CN217972752U - 一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，涉及污水处理技术领域。本实用新型公开的具有同步软化功能的生物反硝化反应器上部为直壁圆筒，下部为锥形的污泥斗，直壁圆筒的上部设置有第一出水口，直壁圆筒的中上部设置有第一进水口和有机污泥回流口，直壁圆筒的下部设置有曝气进口和晶核投加口，污泥斗底部设置有无机泥排出口；直壁圆筒内部设置有中心反应筒，中心反应筒内部的下端设置有曝气装置，曝气装置通过曝气管道与曝气进口连接；中心反应筒内部通过晶核投加管与晶核投加口连接。本实用新型的生物反硝化反应器，对含有高浓度Ca²⁺的硝酸盐废水进行处理，在一个反应器内实现同步生物脱氮与除硬，且软化除硬不对生物脱氮产生影响。

Description

一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器。

背景技术

不锈钢加工厂在生产过程中采用氢氟酸和硝酸对钢板表面进行酸洗，排放出高浓度混酸废水。废水中主要污染物包括重金属离子、氟离子和硝酸盐，通常采用pH中和、钙盐沉淀除氟与生物反硝化脱氮工艺相结合对其进行处理。为获得较好的除氟效果，常在沉淀除氟工段投加过量含Ca²⁺的化学药剂，如Ca(OH)₂或CaCl₂，导致生物反硝化工段的进水中含有大量未沉淀的溶解态Ca²⁺。

由于生物反硝化反应生成碱度(HCO₃ ^-)，而HCO₃ ^-与进水中Ca²⁺同步生成不溶性CaCO₃，无机质CaCO₃与反应器内的有机污泥夹杂在一起、难以分离，且会逐渐累积。上述情况会导致反应器中反硝化污泥无机质含量高、污泥活性低、生物脱氮效果不稳定、耐进水硝酸盐浓度波动的冲击性能差。此外，在实际工程运行中，为解决反硝化污泥中无机质含量高、有机质含量低的问题，需要加大生物反硝化反应器排泥量并经常补充有机质含量高的活性污泥(如市政污水厂污泥)，以维持反应器内活性污泥浓度。但上述操作大幅增加了操作维护工作量和运行费用。

中国专利CN103351087A公开了一种含高浓度硝酸根离子的废水脱硝净化方法，采用先对废水进行软化除硬、再进行缺氧反硝化处理的工艺路线，来解决Ca²⁺对生物反硝化工艺影响的问题。由于在除硬过程中需投加碳酸钠软化药剂，运行费用较高。

中国专利CN103359890A公开了一种中和沉淀处理后钢铁酸洗废水的净化方法，将一部分缺氧池出水回流至混合絮凝池，利用反硝化生成的碱度进行软化除硬，减少除硬过程投加的碳酸钠软化药剂量。由于该工艺中软化除硬和生物反硝化是两个不同的反应段、且需要设置回流，因此反应器占地较大、运行能耗仍较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，对含有高浓度Ca²⁺的硝酸盐废水进行处理，在一个反应器内实现同步生物脱氮与除硬，且软化除硬不对生物脱氮产生影响。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供了一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，外观为带锥斗的圆筒状反应器，所述反应器上部为直壁圆筒，所述反应器下部为锥形的污泥斗，所述直壁圆筒的上部设置有第一出水口，所述直壁圆筒的中上部设置有第一进水口和有机污泥回流口，所述直壁圆筒的下部设置有曝气进口和晶核投加口，所述污泥斗底部设置有无机泥排出口；

所述直壁圆筒内部设置有中心反应筒，所述中心反应筒内部的下端设置有曝气装置，所述曝气装置通过曝气管道与所述曝气进口连接；

所述中心反应筒内部通过晶核投加管与所述晶核投加口连接。

进一步的，所述直壁圆筒的高径比为2.5～4.5。

进一步的，所述污泥斗的侧壁与水平面的夹角为50°～55°。

进一步的，所述中心反应筒高径比为5～8。

进一步的，所述中心反应筒与所述直壁圆筒的直径比为1：(2.5～4)。

进一步的，所述曝气装置设置为穿孔曝气管，开孔直径为2～5mm。

进一步的，本实用新型提供的具有同步软化功能的生物反硝化反应器还包括有竖流式沉淀池，所述第一出水口通过管道与所述竖流式沉淀池的第二进水口连接，所述竖流式沉淀池的上部设置有第二出水口，所述竖流式沉淀池的锥形底部设置有排泥口。

