一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，包括自下而上设置的反应室和沉淀室，反应室通过漏斗状的渐扩管与沉淀室连接，反应室的底部设有进水管，反应室的侧壁上设有伸入反应室中心的导气管和取样管，反应室内部通过分隔挡板将反应室分为升流区和降流区，渐扩管内设置有由折流板形成的折流区，沉淀室内设置有释气折流斜板、缓流折流斜板和出水折流斜板，将沉淀室分为释气区、缓流区和出水区，出水区与出水管相连，沉淀池顶部设有通气孔。本发明可强化反应室内的泥、水、气三相循环，提高氧气利用效率；可有效避免污泥洗出，保持反应器内的高生物污泥量；具有良好的抗冲击负荷能力和高硝化性能。
【专利说明】一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器。
【背景技术】
[0002] 在全国"一控双达标"行动后，废水有机污染得到有效控制，氮磷污染逐渐上升为 主要环境问题，水体氮素污染时有发生。"十二五"规划中将氨氮列为约束性控制指标，成为 继"十一五"规划中化学需氧量（COD)后水体污染控制中的第二个约束性控制指标，氮素污 染控制已经迫在眉睫。
[0003] 短程硝化是一种新型生物脱氮技术，该工艺通过将氨氧化控制在亚硝酸盐阶段， 避免了亚硝酸盐氧化为硝酸盐过程，不仅可以大大节约氧气消耗量（即能耗），而且还可以 节省后续反硝化所需的有机物投加量，并且由于反应历程短，更容易获得高反应速率。该工 艺十分适合处理C/N较低的氨氮废水，受到了研宄者的广泛关注。
[0004] 对于短程硝化工艺，其关键是保持反应器内溶解氧（DO)浓度处于合适范围 (0. 3?0. 8mg/L)，并且在反应器内形成溶解氧浓度梯度，以利于反应器内氨氧化细菌 (AOB)的生存。DO浓度高，则容易导致亚硝酸盐氧化为硝酸盐，但若DO浓度低，则溶解氧不 足，氨氧化受限，反应器的脱氮效能降低。此外，氧气作为硝化反应的反应物，其在反应器内 的利用效率也是决定反应器硝化性能的重要因素，高DO利用效率可起到节省曝气（即能 耗）的作用。因此，如何通过优化反应器结构来实现反应器内DO浓度优化以及提高氧气利 用效率是提高短程硝化反应器脱氮性能的重要内容。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种折流板强化内循环的气提式生物 硝化反应器。
[0006] 一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，包括自下而上设置的反应室和 沉淀室，反应室通过漏斗状的渐扩管与沉淀室连接，反应室的底部设有进水管，反应室的侧 壁上设有伸入反应室中心的导气管和取样管，反应室内部通过分隔挡板将反应室分为升流 区和降流区，渐扩管内设置有由折流板形成的折流区，沉淀室内设置有释气折流斜板、缓流 折流斜板和出水折流斜板，将沉淀室分为释气区、缓流区和出水区，出水区与出水管相连， 沉淀池顶部设有通气孔。
[0007] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的反应室与沉淀室 均为圆柱形空筒，内径比为1:1. 5?4,体积比为1:0. 8?3。
[0008] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的分隔挡板与基准 水平面的夹角δ为70°?85°，升流区底部横截面积S 1与降流区底部横截面积S2之比为 4 ?10:1〇
[0009] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的折流区是由I级 折流板、II级折流板和III级折流板分隔形成，所述的I级折流板位于升流区顶部，与基准 水平面的夹角Θ为30°?60°。
[0010] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的II级折流板位 于降流区顶部，与基准水平面的夹角ε为50°?70°，距I级折流板顶端的垂直距离与反 应室内径之比为1:3?6,底端距渐扩管的距离为1?5cm。
[0011] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的III级折流板位 于I级折流板的上部，左端与II级折流板顶端连接，距I级折流板顶端的垂直距离与反应 室内径之比为1:3?6,与I级折流板所形成的夹角α为10°?40°。
[0012] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的释气折流斜板与 缓流折流斜板互相平行，且与基准水平面所形成的夹角β为50°?80°，释气折流斜板顶 端高于出水管5?10cm，缓流折流斜板顶端低于出水管5?10cm。
