一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體和和外部控制裝置，反應(yīng)器本體自下而上設(shè)有排泥布水單元、反應(yīng)單元、浮泥破碎單元、碎泥收集單元、碎泥循環(huán)單元和出水單元，排泥布水單元設(shè)有進(jìn)水口、曝氣頭和排泥口；浮泥破碎單元包括氣體收集室、噴射管和擋板；碎泥循環(huán)單元設(shè)有導(dǎo)流隔板、降流管；出水單元包括溢流孔、設(shè)置在碎泥循環(huán)單元外圈的出水槽、與外界連通的出水口；外部控制裝置包括液位繼電器和控制閥。本發(fā)明的有益效果是：利用曝氣余氣和自養(yǎng)脫氮產(chǎn)氣蘊(yùn)含的能量來脫除上浮顆粒污泥表面的氣泡，破除顆粒污泥內(nèi)部氣囊；實現(xiàn)了上浮顆粒污泥的“收集-破碎-沉降-返回”多重功能。
【專利說明】一種淳泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來含氨廢水過量排放，造成了水體富營養(yǎng)化等一系列生態(tài)環(huán)境問題。含氨廢 水的高效低耗處理一直是污水處理領(lǐng)域的難題。
[0003] -體式全程自養(yǎng)脫氮工藝（式（1))具有無需外加有機(jī)碳源、脫氮負(fù)荷高、基建成 本低，結(jié)構(gòu)緊湊，裝置運(yùn)行和控制簡單等優(yōu)點，并且能有效避免由于亞硝酸鹽累積造成的抑 制。
[0004] ΝΗ3+0· 8 502 - 0· 11Ν03>0· 44Ν2+1· 43Η20+0· 14H+ (1)
[0005] 但是目前的全程自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器常存有嚴(yán)重的顆粒污泥上浮問題，這會導(dǎo)致厭氧 氨氧化菌大量流失，且污泥流失后難以收集。反應(yīng)器內(nèi)菌體不能有效持留會直接影響其脫 氮性能，不利于反應(yīng)器潛能的發(fā)揮和工藝的長期穩(wěn)定運(yùn)行，這是目前高效全程自養(yǎng)脫氮反 應(yīng)器工業(yè)化應(yīng)用的一個瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于： 包括反應(yīng)器本體和和外部控制裝置，所述的反應(yīng)器本體自下而上設(shè)有排泥布水單元、反應(yīng) 單元、浮泥破碎單元、碎泥收集單元、碎泥循環(huán)單元和出水單元，所述的排泥布水單元設(shè)有 進(jìn)水口、曝氣頭和排泥口，所述的進(jìn)水口和所述的排泥口設(shè)置在反應(yīng)器本體的底部，所述的 曝氣頭的出氣口指向反應(yīng)器本體的內(nèi)部；所述的浮泥破碎單元包括氣體收集室、噴射管和 擋板，所述的噴射管設(shè)置在所述的氣體收集室內(nèi)，并且所述的噴射管的下端進(jìn)口與浮泥破 碎單元連通、上端出口連有擋板；所述的碎泥循環(huán)單元設(shè)有導(dǎo)流隔板、降流管，所述的降流 管的上端進(jìn)口與碎泥循環(huán)單元連通、下端出口與反應(yīng)單元連通；所述的浮泥破碎單元與碎 泥收集單元之間通過導(dǎo)流隔板隔開；所述的出水單元包括溢流孔、設(shè)置在碎泥循環(huán)單元外 圈的出水槽、與外界連通的出水口，所述的溢流孔位于所述的出水單元的上端，并且所述的 溢流孔與所述的碎泥循環(huán)單元連通；所述的外部控制裝置包括液位繼電器和控制閥，所述 的液位繼電器的三個端點分別處于浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面、碎泥收集單元和 碎泥循環(huán)單元之間的液面、出水單元最高處液面位置，并與控制閥相連。
[0007] 進(jìn)一步，所述的反應(yīng)器本體呈圓柱狀，高徑比為3?4:1。
[0008] 進(jìn)一步，，所述的降流管的下端出口正下方的反應(yīng)器內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有錐形導(dǎo)流板。
[0009] 進(jìn)一步，所述的浮泥破碎單元和碎泥循環(huán)單元與碎泥收集單元的高度比為2:1，三 單元的體積比為1:1:1。
[0010] 進(jìn)一步，所述的噴射管的直徑為〇. 2?0. 5cm，噴射管長度與反應(yīng)器本體高度比為 1:5?7,并高于出水單元最高處液面的長度為2?5cm。
[0011] 進(jìn)一步，所述的降流管與噴射管的直徑比為8?10:1，降流管長度與反應(yīng)器本體 高度比為1:8?10,并低于浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面的長度為3?5cm。
[0012] 進(jìn)一步，所述的降流管下端設(shè)有錐形導(dǎo)流板，降流管與錐形導(dǎo)流板之間的距離為 3 ?5cm〇