本实用新型取得了以下有益效果：

1、本实用新型中心反应筒的设置，将反应器内部分为反硝化反应区(中心反应筒外部区域)和软化除硬反应区(中心反应筒内部区域)，从而在一个反应器内实现同步生物脱氮与除硬，且软化除硬过程不对生物脱氮产生影响。

2、中心反应筒内曝气装置的设置，通过曝气提升气流，促使泥水混合液在反硝化反应区和软化除硬反应区循环流动，使废水进入反应器后能很快被循环液稀释，减少了废水浓度波动对反硝化污泥的冲击；曝气还可以提升与气体吹脱，将本实用新型反应器应用于含有高浓度Ca²⁺的硝酸盐废水脱氮处理，为进水中Ca²⁺和反硝化过程生成的HCO₃ ^-反应生成CaCO₃创造了有利条件，能加速软化反应过程并提高软化除硬效果。

3、晶核投加口的设置，可在中心反应筒内投加软化晶核，使软化反应产生的不溶性CaCO₃附着在晶核的表面，而不是存留在反硝化污泥中，影响反硝化污泥的活性，进而提高了反硝化脱氮能力。

4、本实用新型降低了反应器水力停留时间、提高了总氮处理容积负荷，反应器抗进水浓度冲击能力得到增强，节约了处理成本；对进水中的Ca²⁺和NO₃ ^-有较好的同步去除效果，由于出水Ca²⁺浓度低，有利于后端进一步深度处理回用，如进行反渗透脱盐回用。

附图说明

图1是本实用新型的生物反硝化反应器实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型的生物反硝化反应器实施例2的结构示意图。

附图标记：1、直壁圆筒；2、污泥斗；3、中心反应筒；4、曝气装置；5、竖流式沉淀池；6、第一进水口；7、第一出水口；8、有机污泥回流口；9、晶核投加口；10、曝气进口；11、无机泥排出口；12、第二进水口；13、第二出水口；14、排泥口。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例的一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，外观为带锥斗的圆筒状反应器，该反应器上部为直壁圆筒1，直壁圆筒1的高径比为2.5～4.5；下部为锥形的污泥斗2，污泥斗2底部设置有无机泥排出口11，污泥斗2的侧壁与水平面的夹角为50°～55°，可方便无机污泥的排出；中心反应筒3与直壁圆筒1的直径比为1：(2.5～4)，中心反应筒内主要发生化学软化反应，反应筒外部区域主要进行生物反硝化反应，化学软化反应速度较快，所需反应容积较小；此外，中心反应筒高径比较大，有利于曝气提升水流流动。

如图1所示，直壁圆筒1的上部设置有第一出水口7，用于泥水混合液从上部流出；直壁圆筒1的中上部设置有第一进水口6和有机污泥回流口8，该第一进水口6用于将待处理的废水从此处流入反应器内的反硝化反应区(中心反应筒3外部区域I区)，该有机污泥回流口8用于将处理后的反硝化污泥通过污泥泵又回流至本实用新型的反应器内继续反应。

如图1所示，直壁圆筒1内部设置有中心反应筒3，中心反应筒3内部的下端设置有曝气装置4，曝气装置4设置为穿孔曝气管，开孔直径为2～5mm，直壁圆筒1的下部设置有曝气进口10，曝气装置4通过曝气管道与曝气进口10连接。曝气装置4通过曝气管道用于将空气经过曝气进口10充入反应器内，使软化除硬反应区(中心反应筒3内部区域II区)的废水液体与空气接触充氧，并在气流提升作用下，中心反应筒3内下部的泥水混合液向上流动，流出中心反应筒3后向四周扩散并进入反硝化反应区。同时，在气流提升作用下，反硝化反应区的泥水混合液从下部流入中心反应筒3内，即：通过中心反应筒3曝气提升，在反应器内形成I区和II区混合液循环流动。

本实用新型的生物反硝化反应器的处理对象为经pH中和、钙盐沉淀除氟处理后的混酸废水，废水中含有NO₃ ^-和Ca²⁺。待处理的废水从第一进水口6流入反应器内的反硝化反应区，在循环液推动下向下部流动。反硝化反应区的泥水混合液在循环流推动下进入中心反应筒3内的软化除硬区。通过在中心反应筒3内设置曝气提升与CO₂吹脱，为软化除硬创造了有利条件，能加速软化反应过程并提高软化除硬效果。

