一种解决污泥上浮的厌氧氨氧化反应器的制作方法

1.本实用新型涉污水生物脱氮处理技术领域，尤其涉及一种解决污泥上浮的厌氧氨氧化反应器。


背景技术：

2.随着经济的高速发展、工业化水平和人们生活水平的不断提高，人类在生产和生活中产生了大量的含高浓度有机物和高浓度氨氮的废水。这种高有机物高氨氮废水广泛存在于食品加工、化工、制药、纺织印染、制革等行业，直接排入或随雨水冲刷进入水体，将引起水体富营养化，破坏水生态环境，严重危害人体健康。
3.传统的污水生物脱氮工艺以硝化反硝化（a/o工艺）为主，存在脱氮速率不高，需氧量大，产生剩余污泥较多以及需外加有机碳源以提供电子供体等不足。厌氧氨氧化是一种新型的生物脱氮技术，可在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气，被公认为是迄今最具可持续发展特性的污水生物处理技术，可实现高效率、低能耗脱氮。目前厌氧氨氧化技术已在污泥消化液、垃圾渗滤液、味精废水、制药废水等高氨氮污水处理领域显示了良好的应用效果。
4.采用厌氧氨氧化技术可以实现高氨氮污水的低能耗、高效率处理，但常规的厌氧氨氧化反应器在运行过程中容易出现污泥上浮，导致系统运行不稳定的现象。这是因为在厌氧氨氧化系统的运行过程中，随着氮容积负荷的提升，氮气产生量逐渐增大，产生的氮气会包裹在污泥内部或附着在污泥表面，使得污泥的密度降低。上浮的污泥浮于水面，基本无法参与脱氮反应，降低了反应器内的有效生物量，导致系统脱氮负荷下降。这就要求运行人员必须经常对反应器顶部的上浮污泥进行清理，增加了系统运行维护的难度及工作量。此外，上浮污泥会引起系统内污泥不断流失，严重时可能堵塞管道，导致反应器无法正常运行。
5.专利cn 105314733 a公开了一种缓解颗粒污泥上浮的厌氧氨氧化反应器，利用高负荷厌氧氨氧化反应器的产气作用及文丘里效应，强化钙盐沉淀附着于厌氧氨氧化颗粒浮泥，实现颗粒浮泥返回反应区，从而提高反应区生物量并最终提高反应器厌氧氨氧化脱氮性能。专利cn 105236567 a公开了一种基于自动力清浮泥厌氧氨氧化反应器及其方法，反应器利用虹吸效应清除厌氧氨氧化反应器中的上浮污泥，解决浮泥堵塞管道，阻碍装置运行问题。专利cn 105152324 a 公开了一种旋流污泥分级厌氧氨氧化反应器，利用污泥分级器的旋流作用有效分级分离浮渣、上浮污泥与可沉降污泥。cn 108328726 a公开了一种循环式egsb反应装置及基于该装置的污水处理方法，实现了最大化对上浮污泥的收集，避免高活性污泥在非反应区的聚集、滞留及腐化，提高了厌氧氨氧化污泥的脱氮效能并有利于促进厌氧氨氧化污泥颗粒化。上述专利应用不同的原理缓解厌氧氨氧化污泥上浮的现象或对上浮污泥进行清除和收集，但反应器的结构较为复杂，增加了运行维护的难度，因此需要实用新型一种能解决污泥上浮问题并且结构形式简单的厌氧氨氧化反应器。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了解决传统反应器中污泥上升，浮于水面，无法参与脱氮反应，降低了反应器内的有效生物量，以及上浮污泥不断流失，以及堵塞管道的问题，而提出一种解决污泥上浮的厌氧氨氧化反应器。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
8.一种解决污泥上浮的厌氧氨氧化反应器，包括原水箱、进水泵以及反应器主体，反应器主体包括从下至上依次设置的反应段、扩径段、排水段，反应段底部与原水箱之间设有进水混合管，进水泵安装于进水混合管上；
9.反应段内底部设有与进水混合管连通的进水布水器，进水布水器朝上冲水，反应段顶部的位置设有循环口，进水泵与反应段之间的进水混合管处和循环口之间设有循环管道，该循环管道上设有循环泵；
