本实用新型专利技术公开了一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器。反应器从下到上设布水布气区、第一反应区、第二反应区和三相分离区。布水布气区设气体回流口、布水布气反射板和进水管，第一反应区设还原性铁盐填充区、第一厌氧铁氧化脱氮区和缓冲区，第二反应区设碳酸钙填充区和第二厌氧铁氧化脱氮区，三相分离区设气体收集区、压力平衡管、释气口、沉淀区、溢流堰和出水口等。本实用新型专利技术通过在两级厌氧铁氧化脱氮区中间串联碳酸钙填充区，实现碱度自调节，脱氮效率高；碳酸钙溶解为生物脱氮提供无机碳源，外加药剂少；通过回流酸性反应液溶解廉价铁屑等还原性铁盐，为生物脱氮提供铁基质，以废治废；回流反应产气，强化传质，防止填料堵塞和污泥板结。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及自养脱氮反应器，尤其涉及一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器。
技术介绍
地下水是一种有限的淡水资源，全世界有数十亿人以地下水为饮用水源。由于工农业废水、生活污水、固体废弃物等的排放及渗漏，地下水污染日趋严重。据《2014年中国环境状况公报》，在全国202个地级及以上城市4896个地下水水质监测点中，水质为较差级和极差级的监测点比例高达61.5％，其中“三氮”污染尤为突出，亟待治理。反硝化菌是生物修复地下水硝酸盐污染的功能之源。由于地下水中有机物含量很少，对于这类低C:N比污染水，传统脱氮菌(异养反硝化菌)无能为力，这是因为反硝化过程需要电子供体，通常由有机物提供。为提高反硝化脱氮活性，往往需外加有机物，不仅增加了修复成本，且易引起二次污染，带来饮水安全隐患。因此，自养脱氮工艺开发迫在眉睫。铁盐是地下水污染治理中应用最广的化学剂(包括零价铁和二价铁矿物等)。在无氧条件下，以低价态铁盐还原硝酸盐生成三价铁和氮气的生物反应，即硝酸盐型厌氧铁氧化(nitrate-dependent anaerobic iron oxidation，NAIO)。利用NAIO，可破解地下水生物原位脱氮技术碳源不足的难题。Fe/Fe(II)+NO3-+H2O→Fe(OH)3+N2+HCO3-+H+由该反应式知，NFIO过程可产生H+使反应后溶液呈酸性，不仅抑制了嗜中性NAIO微生物的脱氮活性，且易导致处理地下水不能达标排放。因此有必要对厌氧铁氧化脱氮过程进行碱度调节。本技术提供了一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器，在装置内设置两级NAIO反应区，利用第一级NAIO脱氮后呈酸性的溶液，溶解第二反应区的碳酸钙，不仅能够调节溶液碱度，而且为第二级NAIO自养脱氮提供无机碳源(CO2)。同时，回流第一级NAIO脱氮后呈酸性的溶液，将廉价还原性铁盐(铁屑/铁渣等常见工业废弃物)溶解，为NAIO脱氮过程提供基质(电子供体)。最终，实现厌氧铁氧化过程的碱度自调控和高效脱氮。由上述设计原理可知，本技术涉及的一种碱度自调控的高效厌氧铁氧
化脱氮反应器，一方面可实现NAIO反应过程的碱度自调节，提高脱氮效率；另一方面可自产NAIO反应所需基质(电子供体和碳源等)，增强脱氮经济性，推动了NAIO自养生物脱氮技术的研发。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器。