CN212292989U

CN212292989U - 工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器

Info

Publication number: CN212292989U
Application number: CN202021190657.6U
Authority: CN
Inventors: 孙迎超; 高达伟; 高美丽; 刘帅; 朱杰高
Original assignee: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Current assignee: SHANDONG PACIFIC ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-23

Abstract

本实用新型公开了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，包括：反应器壳体，为立式结构；污泥膨胀流化床反应区，设置于反应器壳体的下部，其底部设置有布水器，布水器与进水管道连通，该反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌；均布板，为板体结构，设置于污泥膨胀流化床反应区的上方，其上开设有若干通孔，每个通孔上对应安装有固液分离元件；曝气层，设置于均布板的上方；三相分离区，位于反应器壳体的上部；循环管道，其一端与三相分离区顶部连通，另一端与布水器连通。

Description

工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体地说是一种工艺废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

工业废水具有高有机碳、高硝氮的水质特点，而且部分工业废水中还会存在一定量的氨氮。对于高有机碳成分存在微生物降解性差、降解周期较长和浓度较高的特点，而传统工艺存在占地面积大、污泥产量大导致处置费用高的问题。

现有的工业废水处理工艺中，采用IC厌氧反应器，在高浓度污泥的作用下，将废水中的有机碳转化为沼气，进而去除有机碳，然后将去除有机碳的废水输送至下一环节，通过硝化-反硝化去除废水中的氨氮和硝氮。实用新型人发现，该种工艺存在以下问题：

1、工业废水中在IC厌氧反应器中的水解发酵段、产氢产乙酸段会将长链碳源转化为小分子链、易降解的碳-小分子酸，小分子酸的产生速度小于小分子酸被产甲烷菌代谢产生甲烷的速度，进而会造成体系中小分子酸的积累，较高浓度的小分子酸会对产甲烷菌产生一定的冲击作用，影响产甲烷菌的活性，进而影响沼气产生效率和废水处理效率。

2、工业废水经过IC厌氧反应器产甲烷后，大量易于反硝化(反硝化过程需要消耗有机碳)碳源的过程产物会被消耗掉，造成出水碳源难以满足后续反硝化碳源的需求，须定量补充碳源而增加运行费用；

3、高硝氮废水需要保证足量的碳源以保证总氮的去除效果，而工业污水虽然总有机碳含量较高，但反硝化去除总氮的过程中对于碳源的种类相对苛刻，直接补充工业原水难以保证总氮的去除精度；

4、工业废水中总氮(硝氮+氨氮)的去除需要经过硝化(将氨氮转化为硝氮)-反硝化(去除硝氮)的过程，由于硝化作用是在好氧条件下进行，反硝化作用是在厌氧条件下进行，所以，工业废水中的总氮难以在同一反应器中去除。

5、缺氧反硝化絮状微生物的过程产泥量会高于厌氧反硝化，导致污泥处置成本增加。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，包括：

反应器壳体，为立式结构；

污泥膨胀流化床反应区，设置于反应器壳体的下部，其底部设置有布水器，布水器与进水管道连通，该反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌；

均布板，为板体结构，设置于污泥膨胀流化床反应区的上方，其上开设有若干通孔，每个通孔上对应安装有固液分离元件；

曝气层，设置于均布板的上方；

三相分离区，位于反应器壳体的上部；

循环管道，其一端与三相分离区顶部连通，另一端与布水器连通。

与现有技术相比，本实用新型的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

1、在污泥膨胀流化床反应区内生长有反硝化菌和产甲烷菌，在厌氧条件下，同时发生有机碳的水解发酵以及硝氮的反硝化反应，工业废水中的有机碳发酵产生的小分子酸一部分被反硝化过程消耗，可以较好地缓解对产甲烷菌造成的压力，进而可以有效保持产甲烷菌的活性，进而可以有效提高有机碳的去除效果，保证该工艺段的稳定运行。

同时，有机碳发酵产生的小分子酸比较适合反硝化过程，可以有效保证反硝化的进行，进而可以保证硝氮的去除效率。

2、在反应器均布板的上方设置曝气层，可以向废水中通入一定浓度的氧气，可以将废水中的氨氮转化为硝氮，转化后的硝氮循环至污泥膨胀流化床反应区内进行反硝化去除。所以，采用同一反应器可以实现废水中有机碳、硝氮和氨氮的去除，具有占地面积小、处理负荷高等优势。

3、污泥膨胀流化床反应区内是厌氧环境，基本不产泥，可以有效降低污泥的处置费用。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型实施例的IC厌氧反应器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的IC厌氧反应器的俯视图结构示意图。

其中，1-温度计，2-pH计，3-流量计，4-阀门，5-外循环管，6-分水包，7-废水进水管，8-旋流布水器，9-温度计，10-污泥膨胀流化床反应区，11-沉降管，12-三相分离区，13-汽水上升管，14-汽水分离器，15-出水管，16-取样管，17-排泥管，18-导流板，19-沼气管道，20-风机系统，21-固液分离器，22-均布板，23-曝气头。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

反应器壳体，为立式结构；

曝气层，设置于均布板的上方；

三相分离区，位于反应器壳体的上部；

在一些实施例中，所述固液分离元件包括本体和折流部，本体为顶部开设通孔的锥形件，锥形件的大径端环绕均布板的通孔四周设置，折流部为折板，折板的一端固定设置于本体顶部的一侧，另一端位于本体顶部的另一侧，且向本体的底部延伸，形成折流通道。

固液分离元件的折流通道可以将废水流动携带的污泥有效拦截，以避免污泥的和菌种的浪费。

在一些实施例中，反应器壳体的顶部设置有汽水分离器，其上部通过汽水上升管与三相分离区的顶部连通，其底部通过沉降管与布水器连通。

汽水分离器可以将上升的汽水混合物进行分离，分离后的气体为沼气，其中混有少量的氧气，沼气外送。分离后的液体为废水，可以循环回污泥膨胀流化床反应区进行循环反应，以提高废水的处理效果。

在一些实施例中，三相分离区的顶部设置有出水管，出水管上设置有阀门。废水经处理达标后，可以通过出水管流出。

在一些实施例中，还包括取样装置，取样装置包括取样总管、若干取样支管以及排水管，取样总管固定于反应器壳体的侧壁上，若干取样支管分布于取样总管的不同高度处，排水管设置于取样总管的最低端，且穿过反应器壳体向外延伸。

