公布日：2023.08.22
申請日：2023.07.10
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/20(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本發明公開一種厭氧氨氧化反應器，涉及水處理技術領域，系統包括：反應器本體、出水管路、低位氣提管路、氣液分離器、內循環管路及排氣管路；反應器本體從下至上依次設置有缺氧‑厭氧氨氧化反應區、中部曝氣區、好氧‑厭氧氨氧化反應區、混合反應區、氣液分離區及澄清區。在結構上，充分利用了高度空間，節省了占地面積，減少了土地成本，從而降低了基建和運行成本；在技術上，通過在反應器本體內耦合填料技術、顆粒污泥技術、生物膜技術、氣提循環技術、中部曝氣技術以及氣液分離技術，使得系統污泥沉降速度快、抗有機負荷沖擊能力、脫氮負荷高、脫除總氮無需外加碳源，實現了脫氮的高效性及低能耗。
權利要求書
1.一種厭氧氨氧化反應器，其特征在于，包括：反應器本體、出水管路、低位氣提管路、氣液分離器、內循環管路及排氣管路；所述反應器本體從下至上依次設置有缺氧-厭氧氨氧化反應區、中部曝氣區、好氧-厭氧氨氧化反應區、混合反應區、氣液分離區及澄清區；所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，內部填充有厭氧氨氧化顆粒污泥及生物絮體，用于將從外界輸入的待處理水中的氨氮和所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內的亞硝酸鹽發生反應，生成第一氮氣；所述中部曝氣區，設置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區的上部，用于通過從外界吸入空氣進行曝氣為從所述缺氧-厭氧氨氧化反應區排出的待處理水提供溶解氧，并向所述低位氣提管路提供氣提動力；所述好氧-厭氧氨氧化反應區，設置于所述中部曝氣區上部，且內部填充有填料組件及污泥絮體，用于將從所述中部曝氣區排出的待處理水中的部分氨氮轉化為亞硝酸鹽，再將從所述中部曝氣區排出的待處理水中的剩余部分氨氮和所述部分氨氮轉化的亞硝酸鹽發生反應，生成第二氮氣；所述填料組件上附著有生物膜；所述混合反應區，設置于所述好氧-厭氧氨氧化反應區上部，用于將所述好氧-厭氧氨氧化反應區排出的待處理水中的剩余部分氨氮和所述部分氨氮轉化的亞硝酸鹽繼續反應，生成第三氮氣；所述氣液分離區，設置于所述混合反應區上部，用于對所述混合反應區排出的待處理水進行脫氣處理，將所述第一氮氣、所述第二氮氣、所述第三氮氣及所述空氣的混合氣體從所述待處理水中分離出來；所述澄清區，設置于所述氣液分離區上部，用于將所述氣液分離區排出的待處理水和污泥絮體進行分離，并將處理完成的待處理水通過所述出水管路排出；所述低位氣提管路的一端置于所述氣液分離區頂部，所述低位氣提管路的另一端與所述氣液分離器連接，所述低位氣提管路用于在所述氣提動力的作用下，將含有混合氣體的待處理水從所述氣液分離區輸送至所述氣液分離器；所述氣液分離器，分別與所述低位氣提管路及所述內循環管路的一端連接，用于對所述低位氣提管路傳輸的待處理水進行氣液分離；所述排氣管路，設置于所述氣液分離器頂部，用于將所述氣液分離器分離出的所述混合氣體排放到外界大氣中；所述內循環管路的另一端至于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區的下部，用于將含有亞硝酸鹽的所述氣液分離器分離出的待處理水傳輸至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區。
2.根據權利要求1所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，還包括：出水槽；所述出水槽，環形設置于所述澄清區，并與所述出水管路連接，用于收集所述處理完成的待處理水，并將所述處理完成的待處理水輸出至所述出水管路。
3.根據權利要求1所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，還用于將回流至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內的亞硝酸鹽與所述從外界輸入的待處理水中的氨氮發生反應，生成所述第一氮氣。
4.根據權利要求3所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，還包括：進水泵、進水管路、分水器、進水支管路及布水器；所述進水管路與所述進水泵連接，所述從外界輸入的待處理水通過所述進水泵進入所述進水管路；所述分水器，分別與所述進水管路及所述進水支管路連接，用于將所述進水管路輸出的待處理水通過多個所述進水支管路輸出；多個所述布水器的一端分別與多個所述進水支管路一一對應連接，多個所述布水器的另一端置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內，用于將所述分水器輸出的待處理水均勻布水至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區。
5.根據權利要求4所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，還包括：第一液體流量計和第二液體流量計；所述第一液體流量計，設置于所述進水管路上，用于檢測并控制通過所述進水管路中的待處理水的流量；所述第二液體流量計，設置于所述出水管路上，用于檢測通過所述出水管路的所述處理完成的待處理水的流量。
6.根據權利要求3所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，所述生物膜具體包括：厭氧氨氧化菌及短程硝化菌；所述污泥絮體具體包括：厭氧氨氧化菌、短程硝化菌及好氧菌；所述厭氧氨氧化顆粒污泥具體包括：厭氧氨氧化菌、短程硝化菌、胞外聚合物及礦物質，所述厭氧氨氧化菌用于將所述氨氮和所述亞硝酸鹽轉化為所述氮氣。
7.根據權利要求5所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，所述中部曝氣區具體包括：曝氣風機、曝氣管路、曝氣裝置、第一檢修孔及氣體調節閥；所述曝氣風機，設置于所述反應器本體外部，用于從外界吸入所述空氣；所述曝氣管路，分別與所述曝氣風機和所述曝氣裝置連接，用于將所述空氣從所述曝氣風機傳輸至所述曝氣裝置；所述曝氣裝置，設置于所述中部曝氣區內部，用于向所述中部曝氣區中的待處理水提供所述空氣中的氧氣；所述氣體調節閥，設置于所述曝氣管路上，用于通過調節自身的開度，控制所述空氣的流量；所述第一檢修孔，設置于所述中部曝氣區所對應的所述反應器本體的側壁上，用于取出和放入所述曝氣裝置。
8.根據權利要求7所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，所述氣液分離區包括：脫氣裝置；所述脫氣裝置，設置于氣液分離區，用于對所述混合反應區排出的待處理水進行脫氣處理，將所述混合氣體分離出來。
9.根據權利要求1所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，還包括：高位氣提管路及第一閥門；所述高位氣提管路的一端置于所述氣液分離區頂部，所述高位氣提管路的另一端與所述氣液分離器連接，所述高位氣提管路用于在所述氣提動力的作用下，將含有所述混合氣體的待處理水從所述氣液分離區輸送至所述氣液分離器；所述第一閥門設置于所述高位氣提管路上，用于通過調節所述高位氣提管路傳輸的含有所述混合氣體的待處理水的流量以調節進入所述內循環管路的待處理水的流量。10.根據權利要求4所述的厭氧氨氧化反應器，其特征在于，還包括：外循環系統；所述外循環系統包括外循環管、外循環泵、第二閥門及第三液體流量計；所述外循環管的一端設置于所述混合反應區，所述外循環管的另一端設置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，用于將所述混合反應區內的待處理水輸送至所述缺氧-厭氧氮氧化反應區；所述外循環泵，與所述外循環管連接，用于通過改變頻率調節所述外循環管中的待處理水的流量；所述第二閥門，設置于所述外循環管上，用于調節所述外循環管中的待處理水的流量；所述第三液體流量計，設置于所述外循環管上，用于檢測通過所述外循環管的待處理水的流量。
