一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、底座、設(shè)置在反應(yīng)器本體外圍的支架、出水總管以及用于與外界水源連通的進水總管，所述的反應(yīng)器本體的內(nèi)腔通過豎隔板分隔成獨立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通過第二進水管連通；所述的第一腔為用于填裝厭氧顆粒污泥的厭氧消化單元；所述的第二腔從上到下依次分成帶曝氣裝置的進水區(qū)、用于填充輕質(zhì)生物載體的短程硝化單元、用于填充懸浮填料的厭氧氨氧化單元以及出水區(qū)；所述的厭氧氨氧化單元底部設(shè)置有帶控制閥門的第二排泥口；所述的出水區(qū)設(shè)有用于與出水總管連通的出水口。本發(fā)明可充分回收利用廢水中的有機物所含能源，脫氮成本低，實現(xiàn)廢水處理過程綜合產(chǎn)能。
【專利說明】
一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的日益發(fā)展和工業(yè)化的加速，許多工廠排放的廢水含有大量的有機物和氨氮，如農(nóng)產(chǎn)品加工廢水、化工生產(chǎn)廢水和厭氧消化液等，不符合日益嚴格的廢水排放標準，嚴重污染水環(huán)境，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，進一步加劇水資源危機。此外，在能源日益緊張的今天，需要大力倡導(dǎo)節(jié)能減排意識。故為了實現(xiàn)經(jīng)濟-環(huán)境-資源的可持續(xù)性發(fā)展，必須改進現(xiàn)有的廢水處理設(shè)備。
[0003]厭氧消化/短程硝化/厭氧氨氧化工藝是一種高度集成化除碳脫氮工藝。目前的工藝設(shè)計中，一般由于不能同時去除廢水中的有機物和氨氮，導(dǎo)致占地面積大、基建費用高、 處理流程復(fù)雜。若將厭氧消化/短程硝化/厭氧氨氧化工藝集成在同一裝置中進行，不僅可以減小占地面積、降低基建費用、簡化處理流程，同時達到除碳脫氮的目的，而且厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣可以用來發(fā)電，大大提高了能源利用率。因此，開發(fā)一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，具有重要的現(xiàn)實意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有設(shè)備占地面積大、費用高、能耗大的問題，本發(fā)明提供了一種占地面積小，費用低、節(jié)能減排的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器。
[0005]本發(fā)明所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、底座、設(shè)置在反應(yīng)器本體外圍的支架、出水總管以及用于與外界水源連通的進水總管，所述的反應(yīng)器本體和所述的支架都安裝在所述的底座上，所述的進水總管和所述的出水總管架設(shè)在所述的支架上，其特征在于:所述的反應(yīng)器本體的內(nèi)腔通過豎隔板分隔成獨立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通過第二進水管連通;所述的第一腔為用于填裝厭氧顆粒污泥的厭氧消化單元;所述的第二腔從上到下依次分成帶曝氣裝置的進水區(qū)、用于填充輕質(zhì)生物載體的短程硝化單元、用于填充懸浮填料的厭氧氨氧化單元以及出水區(qū)；所述的厭氧消化單元從上到下分為集氣區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，所述的集氣區(qū)裝有三相分離器，所述的集氣區(qū)的外圈設(shè)有溢流堰，并且所述的溢流堰上設(shè)有用于與第二腔進水區(qū)連通的第二進水管;所述的沉淀區(qū)設(shè)有帶控制閥門的第一排泥口和用于與進水總管連通的第一進水口；所述的三相分離器的頂部設(shè)有與集氣裝置連通的排氣管;所述的厭氧氨氧化單元底部設(shè)置有帶控制閥門的第二排泥口；所述的出水區(qū)設(shè)有用于與出水總管連通的出水口。
[0006]進一步，所述的反應(yīng)器本體呈長方體，反應(yīng)器本體的長、寬高比為3?3.5: 3.5? 4.5:1.5,且所述的厭氧消化單元、進水區(qū)、短程硝化單元、厭氧氨氧化單元、出水區(qū)的體積比為4?5:0 ? 08?0 ? 1:2:1:0 ? 03?0 ? 06。
[0007]進一步，所述的曝氣裝置包括曝氣管、中空曝氣導(dǎo)引管和曝氣頭，所述的中空曝氣導(dǎo)引管通過緊固件固定于所述的支架上，其中所述的中空曝氣引導(dǎo)管一端與曝氣管連通，另一端裝有曝氣頭，所述的曝氣頭位于所述的短程硝化單元的底部。
[0008]進一步，所述的短程硝化單元和厭氧氨氧化單元之間、厭氧氨氧化單元和出水區(qū)之間都設(shè)置穿孔板;所述的穿孔板內(nèi)設(shè)置截留孔，孔徑為8?10mm。