在一些实施例中，反应器壳体的底部直角处设置有导流板。

进一步的，所述导流板为环形，且倾斜设置。

导流板的设置可以有效防止污泥膨胀死角的产生。

第二方面，本实用新型提供了一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除方法，包括如下步骤：

将高有机碳、高硝氮工业废水输送至布水器中，在污泥膨胀流化床反应区内布水；

废水中的有机碳经过水解发酵、产氢产小分子酸，并在产甲烷菌的作用下产甲烷；废水中的硝氮在反硝化菌的作用下，发生反硝化作用，消耗小分子酸；

废水通过污泥膨胀流化床反应区后，污泥被均布板和固液分离器拦截，废水进入反应器的上方，通过三相分离区的分离后，废水循环回污泥膨胀流化床继续反应，直至达标后排放。

在一些实施例中，进入污泥膨胀流化床反应区内的废水的温度为30-33℃，pH值为6-8。

在一些实施例中，还包括向流经均布板后的废水中曝气的步骤，通过曝气，将废水中的氨氮转化为硝氮，该部分费用循环回污泥膨胀流化床反应区继续反应。

曝气系统开启时可降低循环泵流量，因为曝气的同时可提供一定的上升流速以降低能耗；利用成熟状态的菌种密度率(1.04左右)高于水的比重而实现固液分离。

如图1所示，高有机碳、硝氮混合废水及通过外循环管5的外循环水通过分水包6混合后进入高有机碳和硝氮废水进水管7，利用温度计1控制温度区间为30-33℃、pH计2控制pH区间6-8，以满足不同微生物活性较高的工况区间；高负荷条件下气体产量较大时，气体会携带着废水从汽水上升管13进入汽水分离器14；气体从沼气管道19进入后段处理工艺，废水从沉降管11进入旋流布水器8；沉降管废水从旋流布水器8上层轨道流出，高有机碳、硝氮废水从旋流布水器8下层轨道流出，结合导流板废水和厌氧微生物充分混合呈现流体式接触上升，在整体反应器过程中目标污染物呈现以下反应历程：有机碳经过水解发酵段、产氢产乙酸段95％以上转换为小分子酸，反硝化菌种会加速消耗小分子酸，同时缓解易受冲击的产甲烷菌种，提升厌氧反应器的处理负荷和运行的稳定性。

利用温度计9校核反应器反应环境温度；布水器出水在高浓度污泥膨胀流化床反应区10去除大多数目标特征物，可通过排泥管17实现补加或排除厌氧微生物的功能；经过高效污泥膨胀流化床后，通过固液分离器21实现绝大多数的污泥截留，气液进入上层反应区，同时大量沼气的产生也会加强高浓度污泥膨胀流化床的扰动，减少污泥死区；利用等间距设置的均布板22实现水汽的均匀分布，此反应区含少量的微生物，可通过排泥管17定期排泥，控制污泥浓度；泥-水-气在反应器内上升，在三相分离区12实现分离；通过设置不同高度的取样管16定期观察反应器微生物状态；此过程可实现95％以上硝态氮的去除。

另，当废水中含有少量的氨氮，可通过开启风机系统20，利用曝气头23的布气作用提供氧气，将废水中的氨氮氧化为硝氮，而由于前段反硝化的过程产生大量的碱度，为氨氮的硝化过程提供了较好的反应底物，通过设计足够的上部反应区控制DO在0.1以内；依次实现反应器去除总氮和总有机碳的功能。

通过对比项目现场同一水质(淀粉行业，废水为淀粉、淀粉糖水)、同一反应器(直径8m，高度21m)，一个配水井内投加硝酸钠、另一个不投加硝酸钠，进水COD平均数值8000mg/L、硝氮400mg/L，氨氮28mg/L，总氮430mg/L，无硝氮废水容积负荷达到4kg/(m³.d)、出水COD1200mg/L，硝氮废水容积负荷达到6kg/(m³.d)、出水COD为700mg/L。

进一步的，在反应器的基础上开启曝气系统(DO不超过1mg/L)，检测数据发现氨氮、硝氮、总氮同步下降，数据分别为8.2、0.3、8.6mg/L。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：包括：

反应器壳体，为立式结构；

曝气层，设置于均布板的上方；

三相分离区，位于反应器壳体的上部；

2.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：所述固液分离元件包括本体和折流部，本体为顶部开设通孔的锥形件，锥形件的大径端环绕均布板的通孔四周设置，折流部为折板，折板的一端固定设置于本体顶部的一侧，另一端位于本体顶部的另一侧，且向本体的底部延伸，形成折流通道。

3.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：反应器壳体的顶部设置有汽水分离器，其上部通过汽水上升管与三相分离区的顶部连通，其底部通过沉降管与布水器连通。

4.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：三相分离区的顶部设置有出水管，出水管上设置有阀门。

5.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：还包括取样装置，取样装置包括取样总管、若干取样支管以及排水管，取样总管固定于反应器壳体的侧壁上，若干取样支管分布于取样总管的不同高度处，排水管设置于取样总管的最低端，且穿过反应器壳体向外延伸。

6.根据权利要求1所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：反应器壳体的底部直角处设置有导流板。

7.根据权利要求6所述的工业废水有机碳、硝氮及氨氮去除反应器，其特征在于：所述导流板为环形，且倾斜设置。