一种脉动床反应器

本技术涉及污水深度脱氮，具体涉及硫自养反硝化填充式床层滤池脱氮方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国经济的发展和对水资源保护的重视，监管部门及各行业对水处理标准都在逐渐提高，主要表现在对给水水质和废水排放的高要求，这使得对水处理系统的投资和需求都大幅增加。与此同时，各类废水和生活污水的排放不断增加,水域环境严重污染,使得河流、湖泊等水域中的营养元素过多使其趋于富营养化。水体富营养化能够引起水华、赤潮等藻类恶性爆发事件，进而造成一系列诸如水体缺氧、浊度增加、恶臭散发、藻毒素水平提升等问题，严重影响着水环境质量和水生态安全。其中氮污染物既是水体营养水平的关键评价指标又是水华爆发的关键诱因。因此，从源头上深度削减总氮是控制城市水体富营养化、保障生态用水安全的重要途径。

2、随着《水污染防治行动计划》的印发，对我国水环境改善和污水处理目标提出了明确且具有时限性的要求，突显出了污水氮污染物深度去除的紧迫性。

3、传统反硝化滤池采用石英砂、陶粒等载体作为反硝化生物的挂膜介质，利用适量碳源进行反硝化反应，同时利用过滤介质的截留作用去除拦截污水中的悬浮物以及脱落的生物膜。传统反硝化滤池工作原理是反硝化菌在缺氧环境下，将硝酸盐转化为氮气，该反应以有机碳源作为电子供体。为获得较高的反硝化效率，传统的做法是补充碳源，但会增加药剂成本，长远来看对于污水处理厂的运营不利。

4、硫自养反硝化主要是硫自养反硝化菌以硫极其相关还原态化合物为电子供体，将硝酸盐还原为氮气的过程。硫自养反硝化因不需要外加碳源而得到广泛关注。该反应无需外加碳源，且脱氮效率高，是针对低碳源废水脱氮的重要技术。反应过程通常以硫磺颗粒作为填料，提供反应所需的硫源，并添加石灰石平衡硫单质型自养反硝化反应产生的酸。但是传统填料中石灰石的添加可能造成出水硬度增加，且碱量消耗较大，导致硫与石灰石的浪费；近年来，一些硫基复合填料例如硫铁复合填料的出现很好地克服了单独硫自养反硝化过程消耗碱度、单独铁自养反硝化产生碱度的问题，逐渐实现了硫自养反硝化技术的工程化应用。

5、目前该工艺反应器主要采用固定床形式，在固定床反应器中，固体颗粒物料层始终处于静止状态，随着反应器的连续运行，氮气的不断产生会占据填料之间的空隙，导致反应器实际空隙变小，水力停留时间变短，反应器传质效率变低，不能稳定地高效运行。而填料表面不断累积沉淀物质，生物膜过厚结团，活死细菌比例失衡，死细菌增多，导致填料间的空隙逐渐变小，形成板结造成堵塞。

6、目前解决以上硫自养反硝化固定床反应体系问题的方法主要是反冲洗：

7、(1)专利202021404064.5公开了一种硫铁复合双层滤料反硝化滤池，该滤池包括自上而下依次分布的硫自养反硝化层、中间水层、铁自养反硝化层和卵石承托层。该滤池将硫自养反硝化过程和铁自养反硝化过程相结合，平衡了出水的碱度，通过在硫填料层和铁填料层下方分别安装反冲洗管也解决了填料长期使用后发生堵塞的问题。该方法所需的建设成本过大，且反冲洗管的维护与运行操作复杂。

8、(2)专利cn202110452114.x描述了一种硫自养反硝化生物脱氮的渗滤床反应装置，将反冲洗系统连接于反应池底端，填料层连接于反应池内部，解决了填料脱膜后易堵塞的问题，实现不停机反洗进程。该方法需要定期反冲洗，但需要额外增设一个反冲洗提示装置，提醒工作人员反冲维护，增加了建造成本、管理成本。

9、(3)文献(wang y,bott c,nerenberg r.sulfur-based denitrification:effectof biofilm development on denitrification fluxes.water research,2016,100(sep.1):184-193.)描述了一种以硫磺薄片为载体的升流式反应器，实验结果显示随着生物膜不断增厚，体系传质效率在不断下降，其中二号反应装置表现明显，在其运行至50d后，脱氮负荷开始出现下降趋势。

10、在实际滤池维护应用中，反冲洗往往分为气洗、水洗、气水联合洗三种方式。普通水洗的强度较小，一般用作填料层内氮气的去除，以驱氮作用为主；而气洗给填料带来的冲击较大，可以有效去除板结。反冲洗是目前解决深床滤池板结、氮气积累的主要方式，但对填料来说也存在一些负面作用：(1)反硝化过程是一个厌氧的过程，而气洗会引入大量氧气，破坏滤层已有的厌氧环境。(2)由于反冲洗过程的存在，滤池运行方式和本身结构会发生变动，降低了滤池的产水率。(3)气洗和水洗所产生的水流和气泡都会优先通过滤料层中阻力较小的空隙，而冲击阻力较小的空隙通道，并不能全面地打散板结，因此深床滤池的反冲洗往往不能够彻底。

技术实现思路

1、基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，设置一种脉动床反应器，该脉动床反应器呈长方体状；所述脉动床反应器包括螺旋杆件17和自动导轨18，自动导轨18安装在脉动床反应器的顶部，螺旋杆件17安装在自动导轨18上，螺旋杆件17可随自动导轨18沿着脉动床反应器的长边方向与短边方向做往复移动，如图2和图3所示，在螺旋杆件17往复移动的过程中不断进行旋转，不仅可以实现填料的局部扰动，还可使反应器内填料整体充分移动，使其具备更好的工业化放大应用能力，从而完成本实用新型。

2、本实用新型第一方面在于提供一种脉动床反应器，该脉动床反应器包括螺旋杆件17和自动导轨18，自动导轨18安装在脉动床反应器的顶部，螺旋杆件17安装在自动导轨18上，螺旋杆件17可随自动导轨18沿着脉动床反应器的长边方向与短边方向做往复移动。

技术特征：

1.一种脉动床反应器，其特征在于，该脉动床反应器包括螺旋杆件(17)和自动导轨(18)，自动导轨(18)安装在脉动床反应器的顶部，螺旋杆件(17)安装在自动导轨(18)上，螺旋杆件(17)可随自动导轨(18)沿着脉动床反应器的长边方向与短边方向做往复移动。

2.根据权利要求1所述的脉动床反应器，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的脉动床反应器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的脉动床反应器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的脉动床反应器，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的脉动床反应器，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的脉动床反应器，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的脉动床反应器，其特征在于，

技术总结
本技术提供了一种脉动床反应器，该脉动床反应器包括螺旋杆件(17)和自动导轨(18)，自动导轨(18)安装在脉动床反应器的顶部，螺旋杆件(17)安装在自动导轨(18)上，螺旋杆件(17)可随自动导轨(18)沿着脉动床反应器的长边方向与短边方向做往复移动。

技术研发人员：程浩毅,字胡义,孙移鹿,张祎凡,徐佳敏,王爱杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：20220901
技术公布日：2024/2/29