申请日2011.12.08
公开(公告)日2014.10.29
IPC分类号C02F3/28
摘要
本发明公开了一种用于微生物处理高浓度氨氮废水的装置。该装置由反应器主体、温控器、泵等组成。反应器主体为长方体结构，采用透明有机玻璃或酚醛塑料制成。反应器主体被分隔为3～6个相同的隔室，每个隔室又被分成两个大小不同区域，内装沸石、麦饭石等天然矿物。反应器一端有进液口，另一端有排液口和集水槽。集水槽有两个出口，分别为出水口和回流口。反应器主体嵌套在水浴池中。待处理液通过进水泵进入反应器主体，被微生物分离降解，然后通过排液口进入集水槽。集水槽中的上清液由出水口进入液体收集桶，下沉液通过回流泵回流到反应器主体。在温度30～40℃、回流比2～5∶1、pH7.0～8.5等条件下，利用该装置可实现高浓度氨氮废水的降解处理。
权利要求书
1.用于微生物处理高浓度氨氮废水的装置，其特征在于：该装 置主要由废液储箱(18)、进水泵(24)、反应器主体(21)、回流泵 (19)、收集桶(20)、温控器(22)、废气收集器(23)和各种管道 组成;通过设定环境条件，利用该装置可实现高浓度氨氮废水的降解 处理;
所述的反应器主体(21)为长方体结构，采用透明的有机玻璃或 不透明的酚醛塑料材料制成;反应器主体(21)内部被隔板(7)完 全分隔为3～6个相同的隔室，不同隔室之间通过隔板(7)上端的过 液孔(10)相通;每个隔室又被折形板(8)分隔成两个大小不同区 域，这两个区域通过折形板下端与主体底部间隔部分相通;不同隔室 的不同区域侧面各有一个采样口，其中小区域采样口I(5)靠近反应 器上端，大区域采样口II(9)靠近反应器下端;反应器主体(21) 顶部设有密封盖板(1)，盖板(1)上对应不同隔室大区域位置设有 排气口(14)。在反应器一侧设有进液口(4)，另一侧设有排液口(25); 排液口(25)与集水槽(11)相连;集水槽(11)连接在反应器主体 (21);集水槽(11)有两个液体出口，一个为出水口(12)、另一个 为回流口(13);反应器主体(21)嵌套在由有机玻璃或酚醛塑料材 料制成的水浴池(15)中;水浴池(15)中的水温通过温控器(22) 控制加热器(16)的工作状态得以实现;在水浴池(15)中放置一微 型潜水泵(17)实现水浴池(15)中的水进行内循环，从而保证水浴 池(15)中的水温均匀一致;所述的高浓度氨氮待处理废水储存在废 液储箱(18)中，通过进水泵(24)进入反应器主体(21)，被微生 物分离降解后，通过排液口(25)进入集水槽(11);集水槽(11) 中的上清液由出水口(12)进入液体收集桶(20)，下沉液由回流口 (13)通过回流泵(19)回流到反应器主体(21)中。
2.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：反应器主体(21)长为50～60cm，宽为20～30cm，高为 20～25cm。
3.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的折形板(8)由竖板(26)和折板(6)组成，折板 (6)和竖板(26)间组成的夹角为115°～150°，其中竖板(26)高度 为18～22cm，折板(6)长度为3～4cm。
4.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的密封盖板(1)上对应不同隔室大区域位置设有排 气口(14)，用来收集处理过程反应器主体(21)产生的废气;盖板 (1)和反应器主体上沿(2)中间加密封垫圈，然后用螺栓固定，确 保反应器主体的密封性。
5.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的隔室中两个区域其长度比为1∶4～6，其中小区域在 进水端、大区域在出水端。
6.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的隔板(7)用来将反应器主体分隔成不同的隔室， 每块隔板(7)距反应器上沿(2)的垂直距离1～2cm处，分布一排 直径为0.2～0.4cm、数量为5～10个的过液孔(10)。
7.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的采样口I(5)和采样口II(9)分别距反应器上沿 (2)和反应器底板(3)的垂直距离为2～3cm，孔径均为1.0～2cm。
