一體化內循環式脫氮除碳生物膜反應器制造技術

本實用新型專利技術提供了一體化內循環式脫氮除碳生物膜反應器，該反應器主體由下方的缺氧區、上方的好氧區和好氧區外周的沉淀區組成；缺氧區內有復合填料，一進水管連通所述缺氧區的底部；好氧區采用孔板分隔為上方添加載體的填料區，和下方的泥水混合區，缺氧區和好氧區之間通過不透水隔板進行分割，在所述好氧區底部設有若干個曝氣管，其上開設進氣小孔；沉淀區由三部分組成，由上往下依次為清水區、接觸沉淀區和污泥回流區，污泥回流區底部為污泥回流縫，和所述好氧區的底部相通。本實用新型專利技術的反應器污泥回流實現無動力消耗，結構緊湊，設置的接觸沉淀區也不需要反沖洗系統，且無需額外投加藥劑和碳源，運行費用低。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種環保工程設備，具體涉及一體化內循環式脫氮除碳生物膜反應器。
技術介紹
隨著工業技術的高速發展，人類文明所帶來的不僅僅是進步和繁榮，隨之而來的還有嚴重的水體污染。當今世界上對生活污水和工業廢水的處理，大多通過物理化學或生物法進行處理達標后排入水體。對于排放標準，目前我國城市污水處理廠執行的是《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)，其中氨氮和總氮的一級A標準分別為5mg/L和15mg/L，而二級標準的氨氮指標為25mg/L。除此之外，對于某些工業廢水，如印染行業排放的廢污水，在我國大多數地區執行的是行業標準《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-1992)，其對氨氮的限制為一級15mg/L，二級25mg/L。而對某些地處太湖流域的 地區而言，如蘇州、無錫、常州、南京市溧水縣、高淳縣，鎮江市丹陽市和句容市等，執行的是《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》(DB 32/1072-2007)，其對處理后水中的氨氮指標的限值為5mg/L，達到了城市污水廠處理標準的一級A標準。目前城市生活污水和工業廢水，經過活性污泥法等工藝處理后，有機物的去除可以達到70-90%，然而，這些廢污水中所含有的氨氮，其去除率僅僅為20-50%。對于可生化性較差的工業廢水，如印染、電鍍等，目前大多數的生物法處理后的脫氮率非常低，在30%以下。這些含氨氮的廢污水，會進入到天然水體中，使天然水體中的氮元素過剩，從而引起水體富營養化。水體富營養化的結果就是，藻類過渡繁殖，水中溶解氧含量下降，魚類死亡，水體發臭，最終導致水體的污染。因此，工業廢污水在排入水體之前，必須要經過嚴格的處理，使其中所含的有機物和氨氮等指標達標后才能排放。生物脫氮目前被公認為是廢水脫氮處理中最經濟有效的方法之一。生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌參與完成，即硝化過程在好氧件下由硝化菌負責完成(稱為好氧反應)，反硝化過程在厭氧/缺氧條件下由反硝化菌負責完成(稱為缺氧反應)。其過程可用下式表示亞硝化過程NH； -:--1.3830 . +1.982HCO 3 4 0.018C ,H^O2N + Θ.982ΝΟ 2 +1.036H ,0 + .892Η 2€03硝化過程NO2 + 0.003NHJ + 0.4X50, + (XOlH2CO3 + 0.005HCC); OiKBC5H7O2N + 0.008H20 + NO;反硝化過程NO3 +1.08CH,OH + 0.24H2C03 —>0.06CH7O2N+ 0.47N2 T+1.68Η + HCONO; + 0.67CH3OH + 0.53H2C03 0.04C5H702N + 0.48N2 T +1.23H20 + HCO3由上述反應可知，整個硝化階段需消耗氧4. 57g 02/gNH4+-N,消耗堿度7. 14gCaC03/gNH4+-N。整個反硝化階段每轉化IgNO3--N為N2時需提供有機物2. 86g，同時產生3. 57g 堿度(以 CaCO3 計)。近年來，盡管生物脫氮技術有了很大發展，但硝化和反硝化仍然是在兩個獨立的或分隔的具有不同溶解氧濃度的反應器中進行(如傳統A/0工藝)，或是在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環境的同一個反應器中進行(如氧化溝或SBR工藝)。一個脫氮過程被分成兩個獨立的系統，二者難以在空間、時間和條件上得到統一。因此一般的生物脫氮系統脫氮效果差(通常不會超過70%)。而且這些系統中還需要分設多個獨立處理單元，如必須設置污泥回流系統，使得基建和管路設備投資多，占地面積較大，運行費用也高。另外，根據上述反應，硝化過程需要投加堿度，而反硝化過程也需要補充 碳源，造成系統投資高，運行費用也聞。