[发明专利]高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及生物膜硝化反应器，尤其是一种高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器。

背景技术

随着环境中氮素污染的加剧，含氮废水的处理受到了普遍关注，生物脱氮技术则因高效低耗而成为研究和应用的热点。无论在传统的硝化-反硝化工艺，还是在新型的厌氧氨氧化、短程硝化-反硝化等工艺中，硝化过程都是必不可少的重要环节，并往往是整个工艺的限速步骤。因此，研发高效硝化反应器，对于废水生物脱氮具有重要的现实意义。

气提式内循环生物反应器是20 世纪80 年代初期开发的新型高效反应器，已成功应用于有机污染物的控制。近年来，这种反应器已逐渐拓展应用于硝化过程，但硝化细菌生长缓慢，在一般的水力停留时间下反应器中无法积累高浓度生物细胞，大大限制了硝化反应器效能。高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器融合了气提式内循环反应器中优良的传质性能与生物流化床反应器中生物颗粒化的特性，通过形成生物膜颗粒，有效地解决了反应器中菌体浓度不高的问题，取得了很高的生物硝化效能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器。

高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器设有沉淀循环区、曝气反应区和布水布气区；沉淀循环区设有排水口、隔离板、气泡挡板、斜面底板；出水口位于沉淀循环区顶部，其位置高于隔离板，隔离板将沉淀循环区和曝气反应区分为两个独立的区域；隔离板底部连接有气泡挡板，其宽度与隔离板相同；隔离板和气泡挡板之间的夹角为150°，气泡挡板与斜面底板之间留有空隙，曝气反应区充填陶瓷颗粒，设有铁丝网板；布水布气区设有布水管和布气管；沉淀循环区通过隔离板顶部以及隔离板底部与曝气反应区相通，曝气反应区通过法兰与布水布气区相连。

所述的沉淀循环区、曝气反应区与布水布气区横截面为矩形，横截面积之比为1.0:4.0:4.0。所述的斜面底板水平面投影面积与沉淀循环区横截面积之比为1.0:1.0；斜面底板与水平面夹角为50°。所述的陶瓷附着生物膜置于铁丝网板之上，其粒径为3.0 mm，密度为1.1～1.2 g/cm³。所述的铁丝网板固定于法兰处，其网孔孔径小于陶瓷附着生物膜颗粒的粒径。所述的布水管高于布气管。

本发明与现有技术相比的有益效果是：1）进行硝化反应的微生物以生物膜的形态附着于陶瓷颗粒表面，可借助陶瓷密度高于水的特性，通过重力沉降而实现菌体持留。2) 陶瓷附着生物膜颗粒以一定速度随混合液在反应器内循环，可强化传质过程。3)沉淀循环区和曝气反应区位于同一个池体中，结构紧凑，省去了二次沉淀池和污泥回流设施。4)该反应器具有很好的生物硝化性能，能承受较高的进水氨浓度，具有较高的容积转化效率和稳定的运行性能。

附图说明

图1是高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器结构示意图；

图2是图1的A-A截面图；

图3是图1的B-B截面图；

图中：沉淀循环区I、曝气反应区II、布水布气III；出水口1、隔离板2、气泡挡板3、陶瓷生物膜颗粒4、斜面底板5、法兰6、铁丝网板7、布水管8、布气管9。

具体实施方式

如图1、2、3所示，高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器设有沉淀循环区I、曝气反应区II和布水布气区III；沉淀循环区I设有排水口1、隔离板2、气泡挡板3、斜面底板5；出水口1位于沉淀循环区I顶部，其位置高于隔离板2，隔离板2将沉淀循环区I和曝气反应区II分为两个独立的区域；隔离板2底部连接有气泡挡板3，其宽度与隔离板2相同；隔离板2和气泡挡板3之间的夹角为150°，气泡挡板3与斜面底板5之间留有空隙，曝气反应区II充填陶瓷颗粒4，设有铁丝网板7；布水布气区III设有布水管8和布气管9；沉淀循环区I通过隔离板2顶部以及隔离板2底部与曝气反应区II相通，曝气反应区II通过法兰6与布水布气区III相连。

所述的沉淀循环区I、曝气反应区II与布水布气区III横截面为矩形，横截面积之比为1.0:4.0:4.0。所述的斜面底板5水平面投影面积与沉淀循环区I横截面积之比为1.0:1.0；斜面底板5与水平面夹角为50°。所述的陶瓷附着生物膜4置于铁丝网板7之上，其粒径为3.0 mm，密度为1.1～1.2 g/cm³。所述的铁丝网板7固定于法兰6处，其网孔孔径小于陶瓷附着生物膜颗粒的粒径。所述的布水管8高于布气管9。

   高效内循环陶瓷附着生物膜硝化反应器可用PVC板和钢板制作，其工作过程如下：当反应器开始曝气后，曝气反应区II下层气液混合物携带陶瓷附着生物膜颗粒4迅速提升至曝气反应区II上部，其中部分混合液越过隔离板2进入沉淀循环区I；同时，由于曝气反应区II下层混合物急速上升，使沉淀循环区I底部形成负压，沉淀循环区I 上层混合液在压力作用下，快速下沉至底部，通过斜面底板5和气泡挡板3之间的空隙重新进入曝气反应区II，由此完成内循环。