公布日：2022.04.12
申請(qǐng)日：2021.12.31
分類號(hào)：C02F3/30(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器及成套設(shè)備，屬于污水處理領(lǐng)域。它包括池體、填料模組、循環(huán)管路；池體包括豎直方向上從下到上設(shè)置的下段污泥斗、中段中心進(jìn)水管及填料區(qū)和上段循環(huán)泵進(jìn)水管上安裝加熱器；污泥斗中部安裝曝氣管；下段設(shè)置有排泥管；中心進(jìn)水管固定在填料模組支架上，中心進(jìn)水管下段用法蘭安裝一個(gè)環(huán)形布水器；球型掛載填料通過制作成串固定在填料框中，填料框放置在填料模組支架上；溢流槽一側(cè)側(cè)面設(shè)置出水管，池體外部設(shè)置有保溫層及取樣口和頂部蓋板。本發(fā)明通過嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)部的溶解氧濃度及溫度，可實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化高效脫氮，進(jìn)而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
權(quán)利要求書
1.一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，包括池體、填料模組、循環(huán)管路；所述池體頂部為封蓋設(shè)計(jì)；其特征在于：所述池體包括豎直方向上從下到上設(shè)置的下段、中段和上段；所述池體外部設(shè)置有保溫層，反應(yīng)時(shí)保持反應(yīng)器溫度在25-35℃區(qū)間內(nèi)，控制溶氧在0.2-0.5mg/L區(qū)間；所述下段設(shè)置有污泥斗，所述污泥斗為倒立的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述污泥斗用于收集反應(yīng)器中沉降的污泥，所述污泥斗底部側(cè)面安裝有排泥管，用于反應(yīng)器的工藝排泥和檢修時(shí)清空；所述污泥斗內(nèi)部安裝有曝氣管，所述曝氣管為環(huán)形管，所述曝氣管在水平方向上安裝于污泥斗內(nèi)部，所述曝氣管下側(cè)面設(shè)置若干微孔；所述中段設(shè)置有中心進(jìn)水管，所述中心進(jìn)水管在水平面上與池體同心，所述中心進(jìn)水管用于反應(yīng)器進(jìn)水；所述中心進(jìn)水管底部安裝有環(huán)形布水器，所述環(huán)形布水器用于將進(jìn)水分散，所述曝氣管在豎直方向上安裝位置在環(huán)形布水器下方，所述曝氣管下側(cè)面設(shè)置的微孔直徑為0.1-3mm，所述曝氣管為環(huán)形，其環(huán)形直徑為反應(yīng)器池體直徑的1/4-1/2；所述環(huán)形布水器通過螺桿和非標(biāo)法蘭與中心進(jìn)水管連接，環(huán)形布水器的底板為錐形底板設(shè)計(jì)，錐形底板上焊接螺桿，利用螺母將螺桿固定在非標(biāo)法蘭上；非標(biāo)法蘭與中心進(jìn)水管下端焊接；所述中段還設(shè)置有填料層，填料模組設(shè)置在填料層，它包括填料框架，填料框架內(nèi)裝有若干球型掛載填料；所述填料框架為中空的柱體結(jié)構(gòu)，中心進(jìn)水管位于填料框架的中間；所述上段設(shè)置有溢流槽，所述溢流槽用于收集經(jīng)脫氮后的出水，所述溢流槽一側(cè)底部設(shè)置循環(huán)泵進(jìn)水管，所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度；所述反應(yīng)器設(shè)置有回流管，其與進(jìn)水管連接，所述進(jìn)水是從中心進(jìn)水管上端進(jìn)入，所述進(jìn)水在中心管內(nèi)流動(dòng)方向?yàn)樨Q直方向上自上往下，所述進(jìn)水通過環(huán)形布水器分散后向上折流進(jìn)入填料區(qū)，所述進(jìn)水在填料區(qū)內(nèi)流向在豎直方向上從下往上，所述進(jìn)水通過填料層后流向在水平方向上從所述反應(yīng)器的內(nèi)部往外部進(jìn)入溢流槽；所述循環(huán)泵的出口管道上安裝有電熱器，用于對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱；所述溢流槽一側(cè)側(cè)面設(shè)置出水管，所述出水管用于反應(yīng)器出水；所述填料模組通過填料模組支架安裝在填料區(qū)，填料模組支架在水平方向上安裝于污泥斗內(nèi)部；若干球型掛載填料安裝在填料框架內(nèi)形成球型填料串，若干球型填料串通過兩端固定在填料框架上，相鄰球型掛載填料之間、相鄰球型填料串之間形成間隔，所述球型掛載填料在水中為懸浮狀態(tài)；所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)，所述球型掛載填料的三層結(jié)構(gòu)具有不同孔徑，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，外層孔徑為10-20mm，球面緯線上設(shè)置有向外凸出的刺突狀柱體；中層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑適中，中層孔徑為5-10mm；內(nèi)層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑較小，內(nèi)層孔徑為2-5mm；三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部支撐實(shí)現(xiàn)同心；所述填料框架為模塊化結(jié)構(gòu)活動(dòng)固定在池體中段，可從池體頂部進(jìn)行模塊化加裝或吊出，填料框架模塊化為整體式、分區(qū)和/或分層模塊組合式放置在填料模組支架上，所述填料框架與填料模組支架通過卡槽形式固定，所述填料框架可單獨(dú)、分區(qū)和/或分層、或整體的形式取出進(jìn)行檢修及更換填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，其特征在于，所述中心進(jìn)水管在水平面上于池體同心，所述中心進(jìn)水管頂端與池體上沿高度平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，其特征在于，所述池體上段邊緣設(shè)置有鋸齒狀出水堰，所述溢流槽設(shè)置在鋸齒狀出水堰外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，其特征在于，所述池體外部設(shè)置有高位、中位、低位取樣閥，用于日常水體、填料及微生物樣本的取樣分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，其特征在于，所述填料框架主體由不銹鋼焊接而成，所述填料框架頂面和底面安裝不銹鋼網(wǎng)，球型填料制作成串后首尾固定在填料框架上下設(shè)置的橫桿及鋼絲網(wǎng)上；所述填料框與池體的池壁活動(dòng)式緊密貼合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，其特征在于，所述環(huán)形布水器通過法蘭安裝在中心進(jìn)水管底部。
7.一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器集成設(shè)備，其特征在于，包括連接管道和至少兩個(gè)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
8.一種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器用的球型掛載填料，其特征在于，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)，所述球型掛載填料的三層結(jié)構(gòu)具有不同孔徑，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，外層孔徑為10-20mm，球面緯線上設(shè)置有向外凸出的刺突狀柱體；中層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑適中，中層孔徑為5-10mm；內(nèi)層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑較小，內(nèi)層孔徑為2-5mm；三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部支撐實(shí)現(xiàn)同心。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器及短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器集成設(shè)備，旨在提高脫氮處理效率，增強(qiáng)反應(yīng)器穩(wěn)定性，降低現(xiàn)有處理技術(shù)中處理成本較高的問題。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器采用的球型掛載填料。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。
一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器，包括池體、填料模組、循環(huán)管路；所述池體頂部為封蓋設(shè)計(jì)；其特征在于。
所述池體包括豎直方向上從下到上設(shè)置的下段、中段和上段。
所述下段設(shè)置有污泥斗，所述污泥斗為倒立的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述污泥斗可用于收集反應(yīng)器中沉降的污泥，所述污泥斗底部側(cè)面安裝有排泥管，用于反應(yīng)器的工藝排泥和檢修時(shí)清空。
所述污泥斗內(nèi)部安裝有曝氣管，所述曝氣管為環(huán)形管，所述曝氣管在水平方向上安裝于污泥斗內(nèi)部，所述曝氣管下側(cè)面設(shè)置若干微孔。
所述中段設(shè)置有中心進(jìn)水管，所述中心進(jìn)水管在水平面上與池體同心，所述中心管用于反應(yīng)器進(jìn)水。
所述中心進(jìn)水管底部安裝有環(huán)形布水器，所述環(huán)形布水器用于將進(jìn)水分散，所述曝氣管在豎直方向上安裝位置在環(huán)形布水器下方。
所述中段還設(shè)置有填料層，填料模組設(shè)置在填料層，它包括填料框架，填料框架內(nèi)裝有若干球型掛載填料；所述填料框架為中空的柱體結(jié)構(gòu)。
所述上段設(shè)置有溢流槽，所述溢流槽用于收集經(jīng)脫氮后的出水，所述溢流槽一側(cè)底部設(shè)置循環(huán)泵進(jìn)水管，所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度。
所述循環(huán)泵的出口管道上安裝有電熱器，法蘭式電熱器安裝更為方便，用于對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱。
所述溢流槽一側(cè)側(cè)面設(shè)置出水管，所述出水管用于反應(yīng)器出水。