[0009]進一步，所述的短程硝化單元設(shè)置有中空玻璃微珠生物膜載體;所述的中空玻璃微珠生物膜載體相對于水的比重為0.2?0.3;所述的中空玻璃微珠的總投加量占短程硝化單元總體積的35%?40% ;所述的厭氧氨氧化單元內(nèi)有懸浮填料，所述的懸浮填料為K3型載體;所述的K3型載體形狀為圓柱，所述的K3型載體主體表面積、高度和直徑分別為500m2/ m3、12mm和25mm;所述的K3型載體相對于水的比重為0.9?1;所述的K3型載體的總投加量占厭氧氨氧化單元總體積的15%?35%。
[0010]進一步，所述的集氣區(qū)與所述的反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有一圈凸起，所述的三相分離器的底部與所述的擋圈之間留有間隙。
[0011]進一步，所述的凸起的縱剖面為三角形結(jié)構(gòu)。
[0012]進一步，所述的出水總管的底部與所述的出水口連通，所述的出水總管的上端架設(shè)在進水區(qū)與短程硝化單元之間的支架上。
[0013]本發(fā)明所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，它可由有機玻璃或者鋼板制作而成。厭氧消化單元直接投加厭氧顆粒污泥，輕質(zhì)生物載體從反應(yīng)器本體頂部直接投加。本發(fā)明運行方式如下:含有機物和氨氮的廢水由第一進水管進入?yún)捬跸瘑卧?，有機物首先通過水解發(fā)酵菌的作用生成揮發(fā)性脂肪酸、醇類和乳酸等，接著由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌轉(zhuǎn)化成乙酸、 氫氣和二氧化碳，然后再被產(chǎn)甲烷菌利用，最終轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳經(jīng)排氣管進入集氣裝置，而含氨氮的廢水經(jīng)溢流堰流入第二進水管，再經(jīng)第二進水管進入進水區(qū)，在曝氣作用下，上升氣流與下降水流相互接觸，兩相高速循環(huán)流動，在反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生強烈攪動作用，經(jīng)輕質(zhì)生物載體表面附著的氨氧化菌生物膜的催化，廢水中的部分氨氮生成亞硝氮;包含殘留的氨氮、亞硝氮的廢水依靠重力從短程硝化單元進入?yún)捬醢毖趸瘑卧?，?jīng)懸浮填料表面和內(nèi)部附著的厭氧氨氧化菌催化，氨氮和亞硝氮進行厭氧氨氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的氮氣經(jīng)穿孔板的空隙排出，出水經(jīng)出水總管排出反應(yīng)器本體。其中，曝氣所用的所述的曝氣管穿過中空曝氣導(dǎo)引管與曝氣頭相連，可將中空曝氣導(dǎo)引管和緊固件二者上下、左右、前后聯(lián)合調(diào)節(jié)或根據(jù)實際需要部分調(diào)節(jié)從而有效地控制曝氣頭所處的位置，并通過上下調(diào)節(jié)中空曝氣導(dǎo)引管能夠有效地控制中空玻璃微珠生物膜載體位置，從而控制短程硝化反應(yīng)。在單一反應(yīng)器集成厭氧消化、短程硝化和厭氧氨氧化工藝，該三種工藝承上啟下，處理周期長，轉(zhuǎn)化效果明顯；其次，穿孔板和截留圓孔的設(shè)置加強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和污泥截留能力；另外，輕質(zhì)載體及填料的設(shè)置提高反應(yīng)器的生物量。因此，本發(fā)明在單一反應(yīng)器中通過三種不同的反應(yīng)，不僅有效地去除含有機物和氨氮的廢水，而且具有占地面積小、基建成本低和節(jié)能減排等優(yōu)勢，充分實現(xiàn)了經(jīng)濟-環(huán)境-資源的一體化發(fā)展。
[0014]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:(1)反應(yīng)器集成了厭氧消化工藝、短程硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，能同時實現(xiàn)廢水中有機物的去除和脫氮，占地面積較小，基建費用低。(2)三種反應(yīng)承上啟下，其中厭氧消化過程產(chǎn)生的沼氣進行回收利用，可以達到節(jié)約能源的目的；短程硝化與厭氧氨氧化脫氮工藝的運行費用低，無需有機物，具有顯著經(jīng)濟效益特點。(3)水流基本依靠重力，減少了動力消耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明 [0〇17] 參照附圖:
