一种基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器的制作方法

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器。

背景技术：

在传统的生物脱氮工艺中，氮的去除是通过硝化与反硝化两个独立的过程实现的。传统理论认为，进行硝化与反硝化的细菌种类和所需环境条件都不同，硝化细菌主要以自养菌为主，需要环境中有较高的溶解氧；而反硝化细菌与之相反，以异养菌为主，适宜生长于缺氧环境。所以很难设想能在同一反应器中同时实现硝化与反硝化两个过程。然而，有不少研究和实践证明，在各种不同的生物处理系统中存在有氧条件下的反硝化现象。研究还发现一些与传统脱氮理论有悖的现象，如硝化过程可以有异养菌参与、反硝化过程可在好氧条件下进行、nh4⁺可在厌氧条件下转变成n2等。这些研究结果，导致了不少脱氮新工艺的诞生。

厌氧氨氧化工艺是1990年荷兰delft技术大学kluyver生物技术实验室开发的。该工艺突破了传统生物脱氮工艺中的基本理论概念。在厌氧条件下，以氨为电子供体，以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化成氮气，这比全程硝化节省60%以上的供氧量。以氨为电子供体还可节省传统生物脱氮工艺中所需的碳源。同时由于厌氧氨氧化菌细胞产率远低于反硝化菌，所以，厌氧氨氧化过程的污泥产量只有传统生物脱氮工艺中污泥产量的15%左右。

现行脱氮反应器存在工艺流程长、占地多、能耗大、成本高等缺点，无法很好的与厌氧氨氧化反应相匹配。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器，本发明能够在厌氧氨氧化的启动过程中加快厌氧氨氧化反应器的启动，提高反应器脱氮的效能，减少反应器的堵塞，增强反应器的稳定性和抗负荷能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器，包括反应器本体、进气管、氮气管、布水曝气管、进水管、循环管、出水管及污泥管，所述反应器本体为封闭式，其内部由下至上依次设置有污泥区、填料层、三相分离器及气室，所述填料层与所述污泥区之间设置有多孔pp隔板，所述氮气管与所述气室连通，所述出水管与所述三相分离器的出水槽连通，所述布水曝气管设置于所述污泥区的底部，所述进气管与所述进气管均连接所述布水曝气管，所述三相分离器与所述反应器本体之间设置有气体导流板，所述三相分离器的底部连接污泥斗，所述循环管的一端连接所述反应器本体的上部，另一端连接所进水管，所述循环管上安装有循环泵，所述污泥管与所述污泥区连通。

填料层中填充有多孔填料，多孔填料选用密度较低的材料，微生物附着在多孔填料的表面，多孔填料加大了微生物的附着面积，不会占用反应罐中太大的空间，提高了处理效率，在进水污染物浓度过高时也具有一定的抗冲击负荷的能力。

作为优选的技术方案，所述循环管与所述反应器本体的连接处与所述污泥斗的底部齐平。

三相分离器分离的污泥进入污泥斗，由污泥斗底部排出后由循环管上的循环泵抽入污泥区，避免了污泥在填料层内积累。

作为优选的技术方案，所述三相分离器设置为2个，2个所述三相分离器并列设置，2个所述三相分离器之间设置有导流板。

导流板与导流板之间形成气流通道，避免了气体在向上流动的过程中气体与气体之间发生扰流。

作为优选的技术方案，所述填料层内的填料为聚乙烯醇凝珠，所述填料层内分布有厌氧氨氧化菌及亚硝酸细菌。

亚硝酸细菌将一半左右的氨氮转化为亚硝酸盐氮，反应过程如下：2nh4⁺+3o2→2no2-+4h⁺+2h2o；厌氧氨氧化菌以二氧化碳作为无机碳源进行代谢生长，以氨为电子供体，以亚硝酸盐氮为电子受体，代谢产物为氨气，反应过程如下：1nh4++1no2-→n2+2h2o。

作为优选的技术方案，所述布水曝气管为文丘里曝气管。

作为优选的技术方案，所述进气管连接鼓风机，所述进水管上设置有进水泵。

作为优选的技术方案，所述三相分离器采用pp材料制作而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明采用水力带动反应器本体内部的循环，具有良好的混合效果，确保填料层与污水充分接触，实现了高效脱氮。

