一種化學(xué)-生物聯(lián)合去除硝氮和氨氮的反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及脫氮反應(yīng)器。尤其涉及一種化學(xué)-生物聯(lián)合去除硝氮和氨氮的反 應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 《2013中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，廢水氨氮排放量達(dá)245. 7萬(wàn)噸。污染所致的湖泊 "水華"及近海"赤潮"頻頻發(fā)生，已危及農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等諸多行業(yè)，并對(duì)飲水衛(wèi)生和食 品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。廢水氮素排放是水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要致因，廢水脫氮已成為環(huán)境保 護(hù)的當(dāng)務(wù)之急。
[0003] 與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，厭氧氨氧化（Anammox)工藝具有容積效率高、供氧能耗省、 污泥產(chǎn)量少、不需外加碳源等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于高濃度氨氮廢水的脫氮處理。2002年，世界 上第一個(gè)生產(chǎn)性Anammox反應(yīng)器已于在荷蘭鹿特丹市城市污水處理廠(chǎng)投入運(yùn)行，用于處理 厭氧污泥消化液，其容積氮去除速率高達(dá)9. 5kgAm3 ? d)，顯示出誘人的應(yīng)用前景。
[0004] 然而，對(duì)于同時(shí)含硝氮廢水的控制，單一的Anammox工藝難以奏效。就Anammox反 應(yīng)而言，氨和亞硝酸鹽反應(yīng)約產(chǎn)生10% N(V(1)，無(wú)法完成完全脫氮。因此，開(kāi)發(fā)脫除氨氮和 硝氮的組合工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005] NH/+1. 32NCV+0. 066HCCV+0. 13H+- 1. 02N 2+0. 26N03>
[0006] 0. 066CH20〇. 5N〇. 15+2. 03H20 (1)
[0007] 以厭氧氨氧化反應(yīng)為基礎(chǔ)，結(jié)合化學(xué)催化短程反硝化工藝（式2)，可構(gòu)建化學(xué)-生 物聯(lián)合去除硝氮和氨氮工藝，在厭氧條件下實(shí)現(xiàn)硝氮和氨氮的同步脫除。該工藝以H 2為電 子供體，以多孔陶瓷（a-A1203)膜為催化劑載體，利用金屬催化劑Pd-Cu，實(shí)現(xiàn)化學(xué)催化短 程反硝化，無(wú)需外加碳源，在完成去除硝氮和氨氮的同時(shí)，解決了反硝化脫氮中的碳源不足 問(wèn)題。該脫氮工藝具有高效、低耗、脫氮完全等優(yōu)勢(shì)。
[0008]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種化學(xué)-生物聯(lián)合去除硝氮和 氨氮的反應(yīng)器。
[0010] 化學(xué)-生物聯(lián)合去除硝氮和氨氮的反應(yīng)器從下到上包括布水區(qū)、短程反硝化區(qū)、 厭氧氨氧化區(qū)和分離區(qū)；布水區(qū)從下到上依次設(shè)排泥管、回流-進(jìn)水管；短程反硝化區(qū)與布 水區(qū)直接相連，短程反硝化區(qū)下端設(shè)H 2進(jìn)氣管，與復(fù)合多孔陶瓷催化柱組相通，旁設(shè)支撐架 固定復(fù)合多孔陶瓷催化柱組，上端設(shè)H2循環(huán)管，外接H 2回收泵，并與H2進(jìn)氣管相連；短程反 硝化區(qū)與厭氧氨氧化區(qū)通過(guò)法蘭相連，并設(shè)一個(gè)三孔隔板，板上安有三根導(dǎo)液管；厭氧氨氧 化區(qū)下部設(shè)有支撐篩板、上部設(shè)有阻泥篩板，厭氧氨氧化區(qū)與分離區(qū)通過(guò)法蘭相連，另設(shè)一 個(gè)雙孔隔板，板上分別安有導(dǎo)流管和導(dǎo)泥管；分離區(qū)側(cè)壁從下到上依次設(shè)排泥口、溢流槽和 出水管，分離區(qū)中央設(shè)雙效三相分離器，雙效三相分離器中部側(cè)壁設(shè)回流管，并穿過(guò)分離區(qū) 側(cè)壁，頂端設(shè)可拆卸的液封集氣罩。
[0011] 所述的短程反硝化區(qū)與厭氧氨氧化區(qū)的截面積比為1:1，高度比為1 :(1~1. 5)， 復(fù)合多孔陶瓷催化柱組的體積占短程反硝化區(qū)總體積的1/4~1/2。
[0012] 所述的H2進(jìn)氣管聯(lián)通H 2曝氣主管，伸入反應(yīng)器橫截面圓心處，通過(guò)九根H 2曝氣 支管與九根圓柱型多孔陶瓷催化柱相連，多孔陶瓷催化柱的直徑為短程反硝化區(qū)截面直徑 的1/8~1/4,高度為短程反硝化區(qū)高度的1/3~2/3,呈三行三列矩陣式均勻排列，柱頂封 閉，其支撐層材料為孔隙率30% -40%，平均孔徑在1 y m-100 y m的a -A1203。
[0013] 所述的多孔陶瓷催化柱的側(cè)壁外表面為均勻涂布的雙金屬Pd-Cu催化劑膜層，厚 度為 lnm-100 y m。
