模块组合式微循环生物脱氮反应器的制作方法

本实用新型涉及自养脱氮反应器，尤其涉及一种模块组合式微循环生物脱氮反应器。

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高，对人居生态环境的要求也越来越高。但是，工业、农业和生活污水的大量排放，造成了水体富营养化，影响了人居生态环境的改善。氨氮是引起水体富营养化的重要原因之一。尽管近年来全国各地投入了大量人力、物力、财力进行整治，但水体富营养化状况仍没有显著改善。据《2015年中国环境状况公报》，在全国开展营养状态监测的61个湖泊（水库）中，贫营养的6个，比2014年减少4个；中营养的41个，比2014年增加5个；轻度富营养的12个，比2014年减少1个；中度富营养的有2个，与2014年持平。

与理化法相比，生物法具有经济高效的优势。亚硝化和厌氧氨氧化工艺是近二十年推出的新型生物脱氮工艺，在高浓度低C/N比废水脱氮中取得了显著成效。但是，由于氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌生长慢，细胞得率低，高效脱氮反应器需要有效持留功能菌。而在大高径比循环式反应器中，生物体易团聚成颗粒污泥。即使采用这类反应器，也未见其在低浓度氨氮废水中应用。

本实用新型拟通过安装直管式填料以及对直管式填料的合理分割，构成大高径比微循环反应单元，并通过升流室曝气和降流室缺氧，进行亚硝化和厌氧氨氧化脱氮，再通过单元和模块集成，构成模块组合式微循环生物脱氮反应器。本实用新型具有诸多优点：将直管式填料分隔成多个微循环反应单元，可提高反应器的有效高径比，改善反应器水力学行为，加快生物脱氮反应；在微循环反应单元中，亚硝酸边产生边转化，可消除亚硝酸所致的生物毒害和碱度消耗；反应器采用单元-模块-反应器逐级集成，便于反应器的制造、运输、组装、拆卸、检修以及按需扩容和按需搬迁。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种模块组合式微循环生物脱氮反应器。

一种模块组合式微循环生物脱氮反应器，反应器主体为集装箱体，由下到上依次分为分布区、反应区和分离区；分布区内设有进水管和进气管，分布区底部设有排泥管；分离区内设有气室、溢流槽、集水槽和排水管，分离区顶部设有与气室连通的气体排放口、溢流槽与集水槽相连，集水槽上设有排水管；所述反应器主体内部由若干模块组合而成，每个模块沿集装箱长度方向分成四个并排的子单元，每个子单元构成一个微循环生物脱氮单元，每个子单元内设有布水管和曝气管，每个子单元的布水管均与进水管相连，每个子单元的曝气管均与进气管相连。

优选的，所述的反应器主体为集装箱体，集装箱体的长度、宽度、高度之比为6.0~6.5：2.0~2.5：3.0~3.5；分布区、反应区和分离区三者高度之比为1:4:1；若干模块在集装箱长度方向排列成排，集装箱内部设有一排或多排由模块组成的排。

优选的，所述的每个模块的长度、宽度、高度之比为1：1：3~3.5，每个模块纵向分成四个单元，彼此独立行使脱氮功能。

优选的，所述的每个模块在分布区设置有单元分隔支撑板和环流分隔支撑板，在分离区设置有环流分隔延伸板、单元分隔延伸板，在反应区装填直管式填料，直管式填料内设有直管单元；模块内相互平行的各单元分隔支撑板连同其上方对齐的直管单元管壁（具有单元分隔板作用）及单元分隔延伸板将单个模块纵向分隔成4个单元，处于不同模块的相邻两个单元通过对齐相接的单元分隔支撑板、直管单元管壁、单元分隔延伸板将集装箱纵向分隔成若干模块。