10.反应段靠顶部位置还设有污泥选择器，污泥选择器包括上部的反冲管道、下部的回流管道、底部布水器、顶部布水器、挡泥网，反冲管道的一端和回流管道的一端均连通反应段，另一端相互连接，反冲管道和回流管道之间还设有上升管道，反冲管道和回流管道之间设有反冲泵，上升管道上设有局部内循环泵，顶部布水器位于底部布水器上部，顶部布水器连接反冲管道，底部布水器连接回流管道，挡泥网固定设在顶部布水器和底部布水器之间；局部内循环泵和反冲泵择一开启，局部内循环泵开启时，从顶部布水器吸水，向底部布水器泵水；反冲泵开启时，从底部布水器吸水，向顶部布水器泵水，反向冲洗挡泥网。
11.反应段上方设有集气罩，集气罩的罩口位于扩径段，与扩径段内壁之间具有间隙，排水段上具有出水口。
12.作为更进一步的优选方案，反应段外围设有保温设备。
13.作为更进一步的优选方案，反应段上设有多个取样口，多个取样口沿高度依次设置。
14.作为更进一步的优选方案，顶部布水器和底部布水器位于反应段中心位置。
15.作为更进一步的优选方案，进水布水器中心位置的水流量大于其周围位置的水流量。
16.本实用新型的一种厌氧氨氧化反应器，结构简单，易于操作，可阻隔较大污泥上升，浮于水面，避免其无法参与脱氮反应，提高了反应器内的有效生物量，其次，也避免上浮污泥不断流失，另外也可以避免堵塞管道，进一步提高化学反应的质量；适用于厌氧氨氧化菌种驯化培养及味精发酵污水、印染皮革污水、污泥消化液和垃圾渗滤液等高氨氮污水处理。
附图说明
17.图1为本实用新型的整体结构示意图；
18.图2位挡泥网的结构示意图；
19.图中：1.原水箱；2.进水泵；3.进水混合管；4.进水布水器；5.保温设备；6.取样口；7.污泥选择器，包括：701.底部布水器；702挡泥网；703.局部内循环泵；704.反冲泵；705.顶部布水器；8.出水口；9.集气罩；10.循环口；11.循环泵；12.反应器主体，包括：1201.反应段；1202.扩径段；1203.排水段。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.本实用新型提出的一种解决污泥上浮的厌氧氨氧化反应器；厌氧氨氧化：是一种在厌氧条件下，以氨为电子供体，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氧化成氮气的脱氮工艺；污泥上浮：是指厌氧氨氧化颗粒污泥产生大量氮气（n2）无法释放,在颗粒污泥内部形成气囊或附着于颗粒污泥表面,致使颗粒污泥密度降低,污泥随气体浮上水面的现象；反应器主要由进水系统、保温装置、污泥选择器、集气罩和循环系统等部分组成。
22.如图1所示，原水箱1中含高浓度氨氮及亚硝氮的污水在进水泵2的作用下，经进水混合管3与循环出水混合后，通过进水布水器4，布水后进入反应器主体12，进水混合管3将原水箱1中的水定量注入反应器主体12，进水布水器4保持基本的向上水流，将污泥向上冲，由于进水布水器4中心位置的水流量大于其周围位置的水流量，因此在反应器主体12内形成中心上升，周围下降的内循环水流。反应器主体12外部设有带有温控功能的保温设备5，以维持系统运行温度在30
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c左右。体积较小的小反应器可采用有机玻璃等非金属材质制作，外置保温设备5可采用恒温循环水浴装置；体积较大的反应器可采用金属材质制作，如碳钢、不锈钢等，保温设备5可采用外置加热带、保温棉等。