因此，如果硝化和反硝化過程能在一個反應器內同時連續發生，不僅可以節省反應時間，還可減小反應器容積，節省占地面積；同時，反硝化過程增加的堿度可以補充硝化過程減少的部分堿度，從而節約藥劑投加量；反硝化過程如果置于硝化過程前段，也可節省碳源的投加。因此，開發一種能在一個單體設備中實現連續脫氮過程，同時又能對其中所含的有機物進行高效脫除的工藝設備，成為污水脫氮領域研究的熱點和難點。另外，大量研究與工程實踐表明，利用傳統硝化/反硝化工藝原理進行脫氮，污泥回流和充氧曝氣必不可少，兩者都需要動力的消耗，能否將二者結合起來也是節能的關鍵。另外，對于傳統的缺氧-好氧生物脫氮系統而言，其缺氧段和好氧段均采用的是傳統的活性污泥法，污泥和水在缺氧池接觸并發生脫氮和脫除有機物后，再一起進入到后續的好氧段進行脫碳和硝化反應，隨后泥水混合物進入后續的沉淀池進行泥水分離，分離后的污泥再回流至缺氧段。而脫氮需要的硝化液則來自硝化段的出水(稱為內循環)。工程實踐表明這種傳統的缺氧-好氧脫氮除碳的工藝存在以下缺陷(I)脫氮率較低。在反硝化段，由于硝化液來自硝化段出水回流，回流液中溶解氧含量較高，通常遠遠高于lmg/L以上，使反硝化段難以保持理想的缺氧狀態(反硝化要求溶解氧含量在O. 5mg/L以下)，勢必影響反硝化效果，因此，一般的脫氮效果不會超過70%，如專利 201020580108. X。(2)硝化和反硝化過程始終處于一種半抑制狀態。由于缺氧段和好氧段均采用活性污泥法，污泥和水是一個混合體，泥水混合物由缺氧段流到好氧段，再由好氧段回流到缺氧段，如此循環。造成在缺氧段，由于氧含量低下，硝化菌的活動會受到抑制，當它再次從缺氧段進入硝化段后又需要一個恢復活性的過程。同時反硝化菌也隨水流進入硝化段并同樣受到抑制，當反硝化菌隨回流液再次回到缺氧段時，也需要一個恢復活性的過程，這樣的結果就是整個硝化和反硝化都是處于半抑制狀態進行的，從而導致反應不徹底，反應速度慢。(3)為了提高脫氮的效果，必須要加大硝化液的回流量，這樣做勢必增大運行費用。(4)由于污泥和硝化液的特有回流方式，使得兩個反應池中微生物的類型相似，優勢菌種不明顯，硝化菌和反硝化菌難以徹底分開，導致硝化和反硝化的功能不夠明確，硝化和反硝化的能力和速度也比較低，如專利200410037921. I。近年來，國內外也出現了一些一體化生物脫氮反應器的專利。如中國專利CN1696069A “一體化立體循環污水生物除磷脫氮反應器”，由隔板分成內外兩部分，內部為混合液循環區，由隔板分成好氧區和缺氧區；外層空間由固液分離沉淀區，厭氧釋磷區和富磷水收集區組成。再如專利(申請)200610119290. 7 “硝化反硝化一體式生物膜法脫氮反應器”，該反應器呈柱體結構，自上而下由收水系統、曝氣反應區、缺氧區和沉淀區串聯組成一體，曝氣反應區內充滿懸浮填料，下部設有曝氣管，底部設有進氣口和進水口，進氣口連接曝氣管，頂部設有連通孔；沉淀區內設有呈“人”字形結構的隔泥板等。專利“一體化生物脫氮反應器”，反應器上下部分別為好氧附著式生物生長系統和 缺氧懸浮式生物生長系統。出于脫氮的需要，含硝化液的出水仍需要通過循環泵從反應器底部壓入。但是，這些反應器普遍存在的問題是(I)動力消耗大工程實踐表明，好氧區污泥代謝速度快，加上曝氣的強水力攪拌作用，使得污泥脫落頻繁，為保證系統內污泥不致流失嚴重，必須設置污泥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一體化內循環式脫氮除碳生物膜反應器，其主體呈立體式錐形結構，平面結構可以采用圓形或矩形，其特征在于，其主體由三部分組成：下方的缺氧區（A）、上方的好氧區（B）和好氧區外周的沉淀區（C）；缺氧區（A）為錐體式結構，其內有復合填料，一進水管（1）連通所述缺氧區（A）的底部；好氧區（B）采用孔板（2B）分隔為上方添加載體和復合填料的填料區，和下方的泥水混合區，缺氧區（A）和好氧區（B）之間通過不透水隔板（5）進行分割，在所述隔板（5）上設置連通管（16）連通缺氧區（A）和好氧區（B），在所述好氧區（B）底部，即所述隔板（5）上方設有若干個曝氣管（10），其上開設進氣小孔；沉淀區（C）由三部分組成，由上往下依次為清水區（11）、接觸沉淀區（12）和污泥回流區（13），好氧區（B）通過頂部的出水孔（7）連接和沉淀區（C）相通的泥水過渡區（15），所述污泥回流區（13）底部為污泥回流縫（14），和所述好氧區（B）的底部相通；所述沉淀區（C）的清水區還通過出水孔（78）連接設于反應器主體外的一環形出水槽（8）；所述環形出水槽（8）連接一出水管（9）排出清水，所述環形出水槽（8）還連接一硝化液回流管（17）通到所述的進水管（1）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭永福，儲金宇，楊海華，郝志勝，沐濤，曹宇，
申請(專利權)人：蘇州科技學院，
類型：實用新型
國別省市：