一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器

摘要

本发明公开了一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内设有一斜板装置，所述斜板装置将所述反应器本体分为第一区和第二区；所述斜板装置包括斜板、水平阀门支板、第一水平支板和位于所述水平阀门支板和第一水平支板之间的第二水平支板，所述斜板顶部由所述水平阀门支板通过紧固件固定在所述反应器本体上，所述水平阀门支板控制所述斜板顶部的开启与闭合；所述第一区自下而上分为硫单质回收区、出水区和载体滞留区，所述第二区自下而上分为反应区、进水区。本发明经济节能，传质性能优。

说明书

技术领域

本发明涉及一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器。

背景技术

随着社会经济的不断发展,大量的氨氮、硫酸盐和含碳化合物随 着工农业生产废水排入自然水体中。这些化合物引起的污染问题十分 严重,已向环境工程界提出了巨大的挑战。目前对同时含有硫酸盐和 氨氮废水的处理技术主要是多步组合工艺。废水中硫酸盐的传统生物 处理方法是，在厌氧条件下，硫酸盐还原菌(SRB)以硫酸盐作为最终 电子受体氧化有机化合物。但是硫酸盐还原的产物硫化氢会抑制SRB 的代谢活性。同时该方法有处理费用高、产泥量大、难于控制等诸多 缺陷。

氨氮的处理方法较多,包括物理化学法和生物法。由于吹脱和化 学沉淀等物理化学法运行成本高、易引起二次污染等，目前主要采用 生物法脱氮，主要包括:硝化-反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化 (ANAMMOX)等。在微生物作用下，含氮化合物和含硫化合物可在不 同程度上发生反应，利用微生物Thiobacillus denitrificans将硫化物 (S^2-)和硝酸盐（NO₃^-)分别转化为单质硫和氮气。这种方法在处理高 硫酸盐、高氨氮废水时需要前处理工艺将NH₄⁺和SO₄^2-分别转化为 NO₃^-和S₂^-，再经微生物作用使硝酸盐与硫化物分别转化为氮气和单质 硫，实现同步脱氮除硫，并回收单质硫资源。

发明内容

为了克服现有处理方法中存在的运行成本高、易引起二次污染的 缺陷，本发明提供一种经济又环保节能的斜板式同步脱氮除硫厌氧生 物膜反应器。

本发明采用的技术方案是：

一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器，包括反应器本体， 所述反应器本体通过第一支架固定在底座上，其特征在于：所述反应 器本体内设有一斜板装置，所述斜板装置将所述反应器本体分为第一 区和第二区；所述斜板装置包括斜板、水平阀门支板、第一水平支板 和位于所述水平阀门支板和第一水平支板之间的第二水平支板，所述 斜板顶部由所述水平阀门支板通过紧固件固定在所述反应器本体上， 所述水平阀门支板控制所述斜板顶部的开启与闭合，所述第一水平支 板一端通过紧固件固定在所述斜板底部，另一端通过紧固件固定在所 述反应器本体上，所述第二水平支板一端通过紧固件固定在所述斜板 上，另一端通过紧固件固定在所述反应器本体上；所述第一区自下而 上分为硫单质回收区、出水区和载体滞留区，所述硫单质回收区设在 所述反应器本体底部；所述第二区自下而上分为反应区和进水区，所 述反应区位于所述水平阀门支板和所述第一支板之间，所述进水区位 于所述反应器本体顶部。

进一步，所述反应器本体除去硫单质回收区部分均呈圆柱体，高 径比为4～10：1；所述硫单质回收区为倒置的圆锥体，底端设有硫 单质回收出口，所述硫单质回收出口以阀门控制闭合；所述圆锥体侧 面与基准水平面倾斜角α为30°～45°，所述硫单质回收出口内径d1 与所述反应器本体圆柱体部分内径d₂之比为1:8～10。

进一步，所述出水区设有出水口，所述出水区与所述载体滞留区 以所述出水口上方0.2～0.4m为界，所述出水口连接出水管，所述出 水管通过紧固件固定于第二支架上，所述第二支架与所述底座垂直固 定；所述载体滞留区处设有载体回收口，所述载体回收口以阀门控制 闭合，所述载体回收口内径d₄与所述反应器本体圆柱体部分内径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述进水区顶部设有进水口，所述进水口一端连接布水 器，另一端连接进水管，所述进水口一侧设置排气口，另一侧设置载 体添加入口，所述载体添加入口以阀门控制闭合。

进一步，所述出水口距所述反应器本体圆柱体部分下端水平面距 离h₁与所述反应器本体圆柱体部分高h₂之比为1:10～20，所述出水 口距硫单质回收区0.5～0.8m，所述出水口内径d₃与所述反应器本体 圆柱体部分内径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述进水口内径d₅与所述反应器本体圆柱体部分内径 d₂之比为1:10～15，所述布水器距进水区顶部0.1～0.3m，进水口一 侧0.1～0.3m处设有排气口，另一侧0.1～0.3m处设有载体添加入口， 所述排气口内径d₆与所述反应器本体圆柱体部分内径d₂之比为 1:20～25，所述载体添加入口内径d₇与所述反应器本体圆柱体部分内 径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述载体添加入口中添加有轻质载体，载体比重为0.7～ 0.95。

进一步，所述斜板与所述反应器本体的水平面的倾斜角γ为 30°～45°，所述第一支架与水平面倾斜角β为30°～45°，所述斜板顶 部距所述布水器距离为0.1～0.3m。

进一步，所述第一、第二水平支板均为中格栅型支板，其中栅条 间隙为0.1～0.5m，所述第一、第二水平支板的宽度与所述斜板宽度 相同，所述斜板宽度与所述反应器本体圆柱体部分内径d2之比为 2~3:1，所述斜板长度与所述反应器本体圆柱部分长度L之比为0.6～ 0.8:1；所述水平阀门支板为实体型材料板。