一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器，反应器从下到上依次设有布水布气区、第一反应区、第二反应区和三相分离区；所述的布水布气区自下到上设有排渣管、气体回流口、布水布气反射板和喇叭口；喇叭口与中心管直接相连，中心管位于沿反应器轴向布置，中心管上部设有进水管；第一反应区通过还原性铁盐填充区与布水布气区贯通，还原性铁盐填充区顶部设有第一柱盘式升流布水器，第一柱盘式升流布水器与第一厌氧铁氧化脱氮区直接相连，第一厌氧铁氧化脱氮区顶部设有缓冲区，缓冲区中部设有液体回流管；第二反应区通过碳酸钙填充区与第一反应区的缓冲区贯通，碳酸钙填充区顶部设有第二柱盘式升流布水器，第一柱盘式升流布水器与第二厌氧铁氧化脱氮区直接相连；三相分离区通过第二厌氧铁氧化脱氮区顶部与第二反应区贯通，三相分离区由内向外依此设有中心管上段、气体收集区和沉淀区，气体收集区和沉淀区通过挡泥板分隔，气体收集区顶部设有密封盖，密封盖上设有气体收集管，气体收集管与气体回流管相连，气体回流管通过气体回流口与布水布气区贯通；气体收集区上部设有气压平衡管，气压平衡管中部设有释气口；沉淀区下部设有污泥排放管，沉淀区上部设有溢流堰和出水口。所述的第一反应区、第二反应区和三相分离区的体积比为1.0:1.0:1.0～2.0。所述的中心管、第一反应区、第二反应区的截面积比例为1/20～1/40:1.0:1.0。所述的进水管位于中心管上段1/5～1/4处，所述的气压平衡管位于气体收集区上部1/9～1/10处，且高于出水管水平位置。所述的气体回流口位于布水布气区下部1/4～1/3处，布水布气反射板位于布水布气区中部，且位于气体回流口正上方。所述的液体回流管位于缓冲区中部，液体回流管回流流量与进水管进水流量比例为0.5～2.5。所述的布水布气区底部倾角α为55°，布水布气反射板为菱形，夹角β为34°，三相分离区底部倾角γ为55°，挡泥板下端倾角δ为150°。本技术与现有技术相比的有益效果是：1)反应器由布水布气区、第一反应区、第二反应区和三相分离区四个单元组成，相邻单元功能互补，结构紧凑，占地面积小；2)通过碳酸钙填充区与第一反应区的串联设置，反应后的酸性溶液得到中和，实现碱度调节，脱氮效率提高；3)通过第一反应区后的酸性反应溶液溶解碳酸钙，为第二反应区提供无机碳源，外加药剂量减少；4)通过回流第一反应区后的酸性反应溶液溶解廉价的铁屑/铁渣等还原性铁盐，为厌氧铁氧化生物脱氮过程提供铁盐基质，以废治废。5)通过收集并回流反应产生的气体，可强化反应传质，防止填料堵塞和生物污泥板结等。附图说明图1是一种碱度自调控厌氧铁氧化脱氮反应器结构剖面图；图2是一种碱度自调控厌氧铁氧化脱氮反应器结构俯视图；图3是一种碱度自调控厌氧铁氧化脱氮反应器结构A-A截面图；图4是一种碱度自调控厌氧铁氧化脱氮反应器结构B-B截面图；图中：布水布气区I、第一反应区II、第二反应区III、三相分离区IV；排渣管1、气体回流口2、布水布气反射板3、进水管4、中心管5、喇叭口6、还原性铁盐填充区7、第一柱盘式升流布水器8、第一厌氧铁氧化脱氮区9、缓冲区10、液体回流管11、碳酸钙填充区12、第二柱盘式升流布水器13、第二厌氧铁氧化脱氮区14、污泥排放管15、挡泥板16、气体收集区17、密封板18、气体收集管19、气体回流管20、压力平衡管21、释气口22、沉淀区23、溢流堰24、出水口25。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步阐述。如图1、2、3和4所示，一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器，反应器从下到上依次设有布水布气区I、第一反应区II、第二反应区III和三相分离区IV。四个分区中具体结构如下：布水布气区I自下到上设有排渣管1、气体回流口2、布水布气反射板3和喇叭口6；喇叭口6与中心管5直接相连，中心管5位于沿反应器轴向布置，贯通四个分区，中心管5上部连通进水管4。第一反应区II通过填充有还原性铁盐的还原性铁盐填充区7与布水布气区I贯通，还原性铁盐填充区7顶部设有第一柱盘式升流布水器8，第一柱盘式升流布水器8与第一厌氧铁氧化脱氮区9直接相连，第一厌氧铁氧化脱氮区9顶部设有缓冲区10，缓冲区10中部设有液体回流管11。第二反应区III通过填充有碳酸钙的碳酸钙填充区12与第一反应区II的缓
