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一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器

阅读:572发布:2020-07-28

专利汇可以提供一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种适用于CANON颗粒 污泥 工艺的高效反应器,包括反应器主体、内置 套管 、进 水 系统、搅拌系统、曝气系统、排水系统、 监控系统 、自控系统。内置套管将反应器分为好 氧 区和厌氧区,使其能够适应两类细菌对于溶解氧的不同需求。曝气产生的气提作用与搅拌 叶片 产生相反方向的作用 力 ,在两个力的同时作用下,内置套管内水流向下,套管与主反应器之间水流向上,形成水利剪切力很大的内循环,增强污泥与污水的 接触 ,促进基质传递,为反应器中的污泥提供了较大的剪切力,可有效的提高细胞的疏水性并促进EPS的分泌,促进细胞相互聚集粘附,有利于CANON颗粒污泥的形成,可实现CANON颗粒污泥的快速启动和稳定运行,脱氮效果好。,下面是一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器专利的具体信息内容。

1.一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器,其特征是:该反应器包括反应器主体、内置套管、进系统、搅拌系统、曝气系统、排水系统、监控系统、自控系统;
反应器主体为圆柱体,内置套管与反应器主体同圆心,由圆柱体和圆台构成;
内置套管顶部和底部均设置有连接横杆固定在主反应器上,在内置套管内部为厌区,顶部装设有单向,水流只能从内置套管和主反应器之间的好氧区流入内置套管内部;
内置套管和主反应器之间的区域为好氧区,在好氧区的底部布置一圈穿孔曝气管,形成气提作用,使水流上升流动;
在内置套管中设置一个搅拌杆,在搅拌时,叶片对水流产生离心作用,并给水流一个向下的作用
厌氧区内向下的作用力与好氧区向上的作用力使水流在整个反应器内产生循环,提供了剪切作用;
反应器的进水、出水、搅拌、曝气均由时控开关完成,运行人员只需要提前设定好起闭时间实现全自动运行;
在反应器内装有溶解氧和pH计探头,在线监测水质参数,并以此为依据,进行操作的调整;
生活污水储水箱中贮存的生活污水通过蠕动从主反应器的顶部进水口进入。
2.根据权利要求1所述装置,其特征在于,采用以下三种不同的运行工况之一:
(1)只搅拌、不曝气:此时反应器内全部为厌氧区,搅拌叶片对水流产生向下的作用力,内置套管内水流向下,套管与主反应器之间水流向上;
(2)只曝气、不搅拌:好氧区底部穿孔曝气管产生的微气泡上升至内置套管与主反应器之间,形成好氧区,内置套管内为相对厌氧区,同时,由于气体在好氧区中上升产生了气提作用,泥水在曝气作用下在好氧区中上升,到达反应器顶部完成气水分离,内置套管与主反应器之间水流方向向上,内置套管中水流方向向下;
(3)同时曝气与搅拌:曝气产生的气提作用与搅拌叶片产生相反方向的作用力,在两个力的同时作用下,内置套管内水流向下,套管与主反应器之间水流向上,内置套管内为厌氧区,套管与主反应器之间为好氧区;
在停止搅拌和曝气时,颗粒污泥自然沉降,实现固液分离,排水系统通过蠕动泵将处理达标的污水排出反应器。
3.根据权利要求1所述装置,其特征在于,内置套管顶部和底部各有三根互成120°的圆柱体连接横杆固定在主反应器上,曝气时,在气提作用下,水流上升,绕流通过横杆,产生涡街现象,连接横杆物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反的线涡;
在内置套管内部为厌氧区,顶部装设有单向阀,共有四个单向阀片,水流只能从内置套管和主反应器之间的好氧区流入内置套管内部。

说明书全文

一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器

技术领域

[0001] 本发明属于污处理技术领域,具体涉及一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器。

背景技术

[0002] 随着经济的发展,无论是在发展中国家还是发达国家,水体中的氮污染已成为严重的环境问题之一,氮加速水体富营养化,导致频繁发生生态灾害,如水华或赤潮,从污水中去除氮显得越来越重要。
[0003] 全程自养脱氮工艺(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite,CANON)是近年来受到广泛关注的一种新型脱氮工艺,与传统工艺相比,该工艺具有节省曝气量、无需外加源、污泥产量低、工艺流程简单等诸多优点,是近年来生物脱氮研究的重点。
[0004] 在CANON颗粒污泥工艺中起主要作用的是AOB和ANAMMOX这两类细菌,其中,好氧化细菌(AOB)为好氧细菌,厌氧氨氧化细菌(ANAMMOX)为厌氧细菌,如何在一个反应器中控制两个不同的溶解氧浓度以富集和培养两种细菌是工艺的难点。
[0005] 污泥颗粒化的过程受各种因素的影响,其中,水剪切力起着非常重要的作用,在剪切力较高的条件下培养得到的CANON颗粒污泥结构和性质更为稳定。因此,剪切力越大,微生物聚合体形成速率越高,CANON颗粒污泥的形成速率就越快。
[0006] SBR是序列间歇式活性污泥法的简称,又称序批式活性污泥法;与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR具有操作灵活、占地面积少等优点,在污水生物脱氮中广泛应用。
[0007] 现有的SBR反应器由于不进行分区,很难在内部形成缺氧区、好氧区以满足CANON工艺中好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化细菌(ANAMMOX)对于溶解氧的不同需求,导致运行效果不稳定、耐冲击负荷小等缺陷。另外,传统的SBR反应器,在还存在上下混合不均匀、水力剪切力小,难以形成颗粒的问题。

