CN202785805U - 一种一体化笼式脱氮反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化笼式脱氮反应器。反应器本体从下到上依次设进水区、反应区和分离区，进水区从下到上依次设排泥管、水流转向区、进水管和进气管，进气管上端设曝气头；反应区设纵隔板分为好氧区和厌氧区，分别由四块穿孔挡板分隔为三个笼子，笼内充填1/4~1/3下沉/上浮多孔填料；分离区设纵隔板分为沉淀区和释气区，并通过上导流板和下导流板贯通，沉淀区顶端设溢流堰，溢流槽底部设出水管。本实用新型融短程硝化与厌氧氨氧化于一体，可避免亚硝酸盐积累所致的生物毒性，也可克服基质比例调控难题；功能菌的空间分布相对固定，有利于微生态环境的优化；在上升气流的驱动下，反应液内循环，硝化与脱氮交替进行，有助于传质和反应，提高容积脱氮效能。

Description

一种一体化笼式脱氮反应器

技术领域

本实用新型涉及一种生物脱氮反应器，尤其涉及一种一体化笼式脱氮反应器。

背景技术

经过“十一五”期间的控污减排，化学需氧量得到有效控制，氨氮污染上升为主要环境问题。根据环保部发布的环境状况公报，2010 年全国废水氨氮排放量为120.3 万吨，氨氮已成为七大水系的主要污染指标。有机污染物被去除后，低碳氮比成了未达标废水的主要水质特点。由于未达标废水的C/N比往往不能满足传统脱氮技术所需值，此类废水的生物处理面临严峻挑战。因此，低碳氮比废水的生物处理，已经成为环境污染控制领域的重大课题。

短程硝化-厌氧氨氧化工艺是一种自养型生物脱氮工艺，该工艺所涉及的亚硝酸细菌和厌氧氨氧化菌均为自养型微生物，不需要添加有机碳源。这一新工艺的出现为低碳氮比废水的生物处理带来了曙光，因此倍受环境工程界的青睐。但是，在传统设计中，短程硝化工艺和厌氧氨氧化工艺通常被分置于两个装置中进行，易造成亚硝酸盐积累，抑制氨氧化作用，限制工艺的效能；此外，由于厌氧氨氧化工艺所需氨氮和亚硝氮的比例为1:1.32，这样的基质比例在实际工程中很难调控。若能将两工艺置于同一个装置中进行，使亚硝酸盐边生产边利用，则可摆脱上述困境。

    将短程硝化工艺与厌氧氨氧化工艺合二为一，开发一体化笼式脱氮反应器，不仅可以缩减反应器体积，减少占地面积，节约基建投资，还可以加快生物脱氮反应速率，缓解基质自抑制和产物抑制；优化微生物群落结构，强化生物脱氮效果；此外，一体化笼式脱氮反应器操作简单，管理容易，适用于各类含氮废水，尤其是低碳氮比废水的脱氮处理。

发明内容

本实用新型目的是克服现有技术的不足，提供一种一体化笼式脱氮反应器。

一体化笼式脱氮反应器从下到上依次设有进水区、反应区和分离区；包括排泥管、水流转向区、进水管、进气管、曝气头、多孔填料、穿孔挡板、好氧区、厌氧区、第一纵隔板、下导流板、出水管、上导流板、溢流槽、溢流堰、释气区、沉淀区和第二纵隔板。

反应器本体内设有第一纵隔板，进水区底部第一纵隔板下端设有水流转向区，水流转向区底部设有排泥管，进水区中部设有进水管、进气管，进水区上部设有曝气头，进气管与曝气头相连。

反应区通过第一纵隔板分为好氧区和厌氧区，好氧区由四块穿孔挡板分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3下沉多孔填料；厌氧区由四块穿孔挡板分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3上浮多孔填料；

分离区上部设有第二纵隔板，并分为沉淀区和释气区，第二纵隔板下端设有上导流板，第一纵隔板上端设有下导流板，形成导流通道，沉淀区和释气区通过导流通道相连，沉淀区顶端设有溢流堰，形成溢流槽，溢流槽底部设出水管。

