公布日：2022.04.12
申請日：2021.12.31
分類(lèi)號：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器及成套設備，屬于污水處理領(lǐng)域。它包括池體、填料模組、循環(huán)管路；池體包括豎直方向上從下到上設置的下段污泥斗、中段中心進(jìn)水管及填料區和上段循環(huán)泵進(jìn)水管上安裝加熱器；污泥斗中部安裝曝氣管；下段設置有排泥管；中心進(jìn)水管固定在填料模組支架上，中心進(jìn)水管下段用法蘭安裝一個(gè)環(huán)形布水器；球型掛載填料通過(guò)制作成串固定在填料框中，填料框放置在填料模組支架上；溢流槽一側側面設置出水管，池體外部設置有保溫層及取樣口和頂部蓋板。本發(fā)明通過(guò)嚴格控制反應器內部的溶解氧濃度及溫度，可實(shí)現短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化高效脫氮，進(jìn)而達到凈化水質(zhì)的目的。
權利要求書(shū)
1.一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，包括池體、填料模組、循環(huán)管路；所述池體頂部為封蓋設計；其特征在于：所述池體包括豎直方向上從下到上設置的下段、中段和上段；所述池體外部設置有保溫層，反應時(shí)保持反應器溫度在25-35℃區間內，控制溶氧在0.2-0.5mg/L區間；所述下段設置有污泥斗，所述污泥斗為倒立的錐臺結構，所述污泥斗用于收集反應器中沉降的污泥，所述污泥斗底部側面安裝有排泥管，用于反應器的工藝排泥和檢修時(shí)清空；所述污泥斗內部安裝有曝氣管，所述曝氣管為環(huán)形管，所述曝氣管在水平方向上安裝于污泥斗內部，所述曝氣管下側面設置若干微孔；所述中段設置有中心進(jìn)水管，所述中心進(jìn)水管在水平面上與池體同心，所述中心進(jìn)水管用于反應器進(jìn)水；所述中心進(jìn)水管底部安裝有環(huán)形布水器，所述環(huán)形布水器用于將進(jìn)水分散，所述曝氣管在豎直方向上安裝位置在環(huán)形布水器下方，所述曝氣管下側面設置的微孔直徑為0.1-3mm，所述曝氣管為環(huán)形，其環(huán)形直徑為反應器池體直徑的1/4-1/2；所述環(huán)形布水器通過(guò)螺桿和非標法蘭與中心進(jìn)水管連接，環(huán)形布水器的底板為錐形底板設計，錐形底板上焊接螺桿，利用螺母將螺桿固定在非標法蘭上；非標法蘭與中心進(jìn)水管下端焊接；所述中段還設置有填料層，填料模組設置在填料層，它包括填料框架，填料框架內裝有若干球型掛載填料；所述填料框架為中空的柱體結構，中心進(jìn)水管位于填料框架的中間；所述上段設置有溢流槽，所述溢流槽用于收集經(jīng)脫氮后的出水，所述溢流槽一側底部設置循環(huán)泵進(jìn)水管，所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度；所述反應器設置有回流管，其與進(jìn)水管連接，所述進(jìn)水是從中心進(jìn)水管上端進(jìn)入，所述進(jìn)水在中心管內流動(dòng)方向為豎直方向上自上往下，所述進(jìn)水通過(guò)環(huán)形布水器分散后向上折流進(jìn)入填料區，所述進(jìn)水在填料區內流向在豎直方向上從下往上，所述進(jìn)水通過(guò)填料層后流向在水平方向上從所述反應器的內部往外部進(jìn)入溢流槽；所述循環(huán)泵的出口管道上安裝有電熱器，用于對反應器進(jìn)行加熱；所述溢流槽一側側面設置出水管，所述出水管用于反應器出水；所述填料模組通過(guò)填料模組支架安裝在填料區，填料模組支架在水平方向上安裝于污泥斗內部；若干球型掛載填料安裝在填料框架內形成球型填料串，若干球型填料串通過(guò)兩端固定在填料框架上，相鄰球型掛載填料之間、相鄰球型填料串之間形成間隔，所述球型掛載填料在水中為懸浮狀態(tài)；所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結構，所述球型掛載填料的三層結構具有不同孔徑，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò )結構，外層孔徑為10-20mm，球面緯線(xiàn)上設置有向外凸出的刺突狀柱體；中層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑適中，中層孔徑為5-10mm；內層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑較小，內層孔徑為2-5mm；三層空心球狀多孔結構通過(guò)內部支撐實(shí)現同心；所述填料框架為模塊化結構活動(dòng)固定在池體中段，可從池體頂部進(jìn)行模塊化加裝或吊出，填料框架模塊化為整體式、分區和/或分層模塊組合式放置在填料模組支架上，所述填料框架與填料模組支架通過(guò)卡槽形式固定，所述填料框架可單獨、分區和/或分層、或整體的形式取出進(jìn)行檢修及更換填料。
