本實用新型涉及自養(yǎng)脫氮反應(yīng)器，尤其涉及一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

近年來，隨著人們生活水平的提高，對人居生態(tài)環(huán)境的要求也越來越高。但是，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污水的大量排放，造成了水體富營養(yǎng)化，影響了人居生態(tài)環(huán)境的改善。氨氮是引起水體富營養(yǎng)化的重要原因之一。盡管近年來全國各地投入了大量人力、物力、財力進(jìn)行整治，但水體富營養(yǎng)化狀況仍沒有顯著改善。據(jù)《2015年中國環(huán)境狀況公報》，在全國開展?fàn)I養(yǎng)狀態(tài)監(jiān)測的61個湖泊（水庫）中，貧營養(yǎng)的6個，比2014年減少4個；中營養(yǎng)的41個，比2014年增加5個；輕度富營養(yǎng)的12個，比2014年減少1個；中度富營養(yǎng)的有2個，與2014年持平。

與理化法相比，生物法具有經(jīng)濟高效的優(yōu)勢。亞硝化和厭氧氨氧化工藝是近二十年推出的新型生物脫氮工藝，在高濃度低C/N比廢水脫氮中取得了顯著成效。但是，由于氨氧化細(xì)菌和厭氧氨氧化細(xì)菌生長慢，細(xì)胞得率低，高效脫氮反應(yīng)器需要有效持留功能菌。而在大高徑比循環(huán)式反應(yīng)器中，生物體易團聚成顆粒污泥。即使采用這類反應(yīng)器，也未見其在低濃度氨氮廢水中應(yīng)用。

本實用新型擬通過安裝直管式填料以及對直管式填料的合理分割，構(gòu)成大高徑比微循環(huán)反應(yīng)單元，并通過升流室曝氣和降流室缺氧，進(jìn)行亞硝化和厭氧氨氧化脫氮，再通過單元和模塊集成，構(gòu)成模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器。本實用新型具有諸多優(yōu)點：將直管式填料分隔成多個微循環(huán)反應(yīng)單元，可提高反應(yīng)器的有效高徑比，改善反應(yīng)器水力學(xué)行為，加快生物脫氮反應(yīng)；在微循環(huán)反應(yīng)單元中，亞硝酸邊產(chǎn)生邊轉(zhuǎn)化，可消除亞硝酸所致的生物毒害和堿度消耗；反應(yīng)器采用單元-模塊-反應(yīng)器逐級集成，便于反應(yīng)器的制造、運輸、組裝、拆卸、檢修以及按需擴容和按需搬遷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器。

一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器，反應(yīng)器主體為集裝箱體，由下到上依次分為分布區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)；分布區(qū)內(nèi)設(shè)有進(jìn)水管和進(jìn)氣管，分布區(qū)底部設(shè)有排泥管；分離區(qū)內(nèi)設(shè)有氣室、溢流槽、集水槽和排水管，分離區(qū)頂部設(shè)有與氣室連通的氣體排放口、溢流槽與集水槽相連，集水槽上設(shè)有排水管；所述反應(yīng)器主體內(nèi)部由若干模塊組合而成，每個模塊沿集裝箱長度方向分成四個并排的子單元，每個子單元構(gòu)成一個微循環(huán)生物脫氮單元，每個子單元內(nèi)設(shè)有布水管和曝氣管，每個子單元的布水管均與進(jìn)水管相連，每個子單元的曝氣管均與進(jìn)氣管相連。

優(yōu)選的，所述的反應(yīng)器主體為集裝箱體，集裝箱體的長度、寬度、高度之比為6.0~6.5：2.0~2.5：3.0~3.5；分布區(qū)、反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)三者高度之比為1:4:1；若干模塊在集裝箱長度方向排列成排，集裝箱內(nèi)部設(shè)有一排或多排由模塊組成的排。

優(yōu)選的，所述的每個模塊的長度、寬度、高度之比為1：1：3~3.5，每個模塊縱向分成四個單元，彼此獨立行使脫氮功能。

優(yōu)選的，所述的每個模塊在分布區(qū)設(shè)置有單元分隔支撐板和環(huán)流分隔支撐板，在分離區(qū)設(shè)置有環(huán)流分隔延伸板、單元分隔延伸板，在反應(yīng)區(qū)裝填直管式填料，直管式填料內(nèi)設(shè)有直管單元；模塊內(nèi)相互平行的各單元分隔支撐板連同其上方對齊的直管單元管壁（具有單元分隔板作用）及單元分隔延伸板將單個模塊縱向分隔成4個單元，處于不同模塊的相鄰兩個單元通過對齊相接的單元分隔支撐板、直管單元管壁、單元分隔延伸板將集裝箱縱向分隔成若干模塊。

