公布日：2022.03.08

申請(qǐng)日：2021.11.27

分類號(hào)：C02F3/30(2006.01)I;C02F1/58(2006.01)I;C02F101/14(2006.01)N

摘要

本發(fā)明公開了一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置及其使用方法，涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域。反應(yīng)器裝置由下至上分為進(jìn)水區(qū)、除氟區(qū)、脫氮區(qū)和出水區(qū)。進(jìn)水區(qū)設(shè)有排泥管、進(jìn)水管和回流進(jìn)水管，除氟區(qū)腔室內(nèi)設(shè)有四塊除氟隔板，下端設(shè)有加藥管和加藥布水器，上端設(shè)有污泥回流管，脫氮區(qū)由內(nèi)向外依次設(shè)有短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)，出水區(qū)中央設(shè)有三相分離器和排氣管，側(cè)壁設(shè)有出水堰和出水管。本發(fā)明可在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同步實(shí)現(xiàn)含氟含氮廢水的氟離子去除、厭氧氨氧化脫氮等功能，解決了以往工藝因兼顧功能需求而設(shè)置多種裝置的弊端，故有占地面積小、水力停留時(shí)間短、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

權(quán)利要求書

1.一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于：包括反應(yīng)器殼體（1），反應(yīng)器裝置整體呈圓柱形，下部呈倒圓臺(tái)形，反應(yīng)器腔室內(nèi)由下至上依次分為進(jìn)水區(qū)、除氟區(qū)、脫氮區(qū)和出水區(qū)；進(jìn)水區(qū)底部一側(cè)設(shè)有排泥管（2），排泥管（2）上部設(shè)有進(jìn)水管（3），進(jìn)水管（3）另一側(cè)同一高度上設(shè)有回流進(jìn)水管（29）；除氟區(qū)腔室內(nèi)由下至上依次設(shè)有第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）和第四除氟隔板（23），第一除氟隔板（26）下部一側(cè)設(shè)有用于除氟反應(yīng)藥劑添加的加藥管（28），加藥管（28）前端與加藥布水器（27）連接，第四除氟隔板（23）上部一側(cè)設(shè)有回流出水管（22），回流出水管（22）與進(jìn)水區(qū)的回流進(jìn)水管（29）通過回流泵（30）連接，除氟區(qū)腔室內(nèi)中央設(shè)有一根豎直的接泥管（4），接泥管（4）貫穿第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）和第四除氟隔板（23），接泥管（4）上端水平高度低于回流出水管（22），接泥管（4）下端與排泥管（2）相連接；脫氮區(qū)底部設(shè)有隔板（20）和導(dǎo)流筒（10），導(dǎo)流筒（10）與隔板（20）相連接，隔板（20）將除氟區(qū)與脫氮區(qū)分隔開來(lái)，脫氮區(qū)由內(nèi)向外依次設(shè)有短程硝化區(qū)（19）和厭氧氨氧化區(qū)（18），短程硝化區(qū)（19）和厭氧氨氧化區(qū)（18）通過脫氮區(qū)中央設(shè)置的內(nèi)柱體（12）分隔；出水區(qū)下部?jī)蓚?cè)設(shè)有導(dǎo)流板（17），導(dǎo)流板（17）與側(cè)壁夾角β為60°，出水區(qū)中央設(shè)有三相分離器（13），三相分離器（13）上部與排氣管（16）連接，三相分離器下部倒喇叭口與水平夾角γ為60°，出水區(qū)上部設(shè)有鋸齒形出水堰（15），鋸齒形出水堰（15）下部一側(cè)設(shè)有出水管（14）；所述的除氟區(qū)的第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）和第四除氟隔板（23）均是由隔板A（31）和隔板B（32）組成，且中間開有一圓孔，隔板B（32）上設(shè)有若干用于布水的布水孔，隔板A（31）上未開孔；隔板A（31）水平置于除氟區(qū)腔室內(nèi)，隔板A（31）與除氟區(qū)內(nèi)壁形成的夾角α為60°-70°，隔板A（31）外圍向內(nèi)微卷曲；第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）和第四除氟隔板（23）相互錯(cuò)開放置使隔板B（32）呈90°排布，在除氟區(qū)內(nèi)液體呈旋流上升。