2.根據權利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，其特征在于，所述中心進(jìn)水管在水平面上于池體同心，所述中心進(jìn)水管頂端與池體上沿高度平齊。
3.根據權利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，其特征在于，所述池體上段邊緣設置有鋸齒狀出水堰，所述溢流槽設置在鋸齒狀出水堰外側。
4.根據權利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，其特征在于，所述池體外部設置有高位、中位、低位取樣閥，用于日常水體、填料及微生物樣本的取樣分析。
5.根據權利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，其特征在于，所述填料框架主體由不銹鋼焊接而成，所述填料框架頂面和底面安裝不銹鋼網(wǎng)，球型填料制作成串后首尾固定在填料框架上下設置的橫桿及鋼絲網(wǎng)上；所述填料框與池體的池壁活動(dòng)式緊密貼合。
6.根據權利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，其特征在于，所述環(huán)形布水器通過(guò)法蘭安裝在中心進(jìn)水管底部。
7.一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器集成設備，其特征在于，包括連接管道和至少兩個(gè)如權利要求1-6任一項所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器結構。
8.一種如權利要求1-6任一項所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器用的球型掛載填料，其特征在于，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結構，所述球型掛載填料的三層結構具有不同孔徑，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò )結構，外層孔徑為10-20mm，球面緯線(xiàn)上設置有向外凸出的刺突狀柱體；中層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑適中，中層孔徑為5-10mm；內層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑較小，內層孔徑為2-5mm；三層空心球狀多孔結構通過(guò)內部支撐實(shí)現同心。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器及短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器集成設備，旨在提高脫氮處理效率，增強反應器穩定性，降低現有處理技術(shù)中處理成本較高的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器采用的球型掛載填料。
本發(fā)明是這樣實(shí)現的。
一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器，包括池體、填料模組、循環(huán)管路；所述池體頂部為封蓋設計；其特征在于。
所述池體包括豎直方向上從下到上設置的下段、中段和上段。
所述下段設置有污泥斗，所述污泥斗為倒立的錐臺結構，所述污泥斗可用于收集反應器中沉降的污泥，所述污泥斗底部側面安裝有排泥管，用于反應器的工藝排泥和檢修時(shí)清空。
所述污泥斗內部安裝有曝氣管，所述曝氣管為環(huán)形管，所述曝氣管在水平方向上安裝于污泥斗內部，所述曝氣管下側面設置若干微孔。
所述中段設置有中心進(jìn)水管，所述中心進(jìn)水管在水平面上與池體同心，所述中心管用于反應器進(jìn)水。
所述中心進(jìn)水管底部安裝有環(huán)形布水器，所述環(huán)形布水器用于將進(jìn)水分散，所述曝氣管在豎直方向上安裝位置在環(huán)形布水器下方。
所述中段還設置有填料層，填料模組設置在填料層，它包括填料框架，填料框架內裝有若干球型掛載填料；所述填料框架為中空的柱體結構。
所述上段設置有溢流槽，所述溢流槽用于收集經(jīng)脫氮后的出水，所述溢流槽一側底部設置循環(huán)泵進(jìn)水管，所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度。
所述循環(huán)泵的出口管道上安裝有電熱器，法蘭式電熱器安裝更為方便，用于對反應器進(jìn)行加熱。
所述溢流槽一側側面設置出水管，所述出水管用于反應器出水。