作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述反應(yīng)器回流管與進(jìn)水管連接，所述進(jìn)水是從中心進(jìn)水管上端進(jìn)入，所述進(jìn)水在中心管內(nèi)流動(dòng)方向?yàn)樨Q直方向上自上往下，所述進(jìn)水通過環(huán)形布水器分散后向上折流進(jìn)入填料區(qū)，所述環(huán)形布水器實(shí)現(xiàn)進(jìn)水均質(zhì)的效果，所述進(jìn)水在填料區(qū)內(nèi)流向在豎直方向上從下往上，所述進(jìn)水通過填料層后流向在水平方向上從所述反應(yīng)器的內(nèi)部往外部進(jìn)入溢流槽。
所述中心進(jìn)水管在水平面上于池體同心，所述中心進(jìn)水管頂端與池體上沿高度平齊。
進(jìn)一步地，所述曝氣管下側(cè)面設(shè)置的微孔直徑為0.1-3mm，所述曝氣管環(huán)形直徑為反應(yīng)器池體直徑的1/4-1/2。用于控制產(chǎn)生大小適中的氣泡，所述氣泡通過氣液傳導(dǎo)為短程硝化反應(yīng)提供氧氣，所述氣泡在上升過程中對(duì)反應(yīng)器底部進(jìn)水進(jìn)行均質(zhì)，同時(shí)，利用氣泡對(duì)填料表面微生物進(jìn)行沖刷，也可將新陳代謝過程中增殖老化的微生物膜從填料表面上脫落，促進(jìn)微生物的活性，進(jìn)而提高反應(yīng)器脫氮處理效果。
進(jìn)一步地，所述填料模組通過填料模組支架安裝在填料區(qū)，填料模組支架在水平方向上安裝于污泥斗內(nèi)部；若干球型掛載填料安裝在填料框架內(nèi)形成球型填料串，若干球型填料串通過兩端固定在填料框架上，相鄰球型掛載填料之間、相鄰球型填料串之間形成間隔，所述球型填料在水中為懸浮狀態(tài)。
進(jìn)一步地，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)，所述球型填料采用抗老化、穩(wěn)定性好的材料制成，所述球型填料的三層結(jié)構(gòu)具有不同孔徑，所述三層結(jié)構(gòu)的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內(nèi)層孔徑為2-5mm，所述外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，球面緯線上設(shè)置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著面積，便于形成立體微生物群落；所述中層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑適中，即能提高微生物附著密度，也便于污水流通；所述內(nèi)層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑較小，維持內(nèi)球體嚴(yán)格厭氧的環(huán)境，所述三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部支撐實(shí)現(xiàn)同心。
所述球型掛載填料按照與溶解氧接觸的效率不同在空間上由外到內(nèi)分為好氧、缺氧、厭氧區(qū)分別供不同的微生物附著生長，所述好氧區(qū)供硝化細(xì)菌附著生長，所述缺氧區(qū)供反硝化細(xì)菌附著生長，所述厭氧區(qū)供厭氧氨氧化菌附著生長，所述硝化細(xì)菌通過短程硝化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，所述反硝化細(xì)菌通過反硝化過程將亞硝氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓鰠捬醢毖趸?xì)菌將氨氮和亞硝氮同步轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，通過將不同微生物種群在空間上集聚，從而實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化-厭氧氨氧化耦合脫氮。
進(jìn)一步地，所述池體上段邊緣設(shè)置有鋸齒狀出水堰，所述溢流槽設(shè)置在鋸齒狀出水堰外側(cè)，出水堰用于收集出水。所述循環(huán)泵將處理后的出水用于回流與進(jìn)水稀釋以降低進(jìn)水污染物濃度，從而避免所述反應(yīng)器由于進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)對(duì)微生物活性造成沖擊。
進(jìn)一步地，所述池體外部設(shè)置有高位、中位、低位取樣閥，用于日常水體、填料及微生物樣本的取樣分析。
進(jìn)一步地，所述填料框架為模塊化結(jié)構(gòu)活動(dòng)固定在池體中段，可從池體頂部進(jìn)行模塊化加裝或吊出。
進(jìn)一步地，所述填料框架模塊化為整體式、分區(qū)和/或分層模塊組合式放置在填料模組支架上，所述填料框架與填料模組支架通過卡槽形式固定，所述填料框架可單獨(dú)、分區(qū)和/或分層、或整體的形式取出進(jìn)行檢修及更換填料。
進(jìn)一步地，所述填料框架主體由不銹鋼焊接而成，所述填料框架頂面和底面安裝不銹鋼網(wǎng)，球型填料制作成串后首尾固定在填料框架上下設(shè)置的橫桿及鋼絲網(wǎng)上；所述填料框架與池體的池壁活動(dòng)式緊密貼合。
進(jìn)一步地，所述池體外部設(shè)置有保溫層；所述中心進(jìn)水管底部是通過法蘭安裝環(huán)形布水器。
