專利名稱：一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及擴培反應(yīng)器，尤其涉及一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
改革開放以來，我國工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，但是環(huán)保設(shè)施和技術(shù)卻未能及時匹配，加之人們的環(huán)保意識淡薄，產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞問題。隨著環(huán)保技術(shù)的突破和環(huán)保觀念的改變，我國有機污染已初步獲得控制，但是氮磷所致的湖泊“水華”及近海 “赤潮”等問題卻日趨嚴(yán)重，已危及農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等諸多行業(yè)，并對飲水衛(wèi)生和食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。氮素污染的防治已成為我國現(xiàn)階段環(huán)境污染防治的重中之重。常規(guī)脫氮技術(shù)有物化法和生物法，但是物化法由于效能低、成本高，與我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相悖。以硝化技術(shù)和反硝化技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的生物法由于經(jīng)濟性而脫穎而出。近年來，新型生物脫氮工藝(如短程硝化_反硝化、厭氧氨氧化法)彌補了傳統(tǒng)硝化-反硝化工藝的缺陷，提高了脫氮效率和經(jīng)濟性。厭氧氨氧化工藝因具有容積效率高、供氧能耗省、 不需要外加碳源等優(yōu)點而備受關(guān)注與青睞。然而，由于厭氧氨氧化菌細(xì)胞產(chǎn)率低、倍增時間長、對環(huán)境條件敏感，導(dǎo)致厭氧氨氧化反應(yīng)器的啟動時間較長、穩(wěn)定性差，限制了其推廣應(yīng)用。厭氧氨氧化菌是厭氧氨氧化工藝的功能之源，開發(fā)菌種富集擴培反應(yīng)器是獲得優(yōu)質(zhì)菌種的有效手段，有關(guān)厭氧氨氧化菌培養(yǎng)物擴培裝置的研究鳳毛菱角。因此開發(fā)厭氧氨氧化菌種富集擴培反應(yīng)器對于加速厭氧氨氧化工藝的工程化應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。厭氧氨氧化反應(yīng)器設(shè)計的主導(dǎo)思想是通過反應(yīng)器結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件的優(yōu)化，為功能菌提供適宜的空間、營養(yǎng)和環(huán)境，并在反應(yīng)器內(nèi)持留數(shù)量多、活性高的菌種，使反應(yīng)器運行達(dá)到高效穩(wěn)定?，F(xiàn)有的厭氧氨氧化反應(yīng)器主要以升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器、膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器為基礎(chǔ)。此類厭氧氨氧化反應(yīng)器存在以下問題1)布水不均；2)污泥流失現(xiàn)象嚴(yán)重，菌種持留能力不佳；3)反應(yīng)器啟動較為緩慢；4)物料返混嚴(yán)重，反應(yīng)效能受限；5)死區(qū)面積較大，溝流短流頻發(fā)；6)污泥在反應(yīng)器內(nèi)頻繁上下交流，承受大幅靜壓變化，生物細(xì)胞易于破裂。針對上述厭氧氨氧化反應(yīng)器的缺陷，本實用新型進行如下改進1)通過設(shè)置獨特的旋流布水器，產(chǎn)生切向流，保證進水均勻；2)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置籠裝浮球填料層，有助于持留厭氧氨氧化污泥和加速反應(yīng)器啟動；3)通過五管隔板，可分別形成氣室、液室和泥水混合室，并持留污泥；4)通過五管隔板的延伸管，實現(xiàn)水流的上下循環(huán)，強化傳質(zhì)效果，減少死區(qū)面積；5)通過分段集氣，消除氣涌現(xiàn)象，維持反應(yīng)器內(nèi)的微生物生態(tài)，同時在集氣管內(nèi)易形成沉降性顆粒污泥，有助于污泥顆?；?；6)通過設(shè)置雙效三相分離器，有效實現(xiàn)氣、液、 固的分離；通過設(shè)置液封裝置，有效阻止空氣向反應(yīng)器內(nèi)泄漏，保證反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)； 7)通過第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)串聯(lián)，可限制基質(zhì)返混，提高處理效率；8)通過反應(yīng)系統(tǒng)與分離系統(tǒng)高度的匹配，可補充處理主反應(yīng)區(qū)短流攜帶的基質(zhì)，遏制短流所致的負(fù)面作用。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器。