發明內容
本發明的目的是提供一種厭氧氨氧化反應器，以解決傳統脫氮技術的設備占地面積大導致的基建和運行成本高，以及能耗高的問題。
為實現上述目的，本發明提供了如下方案：
一種厭氧氨氧化反應器，包括：
反應器本體、出水管路、低位氣提管路、氣液分離器、內循環管路及排氣管路；
所述反應器本體從下至上依次設置有缺氧-厭氧氨氧化反應區、中部曝氣區、好氧-厭氧氨氧化反應區、混合反應區、氣液分離區及澄清區；
所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，內部填充有厭氧氨氧化顆粒污泥及生物絮體，用于將從外界輸入的待處理水中的氨氮和所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內的亞硝酸鹽發生反應，生成第一氮氣；
所述中部曝氣區，設置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區的上部，用于通過從外界吸入空氣進行曝氣為從所述缺氧-厭氧氨氧化反應區排出的待處理水提供溶解氧，并向所述低位氣提管路提供氣提動力；
所述好氧-厭氧氨氧化反應區，設置于所述中部曝氣區上部，且內部填充有填料組件及污泥絮體，用于將從所述中部曝氣區排出的待處理水中的部分氨氮轉化為亞硝酸鹽，再將從所述中部曝氣區排出的待處理水中的剩余部分氨氮和所述部分氨氮轉化的亞硝酸鹽發生反應，生成第二氮氣；所述填料組件上附著有生物膜；
所述混合反應區，設置于所述好氧-厭氧氨氧化反應區上部，用于將所述好氧-厭氧氨氧化反應區排出的待處理水中的剩余部分氨氮和所述部分氨氮轉化的亞硝酸鹽繼續反應，生成第三氮氣；
所述氣液分離區，設置于所述混合反應區上部，用于對所述混合反應區排出的待處理水進行脫氣處理，將所述第一氮氣、所述第二氮氣、所述第三氮氣及所述空氣的混合氣體從所述待處理水中分離出來；
所述澄清區，設置于所述氣液分離區上部，用于將所述氣液分離區排出的待處理水和污泥絮體進行分離，并將處理完成的待處理水通過所述出水管路排出；
所述低位氣提管路的一端置于所述氣液分離區頂部，所述低位氣提管路的另一端與所述氣液分離器連接，所述低位氣提管路用于在所述氣提動力的作用下，將含有混合氣體的待處理水從所述氣液分離區輸送至所述氣液分離器；
所述氣液分離器，分別與所述低位氣提管路及所述內循環管路的一端連接，用于對所述低位氣提管路傳輸的待處理水進行氣液分離；
所述排氣管路，設置于所述氣液分離器頂部，用于將所述氣液分離器分離出的所述混合氣體排放到外界大氣中；
所述內循環管路的另一端至于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區的下部，用于將含有亞硝酸鹽的所述氣液分離器分離出的待處理水傳輸至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區。
可選地，還包括：出水槽；
所述出水槽，環形設置于所述澄清區，并與所述出水管路連接，用于收集所述處理完成的待處理水，并將所述處理完成的待處理水輸出至所述出水管路。
可選地，所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，還用于將回流至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內的亞硝酸鹽與所述從外界輸入的待處理水中的氨氮發生反應，生成所述第一氮氣。
可選地，還包括：進水泵、進水管路、分水器、進水支管路及布水器；
所述進水管路與所述進水泵連接，所述從外界輸入的待處理水通過所述進水泵進入所述進水管路；
所述分水器，分別與所述進水管路及所述進水支管路連接，用于將所述進水管路輸出的待處理水通過多個所述進水支管路輸出；