优选的，所述的单元分隔支撑板离集装箱底板100mm，单元分隔支撑板与底板之间的空间用于单元之间连通，便于脱氮污泥在整个集装箱内流动；环流分隔支撑板连同其上方对齐的直管单元管壁（具有环流分隔板作用）及环流分隔延伸板将单个单元纵向分隔成上升流态室（升流室和升流导流室）和下降流态室（降流室和降流导流室），两室体积之比为2:1；上升流态室和下降流态室位于分布区的部分分别为升流导流室和降流导流室，位于反应区的部分分别为升流室和降流室，环流分隔支撑板离集装箱底板200mm，环流分隔支撑板与集装箱底板之间的空间为下循环道，连通升流导流室和降流导流室；升流导流室内设置布水管和曝气管，管心分别离集装箱底板325mm和375mm。

优选的，所述的每个模块在反应区设置上下两层直管式填料，直管式填料上下两层对齐，下层直管式填料放置于环流分隔支撑板和单元分隔支撑板上；填料按直管单元分别构成升流室和降流室，升流室和降流室分别与升流导流室和降流导流室联通；升流室与降流室体积比为2:1。

优选的，所述的气室介于液面与集装箱顶板之间，液面离顶板100mm；上循环道位于环流分隔延伸板顶部至液面之间的空间，用于连通升流室与降流室，环流分隔延伸板顶部离集装箱顶板200mm；单元分隔延伸板离集装箱顶板50mm，单元分隔延伸板与顶板之间的空隙用于各单元之间的连通，便于尾气在整个集装箱内流动，溢流槽设置于模块中间，平行于集装箱纵向边板，各个模块的溢流槽长度1000mm、宽度200mm、高度350mm，溢流槽上沿离集装箱顶板50mm；在溢流槽两侧板上降流室液面处各钻一个直径20mm的溢流孔，用于收集各单元的出水，集水槽与溢流槽垂直并通过溢流槽排水口相通，集水槽长2000mm，宽200mm，槽底部低于溢流槽底约500mm，用于收集各个溢流槽的出水，集水槽通过排水管将处理后废水从反应器内导出。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是： 1）将单个模块的直管式填料分隔成多个微循环反应单元，可提高反应器的有效高径比，改善反应器水力学行为，加快生物脱氮反应；2）在微循环反应单元中，亚硝酸边产生边转化，可消除亚硝酸所致的生物毒害和碱度消耗；3）反应器采用单元-模块-反应器逐级集成，便于反应器的制造、运输、组装、拆卸、检修以及按需扩容和按需搬迁；4）反应器外形规整，结构紧凑，占地面积较小，具有较高的工程应用价值。

附图说明

图1是一种模块组合式微循环生物脱氮反应器结构剖面图；

图2是一种模块组合式微循环生物脱氮反应器结构A-A截面图；

图3是一种模块组合式微循环生物脱氮反应器结构B-B截面图；

图4是一种模块组合式微循环生物脱氮反应器结构C-C截面图；

图5是一种模块组合式微循环生物脱氮反应器的反应区直管式填料俯视图；

图中：分布区I、反应区II、分离区III、单元IV、模块V；排泥管1、降流导流室2、曝气管3、升流导流室4、单元分隔支撑板5、下循环道6、布水管7、环流分隔支撑板8、单元分隔板9、环流分隔板10、降流室11、升流室12、单元分隔延伸板13、环流分隔延伸板14、排水管15、溢流槽排水口16、溢流槽17、溢流孔18、气室19、气体排放口20、集装箱顶板21、集装箱纵向边板22、集装箱底板23、上循环道24、进水管25、进气管26、集装箱横向边板27、微孔曝气头28、集水槽29，直管单元30。

具体实施方式

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种模块组合式微循环生物脱氮反应器。

如图1-5所示，一种组合式微循环高效生物脱氮反应器，反应器主体为集装箱体，集装箱的长度、宽度、高度之比为6.0~6.5:2.0~2.5:3.0~3.5；集装箱内部由若干模块V组合而成，在本实施例中，横向俯视两个模块V平行成排，即反应器宽度方向设置两排，根据需要，反应器宽度方向上可设置一排或多排模块V；纵向俯视若干模块V组合成列。