如图1所示，本实用新型的直壁圆筒1的下部还设置有晶核投加口9，中心反应筒3内部通过晶核投加管与晶核投加口9连接。由于中心反应筒3内生成的不溶性CaCO₃会与反硝化污泥夹杂在一起，不能解决有机污泥中含有大量无机质的问题，因此，本实用新型通过晶核投加口9往中心反应筒3内投加软化晶核，使软化反应产生的不溶性CaCO₃附着在软化晶核表面，形成较大尺寸的颗粒状不溶物。在空气提升作用下，这些不溶物也随混合液在反硝化反应区和软化除硬区之间循环流动，颗粒状不溶物的尺寸和比重也越来越大。比重较大的不溶物会流入反应器下部的污泥斗2内，通过无机泥排出口11定期排出。通过晶核投加口9的设计，可实现软化除硬生成的大部分无机质与反硝化污泥分离，即软化除硬不会对生物脱氮过程造成影响。

实施例2

如图2所示，本实用新型实施例的一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，外观为带锥斗的圆筒状反应器，该反应器上部为直壁圆筒1，直壁圆筒1的高径比为2.5～4.5；下部为锥形的污泥斗2，污泥斗2底部设置有无机泥排出口11，污泥斗2的侧壁与水平面的夹角为50°～55°；中心反应筒3与直壁圆筒1的直径比为1：(2.5～4)。

如图2所示，直壁圆筒1的上部设置有第一出水口7，用于泥水混合液从上部流出；直壁圆筒1的中上部设置有第一进水口6和有机污泥回流口8，该第一进水口6用于将待处理的废水从此处流入反应器内的反硝化反应区(中心反应筒3外部区域I区)。直壁圆筒1内部设置有中心反应筒3，中心反应筒3内部的下端设置有曝气装置4，曝气装置4设置为穿孔曝气管，开孔直径为2～5mm，直壁圆筒1的下部设置有曝气进口10，曝气装置4通过曝气管道与曝气进口10连接。直壁圆筒1的下部还设置有晶核投加口9，中心反应筒3内部通过晶核投加管与晶核投加口9连接。

如图2所示，本实用新型的生物反硝化反应器还包括有竖流式沉淀池5，第一出水口7通过管道与竖流式沉淀池5的第二进水口12连接，生物反硝化反应器中的泥水混合液从第一出水口7流出，并通过管道从第二进水口12流入竖流式沉淀池5内进行泥水分离。竖流式沉淀池5的上部设置有第二出水口13，使沉淀池中的上清液从第二出水口13流出；竖流式沉淀池5的锥形底部设置有排泥口14，沉淀池锥形部(也称为泥斗)内的反硝化污泥一部分作为剩余污泥从排泥口14排除，另一部通过污泥泵经有机污泥回流口8回流至生物反硝化反应器的I区继续反应，通过污泥回流可以保持反应器内的活性污泥浓度(否则活性污泥都随水流走了)。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (7)

1.一种具有同步软化功能的生物反硝化反应器，外观为带锥斗的圆筒状反应器，所述反应器上部为直壁圆筒(1)，所述反应器下部为锥形的污泥斗(2)，其特征在于，所述直壁圆筒(1)的上部设置有第一出水口(7)，所述直壁圆筒(1)的中上部设置有第一进水口(6)和有机污泥回流口(8)，所述直壁圆筒(1)的下部设置有曝气进口(10)和晶核投加口(9)，所述污泥斗(2)底部设置有无机泥排出口(11)；

所述直壁圆筒(1)内部设置有中心反应筒(3)，所述中心反应筒(3)内部的下端设置有曝气装置(4)，所述曝气装置(4)通过曝气管道与所述曝气进口(10)连接；

所述中心反应筒(3)内部通过晶核投加管与所述晶核投加口(9)连接。

2.根据权利要求1所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，所述直壁圆筒(1)的高径比为2.5～4.5。

3.根据权利要求1所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，所述污泥斗(2)的侧壁与水平面的夹角为50°～55°。

4.根据权利要求1所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，所述中心反应筒(3)高径比为5～8。

5.根据权利要求1所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，所述中心反应筒(3)与所述直壁圆筒(1)的直径比为1：(2.5～4)。

6.根据权利要求1所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，所述曝气装置(4)设置为穿孔曝气管，开孔直径为2～5mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的具有同步软化功能的生物反硝化反应器，其特征在于，还包括竖流式沉淀池(5)，所述第一出水口(7)通过管道与所述竖流式沉淀池(5)的第二进水口(12)连接，所述竖流式沉淀池(5)的上部设置有第二出水口(13)，所述竖流式沉淀池(5)的锥形底部设置有排泥口(14)。

Images