優(yōu)選的，所述的單元分隔支撐板離集裝箱底板100mm，單元分隔支撐板與底板之間的空間用于單元之間連通，便于脫氮污泥在整個集裝箱內(nèi)流動；環(huán)流分隔支撐板連同其上方對齊的直管單元管壁（具有環(huán)流分隔板作用）及環(huán)流分隔延伸板將單個單元縱向分隔成上升流態(tài)室（升流室和升流導(dǎo)流室）和下降流態(tài)室（降流室和降流導(dǎo)流室），兩室體積之比為2:1；上升流態(tài)室和下降流態(tài)室位于分布區(qū)的部分分別為升流導(dǎo)流室和降流導(dǎo)流室，位于反應(yīng)區(qū)的部分分別為升流室和降流室，環(huán)流分隔支撐板離集裝箱底板200mm，環(huán)流分隔支撐板與集裝箱底板之間的空間為下循環(huán)道，連通升流導(dǎo)流室和降流導(dǎo)流室；升流導(dǎo)流室內(nèi)設(shè)置布水管和曝氣管，管心分別離集裝箱底板325mm和375mm。

優(yōu)選的，所述的每個模塊在反應(yīng)區(qū)設(shè)置上下兩層直管式填料，直管式填料上下兩層對齊，下層直管式填料放置于環(huán)流分隔支撐板和單元分隔支撐板上；填料按直管單元分別構(gòu)成升流室和降流室，升流室和降流室分別與升流導(dǎo)流室和降流導(dǎo)流室聯(lián)通；升流室與降流室體積比為2:1。

優(yōu)選的，所述的氣室介于液面與集裝箱頂板之間，液面離頂板100mm；上循環(huán)道位于環(huán)流分隔延伸板頂部至液面之間的空間，用于連通升流室與降流室，環(huán)流分隔延伸板頂部離集裝箱頂板200mm；單元分隔延伸板離集裝箱頂板50mm，單元分隔延伸板與頂板之間的空隙用于各單元之間的連通，便于尾氣在整個集裝箱內(nèi)流動，溢流槽設(shè)置于模塊中間，平行于集裝箱縱向邊板，各個模塊的溢流槽長度1000mm、寬度200mm、高度350mm，溢流槽上沿離集裝箱頂板50mm；在溢流槽兩側(cè)板上降流室液面處各鉆一個直徑20mm的溢流孔，用于收集各單元的出水，集水槽與溢流槽垂直并通過溢流槽排水口相通，集水槽長2000mm，寬200mm，槽底部低于溢流槽底約500mm，用于收集各個溢流槽的出水，集水槽通過排水管將處理后廢水從反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)出。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是： 1）將單個模塊的直管式填料分隔成多個微循環(huán)反應(yīng)單元，可提高反應(yīng)器的有效高徑比，改善反應(yīng)器水力學(xué)行為，加快生物脫氮反應(yīng)；2）在微循環(huán)反應(yīng)單元中，亞硝酸邊產(chǎn)生邊轉(zhuǎn)化，可消除亞硝酸所致的生物毒害和堿度消耗；3）反應(yīng)器采用單元-模塊-反應(yīng)器逐級集成，便于反應(yīng)器的制造、運輸、組裝、拆卸、檢修以及按需擴容和按需搬遷；4）反應(yīng)器外形規(guī)整，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，具有較高的工程應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2是一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)A-A截面圖；

圖3是一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)B-B截面圖；

圖4是一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器結(jié)構(gòu)C-C截面圖；

圖5是一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)直管式填料俯視圖；

圖中：分布區(qū)I、反應(yīng)區(qū)II、分離區(qū)III、單元IV、模塊V；排泥管1、降流導(dǎo)流室2、曝氣管3、升流導(dǎo)流室4、單元分隔支撐板5、下循環(huán)道6、布水管7、環(huán)流分隔支撐板8、單元分隔板9、環(huán)流分隔板10、降流室11、升流室12、單元分隔延伸板13、環(huán)流分隔延伸板14、排水管15、溢流槽排水口16、溢流槽17、溢流孔18、氣室19、氣體排放口20、集裝箱頂板21、集裝箱縱向邊板22、集裝箱底板23、上循環(huán)道24、進(jìn)水管25、進(jìn)氣管26、集裝箱橫向邊板27、微孔曝氣頭28、集水槽29，直管單元30。

具體實施方式

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種模塊組合式微循環(huán)生物脫氮反應(yīng)器。

如圖1-5所示，一種組合式微循環(huán)高效生物脫氮反應(yīng)器，反應(yīng)器主體為集裝箱體，集裝箱的長度、寬度、高度之比為6.0~6.5:2.0~2.5:3.0~3.5；集裝箱內(nèi)部由若干模塊V組合而成，在本實施例中，橫向俯視兩個模塊V平行成排，即反應(yīng)器寬度方向設(shè)置兩排，根據(jù)需要，反應(yīng)器寬度方向上可設(shè)置一排或多排模塊V；縱向俯視若干模塊V組合成列。

每個模塊V的長度、寬度、高度之比為1:1:3~3.5，每個模塊V縱向分成四個單元IV，彼此獨立行使脫氮功能，反應(yīng)器垂向分成分布區(qū)（I）、反應(yīng)區(qū)（II）和分離區(qū)（III），三者高度之比為1:4:1。

