申请/专利权人：湖南军信环保股份有限公司

申请日：2018-12-14

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN109319929B

主分类号：C02F3/28

分类号：C02F3/28;C02F101/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2019.03.08#实质审查的生效;2019.02.12#公开

摘要：本发明一体式厌氧氨氧化反应系统，包括反应器，反应器底部设有布水装置，顶部设有支撑架，布水装置上方设有导流筒，导流筒内设有曝气管，导流筒上方依次设有第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板上下间隔安装在支撑架上，第一挡板设有通水孔，第二挡板的上方设有分离泥水气的三相分离器，三相分离器安装在支撑架上，反应器于三相分离器的上方设有排水口和排气口；进水箱，与布水装置连接；酸液供给装置，用于向反应器内提供酸液；吹气装置，与曝气管连接；pH在线监测单元，用于检测反应器内的pH值；DO在线监测单元，用于检测反应器内的DO值，本发明具有利于形成粒径较大的好氧菌包裹厌氧菌的颗粒污泥、菌种沉降性能好的优点。

主权项：1.一种一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，包括：反应器（2），所述反应器（2）内的底部设有布水装置（21），顶部设有支撑架（22），所述布水装置（21）的上方设有导流筒（23），所述导流筒（23）的两端直径大于中部的直径，且上端直径大于下端直径，所述导流筒（23）内设有曝气管（24），所述导流筒（23）上方依次设有第一挡板（25）和第二挡板（26），所述第一挡板（25）和第二挡板（26）上下间隔安装在支撑架（22）上，所述第一挡板（25）设有通水孔（251），所述第二挡板（26）的上方设有分离泥水气的三相分离器（27），所述三相分离器（27）安装在支撑架（22）上，所述反应器（2）于三相分离器（27）的上方设有排水口（28）和排气口（29）；所述曝气管（24）周向设有均布的曝气导向孔（241），在导向孔的作用下，曝气能提供更大的向上的水力上升流速，利于大粒径的污泥颗粒形成；所述第一挡板（25）为圆环形挡板；所述第二挡板（26）为伞形挡板；进水箱（1），所述进水箱（1）与布水装置（21）连接；酸液供给装置（3），所述酸液供给装置（3）用于向反应器（2）内提供酸液；吹气装置（4），所述吹气装置（4）与曝气管（24）连接；pH在线监测单元（5），用于检测反应器（2）内的pH值；DO在线监测单元（6），用于检测反应器（2）内的DO值；反应器（2）正常运行时，污水从进水箱（1）进入布水装置（21），再由布水装置（21）均匀射入导流筒（23）内；导流筒（23）内中间设有曝气管（24），曝气管（24）曝气时，空气向上射流而出，提供足够大的水力上升流速，带着溶液向上穿过导流筒（23），导流筒（23）上方的第一挡板（25）将导流筒（23）上方两边通过溶液折流向下，第二挡板（26）将导流筒（23）中间通过的溶液折流向下，折流向下的溶液还对第一挡板（25）有冲刷的作用，避免第一挡板（25）上积存菌种，第一挡板（25）与第二挡板（26）共同的折流作用，可使溶液平缓分流然后折流向下，不会因挡板的截流而造成大面积返混回导流筒（23）内，使反应器（2）内液体流向紊乱；折流向下的溶液从导流筒（23）底部再次进入导流筒（23），完成内循环的过程；第一挡板（25）与第二挡板（26）不仅有折流作用，还使得溶液的水力上升流速减缓，再经过三相分离器（27），泥、水、气三相得到充分的分离，气体由反应器（2）的排气口（29）排出，处理后的液体由排水口（28）排出；反应器（2）内设有pH在线监测单元（5）和DO在线监测单元（6），当pH值高于所设定的范围时，酸液供给装置（3）向反应器（2）内供酸液，直至pH值降至设定范围；当DO值高于所设定的范围时，吹气装置（4）降低进风量，直至DO值降至设定范围，这样就保持反应器（2）内DO值在一个恒定范围内。

