CN103601293A - 一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，包括反应器本体，所述的反应器本体自下而上分为厌氧区、缺氧区和好氧区，上述所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的内部均设置有若干块挡板且若干块所述的挡板上下错位设置；所述的厌氧区的右侧设有填料床；所述的厌氧区和缺氧区内分别添加厌氧氨氧化颗粒污泥和自养/异养反硝化颗粒污泥；所述的好氧区内添加短程硝化轻质生物载体，并设置有若干组曝气系统，所述的缺氧区的右侧通过缺口与好氧区贯通。本发明在单一的塔式生物反应器内完成碳、氮、硫污染物的同步去除，反应器结构紧凑且可回收单质硫资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器。
背景技术
随着社会经济的不断发展,大量富含有机物、氨氮及硫化物的复杂废水，如化工生产废水、农产品加工废水、厌氧消化液等，排入自然水体中，引起十分严重的水污染问题。
同时含有机物、氨氮及硫化物废水的传统生物处理技术主要是多步组合工艺。废水中的有机物主要通过厌氧消化和好氧活性污泥工艺进行去除；氨氮污染物主要通过生物法去除，常规的生物处理法主要是硝化-反硝化工艺；硫化物的传统处理方法主要有气提法、外加消石灰的化学沉淀法及好氧氧化法。
近20年来，在国际上涌现了多种新型脱氮和除硫耦合工艺。其一是短程硝化-反硝化工艺，该工艺不仅在短程硝化工序节约可观的曝气能耗，还可以在异养反硝化阶段实现碳和氮的同步去除；其二是短程硝化-厌氧氨氧化工艺，该工艺因其经济高效而逐渐被公众所接受；其三是自养反硝化工艺，该工艺利用功能微生物脱氮硫杆菌（Thiobacillus denitrificans）在缺氧条件下，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，以硫化物为电子供体，进行自养反硝化作用，不仅实现氮和硫的同步去除，还可以回收单质硫资源。
若将上述新型工艺有机结合，既可减少传统好氧除碳工艺和全程硝化工艺的曝气能耗，也可在反硝化过程中以硫化物作为辅助电子供体，解决碳源不足的问题，达到以废制废、废物多级利用的理想效果。
发明内容
为了克服现有塔式生物反应器功能单一的缺点，本发明提供一种可实现自养反硝化、异养反硝化、短程硝化、厌氧氨氧化多步工艺耦合的同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器。
本发明通过巧妙的构型设置，在单一的塔式生物反应器中，实现自养反硝化、异养反硝化、短程硝化、厌氧氨氧化多步工艺的耦合，将废水中的碳、氮、硫污染物分别转化为二氧化碳、氮气和单质硫，实现同步碳、氮、硫去除并可回收单质硫资源。
本发明采用的技术方案是：
一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，包括反应器本体、底座、竖直支架以及水平支架，所述的反应器本体、竖直支架均固设在所述的底座上，所述的水平支架的两端固设在所述的竖直支架上，其特征在于：所述的反应器本体自下而上分为厌氧区、缺氧区和好氧区，上述所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的内部均设置有若干块挡板且若干块所述的挡板上下错位设置；所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的底部分别设置排泥口，所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的中下端分别设置取样口；
所述的厌氧区的右侧设有填料床，所述的填料床的右侧下端设有总出水口，所述的总出水口连接出水管，所述的出水管通过紧固件固定于所述的竖直支架上；
所述的缺氧区的左侧中下端设有总进水口；所述的厌氧区和缺氧区内分别添加厌氧氨氧化颗粒污泥和自养/异养反硝化颗粒污泥；
所述的好氧区内添加短程硝化轻质生物载体，并设置有若干组曝气系统，每组所述的曝气系统由设置在好氧区上部的曝气管以及通过中空曝气导引管与曝气管连接的曝气头构成，所述的中空曝气导引管通过紧固件固定于水平支架上；
所述的缺氧区的右侧通过缺口与好氧区贯通，所述的好氧区的左侧设有好氧区出水口，所述的好氧区出水口通过污水回流管、厌氧区进水管分别与缺氧区回流口及厌氧区进水口连通。
进一步，所述的反应器本体呈立方体结构；所述的反应器本体的长、宽、高之比为：1:0.7～0.9:3～4，所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的体积之比为：1:0.8～1:1～1.2。