发明内容

[0008] 鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是开发一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器,实现良好的运行效果,且结构简单实用、操作灵活、出水稳定。
[0009] 本发明为.一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器装置,其特征是:该反应器包括反应器主体、内置套管、进水系统、搅拌系统、曝气系统、排水系统、监控系统、自控系统;反应器主体为圆柱体,内置套管与反应器主体同圆心,由圆柱体和圆台构成;
内置套管顶部和底部均设置有连接横杆固定在主反应器上,在内置套管内部为厌氧区,顶部装设有单向,水流只能从内置套管和主反应器之间的好氧区流入内置套管内部;
内置套管和主反应器之间的区域为好氧区,在好氧区的底部布置一圈穿孔曝气管,形成气提作用,使水流上升流动;
在内置套管中设置一个搅拌杆,在搅拌时,叶片对水流产生离心作用,并给水流一个向下的作用力;
厌氧区内向下的作用力与好氧区向上的作用力使水流在整个反应器内产生循环,提供了剪切作用;
反应器的进水、出水、搅拌、曝气均由时控开关完成,运行人员只需要提前设定好起闭时间实现全自动运行;
在反应器内装有溶解氧和pH计探头,在线监测水质参数,并以此为依据,进行操作的调整;
生活污水储水箱中贮存的生活污水通过蠕动从主反应器的顶部进水口进入。
[0010] 有三种不同的运行工况,根据污泥中菌群富集程度或者处理阶段进行选择:(1)只搅拌、不曝气:此时反应器内全部为厌氧区,搅拌叶片对水流产生向下的作用力,内置套管内水流向下,套管与主反应器之间水流向上;
(2)只曝气、不搅拌:好氧区底部穿孔曝气管产生的微气泡上升至内置套管与主反应器之间,形成好氧区,内置套管内为相对厌氧区,同时,由于气体在好氧区中上升产生了气提作用,泥水在曝气作用下在好氧区中上升,到达反应器顶部完成气水分离,内置套管与主反应器之间水流方向向上,内置套管中水流方向向下;
(3)同时曝气与搅拌:曝气产生的气提作用与搅拌叶片产生相反方向的作用力,在两个力的同时作用下,内置套管内水流向下,套管与主反应器之间水流向上,内置套管内为厌氧区,套管与主反应器之间为好氧区;
在停止搅拌和曝气时,颗粒污泥自然沉降,实现固液分离,排水系统通过蠕动泵将处理达标的污水排出反应器。
[0011] 附图说明:一种适用于CANON颗粒污泥工艺的高效反应器:图1为本发明的组成图
图2为本发明的主视图
图3为本发明的俯视图
1——主体反应器
2——主体反应器取样口
3——溢流口
4——反应器底座
5——内置套管
6——连接横杆
7——单向阀
8——进水水箱
9——进水蠕动泵
10——排水蠕动泵
11——排水水箱
12——搅拌器
13——搅拌叶片
14——空气压缩机
15——环形穿孔曝气管
16——pH、DO探头
17——pH、DO在线监测仪
18——自控系统
19——单向阀片固定环
另:图中虚线表示电线、实线表示管线(水路管线、气路管线)