本发明所述的一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器可由 有机玻璃或钢板构建。挂膜后的载体从反应器顶部的载体添加入口直 接投加。废水由布水器进入后立刻与反应区内生物颗粒充分混合接 触。待生物膜成熟后，完成同步脱氮除硫反应，生成的单质硫可通过 硫单质回收口进行回收利用。定时将斜板上水平阀门支板开启并关闭 出水口，将部分由水流冲刷所堆积到载体滞留区的部分载体通过载体 回收口进行回收，实现载体的重复利用。反应所产氮气经反应器本体 顶部的排气口排出，出水经出水口流出。

本发明的有益效果体现在：

1)在单一的塔式反应器内完成氮和硫污染物的同步去除以及单 质硫的回收，构型紧凑，占地面积小；

2)内设斜板实现各区的功能分化和优化；

3)添加轻质载体，利用进水势能即可实现床层膨胀，经济节能；

4)利用反应所产生气体的混合效应，实现微生物与基质的充分接 触，传质性能优。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

参照图1，一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器，包括反 应器本体7，所述反应器本体7通过第一支架8固定在底座9上，所 述反应器本体7内设有一斜板装置，所述斜板装置将所述反应器本体 7分为第一区和第二区；所述斜板装置包括斜板13、水平阀门支板 14、第一水平支板15和位于所述水平阀门支板14和第一水平支板 15之间的第二水平支板16，所述斜板13顶部由所述水平阀门支板 14通过紧固件23固定在所述反应器本体7上，所述水平阀门支板14 控制所述斜板13顶部的开启与闭合，所述第一水平支板15一端通过 紧固件23固定在所述斜板13底部，另一端通过紧固件23固定在所 述反应器本体7上，所述第二水平支板16一端通过紧固件固定在所 述斜板13上，另一端通过紧固件固定在所述反应器本体7上；所述 第一区自下而上分为硫单质回收区1、出水区2和载体滞留区3，所 述硫单质回收区1设在所述反应器本体7底部；所述第二区自下而上 分为反应区4和进水区6，所述反应区4位于所述水平阀门支板14 和所述第一支板15之间，所述进水区位于所述反应器本体顶部。

进一步，所述反应器本体7除去硫单质回收区1部分均呈圆柱体， 高径比为4～10：1；所述硫单质回收区1为倒置的圆锥体，底端设 有硫单质回收出口11，所述硫单质回收出口11以阀门12控制闭合； 所述圆锥体侧面与基准水平面倾斜角α为30°～45°，所述硫单质回收 出口11内径d₁与所述反应器本体7圆柱体部分内径d₂之比为1:8～ 10。

进一步，所述出水区2设有出水口5，所述出水区2与所述载体 滞留区3以所述出水口25上方0.2～0.4m为界，所述出水口5连接 出水管21，所述出水管21通过紧固件固定于第二支架10上，所述 第二支架10与所述底座9垂直固定；所述载体滞留区3处设有载体 回收口22，所述载体回收口22以阀门控制闭合，所述载体回收口22 内径d₄与所述反应器本体7圆柱体部分内径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述进水区6顶部设有进水口19，所述进水口19一端 连接布水器17，另一端连接进水管20，所述进水口19一侧设置排气 口24，另一侧设置载体添加入口18，所述载体添加入口18以阀门控 制闭合。

进一步，所述出水口5距所述反应器本体7圆柱体部分下端水平 面距离h₁与所述反应器本体7圆柱体部分高h₂之比为1:10～20，所 述出水口25距硫单质回收区1为0.5～0.8m，所述出水口25内径d₃与所述反应器本体7圆柱体部分内径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述进水口19内径d₅与所述反应器本体7圆柱体部分 内径d₂之比为1:10～15，所述布水器17距进水区顶部6为0.1～0.3m， 进水口19一侧0.1～0.3m处设有排气口24，另一侧0.1～0.3m处设 有载体添加入口18，所述排气口24内径d₆与所述反应器本体7圆柱 体部分内径d₂之比为1:20～25，所述载体添加入口18内径d₇与所述 反应器本体7圆柱体部分内径d₂之比为1:10～15。

进一步，所述载体添加入口18中添加有轻质载体，载体比重为 0.7～0.95。

进一步，所述斜板13与所述反应器本体7的水平面的倾斜角γ 为30°～45°，所述第一支架8与水平面倾斜角β为30°～45°，所述斜 板13顶部距所述布水器17距离为0.1～0.3m。

进一步，所述第一、第二水平支板15、16均为中格栅型支板， 其中栅条间隙为0.1～0.5m，所述第一、第二水平支板15、16的宽度 与所述斜板13宽度相同，所述斜板13宽度与所述反应器本体7圆柱 体部分内径d₂之比为2~3:1，所述斜板13长度与所述反应器本体7 圆柱部分长度L之比为0.6～0.8:1；所述水平阀门支板14为实体型材 料板。

本发明所述的一种斜板式同步脱氮除硫厌氧生物膜反应器可由 有机玻璃或钢板构建。挂膜后的载体从反应器顶部的载体添加入口 18直接投加。废水由布水器17进入后立刻与反应区内生物颗粒充分 混合接触。待生物膜成熟后，完成同步脱氮除硫反应，生成的单质硫 可通过硫单质回收口11进行回收利用。定时将斜板13上水平阀门支 板14开启并关闭出水口，将部分由水流冲刷所堆积到载体滞留区3 的部分载体通过载体回收口22进行回收，实现载体的重复利用。反 应所产氮气经反应器本体顶部的排气口24排出，出水经出水口5流 出。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列 举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形 式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够 想到的等同。