进一步，所述的挡板的长度L1与反应器本体的高之比为：1：3.5～4，挡板的宽度L2与反应器本体的宽之比为：1：1，所述的厌氧区、缺氧区内的挡板间的距离L3与挡板的长度L1之比分别为1：8～10；所述的好氧区内挡板间的距离L4与挡板的长度L1之比为1：3～8。
进一步，所述的填料床内设置软性聚乙烯圆形填料。
进一步，所述的总出水口下方距反应器本体底部的距离L5与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的总进水口下端距缺氧区底部的距离L6与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
进一步，所述的好氧区出水口下端距缺氧区底部的距离L7与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
进一步，所述的缺氧区回流口上端距缺氧区顶部的距离L8与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的厌氧区进水口上端距厌氧区顶部的距离L9与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
本发明的有益效果体现在：1）在单一的塔式生物反应器内完成碳、氮、硫污染物的同步去除，反应器结构紧凑；2）可回收单质硫资源；3）反应器内设置不同的分区及各分区内设置多级挡板，可实现各区的功能分化和优化；4）反应器好氧区中添加轻质载体，较少的曝气量即可实现床层湍动，能耗较低。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
具体实施方式
参照图1，一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，包括反应器本体1、底座、竖直支架2以及水平支架，所述的反应器本体1、竖直支架2均固设在所述的底座上，所述的水平支架的两端固设在所述的竖直支架2上，所述的反应器本体1自下而上分为厌氧区3、缺氧区4和好氧区5，上述所述的厌氧区3、缺氧区4和好氧区5的内部均设置有若干块挡板6且若干块所述的挡板6上下错位设置；所述的厌氧区3、缺氧区4和好氧区5的底部分别设置排泥口7，所述的厌氧区3、缺氧区4和好氧区5的中下端分别设置取样口8；
所述的厌氧区3的右侧设有填料床9，所述的填料床9的右侧下端设有总出水口10，所述的总出水口10连接出水管11，所述的出水管11通过紧固件12固定于所述的竖直支架2上；
所述的缺氧区4的左侧中下端设有总进水口13；所述的厌氧区3和缺氧区4内分别添加厌氧氨氧化颗粒污泥和自养/异养反硝化颗粒污泥；
所述的好氧区5内添加短程硝化轻质生物载体，并设置有三组曝气系统，每组所述的曝气系统由设置在好氧区5上部的曝气管14以及通过中空曝气导引管15与曝气管14连接的曝气头16构成，所述的中空曝气导引管15通过紧固件12固定于水平支架上；
所述的缺氧区4的右侧通过缺口17与好氧区5贯通，所述的好氧区5的左侧设有好氧区出水口18，所述的好氧区出水口18通过污水回流管19、厌氧区进水管21分别与缺氧区回流口20及厌氧区进水口22连通。
进一步，所述的反应器本体1呈立方体结构；所述的反应器本体1的长、宽、高之比为：1:0.7～0.9:3～4，所述的厌氧区3、缺氧区4和好氧区5的体积之比为：1:0.8～1:1～1.2。
进一步，所述的挡板6的长度L1与反应器本体的高之比为：1：3.5～4，挡板6的宽度L2与反应器本体的宽之比为：1：1，所述的厌氧区3、缺氧区4内的挡板间的距离L3与挡板的长度L1之比分别为1：8～10；所述的好氧区5内挡板间的距离L4与挡板的长度L1之比为1：3～8。
进一步，所述的填料床9内设置软性聚乙烯圆形填料。
进一步，所述的总出水口10下方距反应器本体底部的距离L5与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的总进水口13下端距缺氧区底部的距离L6与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
进一步，所述的好氧区出水口18下端距缺氧区底部的距离L7与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
进一步，所述的缺氧区回流口20上端距缺氧区顶部的距离L8与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的厌氧区进水口22上端距厌氧区顶部的距离L9与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