具体实施方式

[0012] 反应器主体为直径100mm,高度500mm的圆柱体,内置套管与反应器主体同圆心,由圆柱体和圆台构成,最宽处直径为60mm,底部最窄处直径为15mm,高度为380mm,内置套管顶部和底部各有三根互成120°的圆柱体连接横杆固定在主反应器上。主反应器器壁的一侧以60mm的距离均匀设置有多个取样口,可以根据反应器污泥浓度及处理水的效果合理安排出水及取样位置,并且在主反应器另一侧顶部,最高设计水位之上设置一个溢流口,可接溢流水箱,保证反应器运行安全。内置套管内部为厌氧区,其中,圆柱体部分为厌氧搅拌区,圆台部分采用20°逐渐缩小直径的设计,这种设计的目的,一是使水流产生涡旋,速度加快,增加水力剪切力,有利于颗粒污泥的形成,二是防止活性污泥在内置套管中沉积,三是防止曝气产生的微气泡进入厌氧区,保持内置套管中的厌氧环境。
[0013] 为了保持内置套管内部的厌氧环境,在内置套管顶部装设有单向阀,单向阀主要由单向阀片固定环和单向阀片两部分组成,共设置四个单向阀片,材质柔软,当水流从内置套管和主反应器之间的好氧区流入内置套管时,阀片打开,不影响水流状态,且能有效阻止气泡进入厌氧区。水流反向时阀片就会关闭。
[0014] 内置套管和主反应器之间的区域为好氧区,在好氧区的底部布置一圈穿孔曝气管,曝气管的直径为8mm,顶端均匀布满微孔,曝气管产生的气泡定向流动,不会向四周扩散,这一设计有两个作用,一是可以有效的防止曝气产生的气泡进入内置套管,影响水力条件和溶解氧含量,二是可以形成较大的气提作用,增加水流上升的速度,加快循环,增加水力剪切力。气源由大型空气压缩机供给,并经过气体流量计进行实时监控、调整。
[0015] 内置套管顶部和底部各有三根互成120°的圆柱体连接横杆固定在主反应器上,总共有六根圆柱体连接横杆。曝气时,在气提作用下,水流上升,绕流通过横杆,产生涡街现象,连接横杆物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反的线涡,增加水力剪切力,有利于CANON颗粒污泥的形成。
[0016] 在内置套管中设置一个搅拌杆,搅拌杆上装有三个相同的叶片,间距为80mm,在搅拌时,叶片对水流产生离心作用,并给水流一个向下的作用力,使水流在厌氧区与底物充分混合,增加传质能力。
[0017] 厌氧区内向下的作用力与好氧区向上的作用力使水流在整个反应器内产生循环,一方面,提供了足够的剪切作用,可有效的提高细胞的疏水性并促进EPS的分泌,较高的细胞表面疏水性和EPS可促进细胞相互聚集粘附,有利于CANON颗粒污泥的形成。另一方面,形成的CANON颗粒污泥在好氧区与厌氧区之间交替流动,可满足好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化细菌(ANAMMOX)对于溶解氧的不同需求,实现CANON颗粒污泥的快速启动和稳定运行,以期取得良好的脱氮效果。
[0018] 反应器设置有自控系统,反应器的进水、出水、搅拌、曝气等操作均由时控开关自动控制,运行人员只需要提前设定好起闭时间就可以实现全自动运行。
[0019] 在主反应器和内置套管内均装有溶解氧和pH计探头,可在线监测水质参数,并以此为依据,进行运行操作的调整。
[0020] 生活污水储水箱中贮存的生活污水通过蠕动泵从主反应器的顶部进水口进入。本发明有三种不同的运行工况,此时可根据污泥中菌群富集程度或者处理阶段按需进行选择:(1)只搅拌、不曝气:如果接种的絮状污泥中,厌氧氨氧化菌丰度较低,活性差,可以采用此运行模式,此时反应器内全部为厌氧区,搅拌叶片对水流产生向下的作用力,内置套管内水流向下,内置套管与主反应器之间水流向上,形成水利剪切力较大的内循环,促进EPS的分泌,有利于CANON颗粒污泥的形成。
(2)只曝气、不搅拌:如果接种的絮状污泥中,好氧氨氧化细菌丰度较低,活性差,可以采用此运行模式。好氧区底部穿孔曝气管产生的微气泡上升至内置套管与主反应器之间,形成好氧区,内置套管内为相对厌氧区,同时,由于气体在好氧区中上升产生了气提作用,泥水在曝气作用下在好氧区中上升,到达反应器顶部完成气水分离,内置套管与主反应器之间水流方向向上,内置套管中水流方向向下,形成高水力剪切力的自流内循环,有利于CANON颗粒污泥的形成。
(3)同时曝气与搅拌:这是该反应器的主要运行模式,曝气产生的气提作用与搅拌叶片产生相反方向的作用力,在两个力的同时作用下,内置套管内水流向下,内置套管与主反应器之间水流向上,形成水利剪切力很大的内循环,为反应器中的颗粒污泥提供了良好的剪切力,从而形成了光滑致密的颗粒污泥。内置套管内为厌氧区,内置套管与主反应器之间为好氧区。
在停止搅拌和曝气时,沉降性能优异的颗粒污泥可自然沉降,实现固液分离,排水系统通过蠕动泵将处理达标的污水排出反应器。
[0021] 本发明的优点在于:通过一个反应器分离成两个区,好氧区和厌氧区,以满足好氧氨氧化细菌(AOB)和厌氧氨氧化细菌(ANAMMOX)对于溶解氧的不同需求,并且在系统内部形成高水力剪切力的自流内循环,可增加颗粒污泥与底物的接触和传质,还可有效的提高细胞的疏水性并促进EPS的分泌,较高的细胞表面疏水性和EPS可促进细胞相互聚集粘附,有利于CANON颗粒污泥的形成。本实验装置气液循环快,水力剪切力大,颗粒污泥的产生率高,处理能耗低,出水稳定,在主体反应器中设置厌氧区和好氧区增加了CANON颗粒污泥的生存条件,提高了处理效率,提升了出水水质。
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