[发明专利]一体式高效自养脱氮反应器

说明书

技术领域

本发明属于污水生物脱氮处理技术领域，具体涉及一种一体式高效自养脱氮反应器。

技术背景

我国水体氮素污染造成的环境危害日益严峻，氨氮是其中的主要污染物，其排放量远远超出受纳水体的环境容量，近几年成为我国七大水系的主要污染指标。生物脱氮工艺是脱除水体中氮素的主要方法，传统生物脱氮工艺多基于硝化—反硝化原理，工艺流程长，能耗高，而且反硝化过程需要大量碳源，在处理一些高浓度废水，如垃圾渗滤液、畜禽养殖废水等高氨氮、低碳氮比的废水中表现出很大的局限性。因此，寻求经济高效的新型生物脱氮方法，尤其是适用于低碳氮比废水的生物处理工艺，成为环境污染控制领域的重大任务。

短程硝化—厌氧氨氧化工艺是一种新型自养脱氮生物处理工艺，该工艺较传统硝化反硝化生物脱氮工艺相比，可节约62.5%的氧气需求，极大降低了动力和能源消耗。且亚硝化细菌和厌氧氨氧化细菌均为自养型微生物，不需要添加有机碳源。然而亚硝化细菌与厌氧氨氧化菌生理特性各异，如何充分满足两种微生物的生理需求，实现亚硝化与厌氧氨氧化过程的衔接，保证工艺的高效稳定性成为该工艺推广应用的关键。

目前应用的短程硝化—厌氧氨氧化联合脱氮工艺主要有两种类型：一种为单级工艺，即在同一反应器内实现两种微生物的混合培养；另一种为两级工艺，即实现两种微生物在两个反应器中的单独培养，通过串联实现联合脱氮。但两级工艺易在短程硝化阶段出现亚硝酸盐的累积现象而对微生物产生抑制作用，同时整个工艺的基建投资和占地面积也较大；单级工艺中由于专性厌氧的厌氧氨氧化细菌长期暴露于一定浓度的有氧环境中，会在一定程度上降低厌氧氨氧化菌的活性，且单独通过溶解氧控制难以维持短程硝化过程的稳定性，最终导致自养单级反应器内难以实现较高的氮素去除负荷。

 

发明内容

本发明的目的是提出一种可实现两种微生物在同一个反应器中单独培养，保证其微生物具有高效稳定性，工艺简单，操作维护方便的一体式高效自养脱氮反应器。

为达到上述目的。本发明采用的技术方案是：

一体式高效自养脱氮反应器包括同轴线固定于支架上的内筒和外筒，外筒的上部直径扩大，在内筒的上部同轴线套置安装三相分离器和与外筒壁上部直径扩大处紧密连接的喇叭筒，喇叭筒将内筒和外筒所形成的空间分隔为两部分，其中，喇叭筒的内侧介于内、外筒间的空间为厌氧区，喇叭筒的外侧为环形锥状沉淀区，内筒作为好氧区，在沉淀区的上部设有垂直导流板，三相分离器位于厌氧区内，在沉淀区的外筒壁上有排泥口，内筒顶面设有凹式卡槽，凹式卡槽中卡入用于将沉淀区和厌氧区隔离的环形溢流堰，外筒顶盖与环形溢流堰之间留有间距，环形溢流堰上有排气软管，外筒顶盖上有总排气管，好氧区内有螺旋式微孔曝气管，螺旋式微孔曝气管的下端与进气管相连，进气管延伸出外筒与气泵连接，内筒的底部设有进水管，该进水管经进水泵与进水箱相连，内筒的下部位于进水管的上方水平安装好氧布水板，在好氧布水板的上方设有延伸出外筒的好氧排泥口，内筒壁上沿轴向均匀设置多个延伸出外筒的好氧取样口，外筒壁上沿轴向均匀设置多个厌氧取样口，外筒的下部设有厌氧排泥口，喇叭筒上设有延伸出外筒的出水管和回流管，出水管与出水箱相连，在外筒的直径扩大处位于回流管的上方有沉淀出水管，沉淀出水管的管口有筛网，外筒的底部呈倒锥状，锥顶连接厌氧进水管，厌氧进水管与回流管以及沉淀出水管相连通，回流管上接有回流泵，在外筒的底部水平安装厌氧布水板，沿外筒底部的锥体内壁布置布水板，厌氧区内添加竹炭颗粒。

本发明的进一步特征是，外筒的上部直径与下部直径之比为3:2。

本发明中，厌氧区与好氧区的体积比依据亚硝化能力和厌氧氨氧化能力的匹配确定，通过调节厌氧区回流水量可使反应器更好地应对进水水质变化。通常，使厌氧区与好氧区的体积比为3:1~2:1；厌氧区的高度与内、外筒直径差的比为10:1；好氧区的高径比为6:1。

本发明的进一步特征是，所述的环形锥状沉淀区与好氧区的体积比为1:5。

为便于控制回流水进入厌氧进水管的流速，防止沉淀出水水流速度受回流水水流速度的影响，本发明的进一步特征是，所述厌氧进水管的内径与沉淀出水管的内径比为2:1，厌氧进水管的内径与回流管的内径比为2:1，沉淀出水管位于回流管的上方5cm。