[0018]本發(fā)明所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體1、底座2、設(shè)置在反應(yīng)器本體1外圍的支架3、出水總管以及用于與外界水源連通的進水總管，所述的反應(yīng)器本體1和所述的支架3都安裝在所述的底座2上，所述的進水總管和所述的出水總管架設(shè)在所述的支架3上，所述的反應(yīng)器本體1的內(nèi)腔通過豎隔板分隔成獨立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和第二腔通過第二進水管9連通;所述的第一腔為用于填裝厭氧顆粒污泥的厭氧消化單元4;所述的第二腔從上到下依次分成帶曝氣裝置的進水區(qū)5、用于填充輕質(zhì)生物載體的短程硝化單元6、用于填充懸浮填料的厭氧氨氧化單元7以及出水區(qū)8;所述的厭氧消化單元4從上到下分為集氣區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，所述的集氣區(qū)裝有三相分離器10,所述的集氣區(qū)的外圈設(shè)有溢流堰11，并且所述的溢流堰11上設(shè)有用于與第二腔進水區(qū)5連通的第二進水管9;所述的沉淀區(qū)設(shè)有帶控制閥門的第一排泥口 18和用于與進水總管連通的第一進水口 21;所述的三相分離器10的頂部設(shè)有與集氣裝置13連通的排氣管12;所述的厭氧氨氧化單元7底部設(shè)置有帶控制閥門的第二排泥口 19;所述的出水區(qū)8設(shè)有用于與出水總管連通的出水口。
[0019]進一步，所述的反應(yīng)器本體1呈長方體，反應(yīng)器本體1的長、寬高比為3?3.5:3.5? 4.5:1.5,且所述的厭氧消化單元4、進水區(qū)5、短程硝化單元6、厭氧氨氧化單元7、出水區(qū)8的體積比為4?5:0 ? 08?0 ? 1:2:1:0 ? 03?0 ? 06。
[0020]進一步，所述的曝氣裝置包括曝氣管14、中空曝氣導(dǎo)引管15和曝氣頭16,所述的中空曝氣導(dǎo)引管15通過緊固件17固定于所述的支架3上，其中所述的中空曝氣引導(dǎo)管15—端與曝氣管14連通，另一端裝有曝氣頭16,所述的曝氣頭16位于所述的短程硝化單元6的底部。
[0021]進一步，所述的短程硝化單元6和厭氧氨氧化單元7之間、厭氧氨氧化單元7和出水區(qū)8之間都設(shè)置穿孔板21;所述的穿孔板21內(nèi)設(shè)置截留孔，孔徑為8?10mm。
[0022]進一步，所述的短程硝化單元6設(shè)置有中空玻璃微珠生物膜載體;所述的中空玻璃微珠生物膜載體相對于水的比重為0.2?0.3;所述的中空玻璃微珠的總投加量占短程硝化單元6總體積的35%?40 % ;所述的厭氧氨氧化單元7內(nèi)有懸浮填料，所述的懸浮填料為K3 型載體；所述的K3型載體形狀為圓柱，所述的K3型載體主體表面積、高度和直徑分別為 500m2/m3、12mm和25mm;所述的K3型載體相對于水的比重為0 ? 9?1;所述的K3型載體的總投加量占厭氧氨氧化單元總體積的15%?35%。[〇〇23]進一步，所述的集氣區(qū)與所述的反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有一圈凸起，所述的三相分離器10 的底部與所述的擋圈之間留有間隙。[0〇24]進一步，所述的凸起的縱剖面為三角形結(jié)構(gòu)。
[0025]進一步，所述的出水總管的底部與所述的出水口連通，所述的出水總管的上端架設(shè)在進水區(qū)5與短程硝化單元6之間的支架3上。
[0026]本發(fā)明所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，它可由有機玻璃或者鋼板制作而成。厭氧消化單元4直接投加厭氧顆粒污泥，輕質(zhì)生物載體從反應(yīng)器本體1頂部直接投加。本發(fā)明運行方式如下:含有機物和氨氮的廢水由第一進水管21進入?yún)捬跸瘑卧?,有機物首先通過水解發(fā)酵菌的作用生成揮發(fā)性脂肪酸、醇類和乳酸等，接著由產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的降解作用而被轉(zhuǎn)化成乙酸、氫氣和二氧化碳，然后再被產(chǎn)甲烷菌利用，最終轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳經(jīng)排氣管12進入集氣裝置13,而含氨氮的廢水經(jīng)溢流堰11流入第二進水管9,再經(jīng)第二進水管9進入進水區(qū)5,在曝氣作用下，上升氣流與下降水流相互接觸，兩相高速循環(huán)流動，在反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生強烈攪動作用，經(jīng)輕質(zhì)生物載體表面附著的氨氧化菌生物膜的催化，廢水中的部分氨氮生成亞硝氮;包含殘留的氨氮、亞硝氮的廢水依靠重力從短程硝化單元6進入?yún)捬醢毖趸瘑卧?，經(jīng)懸浮填料表面和內(nèi)部附著的厭氧氨氧化菌催化，氨氮和亞硝氮進行厭氧氨氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的氮氣經(jīng)穿孔板20的空隙排出，出水經(jīng)出水總管排出反應(yīng)器本體1。其中，曝氣所用的所述的曝氣管14穿過中空曝氣導(dǎo)引管15與曝氣頭16相連，可將中空曝氣導(dǎo)引管15 和緊固件17二者上下、左右、前后聯(lián)合調(diào)節(jié)或根據(jù)實際需要部分調(diào)節(jié)從而有效地控制曝氣頭16所處的位置，并通過上下調(diào)節(jié)中空曝氣導(dǎo)引管15能夠有效地控制中空玻璃微珠生物膜載體位置，從而控制短程硝化反應(yīng)。
[0027]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項】
1.一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、底座、設(shè)置在反應(yīng)器本體外圍的 支架、出水總管以及用于與外界水源連通的進水總管，所述的反應(yīng)器本體和所述的支架都 安裝在所述的底座上，所述的進水總管和所述的出水總管架設(shè)在所述的支架上，其特征在 于:所述的反應(yīng)器本體的內(nèi)腔通過豎隔板分隔成獨立的第一腔和第二腔，所述的第一腔和 第二腔通過第二進水管連通;所述的第一腔為用于填裝厭氧顆粒污泥的厭氧消化單元;所 述的第二腔從上到下依次分成帶曝氣裝置的進水區(qū)、用于填充輕質(zhì)生物載體的短程硝化單 元、用于填充懸浮填料的厭氧氨氧化單元以及出水區(qū)；所述的厭氧消化單元從上到下分為 集氣區(qū)、反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，所述的集氣區(qū)裝有三相分離器，所述的集氣區(qū)的外圈設(shè)有溢流 堰，并且所述的溢流堰上設(shè)有用于與第二腔進水區(qū)連通的第二進水管;所述的沉淀區(qū)設(shè)有 帶控制閥門的第一排泥口和用于與進水總管連通的第一進水口；所述的三相分離器的頂部 設(shè)有與集氣裝置連通的排氣管;所述的厭氧氨氧化單元底部設(shè)置有帶控制閥門的第二排泥 口；所述的出水區(qū)設(shè)有用于與出水總管連通的出水口。2.如權(quán)利要求1所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的反應(yīng)器本 體呈長方體，反應(yīng)器本體的長、寬高比為3?3.5:3.5?4.5:1.5,且所述的厭氧消化單元、進 水區(qū)、短程硝化單元、厭氧氨氧化單元、出水區(qū)的體積比為4?5:0.08?0.1:2:1:0.03? 0.06〇3.如權(quán)利要求2所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的曝氣裝置 包括曝氣管、中空曝氣導(dǎo)引管和曝氣頭，所述的中空曝氣導(dǎo)引管通過緊固件固定于所述的 支架上，其中所述的中空曝氣引導(dǎo)管一端與曝氣管連通，另一端裝有曝氣頭，所述的曝氣頭 位于所述的短程硝化單元的底部。4.如權(quán)利要求2所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的短程硝化 單元和厭氧氨氧化單元之間、厭氧氨氧化單元和出水區(qū)之間都設(shè)置穿孔板;所述的穿孔板 內(nèi)設(shè)置截留孔，孔徑為8?10mm。5.如權(quán)利要求4所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的短程硝化 單元設(shè)置有中空玻璃微珠生物膜載體;所述的中空玻璃微珠生物膜載體相對于水的比重為 0.2?0.3;所述的中空玻璃微珠的總投加量占短程硝化單元總體積的35 %?40 % ;所述的 厭氧氨氧化單元內(nèi)有懸浮填料，所述的懸浮填料為K3型載體;所述的K3型載體形狀為圓柱， 所述的K3型載體主體表面積、高度和直徑分別為500m2/m3、12mm和25mm;所述的K3型載體相 對于水的比重為0.9?1;所述的K3型載體的總投加量占厭氧氨氧化單元總體積的15 %? 35%〇6.如權(quán)利要求1所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的集氣區(qū)與 所述的反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有一圈凸起，所述的三相分離器的底部與所述的擋圈之間留有間隙。7.如權(quán)利要求6所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的凸起的縱 剖面為三角形結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求1所述的一種集成化除碳脫氮生物反應(yīng)器，其特征在于:所述的出水總管 的底部與所述的出水口連通，所述的出水總管的上端架設(shè)在進水區(qū)與短程硝化單元之間的 支架上。
【文檔編號】C02F101/30GK105936546SQ201610367184
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】金仁村, 徐佳佳, 郭瓊, 張正哲, 史志堅, 季政權(quán), 陳倩倩, 倪偉敏
【申請人】杭州師范大學(xué)