作為上述方案的進(jìn)一步說(shuō)明，所述反應器回流管與進(jìn)水管連接，所述進(jìn)水是從中心進(jìn)水管上端進(jìn)入，所述進(jìn)水在中心管內流動(dòng)方向為豎直方向上自上往下，所述進(jìn)水通過(guò)環(huán)形布水器分散后向上折流進(jìn)入填料區，所述環(huán)形布水器實(shí)現進(jìn)水均質(zhì)的效果，所述進(jìn)水在填料區內流向在豎直方向上從下往上，所述進(jìn)水通過(guò)填料層后流向在水平方向上從所述反應器的內部往外部進(jìn)入溢流槽。
所述中心進(jìn)水管在水平面上于池體同心，所述中心進(jìn)水管頂端與池體上沿高度平齊。
進(jìn)一步地，所述曝氣管下側面設置的微孔直徑為0.1-3mm，所述曝氣管環(huán)形直徑為反應器池體直徑的1/4-1/2。用于控制產(chǎn)生大小適中的氣泡，所述氣泡通過(guò)氣液傳導為短程硝化反應提供氧氣，所述氣泡在上升過(guò)程中對反應器底部進(jìn)水進(jìn)行均質(zhì)，同時(shí)，利用氣泡對填料表面微生物進(jìn)行沖刷，也可將新陳代謝過(guò)程中增殖老化的微生物膜從填料表面上脫落，促進(jìn)微生物的活性，進(jìn)而提高反應器脫氮處理效果。
進(jìn)一步地，所述填料模組通過(guò)填料模組支架安裝在填料區，填料模組支架在水平方向上安裝于污泥斗內部；若干球型掛載填料安裝在填料框架內形成球型填料串，若干球型填料串通過(guò)兩端固定在填料框架上，相鄰球型掛載填料之間、相鄰球型填料串之間形成間隔，所述球型填料在水中為懸浮狀態(tài)。
進(jìn)一步地，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結構，所述球型填料采用抗老化、穩定性好的材料制成，所述球型填料的三層結構具有不同孔徑，所述三層結構的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內層孔徑為2-5mm，所述外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò )結構，球面緯線(xiàn)上設置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著(zhù)面積，便于形成立體微生物群落；所述中層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑適中，即能提高微生物附著(zhù)密度，也便于污水流通；所述內層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑較小，維持內球體嚴格厭氧的環(huán)境，所述三層空心球狀多孔結構通過(guò)內部支撐實(shí)現同心。
所述球型掛載填料按照與溶解氧接觸的效率不同在空間上由外到內分為好氧、缺氧、厭氧區分別供不同的微生物附著(zhù)生長(cháng)，所述好氧區供硝化細菌附著(zhù)生長(cháng)，所述缺氧區供反硝化細菌附著(zhù)生長(cháng)，所述厭氧區供厭氧氨氧化菌附著(zhù)生長(cháng)，所述硝化細菌通過(guò)短程硝化作用將氨氮轉化為亞硝態(tài)氮，所述反硝化細菌通過(guò)反硝化過(guò)程將亞硝氮轉化為氮氣，所述厭氧氨氧化細菌將氨氮和亞硝氮同步轉化為氮氣，通過(guò)將不同微生物種群在空間上集聚，從而實(shí)現短程硝化反硝化-厭氧氨氧化耦合脫氮。
進(jìn)一步地，所述池體上段邊緣設置有鋸齒狀出水堰，所述溢流槽設置在鋸齒狀出水堰外側，出水堰用于收集出水。所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度，從而避免所述反應器由于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)對微生物活性造成沖擊。
進(jìn)一步地，所述池體外部設置有高位、中位、低位取樣閥，用于日常水體、填料及微生物樣本的取樣分析。
進(jìn)一步地，所述填料框架為模塊化結構活動(dòng)固定在池體中段，可從池體頂部進(jìn)行模塊化加裝或吊出。
進(jìn)一步地，所述填料框架模塊化為整體式、分區和/或分層模塊組合式放置在填料模組支架上，所述填料框架與填料模組支架通過(guò)卡槽形式固定，所述填料框架可單獨、分區和/或分層、或整體的形式取出進(jìn)行檢修及更換填料。
進(jìn)一步地，所述填料框架主體由不銹鋼焊接而成，所述填料框架頂面和底面安裝不銹鋼網(wǎng)，球型填料制作成串后首尾固定在填料框架上下設置的橫桿及鋼絲網(wǎng)上；所述填料框架與池體的池壁活動(dòng)式緊密貼合。
進(jìn)一步地，所述池體外部設置有保溫層；所述中心進(jìn)水管底部是通過(guò)法蘭安裝環(huán)形布水器。
本發(fā)明的一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器集成設備，其特征在于，包括連接管道和至少兩個(gè)如上述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器結構。