（2）本发明填料层与污泥区通过多孔pp隔板分隔，pp隔板起到去除基质的作用，同时能够吸收上浮的污泥，避免了填料层发生堵塞。

（3）本发明结构紧凑、占地面积小，内部无运转部件，能够实现自动调节与高效处理，无需维修。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器的整体结构示意图。

其中，附图标记具体说明如下：氮气管1、气室2、三相分离器3、填料层4、污泥区5、进水管6、布水曝气管7、污泥管8、导流板9、出水管10、循环管11、污泥斗12、出水槽13、进气管14、进水泵15、鼓风机16、循环泵17、反应器本体18。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例提供一种基于厌氧氨氧化反应的高效脱氮反应器，包括反应器本体18、进气管14、氮气管1、布水曝气管7、进水管6、循环管11、出水管10及污泥管8，所述反应器本体18为封闭式，其内部由下至上依次设置有污泥区5、填料层4、三相分离器3及气室2，所述填料层4与所述污泥区5之间设置有多孔pp隔板，所述氮气管1与所述气室2连通，所述出水管10与所述三相分离器3的出水槽13连通，所述布水曝气管7设置于所述污泥区5的底部，所述进气管14与所述进气管14均连接所述布水曝气管7，布水曝气管7为文丘里曝气管，进气管14连接鼓风机16，所述进水管6上设置有进水泵15。

三相分离器3设置为2个，2个所述三相分离器3并列设置，2个所述三相分离器3之间设置有导流板9，所述三相分离器3与所述反应器本体18之间设置有气体导流板9，导流板9与导流板9之间形成气流通道，避免了气体在向上流动的过程中气体与气体之间发生扰流。

三相分离器3采用pp材料制作而成。所述三相分离器3的底部连接污泥斗12，所述循环管11的一端连接所述反应器本体18的上部，另一端连接所进水管6，所述循环管11与所述反应器本体18的连接处与所述污泥斗12的底部齐平。所述循环管11上安装有循环泵17，所述污泥管8与所述污泥区5连通。三相分离器3分离的污泥进入污泥斗12，由污泥斗12底部排出后由循环管11上的循环泵17抽入污泥区5，避免了污泥在填料层4内积累。

填料层4中填充有多孔填料，多孔填料选用密度较低的材料，微生物附着在多孔填料的表面，多孔填料加大了微生物的附着面积，不会占用反应器中太大的空间，提高了处理效率，在进水污染物浓度过高时也具有一定的抗冲击负荷的能力。本实施例中，填料层4内的填料为聚乙烯醇凝珠，所述填料层4内分布有厌氧氨氧化菌及亚硝酸细菌。亚硝酸细菌将一半左右的氨氮转化为亚硝酸盐氮，反应过程如下：2nh4⁺+3o2→2no2-+4h⁺+2h2o；厌氧氨氧化菌以二氧化碳作为无机碳源进行代谢生长，以氨为电子供体，以亚硝酸盐氮为电子受体，代谢产物为氨气，反应过程如下：1nh4++1no2-→n2+2h2o。

本实施例的工作方法为：污水水使用进水泵15从进水管6入布水曝气管7，同时鼓风机16启动，气流进气管14进入布水曝气管7，污水与气流在文丘里腔充分混合后进入污泥区5，水流向上进入填料层4充分进行反应，亚硝酸细菌将一半左右的氨氮转化为亚硝酸盐氮，反应过程如下：2nh4⁺+3o2→2no2-+4h⁺+2h2o；厌氧氨氧化菌以二氧化碳作为无机碳源进行代谢生长，以氨为电子供体，以亚硝酸盐氮为电子受体，代谢产物为氨气，反应过程如下：1nh4++1no2-→n2+2h2o。充分反应后，n2通过导流板9之间形成的气流通道进入气室2，n2在气室2中汇集后通过氮气管1排出。

由于会有部分污泥随水流上升，废水进入三相分离器3，经过分离后污泥进入污泥斗12，净化后的污水通过出水槽13通过出水管10道流走，部分污水及污泥内的污泥通过循环管11进入污泥区5，重新参与循环。废水进行循环可以降低进水氨氮含量，同时使部分未完全反应废水重新参与反应，使其反应完全。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。