CN105174445B - 一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器 - Google Patents
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Abstract
一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，包括反应器本体，反应器本体内腔从上到下依次分为集气室、布水区、混合填料层反应室和排泥区，集气室顶部设有排气管；布水区通过进水管与外界水源连通，进水管的出水口朝上，向上布水；混合填料层反应室和排泥区之间通过多孔隔板分隔，混合填料层反应室填充多层填料；排泥区侧壁外接出水管，出水管进水口位于反应器本体底部排泥管的上方，出水管末端出水口与带储水室出水口的储水室连通。本发明的有益效果是：填料性能互补，有效截留悬浮污染物，提高反应器内的生物持留，防止污泥流失；布水均匀；出水管从主体底部取水，高处溢流出水，实现泥水分离；传质和混合性能优，兼具逆流化床和填料床的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器。
背景技术
作为一种新型生物脱氮工艺，厌氧氨氧化具有剩余污泥产量少、运行成本低等优点，应用前景十分广阔。然而，由于受到多种因素制约，该工艺的应用也受到一定的限制，如：传统的升流式反应器利用回流和水力搅拌进行泥水混合，可能造成污泥的破碎和流失，使反应器内生物量下降，且影响出水水质，加之厌氧氨氧化菌对氮素负荷变化较为敏感，极易导致出水氮素浓度波动，处理效果不稳定；反应器内还可能由于水力条件的改变而产生死区。
此外，启动过程污泥流失严重，采用传统的单一填料厌氧氨氧化反应器仍难以有效持留污泥，导致工艺启动过程耗时较长。这些状况阻碍着厌氧氨氧化工艺的规模化应用，是进一步开发厌氧氨氧化生物反应器处理潜能过程中亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有厌氧氨氧化生物反应器存在污泥流失严重、使反应器内生物量下降，且影响出水水质，易导致出水氮素浓度波动，处理效果不稳定、产生死区的不足，本发明提供一种脱氮能力和抗负荷冲击能力强、运行稳定的降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器。
本发明所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，包括反应器本体，其特征在于：所述的反应器本体的内腔从上到下依次分为集气室、布水区、混合填料层反应室和排泥区，所述的集气室顶部设有排气管；所述的布水区通过进水管与外界水源连通，并且所述的进水管的出水口朝上向上布水；所述的混合填料层反应室和所述的排泥区之间通过多孔隔板分隔，所述的混合填料层反应室填充多层填料；所述的排泥区侧壁外接出水管，所述的出水管的进水口位于所述的反应器本体底部的排泥管的上方，所述的出水管末端出水口与带储水室出水口的储水室连通。
所述的进水管的尾部水平贯穿所述的反应器本体布水区侧壁的进水孔，所述的进水孔的高度与所述的反应器本体高度之比为0.8～0.7:1，并且进水管末端的出水口作为布水端90°向上弯折，保证进水管向上布水，进水管出水口位于反应器本体液面处。
所述的混合填料层反应室呈圆筒状，高径比4～10:1。
所述的混合填料层反应室横截面积与底部排泥区最大横截面积之比为1:1。
所述的混合填料层反应室填充4层填料，所述的混合填料层反应室的顶层和底层填充陶瓷十字环填料；所述的混合填料层反应室中部填料层根据堆密度由小到大自上而下放置闭孔型聚氨酯泡沫块填料和聚乙烯花环圆柱体填料。
所述的混合填料层反应室的填料厚度与反应器本体高度之比为0.5～0.6：1；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料边长为20～25mm，比表面积0.3～0.4m2/g，堆密度为20～30kg/m3；所述聚乙烯花环圆柱体填料直径为43～73mm、高20～30mm，比表面积130～185m2/m3，堆密度为100～111kg/m3；所述陶瓷十字环填料直径为50～100mm、高5～10mm，比表面积145～11m2/m3，堆密度600～850kg/m3；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料、所述的聚乙烯花环圆柱体填料和陶瓷十字环填料的投加体积比为1:1:1.5～2。