所述的进水区、反应区和分离区的高度之比为1：3：1，截面积之比为4：4：9；所述的好氧区和厌氧区的高度相等，截面积之比为2:1～3:2；所述的沉淀区和释气区的截面积之比为3:2；所述的水流转向区底角γ为60°；上导流板和下导流板倾角β为60°。

与现有生物脱氮技术相比，本实用新型具有明显的优势：1）反应器从下到上分为进水区、反应区和分离区三个单元，相邻单元衔接紧密，功能互补，占地面积小；2）反应区分为好氧区和厌氧区，将短程硝化与厌氧氨氧化融于一体，实现自养生物脱氮的一体化；3）采用气升式内循环，使液体流态兼具推流式和完全混合式特征，生物反应速度快，基质自抑制和产物抑制程度低，脱氮效果好；4）采用分割区室，为生物膜提供相对稳定的生态环境，并使各区室生物群落达到最优化，强化生物脱氮效果；5）释气区气水分离与沉淀区泥水分离协同作用、相互配合，气液固三相分离效果好；6）反应器耐高浓度氨氮废水，总氮去除率和容积去除率较高，且负荷冲击耐受性强。

附图说明

图1是一体化笼式脱氮反应器结构示意图；

图2是一体化笼式脱氮反应器结构A-A剖视图；

图3是一体化笼式脱氮反应器结构B-B剖视图；

图中：排泥管1、水流转向区2、进水管3、进气管4、曝气头5、多孔填料6、穿孔挡板7、好氧区8、厌氧区9、第一纵隔板10、下导流板11、出水管12、上导流板13、溢流槽14、溢流堰15、释气区16、沉淀区17、第二纵隔板18。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一体化笼式脱氮反应器从下到上依次设有进水区I、反应区II和分离区III；包括排泥管1、水流转向区2、进水管3、进气管4、曝气头5、多孔填料6、穿孔挡板7、好氧区8、厌氧区9、第一纵隔板10、下导流板11、出水管12、上导流板13、溢流槽14、溢流堰15、释气区16、沉淀区17和第二纵隔板18。

反应器本体内设有第一纵隔板10，进水区I底部第一纵隔板10下端设有水流转向区2，水流转向区2底部设有排泥管1，进水区I中部设有进水管3和进气管4，进水区I上部设有曝气头5，进气管4与曝气头5相连。

反应区II通过第一纵隔板10分为好氧区8和厌氧区9，好氧区8由四块穿孔挡板7分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3下沉多孔填料6；厌氧区9由四块穿孔挡板7分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3上浮多孔填料6。

分离区III上部设有第二纵隔板18，并分为沉淀区17和释气区16，第二纵隔板18下端设有上导流板13，第一纵隔板10上端设有下导流板11，形成导流通道，沉淀区17和释气区16通过导流通道相连，沉淀区17顶端设有溢流堰15，形成溢流槽14，溢流槽14底部设出水管12。

所述的进水区I、反应区II和分离区III的高度之比为1：3：1，截面积之比为4：4：9；所述的好氧区8和厌氧区9的高度相等，截面积之比为2:1～3:2；所述的沉淀区17和释气区16的截面积之比为3:2；所述的水流转向区2底角γ为60°；上导流板13和下导流板11倾角β为60°。

一体化笼式脱氮反应器可用PVC板或钢板制作，其工作过程如下：含氨氮废水由进水区I底部经进水管3进入反应器，空气则经由进气管4进入反应器，经曝气头5切割后以微气泡形式从其表面溢出，与附近区域泥水混合物迅速混合，并带动其沿好氧区8上升。空气与泥水混合物的快速上升会在进水区I右侧底部形成负压，将进水区I左侧的泥水混合物经由水流转向区2吸入进水区I右侧，并与进水、空气掺合后沿好氧区8上升。

