CN220520282U - 一种自养反硝化流化床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自养反硝化流化床反应器，涉及污水处理技术领域，包括反应器本体，所述反应器本体从上至下布置有沉降区、反应区以及填料区，所述反应器本体靠近所述填料区的位置设置有污水进入口，所述污水进入口连通有污水输送装置，所述填料区用于污水的过滤及分流，所述反应区用于发生硫自养反硝化反应，所述沉降区用于氮气的分离，所述反应器本体靠近所述沉降区的位置设置有排气口、排水口以及回流口，所述回流口与所述进入口之间连接有循环装置。本实用新型提供的自养反硝化流化床反应器能够有效解决出现微生物堵塞、需高频反洗的问题。

Description

一种自养反硝化流化床反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种自养反硝化流化床反应器。

背景技术

硫自养反硝化是指硫自养反硝化菌利用无机碳源合成细胞，以还原性硫作为电子供体，将硝酸盐、亚硝酸盐还原为氮气的过程。目前采用硫自养反硝化技术的主要是生物填料滤床反应器，硫自养反硝化菌生长在填料上对含硝酸盐氮废水进行处理，该法具有填充密度大、反应速率快的特点，但填料同时作为原料不断消耗，需持续补充，导致填料床内新旧填料粒径分布广，水洗损失大，实际运行调节困难。以单质硫为电子供体的自养反硝化反应为产酸反应，实际应用中存在pH持续降低、产生大量硫酸根离子带来尾水黑臭风险等问题，现有研究在硫磺-石灰石、硫磺-硫铁矿、硫磺-多孔载体等复合填料和硫铁耦合自养反硝化、硫自养/异养协同反硝化等方面做了许多尝试，但填料消耗造成负载变化、微生物堵塞、高频率反洗等问题依旧无法避免。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型实施例提供一种自养反硝化流化床反应器，能够有效解决出现微生物堵塞、高频反洗的问题。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，包括反应器本体，所述反应器本体从上至下布置有沉降区、反应区以及填料区，所述反应器本体靠近所述填料区的位置设置有污水进入口，所述污水进入口连通有污水输送装置，所述填料区用于污水的过滤及分流，所述反应区用于发生硫自养反硝化反应，所述沉降区用于氮气的分离，所述反应器本体靠近所述沉降区的位置设置有排气口、排水口以及回流口，所述回流口与所述进入口之间连接有循环装置。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述反应器本体为两端密闭的筒体，其中，所述反应区的直径小于所述沉降区和所述填料区的直径，所述反应区与所述沉降区或所述填料区对接处的形状呈漏斗形。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述填料区、所述反应区、所述沉降区三者的直径比例为(2～2.5):1:(2～2.5)，所述填料区、所述反应区、所述沉降区三者的厚度比例为1：(5～8)：1。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述填料区包括从下至上依次设置的石英砂填料层和硫磺填料层。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述石英砂填料层内的石英砂的填充比为5％～7.5％，所述石英砂的粒径为0.5～1.0mm。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述硫磺填料层内的硫磺的填充比为0％～5％，所述硫磺的粒径为0.1～0.5mm。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述石英砂填料层的底部设置有分流器，所述分流器连通所述污水进入口，所述分流器包括若干个阵列分布于所述石英砂填料层底部的出水口。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述反应区填充有以硫为电子供体的自养反硝化污泥，所述自养反硝化污泥内污泥的浓度为5000～10000mg/L，其中，所述反应区靠近所述沉降区的位置设置有用于硫磺投放的投料口。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述沉降区设置有三相分离器，所述三相分离器连通所述排气口，所述排水口和所述回流口的设置高度均高于所述三相分离器。

根据本实用新型实施例的自养反硝化流化床反应器，所述污水输送装置和所述循环装置均为水泵。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，使用时，待处理的污水在污水输送装置的作用下由下往上依次流过填料区、反应区以及沉降区，污水经过填料区时进行初步的过滤，经过初步过滤的污水经过反应区时与反应区内的填充物进行自养反硝化反应，以便将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转换为氮气，其中，反应完毕的污水经过沉降区时，产生的氮气经由排气口排放，废水经由排水口排放，如废水中的污染物较多，可将废水经由回流口通过循环装置将废水重新从进入口进行再次过滤处理。自上而下的过滤设置能够有效避免反应区内的填充物产生堵塞现象，同时，在水流以及重力的作用下，能有效使反应区内填充物的处于一个活跃的状态，进而能够提高反应效率，无需通过高频反洗来解决堵塞问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