本发明所述的反应器可由有机玻璃或钢板构建。废水由总进水口13进入后通过缺氧区4内设置的挡板6在自养/异养反硝化颗粒污泥的作用下，泥水充分混合，利用进水中含有的有机物和硫化物，以及回流自好氧区的亚硝酸盐，发生以硫化物和有机物作为电子供体的自养/异养反硝化反应，实现碳、氮、硫的同步去除；经缺氧区处理后的废水通过缺口17进入好氧区5，好氧区5内部设置的三组曝气系统可提供氧气，短程硝化轻质生物载体中的好氧氨氧化菌将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐；好氧区出水口18引出的一部分废水回流至缺氧区4，为反硝化提供电子受体（亚硝酸盐）；好氧区出水口18引出的另一部分废水经厌氧区进水管21，由厌氧区进水口22进入厌氧区3，在厌氧区3内，厌氧氨氧化颗粒污泥将好氧区5反应生成的亚硝酸盐、废水中含有的未经反应的氨氮转化为氮气，经过处理的污水经过填料床9后由出水管11排出。反应器中污水借助势能自动回流、经多级处理，最终完成有机物、氨氮、硫化物的同步处理，各反应区设置独立的排泥口7，按需排泥，以保持高污泥活性；各区多级挡板6间均设有独立的取样口8，方便实时监控反应器的运行。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，包括反应器本体、底座、竖直支架以及水平支架，所述的反应器本体、竖直支架均固设在所述的底座上，所述的水平支架的两端固设在所述的竖直支架上，其特征在于：所述的反应器本体自下而上分为厌氧区、缺氧区和好氧区，上述所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的内部均设置有若干块挡板且若干块所述的挡板上下错位设置；所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的底部分别设置排泥口，所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的中下端分别设置取样口；
所述的厌氧区的右侧设有填料床，所述的填料床的右侧下端设有总出水口，所述的总出水口连接出水管，所述的出水管通过紧固件固定于所述的竖直支架上；
所述的缺氧区的左侧中下端设有总进水口；所述的厌氧区和缺氧区内分别添加厌氧氨氧化颗粒污泥和自养/异养反硝化颗粒污泥；
所述的好氧区内添加短程硝化轻质生物载体，并设置有若干组曝气系统，每组所述的曝气系统由设置在好氧区上部的曝气管以及通过中空曝气导引管与曝气管连接的曝气头构成，所述的中空曝气导引管通过紧固件固定于水平支架上；
所述的缺氧区的右侧通过缺口与好氧区贯通，所述的好氧区的左侧设有好氧区出水口，所述的好氧区出水口通过污水回流管、厌氧区进水管分别与缺氧区回流口及厌氧区进水口连通。
2.如权利要求1所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的反应器本体呈立方体结构；所述的反应器本体的长、宽、高之比为：1:0.7～0.9:3～4，所述的厌氧区、缺氧区和好氧区的体积之比为：1:0.8～1:1～1.2。
3.如权利要求2所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的挡板的长度L1与反应器本体的高之比为：1：3.5～4，挡板的宽度L2与反应器本体的宽之比为：1：1，所述的厌氧区、缺氧区内的挡板间的距离L3与挡板的长度L1之比分别为1：8～10；所述的好氧区内挡板间的距离L4与挡板的长度L1之比为1：3～8。
4.如权利要求3所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的填料床内设置软性聚乙烯圆形填料。
5.如权利要求4所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的总出水口下方距反应器本体底部的距离L5与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的总进水口下端距缺氧区底部的距离L6与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
6.如权利要求5所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的好氧区出水口下端距缺氧区底部的距离L7与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
7.如权利要求6所述的一种同步去除碳、氮、硫塔式生物反应器，其特征在于：所述的缺氧区回流口上端距缺氧区顶部的距离L8与反应器本体的高度之比为：1:25～30；所述的厌氧区进水口上端距厌氧区顶部的距离L9与反应器本体的高度之比为：1:25～30。
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