[发明专利]气控式生物脱氮同步回收N2O反应器及其方法

说明书

本发明公开了一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，反应器从下到上依次设有环形布水区、气控反应区、泥水分离区。环形布水区下部设有放空管，进气总管以及微孔曝气管，上部设有进水主管与三个斜切式布水器。泥水分离区下部隔板设有汇合式U型气控管、安全管与自助压力排泥管，两根U型气控管汇合至上升主管；泥水分离区上部设有集气室，集气室下端连通中心回液管，上端与集气管相连；泥水分离区中部设有溢流堰。本发明利用惰性气体吹脱控制反硝化中间产物N₂O高效产生并收集，将废水生物脱氮与能源气体N₂O捕集有机结合；利用汇合式U型气控管与中心回液管实现了气体循环利用，同时让整个反应区具备良好的传质能力，强化处理效果。

技术领域

本发明涉及一种反硝化反应器，尤其涉及一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器及其方法。

背景技术

氮素是废水中的主要污染物之一。据环保部环境状况公报，2015年我国氨氮排放总量高达229.9万吨。研究表明，除氮气外，氮素循环的各中间产物均可对环境和人类产生不良影响。作为营养物质，氮素会诱发“富营养化”，造成水体生态系统功能紊乱；作为能源，氨氮和亚硝氮在可消耗溶解氧，使水体缺氧，严重时可造成水体变黑发臭；作为毒物，氨氮可影响血液中氧的结合，使水生动物致死。简言之，我国水体氮素污染已呈现排放量大，污染面广，危害力大等特征，亟需新型高效废水生物脱氮技术。

生物反硝化是指微生物利用外源电子供体将硝氮通过异化还原最终产生氮气的过程。生物反硝化是一个能将溶解态氮素转化成气态氮素，从而净化水体的微生物学过程，且已经成功应用于全球各大污水处理系统。在传统反硝化反应的过程中，会产生中间产物氧化亚氮(N₂O)。N₂O是一类强温室气体，其温室效应大约是CO₂的298倍，且化学性质稳定，对环境影响显著，已引起社会高度关注。但同时它也是一种强氧化剂和潜在的可再生能源，1mol CH₄与N₂O燃烧产生的能量比1mol CH₄与O₂增加30％。因此，若能灵活捕集废水处理系统中的能源气体，将会有效实现水体可持续氮去除和能量回收。

发明内容

本发明目的是在对含氮废水实现高效生物脱氮的同时捕集反硝化过程中的能源气体N₂O，由此提供一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器。

本发明具体采用的技术方案如下：

一种气控式生物脱氮同步回收N₂O反应器，反应器从下到上依次设有环形布水区、气控反应区、泥水分离区；

环形布水区底部一侧设有放空管，另一侧设有进气总管，进气总管与底部中部的微孔曝气管相连；环形布水区上部环绕一根进水主管，进水主管与上方三个斜切式布水器相连，且斜切式布水器的布水口伸入环形布水区内朝下；环形布水区与气控反应区相连；气控反应区与泥水分离区之间通过一块横隔板分隔；所述横隔板上设有至少1条连通气控反应区与泥水分离区的安全管，安全管顶部与所述横隔板上表面平齐，底部伸入气控反应区中；泥水分离区中设有集气室、溢流堰、汇合式U型气控管和自助压力排泥管，所述汇合式U型气控管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底部相连，上升主管顶部伸入集气室中；所述汇合式U型气控管的两条气控管底部穿过所述横隔板后伸入气控反应区中，且底部的开口高度高于所述安全管的底部开口；所述自助压力排泥管的顶部位于所述横隔板上表面，底部伸出反应器外；所述集气室下端连通中心回液管，中心回液管穿过所述横隔板后延伸至环形布水区上部，集气室通过集气管连接至反应器外部；所述溢流堰沿泥水分离区内壁环向设置，其集水腔通过出水管连接至反应器外部。

作为优选，环形布水区、气控反应区与泥水分离区的高度之比为1：(9～10)：(3～4)，环形布水区与气控反应区高度之和与气控反应区的直径比为(5～7)：1。