专利名称：一种高效厌氧氨氧化反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效厌氧氨氧化反应器。
背景技术：
随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，含氮有机物的排放量急剧增加。二级生物处理的陆续上马，虽然对有机物污染起到了很好的遏制作用，但是出水含氮量较高，依然是一个严重的环境污染源。氮素污染的危害极大，氨进入水体，不但能诱发“富营养化”，造成水生生态系统的紊乱，而且还能消耗溶解氧，造成水体缺氧，影响鱼锶的氧传递，使鱼类致死；与氯气作用生成氯胺，影响氯化消毒处理。因此经济有效地控制氮素污染已势在必行。
废水脱氮的方法较多，有物理法、化学法和生物法等。由于种种原因，物理、化学法的应用受到很大限制，目前国内外主要采用生物脱氮技术。厌氧氨氧化反应可将氨和亚硝酸盐转化为氮气，消除氨对环境的影响。因此，研究和开发厌氧氨氧化反应器具有重要的现实意义。
现有的厌氧氨氧化反应器主要由厌氧反应器演变而来。为了保证装置中有足够数量的微生物(活性污泥)进行厌氧氨氧化作用，一般在厌氧反应器后建造二次沉淀池，用以分离活性污泥，一方面满足厌氧反应器所需的活性污泥，另一方面满足出水水质要求。以二沉池分离活性污泥，并通过回流泵送回厌氧反应器，不仅增加设备，消耗动力，而且会破坏活性污泥结构，不利于形成沉淀性能优良的颗粒污泥和实现泥水分离。
针对厌氧反应器的上述缺陷，本设计试图通过设置独特的布水器，以保证进水均匀；在升流式反应室内设置填料，以持留高活性厌氧氨氧化污泥；在反应器上部设置三相分离器，以回收污泥、提高污泥浓度；通过出水回流，以稳定出水水质，并强化传质。试验证明，据此开发的新型高效厌氧氨氧化反应器具有很好的厌氧氨氧化性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效厌氧氨氧化反应器。
高效厌氧氨氧化反应器具有反应器本体、支脚，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室、渐扩室、升流式反应室，反应器本体底部内侧设有旋流布水器，反应器本体底部外侧设有进水管、排泥管、外循环管进口组成的四通管，升流式反应室上、下设有十字形网格，上、下十字形网格之间设有填料，渐扩室上部设有过流锥形挡板，污泥沉淀室内设有三相分离器，污泥沉淀室上部侧壁设有溢流堰、溢流堰出水管、液封槽，液封槽内设有液封水位控制管，液封槽底部设有液封槽排渣管，反应器本体顶部设有外循环管出口，三相分离器由集气罩与喉管构成，喉管上开通气孔，反应器本体侧壁设有多个取样口。
所述的反应器本体高径比H/D为2.5～4.0，升流式反应室横截面积S1与污泥沉淀室横截面积S2之比为1∶2.0～3.0，升流式反应室横截面积S1与三相分离器下端集气罩最大横截面积S3之比为1∶1.2～2.0，升流式反应室横截面积S1与三相分离器上端喉管横截面积S4之比为1∶0.12～0.16。
旋流布水器呈伞形，由6～12片旋转式梯形板组合而成，旋流布水器(18)母线与水平面夹角α为15～30°，相邻旋转式梯形板之间的投影重合γ为10～50mm，相邻旋转式梯形板之间的缝隙宽度a为5～20mm，旋转式梯形板上端固定在直径为100～500mm的圆形平台上，旋转式梯形板下端固定在反应器内周平台上。
十字形网格相距1000～2000mm，网格尺寸为100～200mm×100～200mm，十字形网格之间设置的填料为串状填料。十字形网格上下两个为一组，在升流式反应室内设有一组或数组十字形网格。
过流锥形挡板设置于渐扩室内壁，位于三相分离器下部，其截面为一直角三角形，直角边长为50～200mm，三相分离器下沿至过流锥形挡板之间的污泥回流缝截面积S5与污泥沉淀室截面积S2之比为1∶2.5～4。
三相分离器集气罩截面积为梯形，下底面积与上底面积之比为8～12∶1，喉管高500～1000mm，喉管上沿高于出水液面300～500mm，并在出水液面上方100～300mm处的喉管上开4～6个通气孔，通气孔直径30～50mm。
外循环管出口从三相分离器喉管内伸至集气罩，外循环管出口底部管头至喉管下沿的距离为100～200mm，底部管头设成弯头，旋转角度为90°。
溢流堰出水管设置成弯管，出水口低于溢流堰出水管水平段中心线250～500mm，液封槽水位控制管管头与溢流堰出水管水平段中心线等高，液封槽排渣管位于液封槽底部。
本发明具有的有益效果1)能够高效持留厌氧氨氧化菌体，厌氧氨氧化反应潜力大，抗冲击能力强；2)设置出水回流，能够强化传质过程与基质转化，并缓解基质抑制；3)设置旋流式布水器，布水均匀，能够提高反应器有效容积，保证反应效能；4)设置液封槽，能够有效阻止空气向反应器内泄漏，保证反应器处于厌氧状态；5)沉淀室设置于三相分离器外围，结构紧凑，省去了二次沉淀池和污泥回流设施，避免了回流泵对颗粒污泥的破坏；6)该反应器能承受高进水氨和亚硝酸盐浓度，具有高容积转化效率，运行性能稳定。
图1是厌氧氨氧化反应器结构示意图；图中支脚1、法兰2、升流式反应室3、填料4、十字形网格5、渐阔室6、过流锥形挡板7、沉淀室8、溢流堰9、外循环管出口10、三相分离器11、通气孔12、溢流堰出水管13、液封水位控制管14、液封槽15、液封槽排渣管16、取样口17、旋流布水器18、进水管19、排泥管20、外循环管进口21；图2是本发明的旋流布水器结构示意图。
具体实施例方式
如附图所示，高效厌氧氨氧化反应器具有反应器本体、支脚1，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室8、渐扩室6、升流式反应室3，反应器本体底部内侧设有旋流布水器18，反应器本体底部外侧设有进水管19、排泥管20、外循环管进口2)组成的四通管，升流式反应室3上、下设有十字形网格5，上、下十字形网格5之间设有填料4，渐扩室6上部设有过流锥形挡板7，污泥沉淀室8内设有三相分离器11，污泥沉淀室8上部侧壁设有溢流堰9、溢流堰出水管13、液封槽15，液封槽15内设有液封水位控制管14，液封槽15底部设有液封槽排渣管16，反应器本体顶部设有外循环管出口10，三相分离器11由集气罩与喉管构成，喉管上开通气孔12，反应器本体侧壁设有多个取样口17。
所述的反应器本体高径比H/D为2.5～4.0，升流式反应室3横截面积S1与污泥沉淀室8横截面积S2之比为1∶2.0～3.0，升流式反应室3横截面积S1与三相分离器11下端集气罩最大横截面积S3之比为1∶1.2～2.0，升流式反应室3横截面积S1与三相分离器11上端喉管横截面积S4之比为1∶0.12～0.16。
旋流布水器18呈伞形，根据反应器容积大小，由6～12片旋转式梯形板组合而成，旋流布水器18母线与水平面夹角α为15～30°，相邻旋转式梯形板之间的投影重合γ为10～50mm，相邻旋转式梯形板之间的缝隙宽度a为5～20mm，旋转式梯形板上端固定在直径为100～500mm的圆形平台上，旋转式梯形板下端固定在反应器内周平台上。
十字形网格5相距1000～2000mm，网格尺寸为100～200mm×100～200mm，十字形网格5之间设置的填料4为串状填料。十字形网格5上下两个为一组，在升流式反应室3内设有一组或数组十字形网格。
过流锥形挡板7设置于渐扩室6内壁，位于三相分离器下部，其截面为一直角三角形，直角边长为50～200mm，三相分离器11下沿至过流锥形挡板7之间的污泥回流缝截面积S5与污泥沉淀室8截面积S2之比为1∶2.5～4。三相分离器11集气罩截面积为梯形，下底面积与上底面积之比为8～12∶1，喉管高500～1000mm，喉管上沿高于出水液面300～500mm，并在出水液面上方100～300mm处的喉管上开4～6个通气孔12，通气孔直径30～50mm。外循环管出口10从三相分离器11喉管内伸至集气罩，外循环管出口10底部管头至喉管下沿的距离为100～200mm，底部管头设成弯头，旋转角度为90°。
溢流堰出水管13设置成弯管，出水口低于溢流堰出水管13水平段中心线250～500mm，液封槽水位控制管14管头与溢流堰出水管13水平段中心线等高，液封槽排渣管16位于液封槽底部。
高效厌氧氨氧化反应器由钢板构建。接种污泥投加至升流式反应室。污水通过进水管导入反应室底部，经过旋流布水器均匀分布，污泥与废水充分接触，高活性的厌氧氨氧化污泥或附着生长在填料表面，或阻截于填料内，所产生的气体(N2)上逸，由三相分离器收集后通过通气孔和液封槽排出反应器，随气体带上的污泥经过过流锥形挡板的阻挡作用，大部分被截留在升流式反应室内，少量流入至污泥沉淀室，沉淀分离后，依靠污泥重力由污泥回流缝返回至升流式反应室。反应器出水经过污泥沉淀室溢流至液封槽内，由液封槽水位控制管出水。部分出水通过外循环管回流至反应器底部，用于强化传质与基质降解。剩余活性污泥由排泥管排出反应器外。
权利要求