本發(fā)明的一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器用的球型掛載填料，其特征在于，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結構，所述球型填料采用抗老化、穩定性好的材料制成，所述球型填料的三層結構具有不同孔徑，所述三層結構的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內層孔徑為2-5mm，所述外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò )結構，球面緯線(xiàn)上設置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著(zhù)面積，便于形成立體微生物群落；所述中層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑適中；所述內層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑較小，所述三層空心球狀多孔結構通過(guò)內部支撐實(shí)現同心。
本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)本發(fā)明提供的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器及短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應器集成設備具有如下優(yōu)勢。
1、這種反應器及反應器集成設備通過(guò)中心進(jìn)水管進(jìn)水，利用環(huán)形布水器將進(jìn)水分散，實(shí)現污染物進(jìn)入填料層的均量化，降低由于進(jìn)水不均勻導致對微生物活性造成沖擊。
2、通過(guò)下段設計曝氣管，為短程硝化反應提供氧氣的同時(shí)也能為水體提供氣力攪拌，不僅實(shí)現污染物的均質(zhì)，也可以沖刷填料表面，剝除老化的微生物膜增加活性微生物與污染物間的傳質(zhì)效果，從而提高反應器脫氮處理效果；通過(guò)曝氣管下側面設計微孔，防止出現由于曝氣風(fēng)機停機期間污水倒流入曝氣管，而產(chǎn)生微生物污堵曝氣孔的現象。
3、相較于傳統的硝化反硝化工藝，這種反應器利用短程硝化反硝化工藝，不僅極大的縮小占地面積，而且還具備曝氣及碳源需求量少、能耗低、溫室氣體排放量小、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)勢，能有效降低運行成本；在處理高氨氮有機廢水的場(chǎng)合下，這種反應器利用硝化反應消耗堿度、反硝化反應和厭氧氨氧化反應增加堿度的特性，通過(guò)嚴格控制溶氧在0.2-0.5mg/L，溫度在25-35℃的條件下實(shí)現堿度的產(chǎn)消平衡，有利于維持反應器pH穩定，保證反應器內部微生物活性的穩定。
4、這種反應器中段安裝填料框架，填料框架整體為不銹鋼材質(zhì)，有效耐腐蝕，且填料框與池壁緊密貼合，降低短流的發(fā)生；填料框架模塊化分層放置在填料支撐上，填料框架與填料支撐通過(guò)卡槽形式固定，填料框架可單獨、分區或整體的形式取出，因此無(wú)需清空水池即可進(jìn)行檢修及更換填料。
5、這種反應器填料框架中，由球型填料制作的球型填料串，通過(guò)兩端固定在填料框架上，其球型掛載填料為三層空心球狀多孔結構，所述球型填料的三層結構具有不同孔徑，所述三層結構的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內層孔徑為2-5mm，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò )結構，球面緯線(xiàn)上設置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著(zhù)面積，便于形成立體微生物群落；中層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑適中，即能提高微生物附著(zhù)密度，也便于污水流通；內層球面為網(wǎng)格結構，球面孔徑較小，球面內部供厭氧微生物附著(zhù)生長(cháng)，較小的孔徑可有效阻擋氣泡進(jìn)入，維持內球體嚴格厭氧的環(huán)境，所述三層空心球狀多孔結構通過(guò)內部支撐實(shí)現同心。
6、這種反應器上段邊緣設置了鋸齒狀出水堰，出水堰外側設置了溢流槽，溢流槽一側底部設置循環(huán)泵進(jìn)水管，溢流槽側部設置出水管，既實(shí)現了出水功能也能為循環(huán)泵提供穩定進(jìn)水。
7、這種反應器通過(guò)在循環(huán)管上安裝的法蘭式電熱器對回流水進(jìn)行加熱，避免在反應器中局部加熱導致溫度不均勻，通過(guò)設置池體外部保溫實(shí)現反應器溫度在25-35℃區間內相對穩定。
（發(fā)明人：付小平;呂慧;梁廣彥;梁慧宇;孫連鵬;汪文華）