2.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的短程硝化區(qū)（19）下部設(shè)有用于曝氣的進(jìn)氣管（7）和用于增加溶解氧含量的曝氣系統(tǒng)（9），曝氣系統(tǒng)（9）采用多個(gè)懸混曝氣器，曝氣系統(tǒng)（9）與進(jìn)氣管（7）連接，進(jìn)氣管（7）與空壓機(jī)（8）連接。

3.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的除氟區(qū)的前后左右四側(cè)分別安裝有絲桿結(jié)構(gòu)（5），每套絲桿結(jié)構(gòu)各連接兩塊隔板，即第一除氟隔板（26）的隔板B和第三除氟隔板（24）的隔板A共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第一除氟隔板（26）的隔板A和第三除氟隔板（24）的隔板B共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第二除氟隔板（25）的隔板A和第四除氟隔板（23）的隔板B共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第二除氟隔板（25）的隔板B和第四除氟隔板（23）的隔板A共用一套絲桿結(jié)構(gòu)，所述每套絲桿結(jié)構(gòu)均與步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)通過PLC控制，在殼體（1）上設(shè)置有導(dǎo)向軌道，絲桿結(jié)構(gòu)（5）的活動(dòng)端嵌入到導(dǎo)向軌道中，并在導(dǎo)向軌道中進(jìn)行移動(dòng)，以此來(lái)控制第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）和第四除氟隔板（23）的移動(dòng)。

4.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的除氟區(qū)側(cè)壁設(shè)有若干除氟取樣口（6），用于抽取除氟區(qū)內(nèi)的水樣；所述的脫氮區(qū)側(cè)壁上設(shè)有若干脫氮取樣口（11），用于抽取脫氮區(qū)內(nèi)的水樣。

5.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的接泥管（4）上銑有一道螺旋槽，螺旋槽的距徑比為0.75，接泥管（4）與除氟隔板中間的圓孔同軸設(shè)置，且直徑小于除氟隔板中間的圓孔直徑。

6.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的反應(yīng)器裝置的高徑比為4-6，除氟區(qū)與脫氮區(qū)的高度比為1:1.5-1:3。

7.如權(quán)利要求1所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，其特征在于，所述的除氟區(qū)上部一側(cè)設(shè)有用于監(jiān)測(cè)除氟出水水質(zhì)情況的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表（21）。

8.一種用于廢水同步脫氮除氟處理方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，包括以下步驟：待處理的含氟含氮廢水通過進(jìn)水管（3）進(jìn)入反應(yīng)器裝置的進(jìn)水區(qū)內(nèi)，水流經(jīng)過第一除氟隔板（26）、第二除氟隔板（25）、第三除氟隔板（24）、第四除氟隔板（23）在除氟區(qū)內(nèi)旋流上升并與經(jīng)加藥管（28）和加藥布水器（27）的外加除氟藥劑充分混合，進(jìn)行快速化學(xué)除氟過程，除氟過程中產(chǎn)生的氟化鈣污泥流入接泥管（4）中隨后由排泥管（2）排出反應(yīng)器；一部分除氟處理后出水由回流出水管（22）、回流泵（30）和回流進(jìn)水管（29）回流至進(jìn)水區(qū)內(nèi)，通過回流作用強(qiáng)化除氟區(qū)內(nèi)水流的旋流流態(tài)，加強(qiáng)除氟區(qū)的攪動(dòng)作用，使廢水與除氟藥劑混合更充分均勻，另一部分除氟處理后出水經(jīng)導(dǎo)流筒（10）繼續(xù)上升進(jìn)入脫氮區(qū)的短程硝化區(qū)（19）內(nèi)，此時(shí)高壓氣體通過進(jìn)氣管（7）和曝氣系統(tǒng)（9）對(duì)短程硝化區(qū)（19）內(nèi)的廢水進(jìn)行曝氣，以便氨氧化細(xì)菌將廢水中部分氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，廢水再進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)（18）內(nèi)，通過厭氧氨氧化菌將剩余的氨氮和產(chǎn)生的亞硝酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氮的去除；由脫氮區(qū)處理后的出水繼續(xù)進(jìn)入出水區(qū)，在三相分離器（13）的作用下進(jìn)行氣、液、固三相分離，氣體由排氣管（16）排出，厭氧氨氧化顆粒污泥重新回到脫氮區(qū)內(nèi)，處理后的出水經(jīng)鋸齒形出水堰（15）后，由出水管（14）直接排出。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)工藝流程復(fù)雜、操作繁瑣、裝置占地面積大、無(wú)法同步實(shí)現(xiàn)脫氮和除氟處理等問題，本發(fā)明的目的是提供一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置及其使用方法。