全文数据：一种新型一体式厌氧氨氧化反应系统技术领域本发明涉及污水处理技术，尤其涉及一种新型一体式厌氧氨氧化反应系统。背景技术污水处理领域高氨氮废水一直是个技术难题，尤其是低碳氮比的高氨氮废水，处理难度更大。污水处理工艺的核心一般是生化部分，采用传统的生物硝化反硝化脱氮技术处理CN严重失衡的污水，如果没有外加有机碳源，反硝化就无法有效地进行，针对这一局限性，近年来出现了一种新型的脱氮机理和脱氮工艺，即厌氧氨氧化工艺。厌氧氨氧化工艺因其无需外加有机碳源、脱氮负荷高、运行费用低、占地空间小等优点，对低CN废水的处理有着不可替代的优越性，以厌氧氨氧化为主体的污水处理工艺的研究和开发，给我国目前污水处理界面临的低碳氮比废水脱氮难、能耗高、污泥产量大等问题带来了曙光。但是厌氧氨氧化菌种世代周期长，生长缓慢，且生长环境条件较为严苛，氧浓度偏高，铵盐及亚硝酸盐基质浓度过高都会抑制菌种的活性，因此造成厌氧氨氧化反应器启动缓慢，较难实现纯种培养。厌氧氨氧化工艺可分为一体式和二段式工艺。一体式工艺的基建成本较低，占地面积较小，更易运行，可避免亚硝酸盐抑制。但是传统一体化工艺启动时间较长，反应器内微生物间的生态关系复杂，经受负荷冲击时易失稳，难以控制最佳条件使短程硝化及厌氧氨氧化在同一反应器内进行。二段式工艺中的两反应器可单独进行灵活和稳定的调控，系统受扰后恢复时间短，ANAMMOX反应器进水具有相对稳定的氨氮和亚硝氮比例。但二段式工艺投资成本较高，污泥而且在提升处理量时，只能加大回流量稀释前端进水，反应器内亚硝酸盐容易积累。目前常规的厌氧氨氧化SBR反应器不能连续进水，反应器内基质浓度、温度、pH、DO溶解氧波动较大，且无法提供足够大的水力上升流速，颗粒污泥形成较为困难；当进水亚硝态氮浓度较高时，一次性进水方式会抑制厌氧氨氧化反应，从而降低厌氧氨氧化的反应速率；在反应器搅拌的过程中容易使得颗粒状的污泥破碎为絮状污泥，导致菌种沉降性能变差，排水时菌种流失严重，厌氧氨氧化菌难以在反应器内有效持留，厌氧氨氧化工艺启动时间较长。发明内容本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种利于形成粒径较大的好氧菌包裹厌氧菌的颗粒污泥、菌种沉降性能好的新型一体式厌氧氨氧化反应系统。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种新型一体式厌氧氨氧化反应系统，包括：反应器，所述反应器内的底部设有布水装置，顶部设有支撑架，所述布水装置的上方设有导流筒，所述导流筒内设有曝气管，所述导流筒上方依次设有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板上下间隔安装在支撑架上，所述第一挡板设有通水孔，所述第二挡板的上方设有分离泥水气的三相分离器，所述三相分离器安装在支撑架上，所述反应器于三相分离器的上方设有排水口和排气口；进水箱，所述进水箱与布水装置连接；酸液供给装置，所述酸液供给装置用于向反应器内提供酸液；吹气装置，所述吹气装置与曝气管连接；pH在线监测单元，用于检测反应器内的pH值；DO在线监测单元，用于检测反应器内的DO值。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述导流筒的两端直径大于中部的直径，且上端直径大于下端直径。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第二挡板为伞形挡板。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一挡板为圆环形挡板。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述进水箱通过进水管与布水装置连接，所述进水管上设有进水泵。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述排水口设有排水管，所述排水管上设有溢流槽，所述排水管分成两个支路，一个支路为排水支路，另一个支路为循环进水支路，所述循环进水支路与进水箱连接。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述曝气管周向设有均布的曝气导向孔。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述酸液供给装置包括酸液箱，所述酸液箱通过进酸管与反应器连接，所述进酸管上设有进酸泵，所述pH在线监测单元包括pH在线监测仪和pH探头，所述pH探头位于反应器内，所述pH在线监测仪与进酸泵连接。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述吹气装置包括鼓风机，所述鼓风机通过进风管与曝气管连接，所述DO在线监测单元包括DO在线监测仪和DO探头，所述DO探头位于反应器内，所述DO在线监测仪与鼓风机连接。作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述反应器的外壁设有保温夹层。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，目的在于提供一种新型一体式厌氧氨氧化反应器，通过导流筒内的曝气管导向曝气，可以给反应器内提供足够的水力上升流速，利于大粒径的污泥颗粒形成；加上第一挡板和第二挡板的折流作用，大大加强了反应器的内循环，反应器内基质浓度更加均匀，温度、pH、DO更加稳定；这种内循环替代传统搅拌的方式，可以最大限度的降低搅拌产生的机械剪切力对颗粒污泥的破坏，而且可以更好地使好氧菌包裹厌氧菌形成颗粒污泥，能够形成粒径较大的好氧菌包裹厌氧菌的颗粒污泥，实现在一个反应器内好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的良好共存；在第一挡板和第二挡板的折流作用下，溶液的上升流速减缓，并且反应器内形成的大颗粒污泥沉降性能好，经过三相分离器后，泥水能有效分离，菌种不易流失，加速反应器的启动。附图说明图1是本发明的结构示意图。图2是本发明中曝气管的结构示意图。图3是本发明的工作原理图。