23.反应器主体12由反应段1201、扩径段1202和排水段1203组成，扩径段1202的口径逐渐增加，较小的口径连接反应段1201，较大口径连接排水段1203。反应段1201和扩径段1202的交接处设有循环口10，用于回流，在循环泵11的作用下调节反应器内的上升流速，循环泵11及循环管道的设置也可以调节进入反应器主体12水中污染物（氨氮、亚硝氮等）的浓度，避免反应器厌氧氨氧化菌活性受到抑制。反应器反应段1201顶部，循环口10下方设有污泥选择器7。
24.污泥选择器7包括：底部布水器701，挡泥网702、局部内循环泵703、反冲泵704、顶部布水器705以及上部的反冲管道和下部的回流管道，反冲管道的一端和回流管道的一端均连通反应段1201，另一端相互连接，反冲管道和回流管道之间还设有上升管道，反冲管道和回流管道之间设有反冲泵704，上升管道上设有局部内循环泵703，顶部布水器705位于底部布水器701上部，顶部布水器705连接反冲管道，底部布水器701连接回流管道，挡泥网702固定设在顶部布水器705和底部布水器701之间，局部内循环泵703和反冲泵704择一开启；局部内循环泵（703）开启时，从顶部布水器（705）吸水，向底部布水器（701）泵水，增加污泥选择器（7）处上升流速，促进上浮污泥中被包裹的氮气的释放；反冲泵（704）开启时，从底部布水器（701）吸水，向顶部布水器（705）泵水，反向冲洗挡泥网（702），避免挡泥网堵塞。顶部和底部的布水器主要目的是让冲出或吸走的水更均匀，避免产生死区。
25.如图2，挡泥网702为不锈钢筛网，孔径可设置为0.1~3 mm。
26.污泥随水流上升至反应段1201顶部后，粒径大于挡泥网702孔径的污泥会被拦截，随着下部水流的冲击，粒径较大的污泥中含有的气体被冲出，浮力降低，沉降回落至反应器中部，使污泥处于自重力和下方水流冲击力相抵消的位置上下悬浮；粒径小于挡泥网702孔径的污泥颗粒会穿过挡泥网702随水流继续上升到达扩径段1202，随后在到扩径段1202和集气罩9的共同作用下实现污泥、水和氮气的三相分离，氮气从集气罩9顶部排出，水从排水
口8排出，污泥颗粒由于自重沉降于扩径段1202逐渐回落至反应段1201内重新生长为污泥。
27.实际运行中反应器内可能存在粒径较大但内部包裹较多氮气的颗粒污泥，此类颗粒污泥菌胶团一般较为松散，上升至挡泥网702后可能解体成粒径较小的污泥，在回落至反应器中部后重新在水力冲击的作用下生长为颗粒污泥。
28.局部内循环泵703能够增加反应器局部（污泥选择器区域）的上升流速，增加上升污泥与挡泥网的冲击作用，促进上浮污泥内被包裹的氮气的释放。若污泥选择器污泥累积过多，可关闭局部内循环泵支路阀门，开启反冲泵704，对挡泥网702进行反向冲洗，避免挡泥网发生堵塞。顶部布水器和底部布水器704采用环形布水的方式，以保证污泥选择器区域的污泥能够被均匀循环，挡泥网可被均匀冲刷，避免死角。
29.本实用新型的污泥选择器适用于升流式厌氧污泥床（uasb）、膨胀颗粒污泥床（egsb）、内循环厌氧反应器（ic）、内外循环厌氧反应器（ioc）、气提式厌氧反应器等适用于厌氧氨氧化颗粒污泥生长的反应器形式。
30.本实用新型利用内置挡泥网的方式将粒径较大的厌氧氨氧化颗粒污泥截留在反应器反应段内，解决污泥上浮的问题。粒径较小的和还未形成颗粒的污泥随水流上升至反应器扩径段，在扩径段（沉淀区）进行固液分离后，在重力的作用下由回流缝返回至反应段，在水力冲击的作用下再逐渐生长为颗粒污泥。粒径过大的污泥内部多包裹着氮气，菌胶团较为松散，与挡泥网碰撞后可能发生解体，回落至反应区后重新生长成颗粒污泥。如此往复循环，挡泥网起到了类似生物选择器的作用，将反应器内颗粒污泥的粒径控制在理想条件下。
31.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。