所述的多孔隔板的孔径为20～25mm。
所述的出水管的前部贯穿排泥区侧壁的出水孔水平伸入反应器主体的排泥区，所述的出水孔位于所述的多孔隔板所在的水平基准面与底部椎体上部所在的水平基准面之间，出水管的前端90°向下弯折后连接吸水喇叭口；出水管尾部沿着反应器外壁向上连接至储水室底部。
所述的排泥区为倒锥体结构，并且所述的倒锥体结构的侧壁与基准水平面的夹角α为45°～60°。
本发明的有益效果是：1)设置的组合填料性能互补，易于生物附着，缩短了反应器启动时间，生物量浓度较高，组合布置还避免了气体释放不畅引起的填料上浮；2)设置的混合填料层结构，一方面能有效截留悬浮污染物，保证出水水质；另一方面能够显著提高反应器内的生物持留，防止污泥流失，提高了厌氧氨氧化反应器抗水力冲击和负荷冲击的能力；3)进水口垂直向上布水，水流布散于反应器主体内的气液交界面后，逐渐向下跌落于填料层工作面，从而达到均匀布水的目的；4)出水管从主体底部取水，沿外壁至与反应器主体内液面等高处溢流出水，实现泥水分离，保证了出水水质；5)传质和混合性能优，兼具逆流化床和填料床的优势。
附图说明
图1是本发明的结构图(A、B、C、D、E、F处箭头均代表液体的流动方向)。
图2是本发明的多孔隔板的结构图。
图3是本发明的反应器本体内腔结构图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，包括反应器本体，所述的反应器本体的内腔从上到下依次分为集气室10、布水区7、混合填料层反应室15和排泥区2，所述的集气室10顶部设有排气管8；所述的布水区7通过进水管11与外界水源连通，并且所述的进水管11的出水口朝上向上布水；所述的混合填料层反应室15和所述的排泥区2之间通过多孔隔板16分隔，所述的混合填料层反应室15填充多层填料；所述的排泥区2侧壁外接出水管4，所述的出水管4的进水口位于所述的反应器本体底部的排泥管1的上方，所述的出水管4末端出水口与带储水室出水口5的储水室6连通。
所述的进水管11的尾部水平贯穿所述的反应器本体布水区7侧壁的进水孔，所述的进水孔的高度与所述的反应器本体高度之比为0.8～0.7:1，并且进水管11末端的出水口作为布水端90°向上弯折，保证进水管11向上布水，进水管出水口位于反应器本体液面处。
所述的混合填料层反应室15呈圆筒状，高径比4～10:1。
所述的混合填料层反应室15横截面积与底部排泥区2最大横截面积之比为1:1。
所述的混合填料层反应室15填充4层填料，所述的混合填料层反应室15的顶层和底层填充陶瓷十字环填料12；所述的混合填料层反应室15中部填料层根据堆密度由小到大自上而下放置闭孔型聚氨酯泡沫块填料13和聚乙烯花环圆柱体填料14。
所述的混合填料层反应室15的填料厚度与反应器本体高度之比为0.5～0.6：1；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料13边长为20～25mm，比表面积0.3～0.4m2/g，堆密度为20～30kg/m3；所述聚乙烯花环圆柱体填料14直径为43～73mm、高20～30mm，比表面积130～185m2/m3，堆密度为100～111kg/m3；所述陶瓷十字环填料12直径为50～100mm、高5～10mm，比表面积145～11m2/m3，堆密度600～850kg/m3；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料13、所述的聚乙烯花环圆柱体填料14和陶瓷十字环填料12的投加体积比为1:1:1.5～2。
所述的多孔隔板16的孔径为20～25mm。
所述的出水管4的前部贯穿排泥区2侧壁的出水孔水平伸入反应器主体的排泥区2，所述的出水孔位于所述的多孔隔板16所在的水平基准面与底部椎体上部所在的水平基准面之间，出水管4的前端90°向下弯折后连接吸水喇叭口3；出水管4尾部沿着反应器外壁向上连接至储水室6底部。
所述的排泥区2为倒锥体结构，并且所述的倒锥体结构的侧壁与基准水平面的夹角α为45°～60°。