图中各标号表示：1、进水箱；11、进水管；12、进水泵；2、反应器；21、布水装置；22、支撑架；23、导流筒；24、曝气管；241、曝气导向孔；25、第一挡板；251、通水孔；26、第二挡板；27、三相分离器；28、排水口；29、排气口；3、酸液供给装置；31、酸液箱；32、进酸管；33、进酸泵；4、吹气装置；41、鼓风机；42、进风管；5、pH在线监测单元；51、pH在线监测仪；52、pH探头；6、DO在线监测单元；61、DO在线监测仪；62、DO探头；7、排水管；71、排水支路；72、循环进水支路；8、溢流槽；9、保温夹层。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图1至图3所示，本实施例的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，包括反应器2、进水箱1、酸液供给装置3、吹气装置4、pH在线监测单元5和DO在线监测单元6。其中，反应器2内的底部设有布水装置21，顶部设有支撑架22，布水装置21的上方设有导流筒23，导流筒23两端均与反应器2的内部连通，导流筒23内设有曝气管24，导流筒23上方依次设有第一挡板25和第二挡板26，第一挡板25和第二挡板26上下间隔安装在支撑架22上，第一挡板25位于第二挡板26的下方，第一挡板25设有通水孔251，便于下方的水穿过，第二挡板26的上方设有分离泥水气的三相分离器27，三相分离器27安装在支撑架22上，反应器2于三相分离器27的上方设有排水口28和排气口29。进水箱1与布水装置21连接，用于向反应器2内提供污水，酸液供给装置3用于向反应器2内提供酸液，以便调节pH值，吹气装置4，吹气装置4与曝气管24连接，向导流筒23内吹气，pH在线监测单元5，用于检测反应器2内的pH值，DO在线监测单元6，用于检测反应器2内的DO溶解氧值。导流筒23具有厌氧菌，导流筒23外具有好氧菌，分别用于处理污水。如图3所示，反应器2正常运行时，污水在进水箱1进入布水装置21，再由布水装置21均匀射入导流筒23内。导流筒23内中间设有六根均匀排布的曝气管24，曝气管24曝气时，空气向上射流而出，提供足够大的水力上升流速，带着溶液向上穿过导流筒23，导流筒23上方的第一挡板25将导流筒23上方两边通过溶液折流向下，第二挡板26将导流筒23中间通过的溶液折流向下，折流向下的溶液还对第一挡板25有冲刷的作用，避免第一挡板25上积存菌种，第一挡板25与第二挡板26共同的折流作用，可使溶液平缓分流然后折流向下，不会因挡板的截流而造成大面积返混回导流筒23内，使反应器2内液体流向紊乱若直接在导流筒23上方单设一个挡板就会引发此现象。折流向下的溶液从导流筒23底部再次进入导流筒23，完成内循环的过程，内循环时气体与液体的流向在图3中分别用虚线和实线表示。第一挡板25与第二挡板26不仅有折流作用，还使得溶液的水力上升流速减缓，再经过三相分离器27，泥、水、气三相得到充分的分离，气体由反应器2的排气口29排出，处理后的液体由排水口28排出，反应器2内设有pH在线监测单元5和DO在线监测单元6，当pH值高于所设定的范围时，酸液供给装置3向反应器2内供酸液，直至pH值降至设定范围；当DO值高于所设定的范围时，吹气装置4降低进风量，直至DO值降至设定范围，这样就保持反应器2内DO值在一个恒定范围内。本实施例中，导流筒23的两端直径大于中部的直径，且上端直径大于下端直径，中间窄，利于加大水利上升流速，让液体快速通过导流筒23，形成向上的流向，上头宽是为了减缓流速，利于菌种沉降以及两个挡板的折流。本实施例中，支撑架22为一个支撑杆，第二挡板26为伞形挡板，其固定在支撑杆上。第一挡板25为圆环形挡板，其由四根支撑横梁固定在支撑杆上。本实施例中，进水箱1通过进水管11与布水装置21连接，进水管11上设有进水泵12。通过进水泵12将进水箱1内的污水抽至反应器2内。本实施例中，排水口28设有排水管7，排水管7上设有溢流槽8，排水管7分成两个支路，一个支路为排水支路71，另一个支路为循环进水支路72，循环进水支路72与进水箱1连接，对进水箱1内的污水进行浓度调节。将处理后的污水经出溢流槽8溢流排出，一部分排出，一部分可回流至进水箱1，泥沉降回流。本实施例中，曝气管24周向设有均布的曝气导向孔241，在导向孔的作用下，曝气能提供更大的向上的水力上升流速。本实施例中，酸液供给装置3包括酸液箱31，酸液箱31通过进酸管32与反应器2连接，进酸管32上设有进酸泵33，pH在线监测单元5包括pH在线监测仪51和pH探头52，pH探头52位于反应器2内，pH在线监测仪51与进酸泵33控制连接。吹气装置4包括鼓风机41，鼓风机41通过进风管42与曝气管24连接，DO在线监测单元6包括DO在线监测仪61和DO探头62，DO探头62位于反应器2内，DO在线监测仪61与鼓风机41控制连接。当pH探头52探测到反应器2内溶液pH值高于所设定的范围时，pH在线监测仪51则控制将进酸泵33开启，直至pH值降至设定范围，则进酸泵33停止工作；当DO探头62探测到反应器2内溶液DO值高于所设定的范围时，DO在线监测仪61则降低鼓风机41进风量，直至DO值降至设定范围，这样就保持反应器2内DO值在一个恒定范围内。本实施例中，反应器2的外壁设有保温夹层9，夹层内保温水的温度通过外循环保温温度控制系统控制。本发明的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，导流筒23内DO值略高于导流筒23外，菌种在导流筒23内亚硝化反应略强于厌氧氨氧化反应，好氧菌逐渐包裹厌氧菌。但由于内循环作用，溶液快速通过导流筒23，导流筒23外厌氧氨氧化反应略强于亚硝化反应，实现在一个反应器2内好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌的良好共存。在反应器2启动时，若反应器2内菌种为絮状污泥或者粒径较小的颗粒污泥，可适当的投加活性炭作为吸附载体，加速大粒径颗粒污泥的形成。对比例：常规的反应器启动时，难以控制最佳条件使短程硝化及厌氧氨氧化在同一反应器内进行，反应器容易受冲击，菌种活性极易受到抑制，若没有活性良好的，颗粒粒径较大的厌氧氨氧化菌种作为种泥，常规反应器一般启动周期需6～8个月。本实施例：采用本实施例的反应器2，反应器2启动周期一般为4个月，反应器2启动周期缩短33％～50％。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