[0013] 進(jìn)一步，所述的溢流孔上沿與出水單元最高處液面等高，并且溢流孔的滿孔流量 等于進(jìn)水口的滿孔流量。
[0014] 進(jìn)一步，所述的導(dǎo)流隔板的堅直夾角β為135°。
[0015] 進(jìn)一步，所述的擋板與噴射管之間的夾角α為120?135°。
[0016] 針對這些問題，本發(fā)明提出了一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng) 器。巧妙利用曝氣余氣和自養(yǎng)脫氮產(chǎn)氣蘊(yùn)含的能量來脫除上浮顆粒污泥表面的氣泡，破除 顆粒污泥內(nèi)部氣囊，恢復(fù)上浮顆粒污泥的沉降性能并將其返回到反應(yīng)區(qū)。在一個反應(yīng)裝置 內(nèi)實現(xiàn)了上浮顆粒污泥的"收集-破碎-沉降-返回"多重功能，保證了反應(yīng)器的高效脫氮 性能。
[0017] 本發(fā)明所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器可用PVC板或 鋼板制作，其運(yùn)行方式如下：含氨氮廢水經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)曝氣頭引入空氣充氧，廢 水中的部分ΝΗ4+由顆粒污泥表面的亞硝酸細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NCV，產(chǎn)生的NCV隨后與殘留的ΝΗ 4+ 由顆粒污泥內(nèi)部的厭氧氨氧化菌轉(zhuǎn)化為Ν2。曝氣余氣和反應(yīng)產(chǎn)生的Ν2上升經(jīng)導(dǎo)流隔板下 緣收集?？刂崎y處于關(guān)閉狀態(tài)，使氣體在集氣室中不斷聚集，導(dǎo)致浮泥破碎單元與反應(yīng)單元 之間的液面不斷下降。反應(yīng)后的廢水經(jīng)降流管流入碎泥循環(huán)單元，碎泥收集單元和碎泥循 環(huán)單元之間的液面不斷上升淹沒整個碎泥收集單元，澄清出水從溢流孔流入出水槽中，然 后從出水口流出反應(yīng)器。液面不斷下降，直到液位繼電器端點Α脫離水面，此時碎泥收集單 元和碎泥循環(huán)單元之間的液面上升至出水單元最高處液面位置，浸沒液位繼電器端點C，液 位繼電器工作，控制閥打開。由于浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面與大氣存在較大壓 差，浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面快速上升，將上浮顆粒污泥帶到噴射管下端口。通 過反應(yīng)區(qū)與噴射管橫截面的急劇變化，產(chǎn)生高速液流從噴射管上端口噴出，液流在通過噴 射管時形成強(qiáng)大的剪切力，脫除上浮顆粒污泥表面的氣泡。上浮顆粒污泥隨高速液流撞擊 擋板，對顆粒污泥內(nèi)部的氣囊產(chǎn)生巨大的瞬時擠壓，污泥破碎落入碎泥收集單元中。沉降至 導(dǎo)流隔板上緣，隨下降廢水經(jīng)降流管回到反應(yīng)單元中。此時出水單元最高處液面下降至碎 泥收集單元和碎泥循環(huán)單元之間的液面處，液位繼電器端點B脫離水面，液位繼電器工作， 控制閥關(guān)閉。以此往復(fù)，在一個反應(yīng)裝置內(nèi)成功實現(xiàn)了上浮顆粒污泥的"收集-破碎-沉 降-返回"的自動循環(huán)，無需外加動力。剩余污泥從排泥口排出反應(yīng)器。
[0018] 本發(fā)明專利的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：①巧妙利用曝氣余氣和自養(yǎng)脫氮產(chǎn)氣蘊(yùn)含的能量 來脫除上浮顆粒污泥表面的氣泡，破除顆粒污泥內(nèi)部氣囊，無需外源動力，節(jié)能經(jīng)濟(jì)；②恢 復(fù)上浮顆粒污泥的沉降性能的同時能使破碎后的污泥返回到反應(yīng)區(qū)中，有效持留菌體，保 證高效脫氮性能；③利用液位繼電器聯(lián)合控制閥的設(shè)計，在一個反應(yīng)裝置內(nèi)成功實現(xiàn)了上 浮顆粒污泥的"收集-破碎-沉降-返回"自動循環(huán)，而且成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明
[0021] 參照附圖：