本发明所提供的降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器的使用方法为：废水由反应器本体9侧壁上的进水管11通入布水区7，在混合填料层反应室15内废水与附着在填料层上的厌氧氨氧化菌进行充分接触，在厌氧氨氧化菌的作用下废水中的氨和亚硝酸盐发生反应同步得到去除，并产生氮气，氮气通过反应器本体9顶端的集气室10收集，并由排气管8逸出反应器本体9；混合填料层反应室15的顶层和底层填料采用堆密度较大的陶瓷十字环填料12，以防止填料上浮干扰布水或填料穿过下方的多孔隔板16堵塞排泥口1；而混合填料层反应室15中部的填料层根据堆密度由小到大自上而下铺设则减小了填料层自重引发的对下方填料层的压迫形变，长期运行仍然能够保持较高的传质性能；废水经混合填料层生物膜处理和过滤，通过混合填料层反应室15下端的多孔隔板16后经由吸水喇叭口3进入出水管4，由置于反应器本体9外部的储水室6上的出水口5流出，吸水喇叭口3的设置能有效防止脱落的微生物进入出水管4或堵塞管口；填料层脱落的微生物由于重力作用落入排泥区2底部，经由排泥管1排出反应器本体9。
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包括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 (8)
1.一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，包括反应器本体，其特征在于：所述的反应器本体的内腔从上到下依次分为集气室、布水区、混合填料层反应室和排泥区，所述的集气室顶部设有排气管；所述的布水区通过进水管与外界水源连通，并且所述的进水管的出水口朝上，向上布水；所述的混合填料层反应室和所述的排泥区之间通过多孔隔板分隔，所述的混合填料层反应室填充4层填料，所述的混合填料层反应室的顶层和底层填充陶瓷十字环填料；所述的混合填料层反应室中部填料层根据堆密度由小到大自上而下放置闭孔型聚氨酯泡沫块填料和聚乙烯花环圆柱体填料；所述的排泥区侧壁外接出水管，所述的出水管的进水口位于所述的反应器本体底部的排泥管的上方，所述的出水管末端出水口与带储水室出水口的储水室连通。
2.如权利要求1所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的进水管的尾部水平贯穿所述的反应器本体布水区侧壁的进水孔，所述的进水孔的高度与所述的反应器本体高度之比为0.8～0.7:1，并且进水管末端的出水口作为布水端90°向上弯折，保证进水管向上布水，进水管出水口位于反应器本体液面处。
3.如权利要求1所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的混合填料层反应室呈圆筒状，高径比4～10:1。
4.如权利要求3所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的混合填料层反应室横截面积与底部排泥区最大横截面积之比为1:1。
5.如权利要求4所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的混合填料层反应室的填料厚度与反应器本体高度之比为0.5～0.6：1；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料边长为20～25mm，比表面积0.3～0.4m2/g，堆密度为20～30kg/m3；所述聚乙烯花环圆柱体填料直径为43～73mm、高20～30mm，比表面积130～185m2/m3，堆密度为100～111kg/m3；所述陶瓷十字环填料直径为50～100mm、高5～10mm，比表面积145～11m2/m3，堆密度600～850kg/m3；所述的闭孔型聚氨酯泡沫块填料、所述的聚乙烯花环圆柱体填料和陶瓷十字环填料的投加体积比为1:1:1.5～2。
6.如权利要求1所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的多孔隔板的孔径为20～25mm。
7.如权利要求1所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的出水管的前部贯穿排泥区侧壁的出水孔水平伸入反应器主体的排泥区，所述的出水孔位于所述的多孔隔板所在的水平基准面与底部椎体上部所在的水平基准面之间，出水管的前端90°向下弯折后连接吸水喇叭口；出水管尾部沿着反应器外壁向上连接至储水室底部。
8.如权利要求7所述的一种降流式混合填料层厌氧氨氧化生物反应器，其特征在于：所述的排泥区为倒锥体结构，并且所述的倒锥体结构的侧壁与基准水平面的夹角α为45°～60°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |