳源颗粒11。如图3所示，在本实施例中，网笼10由不锈钢钢丝网构成网状的笼体，网笼10整体通过多条加料管12挂载于反应器壳体26顶盖上，且加料管12连通网笼10内腔，当网笼10内的固体碳源颗粒11消耗至一定量后，可以通过加料管12补加固体碳源颗粒11。本实施例中，网笼10与反应区上室9的体积比为1:20。
固体碳源颗粒11可以采用能够提供碳源的物质，本实施例中填充的是大米，当然也可以采用其他固态的碳水化合物。需要注意的是，网笼10的网格尺寸应当小于固体碳源颗粒11的尺寸，防止固体碳源颗粒11从网笼10底部漏出。同时，网笼10内的固体碳源颗粒11也不能填充密实，应当留有一定的空隙。在反应过程中，利用反应区下室6厌氧氨氧化反应产生的氮气搅拌环槽状网笼10中的固体碳源颗粒11，使其向四周供应溶出的碳源物质，再通过反应区上室9中的异养反硝化菌实现完全脱氮。通过嵌入内装固体碳源颗粒11的网笼10提供反硝化电子供体，可利用生物脱氮产生的气体搅拌网笼10中的固体碳源颗粒11，兼具溶出有机物分布和网笼防堵功能。而且，通过将网笼10嵌入反应区上室9，既可定点精准供碳，也可按需定期补料，兼有经济性和简便性。
分离区III的作用是对反应过程中的水气固三相进行分离，分离区III上部设集气室18，集气室18顶部连接有向外排气的排气管17。前述的液固分离器13设置于反应区上室9中心，外壳呈无盖漏斗状，其顶部开口且连通分离区III的集气室18。在本实施例中，液固分离器13由2块竖隔板22和2块斜隔板23作为外壳，2块竖隔板22和2块斜隔板23的端部均固定于反应器壳体26的内壁上，因此在反应器壳体26内部分隔形成一个无盖漏斗状空间。液固分离器13的内腔中设有两块平行的导流纵隔板15，2块竖隔板22的间距为反应器直径的1/2，竖隔板22的长度为导流纵隔板15的2/3，两块斜隔板23与水平面的夹角均为45°。两块导流纵隔板15底部与斜隔板23不接触，而顶部则高于竖隔板22，两块导流纵隔板15之间设斜板沉淀室21，两块导流纵隔板15与液固分离器13的内侧壁之间留有供反应区上室9中的泥水混合物流入液固分离器13内的进水通道，液固分离器13的底部通过开设回流缝24连通反应区下室6。两块导流纵隔板15之间在斜板沉淀室21上方设有溢流槽16，溢流槽16通过排水管14和循环水输出管19接出反应器壳体外部，且循环水输出管19依次连接循环水连接管25、循环泵和循环水输入管27，循环水输入管27出水口位于布水区I中，且其出水方向也朝下。
在本实施例中，斜板沉淀室21中设有多块平行间隔布置的斜板20，每块斜板20与水平面夹角为60°，相邻斜板20之间形成与液固分离器13内腔连通的水流上升通道。而溢流槽16顶部高出水面，底部潜于水中。溢流槽16的长度与斜板沉淀室21长度相同，宽度为斜板沉淀室21宽度的1/5，高度为斜板沉淀室21高度的1/4。此处长度指的是图1中垂直纸面方向，宽度指的是图1中水平方向，高度指的是图1中竖向方向。
当反应区下室6中的泥水混合物流入反应区上室9时，气体进入集气室18，而泥水混合液则在竖隔板22的顶部发生溢流，然后沿着竖隔板22与导流纵隔板15之间的通道进入液固分离器13中。然后由于斜板沉淀室21的存在，泥水混合液从斜板沉淀室21底部的相邻斜板20之间向上流动，进而发生斜板沉淀，沉淀物重新回到液固分离器13底部并通过回流缝24回到反应区下室6，而上清液则继续向上流动，并通过溢流进入溢流槽16中。而排水管14连接溢流槽16的侧壁中部，循环水输出管19连接溢流槽16的侧壁底部，因此部分上清液通过循环水输出管19回流到布水区与进水混合，而部分上清液则直接通过排水管14外排，具体的回流比可以根据实际情况调整。
另外，在本实施例中，沿反应器壳体26不同高度设有若干取样口8，用于取样监测反应器运行状况。
基于上述反应器，本实用新型还提供一种污水厌氧氨氧化处理方法，其特征在于，步骤如下：
将待处理的污水通过进水管1输送至布水室3，通过布水室3顶部的布水槽4将污水分布至反应区下室6；反应器运行稳定后，污水中的氨氮首先被反应区下室6中的厌氧氨氧化菌转化为氮气及少量硝氮，实现主体脱氮；污水继续进入反应区上室9，利用反应区下室6生物脱氮产生的气体搅拌网笼10中的固体碳源颗粒11(大米)，实现溶出有机物分布和网笼防堵功能，固体碳源颗粒11为反硝化作用提供电子供体，污水通过异养反硝化实现完全脱氮；同时，产生的氮气带动泥水混合液浮升，气体进入集气室18，经排气管17排出反应器，而泥水混合液通过进水通道进入液固分离器13，折转方向后进入斜板沉淀室21中，通过斜板20进行重力沉淀，完成泥水分离，沉淀污泥通过回流缝24重新返回反应区II，上清液进入溢流槽16，一部分通过循环水输入管27进入循环区IV，另一部分通过排水管14排出反应器。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型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，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于反应器主体呈圆筒状，由下至上分别设布水区(I)、反应区(II)、分离区(III)；反应器主体外部设有循环区(IV)；所述的布水区(I)设进水管(1)、布水室(3)和排泥管(2)，进水管(1)从布水室(3)的侧壁伸入布水室(3)中，排泥管(2)设置于布水室(3)的底部，布水室(3)的顶板为一块圆板，圆板上开设有若干个布水槽(4)，所述布水槽(4)的底部入口连通布水区(I)，顶部出口连通反应区(II)，且顶部出口设置盖板，盖板平行于布水室(3)顶板，使各布水槽(4)沿布水室(3)顶板上表面水平出水；