多個所述布水器的一端分別與多個所述進水支管路一一對應連接，多個所述布水器的另一端置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區內，用于將所述分水器輸出的待處理水均勻布水至所述缺氧-厭氧氨氧化反應區。
可選地，還包括：第一液體流量計和第二液體流量計；
所述第一液體流量計，設置于所述進水管路上，用于檢測并控制通過所述進水管路中的待處理水的流量；
所述第二液體流量計，設置于所述出水管路上，用于檢測通過所述出水管路的所述處理完成的待處理水的流量。
可選地，所述生物膜具體包括：厭氧氨氧化菌及短程硝化菌；所述污泥絮體具體包括：厭氧氨氧化菌、短程硝化菌及好氧菌；所述厭氧氨氧化顆粒污泥具體包括：厭氧氨氧化菌、短程硝化菌、胞外聚合物及礦物質，所述厭氧氨氧化菌用于將所述氨氮和所述亞硝酸鹽轉化為所述氮氣。
可選地，所述中部曝氣區具體包括：曝氣風機、曝氣管路、曝氣裝置、第一檢修孔及氣體調節閥；
所述曝氣風機，設置于所述反應器本體外部，用于從外界吸入所述空氣；
所述曝氣管路，分別與所述曝氣風機和所述曝氣裝置連接，用于將所述空氣從所述曝氣風機傳輸至所述曝氣裝置；
所述曝氣裝置，設置于所述中部曝氣區內部，用于向所述中部曝氣區中的待處理水提供所述空氣中的氧氣；
所述氣體調節閥，設置于所述曝氣管路上，用于通過調節自身的開度，控制所述空氣的流量；
所述第一檢修孔，設置于所述中部曝氣區所對應的所述反應器本體的側壁上，用于取出和放入所述曝氣裝置。
可選地，所述氣液分離區包括：脫氣裝置；
所述脫氣裝置，設置于氣液分離區，用于對所述混合反應區排出的待處理水進行脫氣處理，將所述混合氣體分離出來。
可選地，還包括：高位氣提管路及第一閥門；
所述高位氣提管路的一端置于所述氣液分離區頂部，所述高位氣提管路的另一端與所述氣液分離器連接，所述高位氣提管路用于在所述氣提動力的作用下，將含有所述混合氣體的待處理水從所述氣液分離區輸送至所述氣液分離器；
所述第一閥門設置于所述高位氣提管路上，用于通過調節所述高位氣提管路傳輸的含有所述混合氣體的待處理水的流量以調節進入所述內循環管路的待處理水的流量。
可選地，還包括：外循環系統；
所述外循環系統包括外循環管、外循環泵、第二閥門及第三液體流量計；
所述外循環管的一端設置于所述混合反應區，所述外循環管的另一端設置于所述缺氧-厭氧氨氧化反應區，用于將所述混合反應區內的待處理水輸送至所述缺氧-厭氧氮氧化反應區；
所述外循環泵，與所述外循環管連接，用于通過改變頻率調節所述外循環管中的待處理水的流量；
所述第二閥門，設置于所述外循環管上，用于調節所述外循環管中的待處理水的流量；
所述第三液體流量計，設置于所述外循環管上，用于檢測通過所述外循環管的待處理水的流量。
根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：
1.在結構上，本發明提供的厭氧氨氧化反應器，通過采用罐體形式，反應器本體從下至上依次設置有缺氧-厭氧氨氧化反應區、中部曝氣區、好氧-厭氧氨氧化反應區、混合反應區、氣液分離區及澄清區，充分利用了高度空間，節省了占地面積，減少了土地成本，從而降低了基建和運行成本。
2.在技術上，本發明提供的厭氧氨氧化反應器，通過在反應器本體內耦合填料技術、顆粒污泥技術、生物膜技術、氣提循環技術、中部曝氣技術以及氣液分離技術，具體的，缺氧-厭氧氨氧化反應區設置在好氧-厭氧氨氧化反應區下部，采用氣提循環技術將好氧-厭氧氨氧化反應區產生的亞硝酸鹽大比例回流至缺氧-厭氧氨氧化反應區，亞硝酸鹽與外界輸入至缺氧-厭氧氨氧化反應區內的待處理水中的氨氮反應，轉化為氮氣，實現了經濟、高效、環境友好的可持續發展污水脫氮。
3.在工藝技術上，本發明提供的厭氧氨氧化反應器，通過反應器本體結合污泥絮體、生物絮體、生物膜、厭氧氨氧化顆粒污泥等生物菌形態，使得系統污泥沉降速度快、抗有機負荷沖擊能力、脫氮負荷高、脫除總氮無需外加碳源，實現了脫氮的高效性及低能耗。
此外，本發明還可實現裝配化預制形式、裝備化集成形式，從而縮短現場施工時間。
（發明人：楊岸明;田盛;何偉;孫維孟;孫紹斌;馬占峰;王春苗）
