一種兩級式一體化生物脫氮除磷反應器的製作方法

2023-05-10 06:50:36

本發明涉及一種兩級式一體化生物脫氮除磷反應器，屬於汙水處理技術領域。

背景技術：

近年來，水汙染問題日益突出，特別是氮、磷汙染也愈加嚴重，極易誘發水體富營養化，危害水生生態系統。目前汙水處理中氮和磷的排放標準要求也趨於嚴格，所以對於簡單、實用、高效的脫氮除磷反應器的需求越來越強烈。

脫氮除磷工藝是一種傳統的汙水生物處理技術，它是利用厭氧—缺氧—好氧的一種組合工藝。在好氧階段，利用水中好氧活性汙泥降解一部分易降解cod，同時通過硝化作用將氨氮和亞硝氮等轉化為硝態氮，聚磷菌以溶解氧作為電子受體，氧化代謝胞內貯存物phb或phv等，並過量地從汙水中攝取磷酸鹽，通過剩餘汙泥的排放實現除磷的目的；在缺氧階段，反硝化細菌利用水中部分cod作為碳源，將硝態氮轉化為氮氣；在厭氧階段，複雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，被轉化為簡單的有機物，其中一部分可直接被轉化成乙酸、h2和co2等，降低cod含量，提高廢水可生化性，聚磷菌將細胞內聚磷水解為正磷酸鹽，吸收水中易降解的cod，同化為胞內碳能源存貯物phb或phv。

傳統脫氮除磷好氧區、缺氧區和厭氧區分隔獨立開，使得基建成本投入巨大。

技術實現要素：

為了解決傳統脫氮除磷好氧區、缺氧區和厭氧區分隔獨立開，使得基建成本投入巨大的問題，本發明提供了一種脫氮除磷好氧區、缺氧區和厭氧區一體、處理效率高、成本低的兩級式一體化生物脫氮除磷反應器。

本發明所述的一種兩級式一體化生物脫氮除磷反應器，包括反應器本體，其特徵在於：所述反應器本體的內腔通過裝於其內的二級反應器分隔成一級反應區和二級反應區，其中一級反應區為反應區本體內壁與二級反應器外壁之間的部分，二級反應區為二級反應器內腔；所述一級反應區沿反應器本體軸向從下到上依次劃分為厭氧排泥單元、厭氧反應單元和溢流單元，所述厭氧排泥單元底部設有用於與外界水源連通的進水口以及用於與外界汙泥處理設備連通的一級排泥口；所述厭氧反應單元設有用於監測反應器內水質狀況的一級取樣口，並且所述厭氧反應單元內填充厭氧顆粒汙泥；所述溢流單元固裝在所述二級反應器的頂部；所述二級反應區沿反應器本體軸向從下到上依次劃分為缺氧反硝化單元、三相分離單元和好氧生物膜反應單元，所述缺氧反硝化單元內填充反硝化顆粒汙泥，並且通過導流管與所述溢流單元連通，所述缺氧反硝化單元底部設有二級進水管和二級排泥管；所述三相分離單元通過三相分離器與所述好氧生物膜單元分隔，所述三相分離單元設有用於監測反應器內水質狀況的二級取樣口以及用於曝氣的曝氣裝置，所述三相分離單元通過三相分離器頂部的排氣管與反應器本體外部連通；所述好養生物膜反應單元內填充組合填料和好氧活性汙泥，所述好養生物膜反應單元的上部設有連通至反應器本體外部的二級出水管；所述反應器本體外部設有回流裝置，所述好養生物膜反應單元通過回流裝置與所述缺氧反應消化單元連通，其中所述回流裝置的進水端與所述好氧生物膜單元上部的二級出水管連通，所述回流裝置的出水端與所述缺氧反應單元底部的二級進水口連通。

所述回流裝置包括第一回流管、第二回流管和循環泵，所述循環泵的進水端通過第一回流管與二級出水管末端第一分支連通，二級出水管末端的第二分支與與反應器本體外部的汙水收集設備連通；所述循環泵的出水端通過第二回流管與所述缺氧反應單元底部的二級進水口連通。