[0013] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的出水折流斜板与 基准水平面所形成的夹角γ为50°?80°，顶端高于出水液面5?10cm，底端距渐扩管的 距离为1?3cm。
[0014] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，所述的释气区与缓流区 的体积比为1:2?5,与出水区的体积比为1:0. 5?1。
[0015] 所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，还包括盖在沉淀室顶部 的保护盖，所述的通气孔设置于保护盖中心处，通气孔横截面积与沉淀室横截面积之比为 1:8 ?16〇
[0016] 本发明的优点是：1)设置微斜分隔挡板，有利于在反应室底部实现文丘里效应， 强化反应室内气、液、固三相循环，增强了传质效率和氧气利用效率；2)折流区设置三级折 流板，可将气、液、固三相有效阻留在反应室，并通过与折流板的碰撞实现污泥大量持留，同 时还最大限度削弱了反应室曝气对沉淀室污泥沉淀的影响；3)沉淀室设置多级折流斜板， 可确保释气充分和泥水分离，确保了出水澄清；4)反应室的强化内循环可促使沉淀室污泥 回流至反应室，使反应器具有了良好的抗冲击负荷性能和高硝化性能；5)保护盖可有效阻 止了泥水混合物溅出及外界异物进入反应器。
[0017] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的结构示意图；
[0019] 其中，进水管1、取样管2、导气管3、反应室4、1级折流板5、渐扩管6、释气折流斜 板7、沉淀室8、11级折流板9、缓流折流斜板10、出水折流斜板11、出水管12、保护盖13、通 气孔14、微斜分隔挡板15、升流区16、降流区17、III级折流板18、折流区19、释气区20、缓 流区21、出水区22。
【具体实施方式】
[0020] 本发明包括自下而上设置的反应室4和沉淀室8,反应室4通过漏斗状的渐扩管6 与沉淀室8连接，反应室4的底部设有进水管1，反应室4的侧壁上设有伸入反应室4中心 的导气管3和取样管2,反应室4内部通过分隔挡板15将反应室4分为升流区16和降流区 17,渐扩管6内设置有由折流板形成的折流区19,沉淀室8内设置有释气折流斜板7、缓流 折流斜板10和出水折流斜板11，将沉淀室8分为释气区20、缓流区21和出水区22,出水区 22与出水管12相连，沉淀池8顶部设有通气孔14。
[0021] 反应室4与沉淀室8均为圆柱形空筒，内径比为1:1. 5?4,体积比为1:0. 8?3。
[0022] 分隔挡板15与基准水平面的夹角δ为70°?85°，升流区16底部横截面积S1 与降流区17底部横截面积S2之比为4?10:1。
[0023] 折流区19是由I级折流板5、11级折流板9和III级折流板18分隔形成，I级折 流板5位于升流区16顶部，与基准水平面的夹角Θ为30°?60°。
[0024] II级折流板9位于降流区17顶部，与基准水平面的夹角ε为50°?70°，距I 级折流板5顶端的垂直距离与反应室4内径之比为1:3?6,底端距渐扩管6的距离为1? 5cm〇
[0025] III级折流板18位于I级折流板5的上部，左端与II级折流板9顶端连接，距I 级折流板5顶端的垂直距离与反应室4内径之比为1:3?6,与I级折流板5所形成的夹角 α 为 10。?40。。
[0026] 释气折流斜板7与缓流折流斜板10互相平行，且与基准水平面所形成的夹角β 为50°?80°，释气折流斜板7顶端高于出水管5?10cm，缓流折流斜板10顶端低于出水 管5?IOcm 0
[0027] 出水折流斜板11与基准水平面所形成的夹角γ为50°?80°，顶端高于出水液 面5?10cm，底端距渐扩管6的距离为1?3cm。
[0028] 释气区20与缓流区21的体积比为1:2?5,与出水区22的体积比为1:0. 5?1。
[0029] 还包括盖在沉淀室8顶部的保护盖13,通气孔14设置于保护盖13中心处，通气孔 14横截面积与沉淀室8横截面积之比为1:8?16。
[0030] 本实施例是由有机玻璃和钢板构建，沉淀室位于反应室上方，保护盖位于沉淀室 顶部。空气（氧气）由导气管引入升流区，含氨无机废水由底部进水管进入反应室，与氧气 充分接触发生硝化反应，泥、水被气流驱动一起上升，由于气体密度小，其上升之后将在升 流区底部形成负压，进而驱动降流区的泥、水、气三相进入升流区形成内循环，由于降流区 底部的横截面积与升流区底部横截面积的差异，容易产生文丘里效应，进一步强化了反应 室内的三相内循环。泥、水、气三相混合物经升流区上升后与I级、π级折流板碰撞，受内循 环驱动，大部分被持留在反应室参与内循环，其他经折流区折流后进入沉淀池释气区，泥、 水、气三相混合物在上升过程中随横截面积逐渐增大而充分释气，气体经保护盖的通气孔 排出，泥、水混合物则依序进入缓流区和出水区，经缓流折流斜板和出水折流斜板的作用， 泥水进行深度分离，澄清水由出水管排出，沉淀后的污泥经渐扩管内壁空隙返回反应室。保 护盖则可有效阻止泥水混合物溅出及外界异物进入反应器，操作也十分方便。
[0031] 实施案例1
[0032] 在反应器运行过程中，保持进水氨氮浓度为500mg/L，污泥浓度为4g/L，水力停留 时间为15. 2h，进水pH在8. 4?8. 7,通过调节曝气量，反应室内的溶解氧（DO)浓度可稳 定在0. 75?0. 95之间，在17天的运行过程中，反应器的氨氮去处率逐渐由73. 7 %上升为 95. 4%，亚硝酸盐积累率维持在80%?90%，表现出良好的短程硝化性能。
[0033] 表1进水氨氮浓度为500mg/L时的硝化性能
[0034]
【权利要求】
1. 一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在于，包括自下而上设置 的反应室（4)和沉淀室（8)，反应室（4)通过漏斗状的渐扩管（6)与沉淀室（8)连接，反应 室（4)的底部设有进水管（1)，反应室（4)的侧壁上设有伸入反应室（4)中心的导气管（3) 和取样管（2)，反应室（4)内部通过分隔挡板（15)将反应室（4)分为升流区（16)和降流 区（17)，渐扩管（6)内设置有由折流板形成的折流区（19)，沉淀室（8)内设置有释气折流 斜板（7)、缓流折流斜板（10)和出水折流斜板（11)，将沉淀室（8)分为释气区（20)、缓流区 (21)和出水区（22)，出水区（22)与出水管（12)相连，沉淀池⑶顶部设有通气孔（14)。
2. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征 在于，所述的反应室（4)与沉淀室（8)均为圆柱形空筒，内径比为1:1. 5?4,体积比为 1:0? 8 ?3〇
3. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的分隔挡板（15)与基准水平面的夹角S为70°?85°，升流区（16)底部横截面 积S1与降流区（17)底部横截面积S2之比为4?10:1。
4. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的折流区（19)是由I级折流板（5)、11级折流板（9)和III级折流板（18)分隔形 成，所述的I级折流板（5)位于升流区（16)顶部，与基准水平面的夹角0为30°?60°。
5. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的II级折流板（9)位于降流区（17)顶部，与基准水平面的夹角e为50°?70°， 距I级折流板（5)顶端的垂直距离与反应室（4)内径之比为1:3?6,底端距渐扩管（6)的 距离为1?5cm。
6. 根据权利要求5所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的III级折流板（18)位于I级折流板（5)的上部，左端与II级折流板（9)顶端连 接，距I级折流板（5)顶端的垂直距离与反应室（4)内径之比为1:3?6,与I级折流板（5) 所形成的夹角a为10°?40°。
7. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的释气折流斜板（7)与缓流折流斜板（10)互相平行，且与基准水平面所形成的夹 角0为50°?80°，释气折流斜板（7)顶端高于出水管5?10cm，缓流折流斜板（10)顶 端低于出水管5?10cm。
8. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征在 于，所述的出水折流斜板（11)与基准水平面所形成的夹角Y为50°?80°，顶端高于出 水液面5?10cm，底端距渐扩管（6)的距离为1?3cm。
9. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征 在于，所述的释气区（20)与缓流区（21)的体积比为1:2?5,与出水区（22)的体积比为 1:0. 5 ?1〇
10. 根据权利要求1所述的一种折流板强化内循环的气提式生物硝化反应器，其特征 在于，还包括盖在沉淀室（8)顶部的保护盖（13)，所述的通气孔（14)设置于保护盖（13)中 心处，通气孔（14)横截面积与沉淀室（8)横截面积之比为1:8?16。
【文档编号】C02F3/12GK104478079SQ201410778471
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】唐崇俭, 柴立元, 闵小波, 王海鹰, 杨志辉, 彭兵 申请人:中南大学