一种反硝化脱氮反应器及其脱氮方法技术

本发明专利技术提供了一种反硝化脱氮的反应器及其脱氮方法，以从上到下的顺序，包括：沉淀区、三相分离区、反应区和排泥区，其中：反应区设置在排泥区正上方并且与排泥区流体连通；三相分离区设置在反应区和沉淀区之间，并且分别与反应区和沉淀区流体连通；沉淀区设置在反应区正上方并且由释气室围绕，沉淀区和释气室都与三相分离区和反应区流体连通；其中，反应器的中心筒将反应区分为内部区域和外部区域。

【技术实现步骤摘要】
一种反硝化脱氮反应器及其脱氮方法
本专利技术涉及污水处理领域，并且更具体地涉及一种反硝化脱氮反应器及其脱氮方法。
技术介绍
随着经济发展，我国水体中由氮素引起的污染日益严重，国家及各省排放标准中，已经对氨氮和总氮排放指标进行严格控制，降低排水中总氮含量成为目前许多企业面临的问题。总氮在污水中，主要以有机氮、氨氮和(亚)硝态氮形式存在，其中(亚)硝态氮是总氮难以达标则主要原因。此外，在一些工业废水中，也含有大量硝态氮污染物，如国防工业炸药、煤制乙二醇、光伏行业单/多晶硅、钢铁及机械加工、催化剂生产等行业废水，由于生产过程产生或使用硝酸或硝酸盐等，废水中硝态氮的含量达到几百甚至上千mg/L，如何处理该类废水，成为目前解决废水总氮超标的重要环节。由于硝态氮较稳定，一般混凝沉淀、氧化等方法无法去除，虽然对高浓度硝态氮废水，可通过离子交换或反渗透膜进行去除，但对进水要求较高，且会产生高浓盐水仍需进一步处理。现有的脱氮技术存在以下缺陷：传统生物脱氮技术，主要采用A/O(缺氧/好氧)或SBR(序批式间歇活性污泥法)生化工艺，通过生物硝化反硝化作用进行，在好氧条件下，通过硝化菌，将氨氮转化为NO3-或NO2-，然后在缺氧环境下，通过兼性厌氧反硝化菌，将水中的NO3-或NO2-代替O2(氧气)作为电子受体，将NO3-或NO2-通过反硝化过程，还原为N2的过程。但对于含高硝态氮工业废水，如煤制乙二醇、光伏行业单/多晶硅等含有废水，其中总氮主要以NO3-N形式存在，氨氮含量较少，采用传统的A/O工艺无法对其进行有效处理，且由于进水总氮处理负荷低，造成池体体积较大，占地面积大，反应过程中温度控制成本较高，耐冲击负荷能力差，难以满足要求。因此，对高浓度硝态氮废水，目前一般采用反硝化脱氮反应器/塔进行处理，采用封闭或半封闭形式严格控制其缺氧环境，强化反硝化菌的反硝化过程，达到对高浓度NO3-N的处理目的。但现有常见的反硝化脱氮反应器/塔，受到内部流速、泥水混合状态、菌种等限制，在现场运行中，实际脱氮效果较差，存在的主要问题如下：(1)反应器内水流状态由于废水中(亚)硝态氮浓度较高，而高浓度(亚)硝态氮浓度会对反硝化菌产生抑制作用，阻碍反硝化反应的正常进行，因此，如何保证反应器内部流动状态，防止短流情况发生，使污泥与污水处于均匀混合状态，成为保证脱氮效果的关键。(2)回流循环量大为改善反应器内混合状态，一般采用大高径比反应器或增大回流量等方式，提高反应器内部流速，所需水泵扬程高，或者循环回流量为进水量的5-8倍，使整体脱氮工艺运行成本高，能耗大，在工程实际中，能耗费占运行费用中的40％～60％。(3)气体分离差由于反应器内上升流速快，且反硝化过程产生气泡较小，使气固液分离困难，常规三相分离器分离效果差，污泥沉降性差，造成出水悬浮物高，污泥流失、污泥活性差等问题，对反应器内反硝化生化过程产生不利影响。(4)控制参数反硝化过程需要在缺氧条件下进行，且反硝化为产碱过程，如何控制反硝化所需的温度、pH值、碳源等，成为保证反应器内反硝化过程正常进行的主要因素。综上，急需一种经济而高效的去除水体中硝态氮的方法。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例提供了一种反硝化脱氮的反应器，以从上到下的顺序，包括：沉淀区、三相分离区、反应区和排泥区，其中：所述反应区设置在所述排泥区正上方并且与所述排泥区流体连通；所述三相分离区设置在所述反应区和所述沉淀区之间，并且分别与所述反应区和所述沉淀区流体连通；所述沉淀区设置在所述反应区正上方并且由释气室围绕，所述沉淀区和所述释气室都与所述三相分离区和所述反应区流体连通；其中，所述反应器的中心筒将所述反应区分为内部区域和外部区域。