权利要求：1.一种新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，包括：反应器2，所述反应器2内的底部设有布水装置21，顶部设有支撑架22，所述布水装置21的上方设有导流筒23，所述导流筒23内设有曝气管24，所述导流筒23上方依次设有第一挡板25和第二挡板26，所述第一挡板25和第二挡板26上下间隔安装在支撑架22上，所述第一挡板25设有通水孔251，所述第二挡板26的上方设有分离泥水气的三相分离器27，所述三相分离器27安装在支撑架22上，所述反应器2于三相分离器27的上方设有排水口28和排气口29；进水箱1，所述进水箱1与布水装置21连接；酸液供给装置3，所述酸液供给装置3用于向反应器2内提供酸液；吹气装置4，所述吹气装置4与曝气管24连接；pH在线监测单元5，用于检测反应器2内的pH值；DO在线监测单元6，用于检测反应器2内的DO值。2.根据权利要求1所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述导流筒23的两端直径大于中部的直径，且上端直径大于下端直径。3.根据权利要求1所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述第二挡板26为伞形挡板。4.根据权利要求3所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述第一挡板25为圆环形挡板。5.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述进水箱1通过进水管11与布水装置21连接，所述进水管11上设有进水泵12。6.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述排水口28设有排水管7，所述排水管7上设有溢流槽8，所述排水管7分成两个支路，一个支路为排水支路71，另一个支路为循环进水支路72，所述循环进水支路72与进水箱1连接。7.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述曝气管24周向设有均布的曝气导向孔241。8.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述酸液供给装置3包括酸液箱31，所述酸液箱31通过进酸管32与反应器2连接，所述进酸管32上设有进酸泵33，所述pH在线监测单元5包括pH在线监测仪51和pH探头52，所述pH探头52位于反应器2内，所述pH在线监测仪51与进酸泵33连接。9.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述吹气装置4包括鼓风机41，所述鼓风机41通过进风管42与曝气管24连接，所述DO在线监测单元6包括DO在线监测仪61和DO探头62，所述DO探头62位于反应器2内，所述DO在线监测仪61与鼓风机41连接。10.根据权利要求1至4任意一项所述的新型一体式厌氧氨氧化反应系统，其特征在于，所述反应器2的外壁设有保温夹层9。

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