[发明专利]气控式生物脱氮同步回收N2O反应器及其方法

权利要求书

1.一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：反应器从下到上依次设有环形布水区(I)、气控反应区(II)、泥水分离区(III)；

环形布水区(I)底部一侧设有放空管(1)，另一侧设有进气总管(2)，进气总管(2)与底部中部的微孔曝气管(3)相连；环形布水区(I)上部环绕一根进水主管(4)，进水主管(4)与上方三个斜切式布水器(5)相连，且斜切式布水器(5)的布水口伸入环形布水区(I)内朝下；环形布水区(I)与气控反应区(II)相连；气控反应区(II)与泥水分离区(III)之间通过一块横隔板分隔；所述横隔板上设有至少1条连通气控反应区(II)与泥水分离区(III)的安全管(7)，安全管(7)顶部与所述横隔板上表面平齐，底部伸入气控反应区(II)中；泥水分离区(III)中设有集气室(9)、溢流堰(13)、汇合式U型气控管(6)和自助压力排泥管(12)，所述汇合式U型气控管(6)由两条对称的气控管顶部汇合后形成U型，且汇合位置与上升主管(8)底部相连，上升主管(8)顶部伸入集气室(9)中；所述汇合式U型气控管(6)的两条气控管底部穿过所述横隔板后伸入气控反应区(II)中，且底部的开口高度高于所述安全管(7)的底部开口；所述自助压力排泥管(12)的顶部位于所述横隔板上表面，底部伸出反应器外；所述集气室(9)下端连通中心回液管(10)，中心回液管(10)穿过所述横隔板后延伸至环形布水区(I)上部，集气室(9)通过集气管(11)连接至反应器外部；所述溢流堰(13)沿泥水分离区(III)内壁环向设置，其集水腔通过出水管(14)连接至反应器外部。

2.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：环形布水区(I)、气控反应区(II)与泥水分离区(III)的高度之比为1：(9～10)：(3～4)，环形布水区(I)与气控反应区(II)高度之和与气控反应区(II)的直径比为(5～7)：1。

3.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：泥水分离区(III)的直径与气控反应区(II)的直径之比为(1.5～1.8)：1。

4.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：三个斜切式布水器(5)沿环形布水区(I)周向均布，其布水口均倾斜向下布置，且在水平面上朝同一方向倾斜，用于形成环形水流。

5.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：汇合式U型气控管(6)的底部距离泥水分离区(III)底部的距离为反应区高度的0.07～0.08；U型气控管(6)的直径为气控反应区(II)直径的1/10～1/9。

6.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：溢流堰(12)位于泥水分离区(III)的2/3高度处，集气室(9)的中部与溢流堰(12)上沿等高，集气室(9)的直径为气控反应区(II)直径的0.4～0.5，高度为泥水分离区(III)高度的1/3。

7.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：中心回液管(10)的底端与环形布水区(I)底部的距离为环形布水区(I)高度的0.8～0.9，中心回液管(10)的直径为反应区(II)直径的0.13～0.15。

8.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：安全管(7)有两条，安全管(7)底部开口具有斜向弯头。

9.根据权利要求1所述的一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，其特征在于：所述的自助压力排泥管(12)顶部开口的底部与所述横隔板上表面平齐，自助压力排泥管(12)穿过所述横隔板后延伸到环形布水区(I)并伸出反应器外壳。

10.一种利用如权利要求1～9任一所述反应器的气控式生物脱氮同步回收N₂O的方法，其特征在于，步骤如下：

将待处理的含氮废水经由进水主管(4)和斜切式布水器(5)输入预先接种反硝化活性污泥的反应器中，使废水充满环形布水区(I)后向上进入气控反应区(II)，并沿安全管(7)进入泥水分离区(III)中；不断通入含氮废水，使反硝化活性污泥与上升泥水混合液接触过程中进行反硝化生物脱氮作用，微生物摄取液相主体的硝态氮，逐步将其转化为亚硝态氮、一氧化氮、一氧化二氮以及氮气；在反应过程中，通过进气主管(2)中通入惰性气体，经由底部微孔曝气管(3)均匀曝气在环形布水区(I)；通过惰性气体的吹脱作用，将反硝化活性污泥中的可溶性中间产物N₂O吹离液相，从而实现以N₂O为终产物的短程反硝化；同时，吹入的气体以及反应过程中产生的气体在所述横隔板下方聚集形成气室，当气室达到汇合式U型气控管(6)底部位置时，气体以脉冲形式携带部分泥水混合物从U型气控管(6)汇入上升主管(8)到达集气室(9)，含有N₂O的气体经由集气管(11)得到收集，而集气室(9)中的泥水混合物则从中心回液管(10)回流回气控反应区(II)；含氮废水流经气控反应区(II)后完成了反硝化菌的脱氮处理，处理完毕的废水沿安全管(7)进入泥水分离区(III)并经过液、固分离后，污泥沉降在所述横隔板上并通过自助压力排泥管(13)定期排出反应器，而上清液则经过溢流堰(12)和出水管(14)出水，泥水分离区(III)中的小部分泥水混合物在U型气控管(6)脉冲式抽吸过中由于气控反应区(II)的瞬时负压从安全管(7)回流至气控反应区(II)。