在一些实施例中，所述三相分离区包括设置在中心筒上方外侧处的导流板、设置在中心筒的中心部分正上方的沉降板以及设置在所述沉降板之间的反射锥，其中，所述三相分离区通过所述导流板与所述沉淀区周围的释气室流体连通，并且通过沉降板污泥回流口将所述反应区的内部区域和所述沉淀区流体连通。在一些实施例中，该反应器还包括：进水布水器，设置在所述反应器的底部，并且位于所述中心筒的外部和所述反应器的外壁之间。其中，所述进水布水器的开口向上。在一些实施例中，该反应器还包括：污泥回流口，设置在所述反射锥和沉降板之间，其中，所述沉淀区通过污泥回流口与所述反应区的内部区域流体连通，实现沉淀区污泥回流。在一些实施例中，该反应器还包括：回流泵，被配置为从所述三相分离区的导流板的外侧吸水室吸水，并且将水提供给回流布水器，其中，所述回流布水器设置在中心筒的顶部中心并且开口向下，使反应区内部区域水流方向向下，在所述污泥回流口处形成微负压。。在一些实施例中，所述沉降板与竖直方向的第一夹角为40～60°；所述导流板与竖直方向的第二夹角为40～60°；以及所述沉淀区的液面与所述导流板的上沿的高度差为0.5-2m。在一些实施例中，所述中心筒的直径与所述反应器的直径比为0.61-0.68；所述反应器的高径比为2-5；所述反应器通过回流泵使循环回流量比为200-400％；所述反应区内的水流速度为：5-8m/h。在一些实施例中，所述反应区的污泥浓度为6000-14000mg/L，pH值为6.5-8.5，温度为25-35℃，溶氧量为0.1-0.6mg/L。本专利技术的另一些实施例提供了一种反硝化脱氮反应器的脱氮方法，包括：将废水从反应器的底部进入反应区的外部区域，得到呈流化状态的泥水混合物，其中，所述反应器的中心筒将所述反应区分为内部区域和外部区域；使所述呈流化状态的泥水混合物在所述反应区的外部区域内向上流动，进入设置在反应区上方的三相分离区；所述呈流化状态的泥水混合物一方面经过所述三相分离区中的导流板将产生的气体继续上升进入释气室，另一方面将气体分离后的泥水混合物的一部分经由中心筒与所述三相分离区中的沉降板之间的通道进入所述反应区的内部区域，而将气体分离后的泥水混合物的另一部分沿所述沉降板的上部的通道进入设置在所述三相分离区上方的沉淀区，其中，所述释气室设置为围绕所述沉淀区释气室上端直接与大气相通；在所述沉淀区实现所述气体分离后的另一部分泥水混合物的固液分离，分离后上清液通过沉淀区上部的出水偃，经出水管排出反应器；将所述固液分离后的污泥经由设置在所述反射锥和沉降板之间污泥回流口返回至所述反应区的内部区域，在中心筒内部与回流布水器出水混合后，向下流至反应区底部，然后通过中心筒与污泥区之间的通道进入所述反应区的外部区域，实现水流在中心筒内外两个反应区的循环流动；其中，所述呈流化状态的泥水混合物通过反硝化作用产生所述气体。在上述脱氮方法中，所述废水通过设置在所述反应器的底部的进水布水器进入所述反应区的外部区域；以及利用设置在所述中心筒的顶部中心的所述回流布水器将所述气体分离后的泥水混合物通过回流泵注入反应区的内部区域；以及固液分离后的污泥经由污泥回流口返回至所述反应区的内部区域。在上述脱氮方法中，该脱氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反硝化脱氮的反应器，以从上到下的顺序，包括：沉淀区、三相分离区、反应区和排泥区，其中：/n所述反应区设置在所述排泥区正上方并且与所述排泥区流体连通；/n所述三相分离区设置在所述反应区和所述沉淀区之间，并且分别与所述反应区和所述沉淀区流体连通；/n所述沉淀区设置在所述反应区正上方并且由释气室围绕，所述沉淀区和所述释气室都与所述三相分离区和所述反应区流体连通；/n其中，所述反应器的中心筒将所述反应区分为内部区域和外部区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种反硝化脱氮的反应器，以从上到下的顺序，包括：沉淀区、三相分离区、反应区和排泥区，其中：
所述反应区设置在所述排泥区正上方并且与所述排泥区流体连通；
所述三相分离区设置在所述反应区和所述沉淀区之间，并且分别与所述反应区和所述沉淀区流体连通；
所述沉淀区设置在所述反应区正上方并且由释气室围绕，所述沉淀区和所述释气室都与所述三相分离区和所述反应区流体连通；
其中，所述反应器的中心筒将所述反应区分为内部区域和外部区域。