本發(fā)明的一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器集成設(shè)備，其特征在于，包括連接管道和至少兩個(gè)如上述的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一種短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器用的球型掛載填料，其特征在于，所述球型掛載填料為三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)，所述球型填料采用抗老化、穩(wěn)定性好的材料制成，所述球型填料的三層結(jié)構(gòu)具有不同孔徑，所述三層結(jié)構(gòu)的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內(nèi)層孔徑為2-5mm，所述外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，球面緯線上設(shè)置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著面積，便于形成立體微生物群落；所述中層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑適中；所述內(nèi)層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑較小，所述三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部支撐實(shí)現(xiàn)同心。
本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明提供的短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器及短程硝化反硝化耦合厭氧氨氧化脫氮反應(yīng)器集成設(shè)備具有如下優(yōu)勢。
1、這種反應(yīng)器及反應(yīng)器集成設(shè)備通過中心進(jìn)水管進(jìn)水，利用環(huán)形布水器將進(jìn)水分散，實(shí)現(xiàn)污染物進(jìn)入填料層的均量化，降低由于進(jìn)水不均勻?qū)е聦?duì)微生物活性造成沖擊。
2、通過下段設(shè)計(jì)曝氣管，為短程硝化反應(yīng)提供氧氣的同時(shí)也能為水體提供氣力攪拌，不僅實(shí)現(xiàn)污染物的均質(zhì)，也可以沖刷填料表面，剝除老化的微生物膜增加活性微生物與污染物間的傳質(zhì)效果，從而提高反應(yīng)器脫氮處理效果；通過曝氣管下側(cè)面設(shè)計(jì)微孔，防止出現(xiàn)由于曝氣風(fēng)機(jī)停機(jī)期間污水倒流入曝氣管，而產(chǎn)生微生物污堵曝氣孔的現(xiàn)象。
3、相較于傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝，這種反應(yīng)器利用短程硝化反硝化工藝，不僅極大的縮小占地面積，而且還具備曝氣及碳源需求量少、能耗低、溫室氣體排放量小、污泥產(chǎn)量低等優(yōu)勢，能有效降低運(yùn)行成本；在處理高氨氮有機(jī)廢水的場合下，這種反應(yīng)器利用硝化反應(yīng)消耗堿度、反硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)增加堿度的特性，通過嚴(yán)格控制溶氧在0.2-0.5mg/L，溫度在25-35℃的條件下實(shí)現(xiàn)堿度的產(chǎn)消平衡，有利于維持反應(yīng)器pH穩(wěn)定，保證反應(yīng)器內(nèi)部微生物活性的穩(wěn)定。
4、這種反應(yīng)器中段安裝填料框架，填料框架整體為不銹鋼材質(zhì)，有效耐腐蝕，且填料框與池壁緊密貼合，降低短流的發(fā)生；填料框架模塊化分層放置在填料支撐上，填料框架與填料支撐通過卡槽形式固定，填料框架可單獨(dú)、分區(qū)或整體的形式取出，因此無需清空水池即可進(jìn)行檢修及更換填料。
5、這種反應(yīng)器填料框架中，由球型填料制作的球型填料串，通過兩端固定在填料框架上，其球型掛載填料為三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)，所述球型填料的三層結(jié)構(gòu)具有不同孔徑，所述三層結(jié)構(gòu)的外層孔徑為10-20mm、中層孔徑為5-10mm、內(nèi)層孔徑為2-5mm，外層球面為交叉網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，球面緯線上設(shè)置有向外凸出的刺突狀柱體，用于增大微生物的附著面積，便于形成立體微生物群落；中層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑適中，即能提高微生物附著密度，也便于污水流通；內(nèi)層球面為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，球面孔徑較小，球面內(nèi)部供厭氧微生物附著生長，較小的孔徑可有效阻擋氣泡進(jìn)入，維持內(nèi)球體嚴(yán)格厭氧的環(huán)境，所述三層空心球狀多孔結(jié)構(gòu)通過內(nèi)部支撐實(shí)現(xiàn)同心。
6、這種反應(yīng)器上段邊緣設(shè)置了鋸齒狀出水堰，出水堰外側(cè)設(shè)置了溢流槽，溢流槽一側(cè)底部設(shè)置循環(huán)泵進(jìn)水管，溢流槽側(cè)部設(shè)置出水管，既實(shí)現(xiàn)了出水功能也能為循環(huán)泵提供穩(wěn)定進(jìn)水。
7、這種反應(yīng)器通過在循環(huán)管上安裝的法蘭式電熱器對(duì)回流水進(jìn)行加熱，避免在反應(yīng)器中局部加熱導(dǎo)致溫度不均勻，通過設(shè)置池體外部保溫實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器溫度在25-35℃區(qū)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。
（發(fā)明人：付小平;呂慧;梁廣彥;梁慧宇;孫連鵬;汪文華）
