化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及脱氮反应器。尤其涉及一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应 器。
【背景技术】
[0002] 《2013中国环境状况公报》显示，废水氨氮排放量达245. 7万吨。污染所致的湖泊 "水华"及近海"赤潮"频频发生，已危及农业、渔业、旅游业等诸多行业，并对饮水卫生和食 品安全构成严重威胁。废水氮素排放是水体富营养化的重要致因，废水脱氮已成为环境保 护的当务之急。
[0003] 与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化（Anammox)工艺具有容积效率高、供氧能耗省、 污泥产量少、不需外加碳源等优点，特别适用于高浓度氨氮废水的脱氮处理。2002年，世界 上第一个生产性Anammox反应器已于在荷兰鹿特丹市城市污水处理厂投入运行，用于处理 厌氧污泥消化液，其容积氮去除速率高达9. 5kgAm3 ?d)，显示出诱人的应用前景。
[0004] 然而，对于同时含硝氮废水的控制，单一的Anammox工艺难以奏效。就Anammox反 应而言，氨和亚硝酸盐反应约产生10%N(V(1)，无法完成完全脱氮。因此，开发脱除氨氮和 硝氮的组合工艺具有重要的现实意义。
[0005] NH/+1. 32NCV+0. 066HCCV+0. 13H+- 1. 02N2+0. 26N03>
[0006] 0. 066CH2005N015+2. 03H20 (1)
[0007] 以厌氧氨氧化反应为基础，结合化学催化短程反硝化工艺（式2)，可构建化学-生 物联合去除硝氮和氨氮工艺，在厌氧条件下实现硝氮和氨氮的同步脱除。该工艺以H2为电 子供体，以多孔陶瓷（a-A1203)膜为催化剂载体，利用金属催化剂Pd-Cu，实现化学催化短 程反硝化，无需外加碳源，在完成去除硝氮和氨氮的同时，解决了反硝化脱氮中的碳源不足 问题。该脱氮工艺具有高效、低耗、脱氮完全等优势。
【主权项】
1. 一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于反应器从下到上包括布 水区（A)、短程反硝化区（B)、厌氧氨氧化区（C)和分离区（D);布水区（A)从下到上依次设 有排泥管（1 )、回流-进水管（2);短程反硝化区（B)与布水区（A)直接相连，短程反硝化区 (B)下端设H2进气管（3)，与复合多孔陶瓷催化柱组（5)相通，旁设支撑架（4)固定复合多 孔陶瓷催化柱组（5)，上端设H2循环管（7)，外接H2回收泵（6)并与H2进气管（3)相连；短 程反硝化区（B)与厌氧氨氧化区（C)通过法兰相连，设一个三孔隔板（9)，板上安有三根导 液管（8);厌氧氨氧化区（C)下部设支撑筛板（10)、上部设阻泥筛板（11)，厌氧氨氧化区（C) 与分离区（D)通过法兰相连，另设一个双孔隔板（13)，板上分别安有导流管（15)和导泥管 (12);分离区（D)侧壁从下到上依次设排泥口（14)、溢流槽（18)和出水管（19)，分离区（D) 中央设双效三相分离器（17)，双效三相分离器（17)中部侧壁设回流管（16)，并穿过分离区 (D)侧壁，顶端设可拆卸的液封集气罩（20)。
2. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的短程反硝化区（B)与厌氧氨氧化区（C)的截面积比为1: 1，高度比为I: (1~1. 5)，复 合多孔陶瓷催化柱组（5)的体积占短程反硝化区（B)总体积的1/4~1/2。
3. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的H2进气管（3)联通H2曝气主管（5-1 )，伸入反应器横截面圆心处，通过九根H2曝气 支管（5-2)与九根圆柱型多孔陶瓷催化柱（5-3)相连，多孔陶瓷催化柱（5-3)的直径为短程 反硝化区（B)截面直径的1/8~1/4,高度为短程反硝化区（B)高度的1/3~2/3,呈三行三列矩 阵式均匀排列，柱顶封闭，其支撑层（5-3-2)材料为孔隙率30%-40%、平均孔径Iym-100ym 的a-Al2O30
4. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在 于所述的多孔陶瓷催化柱（5-3)的侧壁外表面为均匀涂布的双金属Pd-Cu催化剂膜层 (5-3-1)，厚度为lnm-100ym。
5. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的导液管（8)、导流管（15)、导泥管（12)和厌氧氨氧化区（C)截面的内径比为1 :1 :1: (4~8)，长度比为1 :1 :(0. 9~1) :(6~9);导液管（8)呈正三角形分布在三孔隔板（9)上，向 下伸入短程反硝化区（B)的长度为其总长的7/8~9/10。
6. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的H2循环管（7)与水平面夹角为35° ~65°，H2循环管（7) 口直径小于30mm，距三孔 隔板（9)的距离为导液管（8)总长的1/5~1/2,外接H2回收泵（6)并与H2进气管（3)相连。
7. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的支撑筛板（10)由3~5层薄筛板平行叠放，支撑筛板（10)的筛子选用规格为6目~10 目，孔径为1700 11111~3350 11111;阻泥筛板（11)为单面筛子，其选用规格为12目~20目，孔径 为 830ym~1400ym〇
8. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征在于 所述的双效三相分离器（17)为圆筒型，其内径与分离区（D)内径的比例为1:2 ;双效三相分 离器（17)露出液面部分的高度为其总高度的1/3 ~ 1/6,顶端设有液封集气罩（20)。
9. 根据权利要求1所述的一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器，其特征 在于所述的液封集气罩（20)为圆筒型，其内径与双效三相分离器（17)内径的比例为1:
【专利摘要】本发明公开了一种化学-生物联合去除硝氮和氨氮的反应器。布水区从下到上设排泥管、回流-进水管；短程反硝化区下端设H2进气管，与复合多孔陶瓷催化柱组相通，短程反硝化区上端设H2循环管；短程反硝化区与厌氧氨氧化区之间通过法兰相连，设一个三孔隔板，板上安有三根导液管；厌氧氨氧化区下部设支撑筛板，上部设阻泥筛板；厌氧氨氧化区与分离区通过法兰相连，设一个双孔隔板，板上分别安有导流管和导泥管；分离区侧壁从下到上依次设有排泥口、溢流槽和出水管，分离区中央设双效三相分离器，中部侧壁设回流管，顶端设可拆卸的液封集气罩。本发明具有反应速率快，NO2-选择性高，无需外加碳源等优点；设H2循环系统，实现资源高效利用。
【IPC分类】C02F9-14
【公开号】CN104817223
【申请号】CN201510166089
【发明人】郑平, 厉巍, 陈俊杰, 王东豪, 李晨旭, 林潇羽
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月9日