所述的分布區(qū)（I）包含下循環(huán)道6、升流導(dǎo)流室4、降流導(dǎo)流室2，設(shè)進(jìn)水管25、布水管7、進(jìn)氣管26、曝氣管3、排泥管1、環(huán)流分隔支撐板8、單元分隔支撐板5；下循環(huán)道6位于環(huán)流分隔支撐板8底部至集裝箱底板23之間，環(huán)流分隔支撐板8和單元分隔支撐板5位于填料下方，各支撐板之間相互平行，環(huán)流分隔支撐板8兩側(cè)分別為升流導(dǎo)流室4和降流導(dǎo)流室2，兩室體積之比為2:1，進(jìn)水管25和進(jìn)氣管26均設(shè)置于集裝箱各支撐板的垂直平分線位置上，布水管7垂直于進(jìn)水管25，曝氣管3垂直于進(jìn)氣管26，進(jìn)水管25和布水管7的管心與集裝箱底板23之間的距離均為325mm，進(jìn)氣管26和曝氣管3的管心與集裝箱底板23之間的距離均為375mm，排泥管1設(shè)置于集裝箱底部中心，環(huán)流分隔支撐板8底部距離底面高度為200mm，可確保反應(yīng)器合適的底隙高度，單元分隔支撐板5距離底面高度為100mm，可確保各單元之間脫氮污泥的流動。

如圖5所示，反應(yīng)區(qū)（II）采用兩層直管式填料，位于環(huán)流分隔支撐板8和單元分隔支撐板5之上，高2000mm，采用填料規(guī)格為1000mm×1000mm×1000mm，填料內(nèi)含有直管單元30，設(shè)有升流室12和降流室11，平行相接于各支撐板的直管單元管壁可充當(dāng)環(huán)流分隔板10和單元分隔板9，環(huán)流分隔板10將填料內(nèi)部空間分為體積之比為2:1的升流室12和降流室11，環(huán)流分隔板10或單元分隔板9向上與環(huán)流分隔延伸板14或單元分隔延伸板13對齊相接，向下與環(huán)流分隔支撐板8或單元分隔支撐板5對齊相接。

分離區(qū)（III）包含上循環(huán)道24，設(shè)環(huán)流分隔延伸板14、單元分隔延伸板13，溢流槽17、氣室19，氣體排放口20、集水槽29、排水管15等，上循環(huán)道24位于環(huán)流分隔延伸板14頂部至液面之間的空間內(nèi)；環(huán)流分隔延伸板14和單元分隔延伸板13向下分別與直管單元管壁形成的環(huán)流分隔板10和單元分隔板9相接對齊，環(huán)流分隔延伸板14和單元分隔延伸板13頂部與集裝箱頂板21的距離分別為200mm和50mm；溢流槽17設(shè)置于單個模塊中間，平行于集裝箱縱向邊板22，溢流槽17總長與集裝箱總長度相等，寬度200mm，高度350mm，溢流槽17上沿離集裝箱頂板21距離為50mm，在溢流槽17兩側(cè)板上降流室11液面處各有一個直徑20mm的溢流孔18，用于收集各單元的出水；氣室19位于液面與集裝箱頂板21之間的空間內(nèi)，各單元及各模塊的氣室19相通，氣室19內(nèi)的氣體通過反應(yīng)器頂部中心的氣體排放口20與大氣相通，集水槽29與溢流槽17垂直并通過溢流槽排水口16相通，集水槽29長2000mm，寬200mm，槽底部低于溢流槽底約500mm，用于收集各個溢流槽17的出水，集水槽29通過排水管15將處理后廢水從反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)出。

使用所述反應(yīng)器的微循環(huán)生物脫氮方法，步驟如下：

含氨氮的廢水通過進(jìn)水管25和布水管7進(jìn)入升流導(dǎo)流室4，在升流導(dǎo)流室4內(nèi)，與反應(yīng)器內(nèi)脫氮污泥混合液混合，氣體通過微孔曝氣頭28進(jìn)入混合液并推動混合液向上流動進(jìn)入升流室12，在升流室12內(nèi)氨氧化菌將混合液中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝氮，隨后氣水混合液在升流室12頂部發(fā)生氣水分離，氣體逸入氣室19并通過氣體排放口20排入大氣，混合液在上循環(huán)道24處折流向下進(jìn)入降流室11，在降流室11厭氧氨氧化菌將進(jìn)水中剩余的氨氮與氨氧化形成的亞硝氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成N₂和少量的硝氮，反硝化菌將硝氮轉(zhuǎn)化為N₂，實現(xiàn)廢水脫氮。在上循環(huán)道24的降流室11側(cè)，部分上清液經(jīng)溢流孔18流入溢流槽17離開反應(yīng)器，另一部分則繼續(xù)曝氣循環(huán)，混合液循環(huán)的動力來自曝氣，循環(huán)液的流速通過曝氣量控制。