[发明专利]四维生物脱氮反应器

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种四维生物脱氮反应器。

背景技术

由于水环境保护的需要，营养物质氮去除的目标日益提高，生物脱氮则是最为经济有效的方法。生物脱氮的全过程需要不同氧环境，按工艺流程看主要有O/A(好氧/缺氧)和A/O(缺氧/好氧)两类。O/A工艺符合反应顺序，先在好氧段完成大多数有机物的去除和氨氮转化为硝酸盐氮的硝化反应，但后续的缺氧段进行反硝化脱氮时缺乏碳源，需要另行补充，例如投加甲醇。A/O工艺采用前置缺氧脱氮，不需要额外碳源，但由于硝化必须发生在反硝化之前，因此采取全系统回流，回流比为2～4；这意味着构筑物尺寸须放大3～5倍和系统的高耗能。以时间次序控制的序批反应器(SBR)也有一些脱氮效果，但运行不连续且效率偏低。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种四维生物脱氮反应器。

本发明所提供的四维生物脱氮反应器具体结构如下：

在反应器内安装有颗粒滤料9和纤维滤料10，颗粒滤料9放置于反应器的下部并与反应器底面留有空间，纤维滤料10悬挂在颗粒滤料9的上方；反应器内均布有上隔板8和下隔板7，上隔板8和下隔板7以上、下、上、下的方式交错排列，上隔板8和下隔板7的宽度与反应器宽度相同，上隔板8的上缘高出反应器水面，上隔板8的下缘与反应器底面留有空间，下隔板7的下缘与反应器底面连接，下隔板7的上缘低于反应器水面；在上、下隔板及与反应器器壁间的均布空间设置气提升交替循环流复合滤料滤池；反应器的下部设曝气器2，曝气器2用空气管连接电磁阀的一端，电磁阀的另一端通过空气管连接反应器的外接气泵1；反应器的外部上方设有分配器3及二次进水点5，分配器3上游接进水管，下游通向进水槽4和二次进水点5，进水槽4设在反应器的前端，二次进水点5位于反应器中段上方，出水槽6设在反应器的后端。

本发明所提供的四维生物脱氮反应器的处理过程如下：

待处理的废水原水经分配器3大部分通过进水槽4进入反应器，小部分(10％～20％)通过二次进水点5流入反应器内，反应器内由于下隔板7和上隔板8的阻隔作用，形成上、下方向的折返流，反应器内安装有颗粒滤料9纤维滤料10，水处理完成后经出水槽6流出。图2是垂直向横剖面图，该剖面就是一个气提升交替循环流复合滤料滤池结构(具体可见专利ZL200610038692.4)，气泵1接出空气管，经电磁阀(A1～A6，B1～B6)分别连接到安装在反应器底部的曝气器2。连接电磁阀(A1～A6，B1～B6)和曝气器2的平面布置如图3所示，图4同步标明了时间轴上，一个周期内导通电磁阀(A1～A6，B1～B6)的逻辑控制，可见，一系列气提升交替循环流复合滤料滤池单元(以下简称“滤池单元”，本图结构为6个)在纵向串连成一个连续的折返流反应器，在时间轴曝气变化控制下表现出四维的水流和生化动力学特征。

对本发明工作原理说明如下：

首先不考虑曝气作用，由于整个反应器连成一体，在进水槽4连续进水的情况下，受液面高程驱动，因下隔板7和上隔板8的阻隔形成折返流，经出水槽6连续出水，上下隔板使每个“滤池单元”形成独立的处理环境。“滤池单元”在电磁阀(A1～A6，B1～B6)交替导通的情况下存在气提升作用形成循环流动，曝气区域处在完全好氧的气水上向流处理工况，上向流区域的颗粒滤料9处在气水反冲洗工况，降流区处在下向流过滤工况，溶解氧沿流程推流变化，逐步递减。生物膜上从外向内也存在氧浓度的浓差梯度，利于微生物生存状况的多样性。时间轴上，通过任意点作逻辑图的垂线同步读取特定时刻的电磁阀工况；具体到每个“滤池单元”，A侧电磁阀导通曝气，存在逆时针(由进水向出水端看)的循环水流；B侧电磁阀曝气，形成顺时针循环水流；AB两侧均不导通曝气，只有高程驱动的折返流，没有循环水流。因此对于特定时刻，整个反应器按分段和分区，存在好氧区进行硝化反应，也存在缺氧区进行反硝化反应，循环水流的存在适应了A/O工艺的要求，在后段“滤池单元”使用二次进水点5为反硝化反应补充了碳源，调整二次进水分配量可以优化碳氮比。

本发明所提供的四维生物脱氮反应器是一种进行废水连续处理的一体化装置，其三维空间水流状态受时间轴上程序控制的电磁阀操纵，因此称为四维生物脱氮反应器。分段分区的空间结构结合在时间轴上变化的曝气控制，能够在反应器内部，沿处理流程获得不断变化的氧环境和碳氮比，从而适应不同阶段生物脱氮反应的需要，达到高效脱氮的目标。