每个模块V的长度、宽度、高度之比为1:1:3~3.5，每个模块V纵向分成四个单元IV，彼此独立行使脱氮功能，反应器垂向分成分布区（I）、反应区（II）和分离区（III），三者高度之比为1:4:1。

所述的分布区（I）包含下循环道6、升流导流室4、降流导流室2，设进水管25、布水管7、进气管26、曝气管3、排泥管1、环流分隔支撑板8、单元分隔支撑板5；下循环道6位于环流分隔支撑板8底部至集装箱底板23之间，环流分隔支撑板8和单元分隔支撑板5位于填料下方，各支撑板之间相互平行，环流分隔支撑板8两侧分别为升流导流室4和降流导流室2，两室体积之比为2:1，进水管25和进气管26均设置于集装箱各支撑板的垂直平分线位置上，布水管7垂直于进水管25，曝气管3垂直于进气管26，进水管25和布水管7的管心与集装箱底板23之间的距离均为325mm，进气管26和曝气管3的管心与集装箱底板23之间的距离均为375mm，排泥管1设置于集装箱底部中心，环流分隔支撑板8底部距离底面高度为200mm，可确保反应器合适的底隙高度，单元分隔支撑板5距离底面高度为100mm，可确保各单元之间脱氮污泥的流动。

如图5所示，反应区（II）采用两层直管式填料，位于环流分隔支撑板8和单元分隔支撑板5之上，高2000mm，采用填料规格为1000mm×1000mm×1000mm，填料内含有直管单元30，设有升流室12和降流室11，平行相接于各支撑板的直管单元管壁可充当环流分隔板10和单元分隔板9，环流分隔板10将填料内部空间分为体积之比为2:1的升流室12和降流室11，环流分隔板10或单元分隔板9向上与环流分隔延伸板14或单元分隔延伸板13对齐相接，向下与环流分隔支撑板8或单元分隔支撑板5对齐相接。

分离区（III）包含上循环道24，设环流分隔延伸板14、单元分隔延伸板13，溢流槽17、气室19，气体排放口20、集水槽29、排水管15等，上循环道24位于环流分隔延伸板14顶部至液面之间的空间内；环流分隔延伸板14和单元分隔延伸板13向下分别与直管单元管壁形成的环流分隔板10和单元分隔板9相接对齐，环流分隔延伸板14和单元分隔延伸板13顶部与集装箱顶板21的距离分别为200mm和50mm；溢流槽17设置于单个模块中间，平行于集装箱纵向边板22，溢流槽17总长与集装箱总长度相等，宽度200mm，高度350mm，溢流槽17上沿离集装箱顶板21距离为50mm，在溢流槽17两侧板上降流室11液面处各有一个直径20mm的溢流孔18，用于收集各单元的出水；气室19位于液面与集装箱顶板21之间的空间内，各单元及各模块的气室19相通，气室19内的气体通过反应器顶部中心的气体排放口20与大气相通，集水槽29与溢流槽17垂直并通过溢流槽排水口16相通，集水槽29长2000mm，宽200mm，槽底部低于溢流槽底约500mm，用于收集各个溢流槽17的出水，集水槽29通过排水管15将处理后废水从反应器内导出。

使用所述反应器的微循环生物脱氮方法，步骤如下：

含氨氮的废水通过进水管25和布水管7进入升流导流室4，在升流导流室4内，与反应器内脱氮污泥混合液混合，气体通过微孔曝气头28进入混合液并推动混合液向上流动进入升流室12，在升流室12内氨氧化菌将混合液中的氨氮转化为亚硝氮，随后气水混合液在升流室12顶部发生气水分离，气体逸入气室19并通过气体排放口20排入大气，混合液在上循环道24处折流向下进入降流室11，在降流室11厌氧氨氧化菌将进水中剩余的氨氮与氨氧化形成的亚硝氮进一步转化成N₂和少量的硝氮，反硝化菌将硝氮转化为N₂，实现废水脱氮。在上循环道24的降流室11侧，部分上清液经溢流孔18流入溢流槽17离开反应器，另一部分则继续曝气循环，混合液循环的动力来自曝气，循环液的流速通过曝气量控制。