所述反應器本體內腔為中空圓柱形，且內腔的高：內徑比為1.5～1.6:1。

所述反應器本體的內徑：二級反應器的內徑比為2.1～2.2：1；所述反應器本體的高度：二級反應器的高度比為1.2～1.3:1。

所述反應器本體底部到二級反應器底部的距離：反應器本體的高度比為1:12～13。

所述三相分離器包括用於分隔固液的固液分離隔板和用於排氣的排氣管，其中所述固液分離隔板為空心錐型板，固液分離隔板的下端邊沿與反應器本體的內壁之間留有間隙，所述分離部的上部與排氣管的下端連通，排氣管的上端與反應器本體外部連通，並且導流管同軸貫穿整個排氣管；排氣管的直徑：導流管直徑為2:1，且排氣管與固液分離隔板的夾角為120°。

所述的反應器本體內厭氧反應單元體積：缺氧反應單元體積：好氧反應單元體積比為5.5～6.5:1.2～1.5:1。

所述一級排泥管、二級排泥管、一級出水管和二級第一出水管以及第一回流管均配有相應的控制閥。

本發明旨在實現較高的cod、氮和磷的去除率，高濃度cod和氮磷廢水從進水口進入反應器好氧反應單元內。一方面，進水中複雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，被轉化為簡單的有機物，其中一部分可直接被轉化為乙酸、h2和co2等，降低cod含量，提高廢水可生化性，另一方面，聚磷細菌吸收易降解cod以內碳源phb的形式貯存在聚磷細菌體內，同時釋磷。在進水的推動下，厭氧反應單元上層清液溢流進入導流管，然後和來自好氧反應單元硝化回流液一起進入缺氧反硝化區，硝態氮在反硝化細菌的作用下轉化為氮氣和部分含氮化合物，反硝化顆粒汙泥、水和n2在三相分離裝置處分離，反硝化顆粒汙泥被截留在缺氧反硝化反應單元，氮氣從導氣管排出。隨著水流進入好氧生物膜反應單元，一方面水中的氨氮和其他含氮化合物在好氧條件和硝化細菌的作用下被轉化為了硝態氮，大部分又會回流至缺氧反硝化反應單元；另一方面，聚磷細菌將吸收水中的磷酸鹽作為自身的營養物質，隨著富磷汙泥的排出實現磷的去除。在回流的作用下，未被去除的硝態氮再次回到缺氧反硝化單元，提高了氮的去除率。

本發明的有益效果是：

1)營造好氧、缺氧、厭氧交替環境，在保持高cod去除率的同時可以同步脫氮除磷；

2)構築一體化反應器，節約佔地面積；

3)好氧反應區剩餘汙泥和富磷汙泥可以順利排出；

4)厭氧反應單元的產酸反應可以為缺氧反應單元提供酸度，節省鹼度消耗。

附圖說明

圖1是本發明的結構圖(箭頭代表氣體運動方向)。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明

參照附圖：

實施例1本發明所述的一種兩級式一體化生物脫氮除磷反應器，包括反應器本體1，所述反應器本體1的內腔通過裝於其內的二級反應器2分隔成一級反應區11和二級反應區21，其中一級反應區11為反應區本體1內壁與二級反應器2外壁之間的部分，二級反應區21為二級反應器2內腔；所述一級反應區11沿反應器本體軸向從下到上依次劃分為厭氧排泥單元111、厭氧反應單元112和溢流單元113，所述厭氧排泥單元111底部設有用於與外界水源連通的進水口1111以及用於與外界汙泥處理設備連通的一級排泥口1112；所述厭氧反應單元112設有用於監測反應器內水質狀況的一級取樣口1121，並且所述厭氧反應單元112內填充厭氧顆粒汙泥；所述溢流單元113固裝在所述二級反應器2的頂部；所述二級反應區21沿反應器本體軸向從下到上依次劃分為缺氧反硝化單元211、三相分離單元212和好氧生物膜反應單元213，所述缺氧反硝化單元211內填充反硝化顆粒汙泥，並且通過導流管2111與所述溢流單元113連通，所述缺氧反硝化單元211底部設有二級進水管2112和二級排泥管2113；所述三相分離單元212通過三相分離器214與所述好氧生物膜單元213分隔，所述三相分離單元212設有用於監測反應器內水質狀況的二級取樣口2121以及用於曝氣的曝氣裝置2122，所述三相分離單元212通過三相分離器214頂部的排氣管2141與反應器本體1外部連通；所述好養生物膜反應單元213內填充組合填料2132和好氧活性汙泥，所述好養生物膜反應單元213的上部設有連通至反應器本體1外部的二級出水管2131；所述反應器本體1外部設有回流裝置3，所述好養生物膜反應單元213通過回流裝置3與所述缺氧反應消化單元211連通，其中所述回流裝置3的進水端與所述好氧生物膜單元213上部的二級出水管2131連通，所述回流裝置3的出水端與所述缺氧反應單元211底部的二級進水口2112連通；其中組合填料常用於汙水處理工程，是生物接觸氧化法的一種生物載體，散熱性能好，阻力小，布氣性能好，易長膜，又有切割氣泡的作用。綜合這些特點，所以這裡選用組合填料。