所述的反应区(II)分为反应区下室(6)和反应区上室(9)，其中反应区下室(6)底部通过所述布水槽(4)连接布水室(3)，反应区下室(6)顶部与液固分离器(13)底部平齐，反应区下室(6)中通过充填厌氧氨氧化颗粒污泥(7)形成污泥床，反应区下室(6)底部侧壁设有排空管(5)，用于排放反应器内的泥水混合液；反应区上室(9)位于反应器壳体(26)和液固分离器(13)之间，呈环槽状，其底部连接反应区下室(6)，反应区上室(9)内嵌入环槽状网笼(10)，网笼(10)内填充有固体碳源颗粒(11)；
所述的分离区(III)上部设集气室(18)，集气室(18)顶部连接有向外排气的排气管(17)；液固分离器(13)设置于反应区上室(9)中心，外壳呈无盖漏斗状，其顶部开口且连通分离区(III)的集气室(18)，其内腔中设有两块平行的导流纵隔板(15)，两块导流纵隔板(15)之间设斜板沉淀室(21)，两块导流纵隔板(15)与液固分离器(13)的内侧壁之间留有供反应区上室(9)中的泥水混合物流入液固分离器(13)内的进水通道，液固分离器(13)的底部通过开设回流缝(24)连通反应区下室(6)；两块导流纵隔板(15)之间在斜板沉淀室(21)上方设有溢流槽(16)，所述溢流槽(16)通过排水管(14)和循环水输出管(19)接出反应器壳体外部，且循环水输出管(19)依次连接循环水连接管(25)、循环泵和循环水输入管(27)，循环水输入管(27)出水口位于所述布水区(I)中。
2.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的反应器主体中，布水区(I)、反应区(II)、分离区(III)的有效体积之比为1:(15～18):(2～3)。
3.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于沿反应器壳体(26)不同高度设有若干取样口(8)，用于取样监测反应器运行状况。
4.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的反应区(II)中，所述的布水槽(4)布置于布水室(3)顶板的1/3半径和2/3半径的2个同心圆上，且1/3半径同心圆上等角度均匀设有3个布水槽(4)，2/3半径同心圆上等角度均匀设有6个布水槽(4)，布水槽(4)顶部出口的出水方向沿所在同心圆的圆弧切线方向。
5.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的反应区(II)中，所述污泥床表面与液固分离器(13)底部保持安全距离。
6.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的网笼(10)由不锈钢钢丝网构成，网笼(10)整体通过若干加料管(12)挂载于反应器壳体(26)顶盖上，且所述加料管(12)连通网笼(10)内腔，用于补加固体碳源颗粒(11)。
7.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的网笼(10)与反应区上室(9)的体积比为1:20。
8.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的液固分离器(13)由2块竖隔板(22)和2块斜隔板(23)作为外壳，在反应器壳体(26)内部分隔形成一个无盖漏斗状空间，且2块竖隔板(22)的间距为反应器直径的1/2，竖隔板(22)的长度为导流纵隔板(15)的2/3，两块斜隔板(23)与水平面的夹角均为45°。
9.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述斜板沉淀室(21)中设有若干平行间隔布置的斜板(20)，斜板(20)与水平面夹角为60°，相邻斜板(20)之间形成与液固分离器(13)内腔连通的水流上升通道。
10.如权利要求1所述的嵌笼型厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述溢流槽(16)顶部高出水面，底部潜于水中，排水管(14)连接溢流槽(16)的侧壁中部，循环水输出管(19)连接溢流槽(16)的侧壁底部。
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| CN111196626A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-26 | 浙江大学 | 嵌笼型厌氧氨氧化反应器及其方法 |
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2020
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