8.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的进液口(4)和排液口(25)的孔径均为1.0～2cm， 距反应器上沿(2)的垂直距离分别为1～2cm和2～3cm。
9.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的反应器主体(21)中装填的填料为粒径0.1～0.5cm 的沸石或麦饭石或火山石，不仅可为微生物提供生长的载体和养分， 而且还可截留住微生物，防止其随水流失。
10.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的水浴池(15)中水的温度通过温控器(22)调节加 热器(16)的工作状态加以控制，确保反应器主体(21)中的微生物 环境温度为30～40℃。
11.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的回流泵(19)中液体流速和进水泵(24)中液体流 速比值为2～5∶1。
12.根据权利要求1的用于微生物处理高浓度氨氮废水装置，其 特征在于：所述的回流泵(19)和进水泵(24)的类型均采用蠕动泵。
13.根据权利要求1的微生物处理高浓度氨氮废水装置，其特征 在于：所述的待处理高浓度氨氮废水中的铵态氮含量为 200～500mg/L，NH4+-N/NO2--N的浓度比为1～1.5∶1，pH7.0～8.5。
14.根据权利要求1的微生物处理高浓度氨氮废水装置，其特征 在于：所述的环境条件是指：进水NH4+-N/NO2--N的浓度比为 1～1.5∶1，处理过程中温度为30～40℃，pH为7.0～8.5，进水泵即蠕 动泵II24的流速设为5～10L/d，回流比设为2～5∶1。
说明书
一种用于微生物处理高浓度氨氮废水的装置
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种用于微生物处理高浓度 氨氮废水的装置。
背景技术
随着我国经济建设的飞速发展，水污染问题日益突出，氮素污染 物的排放量也日益增加，废水中的氨氮浓度也越来越高，造成了水体 富营养化，扰乱了水生生态系统。水污染和水资源短缺的双重压力严 重制约了中国经济社会发展。
废水脱氮的方法有物理法、化学法和生物法等，其中由于生物法 具有消耗能量较少、成本较为低廉、副产物少、不会对环境造成二次 污染等优点，在实际工程中应用较多。在传统的生物脱氮方法中，对 废水中氨氮的处理，主要是通过先硝化、后反硝化的方式，将氨氮最 终转化为氮气。然而，这种方式常常需要向待处理废水中补充有机碳 源，提高待处理废水的碳氮比，同时需要消耗大量的氧气，满足微生 物的生长需要。
针对传统生物脱氮方法的缺点，各国环保科技工作者一直在积极 探索。近年来发现了一种厌氧氨氧化的方法，不需要外加有机碳源和 氧气便可有效地清除废水中高浓度氨氮。厌氧氨氧化是一种以NH4+为电子供体、以NO2-为电子受体的新型生物脱氮反应，在废水生物 脱氮领域具有良好的开发应用前景。目前针对这种方法，已开发出多 种新型生物反应器，如：《一种厌氧氨氧化反应器》(专利号ZL 200520116708.X)、《上流式厌氧氨氧化生物膜反应器》(专利号ZL 03255788.4)、《厌氧氨氧化菌富集装置》(专利号：ZL200720303314.4) 等。然而，这些方法大多采用上流式反应器的形式，存在活性污泥易 随水排出、启动时间长、流程短、处理效果低等缺点。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有技术中的不足，提出一种用于微生 物处理高氨氮浓度废水装置。
本发明通过以下技术方案来实现：所述的用于微生物处理高浓度 氨氮废水装置，主要由废液储箱、反应器主体、进水泵、收集桶、温 控器、回流泵、废气收集器和各种管道组成，反应器主体中的填料由 沸石或火山石或麦饭石等组成。高浓度氨氮待处理废水储藏在废液储 箱中，根据设定的流速通过进水泵泵入到反应器主体中，被微生物分 离降解后，通过反应器主体上的排液口进入集水槽。其中集水槽中的 上清液由其上的出水口进入液体收集桶，下沉液由其上的回流口在回 流泵的作用下按设定流速回流到反应器主体中，继续被微生物处理。 反应器主体中处理液温度通过控制其外被水浴池中的水温来实现。