所述回流裝置3包括第一回流管31、第二回流管32和循環泵33，所述循環泵33的進水端通過第一回流管31與二級出水管2131末端第一分支連通，二級出水管2131末端的第二分支與與反應器本體1外部的汙水收集設備連通；所述循環泵33的出水端通過第二回流管32與所述缺氧反應單元211底部的二級進水口2112連通。

所述反應器本體1內腔為中空圓柱形，且內腔的高：內徑比為1.5～1.6:1。

所述反應器本體1的內徑：二級反應器的內徑比為2.1～2.2：1；所述反應器本體的高度：二級反應器2的高度比為1.2～1.3:1。

所述反應器本體1底部到二級反應器2底部的距離：反應器本體1的高度比為1:12～13。

所述三相分離器214包括用於分隔固液的固液分離隔板和用於排氣的排氣管2141，其中所述固液分離隔板為空心錐型板，固液分離隔板的下端邊沿與反應器本體的內壁之間留有間隙，所述分離部的上部與排氣管的下端連通，排氣管的上端與反應器本體外部連通，並且導流管同軸貫穿整個排氣管；排氣管的直徑：導流管直徑為2:1，且排氣管與固液分離隔板的夾角為120°。

所述的反應器本體1內厭氧反應單元體積：缺氧反應單元體積：好氧反應單元體積比為5.5～6.5:1.2～1.5:1。

所述一級排泥管、二級排泥管、一級出水管和二級第一出水管以及第一回流管均配有相應的控制閥。

本發明旨在實現較高的cod、氮和磷的去除率，高濃度cod和氮磷廢水從進水口進入反應器好氧反應單元內。一方面，進水中複雜的有機物在厭氧菌胞外酶的作用下，被轉化為簡單的有機物，其中一部分可直接被轉化為乙酸、h2和co2等，降低cod含量，提高廢水可生化性，另一方面，聚磷細菌吸收易降解cod以內碳源phb的形式貯存在聚磷細菌體內，同時釋磷。在進水的推動下，厭氧反應單元上層清液溢流進入導流管，然後和來自好氧反應單元硝化回流液一起進入缺氧反硝化區，硝態氮在反硝化細菌的作用下轉化為氮氣和部分含氮化合物，反硝化顆粒汙泥、水和n2在三相分離裝置處分離，反硝化顆粒汙泥被截留在缺氧反硝化反應單元，氮氣從導氣管排出。隨著水流進入好氧生物膜反應單元，一方面水中的氨氮和其他含氮化合物在好氧條件和硝化細菌的作用下被轉化為了硝態氮，大部分又會回流至缺氧反硝化反應單元；另一方面，聚磷細菌將吸收水中的磷酸鹽作為自身的營養物質，隨著富磷汙泥的排出實現磷的去除。在回流的作用下，未被去除的硝態氮再次回到缺氧反硝化單元，提高了氮的去除率。

本發明的反應器本體可採用不鏽鋼或pvc塑料構建。廢水由進水口1111流入厭氧反應單元112；當水流上升至溢流單元113時，上清液溢流至導流管2111，通過導流管2111，水流進入缺氧反應區211；當缺氧反應單元的液面達到三相分離器214時，水流進入好氧生物膜反應單元213，當好氧生物膜反應單元213的液面達到二級出水管2131時，部分上清液通過回流裝置3回流至缺氧反應單元211，另一部分排出；厭氧反應器剩餘汙泥通過一級排泥口1112排出；缺氧反應區211所產生的氣體由排氣管2141排出。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也包括本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。