2.根据权利要求1所述的反硝化脱氮的反应器，其中：
所述三相分离区包括设置在中心筒上方外测的导流板、设置在中心筒的中心部分正上方的沉降板以及设置在所述沉降板之间的反射锥，
其中，所述三相分离区通过所述导流板与所述沉淀区周围的释气室流体连通，并且通过所述反射锥和沉降板将所述反应区的内部区域和所述沉淀区流体连通。


3.根据权利要求1所述的反硝化脱氮的反应器，还包括：
进水布水器，设置在所述反应器的底部，并且位于所述中心筒的外部和所述反应器的外壁之间，
其中，所述进水布水器的开口向上。


4.根据权利要求2所述的反硝化脱氮的反应器，还包括：
污泥回流口，设置在所述反射锥和所述沉降板之间，其中，所述沉淀区通过污泥回流口与所述反应区的内部区域流体连通，实现沉淀区污泥回流。


5.根据权利要求4所述的反硝化脱氮的反应器，还包括：
回流泵，被配置为从所述三相分离区的导流板的外侧吸水室吸水，并且将水提供给回流布水器；
其中，所述回流布水器设置在中心筒的顶部中心并且开口向下，使反应区内部区域水流方向向下，在所述污泥回流口处形成微负压。


6.根据权利要求2所述的反硝化脱氮的反应器，其中，
所述沉降板与竖直方向的第一夹角为40～60°；所述导流板与竖直方向的第二夹角为40～60°；以及
所述沉淀区的液面与所述导流板的上沿的高度差为0.5-2m。


7.根据权利要求1所述的反硝化脱氮的反应器，其中，所述中心筒的直径与所述反应器的直径比为0.61-0.68；所述反应器的高径比为2-5；所述反应器通过回流泵使循环回流量比为200-400％；所述反应区内的水流速度为：5-8m/h。


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【专利技术属性】
技术研发人员：赵磊，刘晶，梁琪，田小军，李会娟，柴云，
申请(专利权)人：北京万邦达环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11