[0022] 本發(fā)明所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于： 包括反應(yīng)器本體和和外部控制裝置，所述的反應(yīng)器本體自下而上設(shè)有排泥布水單元111、反 應(yīng)單元112、浮泥破碎單元113、碎泥收集單元114、碎泥循環(huán)單元115和出水單元116,所述 的排泥布水單元111設(shè)有進(jìn)水口 1、曝氣頭2和排泥口 18,所述的進(jìn)水口 1和所述的排泥口 18設(shè)置在反應(yīng)器本體的底部，所述的曝氣頭2的出氣口指向反應(yīng)器本體的內(nèi)部；所述的浮 泥破碎單元113包括氣體收集室16、噴射管14和擋板12,所述的噴射管14設(shè)置在所述的 氣體收集室16內(nèi)，并且所述的噴射管14的下端進(jìn)口與浮泥破碎單元113連通、上端出口連 有擋板12 ;所述的碎泥循環(huán)單元114設(shè)有導(dǎo)流隔板5、降流管4,所述的降流管4的上端進(jìn) 口與碎泥循環(huán)單元115連通、下端出口與反應(yīng)單元112連通；所述的浮泥破碎單元113與碎 泥收集單元114之間通過導(dǎo)流隔板5隔開；所述的出水單元116包括溢流孔9、設(shè)置在碎泥 循環(huán)單元115外圈的出水槽8、與外界連通的出水口 15,所述的溢流孔9位于所述的出水單 元116的上端，并且所述的溢流孔9與所述的碎泥循環(huán)單元115連通；所述的外部控制裝置 包括液位繼電器11和控制閥13,所述的液位繼電器11的三個端點61、62、63分別處于浮泥 破碎單元113與反應(yīng)單元112之間的液面17、碎泥收集單元114和碎泥循環(huán)單元115之間 的液面7、出水單元最高處液面10位置，并與控制閥13相連。
[0023] 進(jìn)一步，所述的反應(yīng)器本體呈圓柱狀，高徑比為3?4:1。
[0024] 進(jìn)一步，，所述的降流管4的下端出口正下方的反應(yīng)器內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有錐形導(dǎo)流板 3〇
[0025] 進(jìn)一步，所述的浮泥破碎單元113和碎泥循環(huán)單元115與碎泥收集單元114的高 度比為2:1,三單元的體積比為1:1:1。
[0026] 進(jìn)一步，所述的噴射管14的直徑為0. 2?0. 5cm，噴射管14長度與反應(yīng)器本體高 度比為1:5?7,并高于出水單元最高處液面10的長度為2?5cm。
[0027] 進(jìn)一步，所述的降流管4與噴射管14的直徑比為8?10:1，降流管4長度與反應(yīng) 器本體高度比為1:8?10,并低于浮泥破碎單元113與反應(yīng)單元112之間的液面17的長度 為3?5cm。
[0028] 進(jìn)一步，所述的降流管4下端設(shè)有錐形導(dǎo)流板3,降流管4與錐形導(dǎo)流板3之間的 距離為3?5cm。
[0029] 進(jìn)一步，所述的溢流孔9上沿與出水單元最高處液面10等高，并且溢流孔9的滿 孔流量等于進(jìn)水口的滿孔流量。
[0030] 進(jìn)一步，所述的導(dǎo)流隔板5的堅直夾角β為135°。
[0031] 進(jìn)一步，所述的擋板12與噴射管14之間的夾角α為120?135°。
[0032] 本發(fā)明所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器可用PVC板或 鋼板制作，其運(yùn)行方式如下：含氨氮廢水經(jīng)進(jìn)水口 1進(jìn)入反應(yīng)器，經(jīng)曝氣頭2引入空氣充氧， 廢水中的部分ΝΗ4+由顆粒污泥表面的亞硝酸細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NCV，產(chǎn)生的NCV隨后與殘留的ΝΗ 4+ 由顆粒污泥內(nèi)部的厭氧氨氧化菌轉(zhuǎn)化為Ν2。曝氣余氣和反應(yīng)產(chǎn)生的Ν2上升經(jīng)導(dǎo)流隔板5 下緣收集?？刂崎y13處于關(guān)閉狀態(tài)，使氣體在集氣室16中不斷聚集，導(dǎo)致液面17不斷下 降。反應(yīng)后的廢水經(jīng)降流管4流入碎泥循環(huán)單元115,液面7不斷上升淹沒整個碎泥收集單 元114,澄清出水從溢流孔9流入出水槽8中，然后從出水口 15流出反應(yīng)器。液面17不斷 下降，直到液位繼電器端點A61脫離水面，此時液面7上升至液面10,浸沒液位繼電器端點 C63,液位繼電器11工作，控制閥13打開。由于液面17與大氣存在較大壓差，液面17快速 上升，將上浮顆粒污泥帶到噴射管14下端口。通過反應(yīng)區(qū)112與噴射管14橫截面的急劇 變化，產(chǎn)生高速液流從噴射管14上端口噴出，液流在通過噴射管14時形成強(qiáng)大的剪切力， 脫除上浮顆粒污泥表面的氣泡。上浮顆粒污泥隨高速液流撞擊擋板12,對顆粒污泥內(nèi)部的 氣囊產(chǎn)生巨大的瞬時擠壓，污泥破碎落入碎泥收集單元114中。沉降至導(dǎo)流隔板5上緣，隨 下降廢水經(jīng)降流管4回到反應(yīng)單元112中。此時液面10下降至液面7處，液位繼電器端點 B62脫離水面，液位繼電器11工作，控制閥13關(guān)閉。以此往復(fù)，在一個反應(yīng)裝置內(nèi)成功實現(xiàn) 了上浮顆粒污泥的"收集-破碎-沉降-返回"的自動循環(huán)，無需外加動力。剩余污泥從排 泥口 18排出反應(yīng)器。