1.一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于它具有反应器本体、支脚(1)，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室(8)、渐扩室(6)、升流式反应室(3)，反应器本体底部内侧设有旋流布水器(18)，反应器本体底部外侧设有进水管(19)、排泥管(20)、外循环管进口(21)组成的四通管，升流式反应室(3)上、下设有十字形网格(5)，上、下十字形网格(5)之间设有填料(4)，渐扩室(6)上部设有过流锥形挡板(7)，污泥沉淀室(8)内设有三相分离器(11)，污泥沉淀室(8)上部侧壁设有溢流堰(9)、溢流堰出水管(13)、液封槽(15)，液封槽(15)内设有液封水位控制管(14)，液封槽(15)底部设有液封槽排渣管(16)，反应器本体顶部设有外循环管出口(10)，三相分离器(11)由集气罩与喉管构成，喉管上开通气孔(12)，反应器本体侧壁设有多个取样口(17)。
2.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的反应器本体高径比H/D为2.5～4.0，升流式反应室(3)横截面积S1与污泥沉淀室(8)横截面积S2之比为1∶2.0～3.0，升流式反应室(3)横截面积S1与三相分离器(11)下端集气罩最大横截面积S3之比为1∶1.2～2.0，升流式反应室(3)横截面积S1与三相分离器(11)上端喉管横截面积S4之比为1∶0.12～0.16。
3.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的旋流布水器(18)呈伞形，由6～12片旋转式梯形板组合而成，旋流布水器(18)母线与水平面夹角α为15～30°，相邻旋转式梯形板之间的投影重合γ为10～50mm，相邻旋转式梯形板之间的缝隙宽度a为5～20mm，旋转式梯形板上端固定在直径为100～500mm的圆形平台上，旋转式梯形板下端固定在反应器内周平台上。
4.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的十字形网格(5)相距1000～2000mm，网格尺寸为100～200mm×100～200mm，十字形网格(5)之间设置的填料(4)为串状填料。
5.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的十字形网格(5)上下两个为一组，在升流式反应室(3)内设有一组或数组十字形网格。
6.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的过流锥形挡板(7)设置于渐扩室(6)内壁，位于三相分离器下部，其截面为一直角三角形，直角边长为50～200mm，三相分离器(11)下沿至过流锥形挡板(7)之间的污泥回流缝截面积S5与污泥沉淀室(8)截面积S2之比为1∶2.5～4。
7.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的三相分离器(11)集气罩截面积为梯形，下底面积与上底面积之比为8～12∶1，喉管高500～1000mm，喉管上沿高于出水液面300～500mm，并在出水液面上方100～300mm处的喉管上开4～6个通气孔(12)，通气孔直径30～50mm。
8.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的外循环管出口(10)从三相分离器(11)喉管内伸至集气罩，外循环管出口(10)底部管头至喉管下沿的距离为100～200mm，底部管头设成弯头，旋转角度为90°。
9.根据权利要求1所述的一种高效厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的溢流堰出水管(13)设置成弯管，出水口低于溢流堰出水管(13)水平段中心线250～500mm，液封槽水位控制管(14)管头与溢流堰出水管(13)水平段中心线等高，液封槽排渣管(16)位于液封槽底部。
全文摘要
本发明公开了一种高效厌氧氨氧化反应器。它具有反应器本体、支脚，反应器本体从上到下依次设有污泥沉淀室、渐扩室、升流式反应室，反应器本体底部内侧设有旋流布水器，反应器本体底部外侧设有进水管、排泥管、外循环管进口组成的四通管，升流式反应室内设有填料，渐扩室上部设有过流锥形挡板，污泥沉淀室内设有三相分离器，污泥沉淀室上部侧壁设有溢流堰、溢流堰出水管、液封槽、液封水位控制管、液封槽排渣管。本发明能够高效持留厌氧氨氧化菌体，厌氧氨氧化反应潜力大，抗冲击能力强；能够强化传质过程与基质转化，并缓解基质抑制；能够提高反应器有效容积，保证反应效能；能够有效阻止空气向反应器内泄漏，保证反应器处于厌氧状态。
文档编号C02F3/28GK101066805SQ200710069180
公开日2007年11月7日 申请日期2007年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者郑平, 陈小光, 唐崇俭, 陈建伟, 周尚兴, 丁革胜 申请人:浙江大学