目前，污水的处理均是采用硫自养反硝化反应，硫自养反硝化菌生长在填料上对含硝酸盐氮废水进行处理，该法具有填充密度大、反应速率快的特点，但填料同时作为原料不断消耗，需持续补充，导致填料床内新旧填料粒径分布广，水洗损失大，实际运行调节困难。单质硫不溶于水，微生物与单质硫附着生长摄取硫磺，与液相碳源/硫源相比，传质效率相对较低，是影响反硝化速率的关键限制因素。现有研究尝试使用小颗粒或粉末单质硫进行硫自养反硝化实验，提高比表面积和与微生物接触面积以提升传质效率和反硝化负荷，但存在微生物堵塞、气体滞留、出水浑浊和硫磺流失等问题。

参照图1，本申请提供一种能够解决上述部分问题的自养反硝化流化床反应器，具体包括反应器本体，反应器本体从上至下布置有沉降区100、反应区200以及填料区300，反应器本体靠近填料区300的位置设置有污水进入口330，污水进入口330连通有污水输送装置510，填料区300用于污水的过滤及分流，反应区200用于发生硫自养反硝化反应，沉降区100用于氮气的分离，反应器本体靠近沉降区100的位置设置有排气口120、排水口130以及回流口140，回流口140与进入口330之间连接有循环装置520。需说明的是，污水输送装置510和循环装置520均为水泵，便于污水的泵送以及将需再次处理的废水重新往反应器本体输送，此外，污水输送装置510或循环装置520带动水流使得反应区200和填料区300内的填料处于一个流化的状态，便于填充物与污水进行充分的反应，有效提高污水的处理效率。

其中，使用时，待处理的污水在污水输送装置510的作用下由下往上依次流过填料区300、反应区200以及沉降区100，污水经过填料区300时进行初步的过滤，经过初步过滤的污水经过反应区200时与反应区200内的填充物进行自养反硝化反应，以便将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转换为氮气，其中，反应完毕的污水经过沉降区100时，产生的氮气经由排气口120排放，废水经由排水口130排放，如废水中的污染物较多，可将废水经由回流口140通过循环装置520将废水重新从进入口330进入反应器本体进行再次过滤处理。自上而下的过滤设置能够有效避免反应区200内的填充物产生堵塞现象，进而降低污水的过滤效率，同时，在水流以及重力的作用下，能有效使反应区200内填充物的处于一个活跃的状态，进而能够提高反应效率，无需通过高频反洗来解决堵塞问题。

如图1所示，反应器本体为两端密闭的筒体，其中，反应区200的直径小于沉降区100和填料区300的直径，反应区200的直径小于沉降区100的直径有利于反应完毕的污水的分流处理，使得产生的氮气在沉降区100得到有效的释放并能够聚集到排气口120排放掉，反应区200的直径小于填料区300的直径有利于污水的初步过滤，反应区200与沉降区100或填料区300对接处的形状呈漏斗形，通过特定形状的设置以及直径大小的变换设计能够有效控制水流的流速，降低气体聚集产生影响反应效率的问题，同时，也能够避免反应区200的填充物下沉堵塞填料区300。

进一步的，填料区300、反应区200、沉降区100三者的直径比例为(2～2.5):1:(2～2.5)，填料区300、反应区200、沉降区100三者的厚度比例为1：5～8：1，其中，本实施例中，填料区300、反应区200、沉降区100三者的直径比例优选为2.25:1:2.25，填料区300、反应区200、沉降区100三者的厚度比例优选为1：6.5：1，该直径以及厚度比例下，硫自养反硝化反应以及流速都能够得到很好的控制。

进一步的，填料区300包括从下至上依次设置的石英砂填料层310和硫磺填料层340，其中，石英砂填料层310内的石英砂的填充比为5％～7.5％，石英砂的粒径为0.5～1.0mm，硫磺填料层340内的硫磺的填充比为0％～5％，硫磺的粒径为0.1～0.5mm，石英砂采用0.5～1.0mm粒径可使石英砂在水流处于流动状态时保持微流化状态，硫磺采用0.1～0.5mm粒径具有高比表面积，可使硫磺保持流化状态并稳定处于石英砂填料层310上方，其中，石英砂填料层310的底部设置有分流器320，分流器320连通污水进入口330，分流器320包括若干个阵列分布于石英砂填料层310底部的出水口，通过分流器320使得污水均匀经过填料区300，使得石英砂和硫磺能够更有效地对污水进行过滤。