[0033] 本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù) 范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù) 人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1. 一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在于：包括反應(yīng)器本體 和和外部控制裝置，所述的反應(yīng)器本體自下而上設(shè)有排泥布水單元、反應(yīng)單元、浮泥破碎單 元、碎泥收集單元、碎泥循環(huán)單元和出水單元，所述的排泥布水單元設(shè)有進(jìn)水口、曝氣頭和 排泥口，所述的進(jìn)水口和所述的排泥口設(shè)置在反應(yīng)器本體的底部，所述的曝氣頭的出氣口 指向反應(yīng)器本體的內(nèi)部；所述的浮泥破碎單元包括氣體收集室、噴射管和擋板，所述的噴射 管設(shè)置在所述的氣體收集室內(nèi)，并且所述的噴射管的下端進(jìn)口與浮泥破碎單元連通、上端 出口連有擋板；所述的碎泥循環(huán)單元設(shè)有導(dǎo)流隔板、降流管，所述的降流管的上端進(jìn)口與碎 泥循環(huán)單元連通、下端出口與反應(yīng)單元連通；所述的浮泥破碎單元與碎泥收集單元之間通 過導(dǎo)流隔板隔開；所述的出水單元包括溢流孔、設(shè)置在碎泥循環(huán)單元外圈的出水槽、與外界 連通的出水口，所述的溢流孔位于所述的出水單元的上端，并且所述的溢流孔與所述的碎 泥循環(huán)單元連通；所述的外部控制裝置包括液位繼電器和控制閥，所述的液位繼電器的三 個端點分別處于浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面、碎泥收集單元和碎泥循環(huán)單元之間 的液面、出水單元最高處液面位置，并與控制閥相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：包所述的反應(yīng)器本體呈圓柱狀，高徑比為3?4:1。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的降流管的下端出口正下方的反應(yīng)器內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有錐形導(dǎo)流板。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的浮泥破碎單元和碎泥循環(huán)單元與碎泥收集單元的高度比為2:1，三單元的體積 比為1:1: 1。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的噴射管的直徑為〇. 2?0. 5cm，噴射管長度與反應(yīng)器本體高度比為1:5?7,并高 于出水單元最高處液面的長度為2?5cm。
6. 如權(quán)利要求5所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征 在于：所述的降流管與噴射管的直徑比為8?10:1，降流管長度與反應(yīng)器本體高度比為 1:8?10,并低于浮泥破碎單元與反應(yīng)單元之間的液面的長度為3?5cm。
7. 如權(quán)利要求3所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的降流管下端設(shè)有錐形導(dǎo)流板，降流管與錐形導(dǎo)流板之間的距離為3?5cm。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的溢流孔上沿與出水單元最高處液面等高，并且溢流孔的滿孔流量等于進(jìn)水口的 滿孔流量。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征在 于：所述的導(dǎo)流隔板的堅直夾角β為135°。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種浮泥自動破碎循環(huán)的自養(yǎng)脫氮顆粒污泥反應(yīng)器，其特征 在于：所述的擋板與噴射管之間的夾角α為120?135°。
【文檔編號】C02F3/34GK104108802SQ201410260592
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】金仁村, 張正哲, 程雅菲, 布阿依·阿姆古麗, 周煜璜 申請人:杭州師范大學(xué)