冲区10贯通，碳酸钙填充区12顶部设有第二柱盘式升流布水器13，第一柱盘式升流布水器13与第二厌氧铁氧化脱氮区14直接相连。三相分离区IV通过第二厌氧铁氧化脱氮区14顶部与第二反应区III贯通，三相分离区IV由内向外依此设有中心管5上段、气体收集区17和沉淀区23，气体收集区17和沉淀区23通过挡泥板16分隔，气体收集区17顶部设有密封盖18，密封本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器，其特征在于：反应器从下到上依次设有布水布气区(I)、第一反应区(II)、第二反应区(III)和三相分离区(IV)；所述的布水布气区(I)自下到上设有排渣管(1)、气体回流口(2)、布水布气反射板(3)和喇叭口(6)；喇叭口(6)与中心管(5)直接相连，中心管(5)位于沿反应器轴向布置，中心管(5)上部设有进水管(4)；第一反应区(II)通过还原性铁盐填充区(7)与布水布气区(I)贯通，还原性铁盐填充区(7)顶部设有第一柱盘式升流布水器(8)，第一柱盘式升流布水器(8)与第一厌氧铁氧化脱氮区(9)直接相连，第一厌氧铁氧化脱氮区(9)顶部设有缓冲区(10)，缓冲区(10)中部设有液体回流管(11)；第二反应区(III)通过碳酸钙填充区(12)与第一反应区(II)的缓冲区(10)贯通，碳酸钙填充区(12)顶部设有第二柱盘式升流布水器(13)，第一柱盘式升流布水器(13)与第二厌氧铁氧化脱氮区(14)直接相连；三相分离区(IV)通过第二厌氧铁氧化脱氮区(14)顶部与第二反应区(III)贯通，三相分离区(IV)由内向外依此设有中心管(5)上段、气体收集区(17)和沉淀区(23)，气体收集区(17)和沉淀区(23)通过挡泥板(16)分隔，气体收集区(17)顶部设有密封盖(18)，密封盖(18)上设有气体收集管(19)，气体收集管(19)与气体回流管(20)相连，气体回流管(20)通过气体回流口(2)与布水布气区(I)贯通；气体收集区(17)上部设有气压平衡管(21)，气压平衡管(21)中部设有释气口(22)；沉淀区(23)下部设有污泥排放管(15)，沉淀区(23)上部设有溢流堰(24)和出水口(25)。...
【技术特征摘要】
1.一种碱度自调控的高效厌氧铁氧化脱氮反应器，其特征在于：反应器从下到上依次设有布水布气区(I)、第一反应区(II)、第二反应区(III)和三相分离区(IV)；所述的布水布气区(I)自下到上设有排渣管(1)、气体回流口(2)、布水布气反射板(3)和喇叭口(6)；喇叭口(6)与中心管(5)直接相连，中心管(5)位于沿反应器轴向布置，中心管(5)上部设有进水管(4)；第一反应区(II)通过还原性铁盐填充区(7)与布水布气区(I)贯通，还原性铁盐填充区(7)顶部设有第一柱盘式升流布水器(8)，第一柱盘式升流布水器(8)与第一厌氧铁氧化脱氮区(9)直接相连，第一厌氧铁氧化脱氮区(9)顶部设有缓冲区(10)，缓冲区(10)中部设有液体回流管(11)；第二反应区(III)通过碳酸钙填充区(12)与第一反应区(II)的缓冲区(10)贯通，碳酸钙填充区(12)顶部设有第二柱盘式升流布水器(13)，第一柱盘式升流布水器(13)与第二厌氧铁氧化脱氮区(14)直接相连；三相分离区(IV)通过第二厌氧铁氧化脱氮区(14)顶部与第二反应区(III)贯通，三相分离区(IV)由内向外依此设有中心管(5)上段、气体收集区(17)和沉淀区(23)，气体收集区(17)和沉淀区(23)通过挡泥板(16)分隔，气体收集区(17)顶部设有密封盖(18)，密封盖(18)上设有气体收集管(19)，气体收集管(19)与气体回流管(20)相连，气体回流管(20)通过气体回流口(2)与布水布气区(I)贯通；气体收集区(17)上部设有气压平衡管(21)，气压平衡管(21)中部设有释气口(22)；沉淀...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑平，张萌，李旖瑜，张朱谷承，闻舒娴，陆慧锋，
申请(专利权)人：浙江艾摩柯斯环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。