所述的反应器主体为长方体结构，长为50～60cm，宽为20～30cm， 高为20～25cm，采用透明的有机玻璃或不透明酚醛塑料等材料制成。 反应器主体内部被完全分隔为3～6个相同的隔室，不同隔室之间通过 隔板上端的过液孔相通。每个隔室又被折形板分隔成两个大小不同区 域，这两个区域通过折形板下端与主体底板间隔部分相通。不同隔室 的不同区域侧面各有一个采样口，其中小区域采样口I靠近反应器上 端，大区域采样口II靠近反应器下端。反应器主体顶部设有密封盖板， 盖板上对应不同隔室大区域位置设有排气口。在反应器一侧设有进液 口，另一侧设有排液口。排液口与集水槽相连。集水槽连接在反应器 主体。集水槽有两个液体出口，一个为出水口、另一个为回流口。反 应器主体嵌套在由有机玻璃或不透明酚醛塑料等材料制成的水浴池 中。水浴池中的液体温度通过加热器和温控器控制。
所述的反应器中的折形板由竖板和折板组成，折板和竖板间组成 的夹角为120°～150°，其中竖板高度为18～22cm，折板长度为3～4cm。
所述的密封盖板上对应不同隔室大区域位置设有排气口，盖板和 反应器主体上沿中间加密封垫圈，然后用螺栓固定，确保反应器主体 的密封性。
所述的隔室中2个区域其长度比为1∶4～6，其中小区域在进水 端、大区域在出水端。
所述的隔板用来将反应器主体分隔成不同的隔室，每块隔板距反 应器上沿的垂直距离1～2cm处，分布一排直径为0.2～0.4cm、数量为 5～10个的过液孔。
所述的采样口I和采样口II分别距反应器上沿和反应器底板的垂 直距离为2～3cm，孔径均为1.0～2cm。
所述的进液口和排液口的孔径均为1.0～2cm，距反应器上沿的垂 直距离分别为1～2cm和2～3cm。
所述的反应器主体中装填的填料为粒径0.1～0.5cm的沸石或麦饭 石或火山石等，不仅可为微生物提供生长的载体和养分，而且还可截 留住微生物，防止微生物随水流失。
所述的水浴池中的水温通过温控器调节加热器的工作状态加以 控制，确保反应器主体中的微生物环境温度为30～40℃。
所述的回流泵中液体流速和进液泵中液体流速比值为2～5∶1。
所述的回流泵和进液泵类型为蠕动泵。
所述的待处理高浓度氨氮废水在反应器主体中的流程为：待处理 液由进液口进入反应器主体第一隔室小区域，由于折形板的阻挡，水 流先从隔室顶端向下，沿折形板方向，由折形板与反应器底板间的空 隙进入隔室另一部分大区域。在此，由于有隔板的阻挡，处理液向上 流，到达隔室上部，通过隔板上端的一排过液孔，到达第二隔室。每 个隔室中的水流方向相同。在反应器主体最末端隔室，处理液由其上 的排液口进入到集水槽。处理液在集水槽沉淀，上清液通过出水口进 入收集桶，从而获得最终处理产物。下沉液在回流泵的作用下由回流 口回流到反应器主体中，其中的有机物和氨氮被微生物进一步降解处 理。
所述的采样口可用来实时采集样品，从而可掌握废水处理过程中 水质的动态变化。
所述的排气口可用来收集废水处理过程中产生的废气，通过分析 可了解产生废气组成和各组分含量。
所述的待处理高浓度氨氮废水中的铵态氮含量为200～500mg/L， NH4+-N/NO2--N的浓度比为1～1.5∶1，pH7.0～8.5。
所述的环境条件是指：进水NH4+-N/NO2--N的浓度比为 1～1.5∶1，处理过程中温度为30～40℃，pH为7.0～8.5，进水泵流速 设为5～10L/d，回流比设为2～5∶1。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、通过试验筛选出粒径0.1～0.5cm的沸石或麦饭石或火山石等 天然矿物作为反应器主体填料，不仅可为微生物提供生长的载体和养 分，而且还可截留住微生物，防止微生物随水流失，提高反应器的处 理效率。
2、内置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，水流 由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的污泥床层，提高了 单位体积内待处理废水在反应器中的路径，增加了废水与微生物接触 时间，进水中的底物与微生物充分接触而得以降解去除，提高了氨氮 的降解效率。
3、应用该技术后，废水的氨氮脱氮效率高，可直接将氨氮转化 为氮气而得以去除，有利于污水的再生利用，防止水体富营养化。
4、相比较于传统生物脱氮工艺，该技术不需要氧气，大大减少 了反应器的容积和因曝气所产生的费用。
5、该技术可处理低碳氮比废水，不需外加碳源，节省了运行成 本。