[0014] 所述的導(dǎo)液管、導(dǎo)流管、導(dǎo)泥管和厭氧氨氧化區(qū)截面的內(nèi)徑比為1 :1 :1:(4~8)， 長(zhǎng)度比為1 :1:(0.9~1):(6~9);導(dǎo)液管呈正三角形分布在三孔隔板上，向下伸入短程反 硝化區(qū)的長(zhǎng)度為其總長(zhǎng)的7/8~9/10。
[0015] 所述的Hjf環(huán)管與水平面夾角為35°~65°，H2循環(huán)管口直徑小于30mm，距三孔 隔板的距離為導(dǎo)液管總長(zhǎng)的1/5~1/2,外接H 2回收泵并與H 2進(jìn)氣管相連。
[0016] 所述的支撐篩板由3~5層薄篩板平行疊放，支撐篩板的篩子選用規(guī)格為6目~ 10目，孔徑為1700 ym~3350 ym;阻泥篩板為單層篩板，其選用規(guī)格為12目~20目，孔徑 為 830 ym ~1400 ym。
[0017] 所述的雙效三相分離器為圓筒型，其內(nèi)徑與分離區(qū)內(nèi)徑的比例為1:2;雙效三相 分離器露出液面部分的高度為其總高度的1/3~1/6,頂端設(shè)有液封集氣罩。
[0018] 所述的液封集氣罩為圓筒型，其內(nèi)徑與雙效三相分離器內(nèi)徑的比例為1: (1. 01~ 1. 05);液封集氣罩露出液面部分的高度為其總高度的2/3~4/5,其底端位于溢流槽口中 部。
[0019] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)化學(xué)催化短程反硝化，反應(yīng)效率 快，生成NCV選擇性高，且無(wú)需外加碳源。2)設(shè)置H 2、N(V回流裝置，高效利用能源。3)采 用支撐篩板，增大厭氧顆粒污泥在厭氧氨氧化區(qū)的持留時(shí)間，維持反應(yīng)器高效運(yùn)行；采用阻 泥篩板，減少厭氧顆粒污泥上浮損失，保證出水水質(zhì)。4)設(shè)置雙效三相分離器，有效分離氣、 液、固三相。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是化學(xué)-生物聯(lián)合脫氮的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本實(shí)用新型的復(fù)合多孔陶瓷催化柱組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3是本實(shí)用新型的三孔隔板橫截面圖；
[0023] 圖4是本實(shí)用新型的雙孔隔板橫截面圖；
[0024] 圖5是本實(shí)用新型的多孔陶瓷催化柱縱截面圖；
[0025]圖中：排泥管1、回流-進(jìn)水管2、H2進(jìn)氣管3、支撐架4、復(fù)合多孔陶瓷催化柱組5、 4曝氣主管5-1、11 2曝氣支管5-2、多孔陶瓷催化柱5-3、雙金屬Pd-Cu催化劑膜層5-3-1、 〇4120 3支撐層5-3-2、112回收泵6、112循環(huán)管7、導(dǎo)液管8、三孔隔板9、支撐篩板10、阻泥篩 板11、導(dǎo)泥管12、雙孔隔板13、排泥口 14、導(dǎo)流管15、回流管16、雙效三相分離器17、溢流槽 18、出水管19、液封集氣罩20。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 如圖1-5所示，化學(xué)-生物聯(lián)合去除硝氮和氨氮的反應(yīng)器從下到上包括布水區(qū)A、 短程反硝化區(qū)B、厭氧氨氧化區(qū)C和分離區(qū)D;布水區(qū)從下到上依次設(shè)有排泥管1、回流-進(jìn) 水管2;短程反硝化區(qū)B與布水區(qū)A直接相連，短程反硝化區(qū)B下端設(shè)H2進(jìn)氣管3,與復(fù)合 多孔陶瓷催化柱組5相通，旁設(shè)支撐架4,固定復(fù)合多孔陶瓷催化柱組5,上端設(shè)H 2循環(huán)管 7,外接H2回收泵6并與H 2進(jìn)氣管3相連，短程反硝化區(qū)B與厭氧氨氧化區(qū)C之間通過(guò)法蘭 相連，并設(shè)一個(gè)三孔隔板9,板上安有三根導(dǎo)液管8;厭氧氨氧化區(qū)C下部設(shè)支撐篩板10、上 部設(shè)阻泥篩板11，厭氧氨氧化區(qū)C與分離區(qū)D通過(guò)法蘭相連，另設(shè)一個(gè)雙孔隔板13,板上分 別安有導(dǎo)流管15和導(dǎo)泥管12;分離區(qū)D側(cè)壁從下到上依次設(shè)有排泥口 14、溢流槽18和出 水管19,分離區(qū)D中央設(shè)雙效三相分離器17,雙效三相分離器17中部側(cè)壁設(shè)回流管16,并 穿過(guò)分離區(qū)D側(cè)壁，頂端設(shè)可拆卸的液封集氣罩20。
[0027] 所述的短程反硝化區(qū)B與厭氧氨氧化區(qū)C的截面積比為1:1，高度比為1 :(1~ 1. 5)，復(fù)合多孔陶瓷催化柱組5的體積占短程反硝化區(qū)B總體積的1/4~1/2。
[0028] 所述的H2進(jìn)氣管3聯(lián)通112曝氣主管5-1，伸入反應(yīng)器橫截面圓心處，通過(guò)九根H 2 曝氣支管5-2與九根圓柱型多孔陶瓷催化柱5-3相連，多孔陶瓷催化柱5-3的直徑為短程 反硝化區(qū)B截面直徑的1/4~1/8,高度為短程反硝化區(qū)B高度的1/3~2/3,呈三行三列矩 陣式均勻排列，柱頂封閉，其支撐層5-3-2材料為孔隙率30 % -40 %、平均孔徑1 y m-100 y m