一種一體化廢水同步脫氮除氟反應(yīng)器裝置，包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器裝置整體呈圓柱形，下部呈倒圓臺(tái)形，反應(yīng)器腔室內(nèi)由下至上依次分為進(jìn)水區(qū)、除氟區(qū)、脫氮區(qū)和出水區(qū)；進(jìn)水區(qū)底部一側(cè)設(shè)有排泥管，排泥管上部設(shè)有進(jìn)水管，進(jìn)水管另一側(cè)同一高度上設(shè)有回流進(jìn)水管；除氟區(qū)腔室內(nèi)由下至上依次設(shè)有第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板和第四除氟隔板，第一除氟隔板下部一側(cè)設(shè)有用于除氟反應(yīng)藥劑添加的加藥管，加藥管前端與加藥布水器連接，第四除氟隔板上部一側(cè)設(shè)有回流出水管，回流出水管與進(jìn)水區(qū)的回流進(jìn)水管通過回流泵連接，除氟區(qū)腔室內(nèi)中央設(shè)有一根豎直的接泥管，接泥管貫穿第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板和第四除氟隔板，接泥管上端水平高度低于回流出水管，接泥管下端與排泥管相連接；脫氮區(qū)底部設(shè)有隔板和導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒與隔板相連接，隔板將除氟區(qū)與脫氮區(qū)分隔開來(lái)，脫氮區(qū)由內(nèi)向外依次設(shè)有短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)，短程硝化區(qū)和厭氧氨氧化區(qū)通過脫氮區(qū)中央設(shè)置的內(nèi)柱體分隔；出水區(qū)下部?jī)蓚?cè)設(shè)有導(dǎo)流板，導(dǎo)流板與側(cè)壁夾角β為60°出水區(qū)中央設(shè)有三相分離器，三相分離器上部與排氣管連接，三相分離器下部倒喇叭口與水平夾角γ為60°，出水區(qū)上部設(shè)有鋸齒形出水堰，鋸齒形出水堰下部一側(cè)設(shè)有出水管。

優(yōu)選地，所述的短程硝化區(qū)下部設(shè)有用于曝氣的進(jìn)氣管和用于增加溶解氧含量的曝氣系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)采用多個(gè)懸混曝氣器，曝氣系統(tǒng)與進(jìn)氣管連接，進(jìn)氣管與空壓機(jī)連接。

優(yōu)選地，所述的除氟區(qū)的第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板和第四除氟隔板均是由隔板A和隔板B組成，且中間開有一較大圓孔，隔板B上設(shè)有若干用于布水的布水孔，隔板A上未開孔；隔板A水平置于除氟區(qū)腔室內(nèi)，隔板A與除氟區(qū)內(nèi)壁形成的夾角α為60°-70°，隔板A外圍向內(nèi)微卷曲；第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板和第四除氟隔板相互錯(cuò)開放置使隔板B呈90°排布，在除氟區(qū)內(nèi)液體呈旋流上升。

優(yōu)選地，所述的除氟區(qū)的前后左右四側(cè)分別安裝有絲桿結(jié)構(gòu)，每套絲桿結(jié)構(gòu)各連接兩塊隔板，即第一除氟隔板的隔板B和第三除氟隔板的隔板A共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第一除氟隔板的隔板A和第三除氟隔板的隔板B共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第二除氟隔板的隔板A和第四除氟隔板的隔板B共用一套絲桿結(jié)構(gòu)；第二除氟隔板的隔板B和第四除氟隔板的隔板A共用一套絲桿結(jié)構(gòu)，所述每套絲桿結(jié)構(gòu)均與步進(jìn)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)通過PLC控制，在殼體上設(shè)置有導(dǎo)向軌道，絲杠結(jié)構(gòu)的活動(dòng)端嵌入到導(dǎo)向軌道中，并在導(dǎo)向軌道中進(jìn)行移動(dòng)，以此來(lái)控制第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板和第四除氟隔板的移動(dòng)。