好氧区8内多孔填料6表面生物膜在与上升泥水混合物接触的过程中，摄取液相主体中的溶解氧和氨氮，在亚硝化细菌的作用下，将部分氨氮氧化成亚硝酸盐，并将产物运输至液相主体。泥水混合物进入厌氧区9后，其内多孔填料6表面生物膜在与下降泥水混合物接触的过程中，摄取液相主体中的亚硝酸盐和未被氧化的氨氮，在厌氧氨氧化菌的作用下，将二者转化成氮气释出。此外，随液相主体循环的絮状污泥也会参与短程硝化和厌氧氨氧化过程。

泥水混合物和大部分空气进入释气区16，发生气体和泥水混合物的分离。空气经由液面逃逸至外部环境，泥水混合物则转向下，经由上导流板13和下导流板11形成的导流通道进入沉淀区17底部。大部分泥水混合物向下沿厌氧区9下降，一部分泥水混合物则向上运动，在沉淀区17发生泥水分离。上清液经由溢流堰15汇入溢流槽14通过出水管12排出，沉淀污泥则转向下随大部分泥水混合物沿厌氧区9下降。

本实用新型中反应区II高效生物脱氮的关键在于气速控制。根据基质流量，调节空气流量，使大约60%的氨氮在好氧区8内转化为亚硝酸盐，剩余部分氨氮与生成的亚硝酸盐在厌氧区9内被转化成氮气；同时保证泥水混合物在上升气流作用下在反应器内往复循环，使反应液交替处于好氧和厌氧环境中，分别进行短程硝化和厌氧氨氧化过程，达到高效生物脱氮的效果。通过反应区II内循环结构设计强化其脱氮效果。

Claims (5)

1.一种一体化笼式脱氮反应器，其特征在于：反应器本体从下到上依次设有进水区（I）、反应区（II）和分离区（III）；包括排泥管（1）、水流转向区（2）、进水管（3）、进气管（4）、曝气头（5）、多孔填料（6）、穿孔挡板（7）、好氧区（8）、厌氧区（9）、第一纵隔板（10）、下导流板（11）、出水管（12）、上导流板（13）、溢流槽（14）、溢流堰（15）、释气区（16）、沉淀区（17）和第二纵隔板（18）；

反应器本体内设有第一纵隔板（10），进水区（I）底部第一纵隔板（10）下端设有水流转向区（2），水流转向区（2）底部设有排泥管（1），进水区（I）中部设有进水管（3）和进气管（4），进水区（I）上部设有曝气头（5），进气管（4）与曝气头（5）相连；

反应区（II）通过第一纵隔板（10）分为好氧区（8）和厌氧区（9），好氧区（8）由四块穿孔挡板（7）分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3下沉多孔填料（6）；厌氧区（9）由四块穿孔挡板（7）分隔为三个笼子，每个笼子充填1/4~1/3上浮多孔填料（6）；

分离区（III）上部设有第二纵隔板（18），并分为沉淀区（17）和释气区（16），第二纵隔板（18）下端设有上导流板（13），第一纵隔板（10）上端设有下导流板（11），形成导流通道，沉淀区（17）和释气区（16）通过导流通道相连，沉淀区（17）顶端设有溢流堰（15），形成溢流槽（14），溢流槽（14）底部设出水管（12）。

2.根据权利1所述的一种一体化笼式脱氮反应器，其特征在于：所述的进水区（I）、反应区（II）和分离区（III）的高度之比为1：3：1，截面积之比为4：4：9。

3.根据权利1所述的一种一体化笼式脱氮反应器，其特征在于：所述的好氧区（8）和厌氧区（9）的高度相等，截面积之比为2:1～3:2。

4.根据权利1所述的一种一体化笼式脱氮反应器，其特征在于：所述的沉淀区（17）和释气区（16）的截面积之比为3:2。

5.根据权利1所述的一种一体化笼式脱氮反应器，其特征在于：所述的水流转向区（2）底角γ为60°；上导流板（13）和下导流板（11）倾角β为60°。

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