在一些实施例中，反应区200填充有以硫为电子供体的自养反硝化污泥220，自养反硝化污泥220内污泥的浓度为5000～10000mg/L，具体的，当硫磺粒径为0.1～0.5mm时，硫磺具有因具有高比表面积，可使硫磺保持流化状态并稳定处于石英砂填料层310上方，同时易被反应区200的污泥黏附捕捉，形成硫磺-污泥菌胶团，提高污泥沉降性和传质效率，使反应区200可在适宜上升流速条件下保持高污泥浓度，进而能够使自养反硝化污泥220内污泥的浓度维持在5000～10000mg/L。

进一步的，反应区200靠近沉降区100的位置设置有用于硫磺投放的投料口210，以硫为电子供体的自养反硝化反应持续消耗硫磺，可通过反应区200顶部侧壁的投料口210定期按需补充。

在一些实施例中，沉降区100设置有三相分离器110，三相分离器110连通排气口120，排水口130和回流口140的设置高度均高于三相分离器110。

综上可知完整的污水处理过程为：污水和废水回流水从反应器本体底部的进入口330泵入分流器320，分流器320均匀布水使污水依次流过石英砂填料层310、硫磺填料层340、反应区200，污水在反应区200与污泥充分接触，发生以硫为电子供体的自养反硝化反应，将污水中的硝酸盐、亚硝酸盐转化为氮气，处理后的污水、污泥、氮气在沉降区通过三相分离器110分离，污水上流至出水口排出或通过回流口回流，污泥脱气沉降回落至反应区200，氮气通过排气口120排出。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种自养反硝化流化床反应器，其特征在于：包括反应器本体，所述反应器本体从上至下布置有沉降区(100)、反应区(200)以及填料区(300)，所述反应器本体靠近所述填料区(300)的位置设置有污水进入口(330)，所述污水进入口(330)连通有污水输送装置(510)，所述填料区(300)用于污水的过滤及分流，所述反应区(200)用于发生硫自养反硝化反应，所述沉降区(100)用于氮气的分离，所述反应器本体靠近所述沉降区(100)的位置设置有排气口(120)、排水口(130)以及回流口(140)，所述回流口(140)与所述进入口(330)之间连接有循环装置(520)。

2.根据权利要求1所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述反应器本体为两端密闭的筒体，其中，所述反应区(200)的直径小于所述沉降区(100)和所述填料区(300)的直径，所述反应区(200)与所述沉降区(100)或所述填料区(300)对接处的形状呈漏斗形。

3.根据权利要求2所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述填料区(300)、所述反应区(200)、所述沉降区(100)三者的直径比例为(2～2.5):1:(2～2.5)，所述填料区(300)、所述反应区(200)、所述沉降区(100)三者的厚度比例为1：(5～8)：1。

4.根据权利要求1所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述填料区(300)包括从下至上依次设置的石英砂填料层(310)和硫磺填料层(340)。

5.根据权利要求4所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述石英砂填料层(310)内的石英砂的填充比为5％～7.5％，所述石英砂的粒径为0.5～1.0mm。

6.根据权利要求4所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述硫磺填料层(340)内的硫磺的填充比为0％～5％，所述硫磺的粒径为0.1～0.5mm。

7.根据权利要求4所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述石英砂填料层(310)的底部设置有分流器(320)，所述分流器(320)连通所述污水进入口(330)，所述分流器(320)包括若干个阵列分布于所述石英砂填料层(310)底部的出水口。

8.根据权利要求4所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述反应区(200)填充有以硫为电子供体的自养反硝化污泥(220)，所述自养反硝化污泥(220)内污泥的浓度为5000～10000mg/L，其中，所述反应区(200)靠近所述沉降区(100)的位置设置有用于硫磺投放的投料口(210)。

9.根据权利要求1所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述沉降区(100)设置有三相分离器(110)，所述三相分离器(110)连通所述排气口(120)，所述排水口(130)和所述回流口(140)的设置高度均高于所述三相分离器(110)。

10.根据权利要求1所述的自养反硝化流化床反应器，其特征在于：所述污水输送装置(510)和所述循环装置(520)均为水泵。