優(yōu)選地，所述的除氟區(qū)側(cè)壁設(shè)有若干除氟取樣口，用于抽取除氟區(qū)內(nèi)的水樣；所述的脫氮區(qū)側(cè)壁上設(shè)有若干脫氮取樣口，用于抽取脫氮區(qū)內(nèi)的水樣。

優(yōu)選地，所述的接泥管上銑有一道螺旋槽，螺旋槽的距徑比為0.75，接泥管與除氟隔板中間的圓孔同軸設(shè)置，且直徑小于除氟隔板中間的圓孔直徑。

優(yōu)選地，所述的反應(yīng)器裝置的高徑比為4-6，除氟區(qū)與脫氮區(qū)的高度比為1:1.5-1:3。

優(yōu)選地，所述的除氟區(qū)上部一側(cè)設(shè)有用于檢測(cè)除氟出水水質(zhì)情況的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表。

本發(fā)明還提供了用于廢水同步脫氮除氟處理方法，采用上述一體化廢水同步脫氮除氟的反應(yīng)器裝置，包括以下步驟：

待處理的含氟含氮廢水通過進(jìn)水管進(jìn)入反應(yīng)器裝置的進(jìn)水區(qū)內(nèi)，水流經(jīng)過第一除氟隔板、第二除氟隔板、第三除氟隔板、第四除氟隔板在除氟區(qū)內(nèi)旋流上升并與經(jīng)加藥管和加藥布水器的外加除氟藥劑充分混合，進(jìn)行快速化學(xué)除氟過程，除氟過程中產(chǎn)生的氟化鈣污泥流入接泥管中隨后由排泥管排出反應(yīng)器；一部分除氟處理后出水由回流出水管、回流泵和回流進(jìn)水管回流至進(jìn)水區(qū)內(nèi)，通過回流作用強(qiáng)化除氟區(qū)內(nèi)水流的旋流流態(tài)，加強(qiáng)除氟區(qū)的攪動(dòng)作用，使廢水與除氟藥劑混合更充分均勻，另一部分除氟處理后出水經(jīng)導(dǎo)流筒繼續(xù)上升進(jìn)入脫氮區(qū)的短程硝化區(qū)內(nèi)，此時(shí)高壓氣體通過進(jìn)氣管和曝氣系統(tǒng)對(duì)短程硝化區(qū)內(nèi)的廢水進(jìn)行曝氣，以便氨氧化細(xì)菌將廢水中約50%的氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，廢水再進(jìn)入?yún)捬醢毖趸瘏^(qū)內(nèi)，通過厭氧氨氧化菌將剩余的氨氮和產(chǎn)生的亞硝酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氮的去除；由脫氮區(qū)處理后的出水繼續(xù)進(jìn)入出水區(qū)，在三相分離器的作用下進(jìn)行氣、液、固三相分離，氣體由排氣管排出，厭氧氨氧化顆粒污泥重新回到脫氮區(qū)內(nèi)，處理后的出水經(jīng)鋸齒形出水堰后，由出水管直接排出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）先對(duì)含氟含氮廢水進(jìn)行除氟處理，可有效降低氟離子對(duì)微生物產(chǎn)生的毒害作用，提高后續(xù)生物脫氮的效率。

（2）不使用膜過濾、化學(xué)濃縮等方式除氟，降低了工藝的運(yùn)行成本及管理繁瑣程度。

（3）采用厭氧氨氧化工藝脫氮不需添加額外的碳源，相比較傳統(tǒng)生物脫氮工藝，大大減少了剩余污泥產(chǎn)量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)脫氮。

（4）在一個(gè)反應(yīng)器裝置內(nèi)具有化學(xué)除氟和生物脫氮等多種作用，可完成同步脫氮除氟，占地面積小、水力停留時(shí)間短。

（發(fā)明人：陸慧鋒;俞言文;阮贇杰;康婷婷;陳倩倩;劉芳）