安奇菌種富集擴培反應(yīng)器主體從下到上包括布水系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和液封系統(tǒng)；布水系統(tǒng)底部設(shè)有底座、支架和排泥管，布水系統(tǒng)中部設(shè)有旋流布水器，旋流布水器上設(shè)有穿孔管和進水管；反應(yīng)系統(tǒng)分為結(jié)構(gòu)相同上下放置的第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)， 第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)從下到上均依次設(shè)有籠裝浮球填料層、延伸管、五孔隔板和法蘭， 第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)側(cè)壁上部和下部均設(shè)有取樣口，第一反應(yīng)區(qū)和第二反應(yīng)區(qū)側(cè)壁上部均設(shè)有集氣管；分離系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有雙效三相分離器，雙效三相分離器由兩支倒置漏斗狀集氣罩和直筒組合而成，雙效三相分離器直筒外壁中部設(shè)有回流管，回流管上方分離系統(tǒng)的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰，三相分離器頂端上部設(shè)有排氣管和集氣連接管，分離系統(tǒng)下部漸擴管部分設(shè)有排泥管，分離系統(tǒng)上部外側(cè)壁設(shè)有液封系統(tǒng)；液封系統(tǒng)從下到上依次設(shè)有排 渣管、液封管和出水管。所述的旋流布水器的中部為餅狀結(jié)構(gòu)，其直徑為進水管直徑的2 4倍；在旋流布水器四周均勻設(shè)置6 8根穿孔管，穿孔管上分成相等的3 5個管段，在每個管段上的孔口大小相同，開孔個數(shù)為2 3個，孔口間距相等，且在水流方向上相鄰兩段上的孔口直徑依次變大，穿孔管側(cè)壁單側(cè)開孔，在穿孔管末端設(shè)一彎管接頭，彎頭出水口方向與開孔方向一致。所述的籠裝浮球填料層由鐵絲織成網(wǎng)籠，網(wǎng)籠呈圓柱狀，外徑與反應(yīng)器主體內(nèi)徑相同，網(wǎng)籠內(nèi)裝直徑為10 20mm浮球若干。所述的五管隔板與5個延伸管聯(lián)通，延伸管內(nèi)徑均為20 30mm，延伸管中心間距為90 100mm，兩相鄰延伸管與中心延伸管夾角為90°，延伸管長度50 70mm，由五管隔板和延伸管構(gòu)成氣室；在反應(yīng)器外側(cè)壁設(shè)置的集氣管直管部分長度為120 140mm，彎管部分向上呈90°，長度為20 40mm。所述的雙效三相分離器的兩支集氣罩之間縫隙的垂直距離為10 15mm，集氣罩截面為梯形，雙效三相分離器在出水液面上方30 50mm處沿壁開2 4個通氣孔，通氣孔直徑為10 20mm。所述第一反應(yīng)區(qū)、第二反應(yīng)區(qū)和雙效三相分離器的直徑相同，三者高度之比為 1:1:1。所述的溢流堰為環(huán)形，環(huán)形內(nèi)徑為320mm，外徑為400mm，高度為40mm。所述的液封系統(tǒng)的外壁高于出水液面20 40mm，液封管在出水液面下40 50mmo本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1)獨特的旋流布水器，保證進水均勻；2)籠裝浮球填料有助于持留污泥和加速反應(yīng)器啟動；3)五管隔板強化傳質(zhì)效果，減少死區(qū)面積；4)分段集氣消除“氣涌”現(xiàn)象，促進污泥顆?；?；5)雙效三相分離器實現(xiàn)氣、液、固的有效分離；6)兩級反應(yīng)區(qū)串聯(lián)，可限制基質(zhì)返混，提高處理效率。

圖1是安奇菌種富集擴培反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖2是本實用新型的旋流布水器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的穿孔管示意圖；圖4是本實用新型的集氣連接管俯視圖；圖5是本實用新型的五孔隔板的示意圖。圖中底座1、排泥管2、旋流布水器3、進水管4、取樣管5、延伸管6、法蘭7、排泥口 8、雙效三相分離器9、回流管10、溢流堰11、排氣管12、集氣連接管13、液封槽14、出水管 15、排渣管16、集氣管17、軟性填料層18、五孔隔板19、穿孔管20、支架21。
具體實施方式
如圖所示，安奇菌種富集擴培反應(yīng)器主體從下到上包括布水系統(tǒng)(A)、反應(yīng)系統(tǒng) B、分離系統(tǒng)C和液封系統(tǒng)D ；布水系統(tǒng)A底部設(shè)有底座1、支架21和排泥管2，布水系統(tǒng)A中部設(shè)有旋流布水器3，旋流布水器3上設(shè)有穿孔管20和進水管4 ；反應(yīng)系統(tǒng)B分為結(jié)構(gòu)相同上下放置的第一反應(yīng)區(qū)Bl和第二反應(yīng)區(qū)B2，第一反應(yīng)區(qū)Bl和第二反應(yīng)區(qū)B2從下到上均依次設(shè)有籠裝浮球填料層18、延伸管6、五孔隔板19和法蘭7，第一反應(yīng)區(qū)Bl和第二反應(yīng)區(qū) B2側(cè)壁上部和下部均設(shè)有取樣口 5，第一反應(yīng)區(qū)Bl和第二反應(yīng)區(qū)B2側(cè)壁上部均設(shè)有集氣管17 ；分離系統(tǒng)C內(nèi)設(shè)有雙效三相分離器9，雙效三相分離器9由兩支倒置漏斗狀集氣罩和直筒組合而成，雙效三相分離器直筒外壁中部設(shè)有回流管10，回流管10上方分離系統(tǒng)C的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰11，三相分離器頂端上部設(shè)有排氣管12和集氣連接管13，分離系統(tǒng)C 下部漸擴管部分設(shè)有排泥管8，分離系統(tǒng)C上部外側(cè)壁設(shè)有液封系統(tǒng)D ；液封系統(tǒng)D從下到上依次設(shè)有排渣管16、液封管14和出水管15。所述的旋流布水器3的中部為餅狀結(jié)構(gòu)，其直徑為進水管直徑的2 4倍；在旋流布水器3四周均勻設(shè)置6 8根穿孔管20，穿孔管20上分成相等的3 5個管段，在每個管段上的孔口大小相同，開孔個數(shù)為2 3個，孔口間距相等，且在水流方向上相鄰兩段上的孔口直徑依次變大，穿孔管20側(cè)壁單側(cè)開孔，在穿孔管20末端設(shè)一彎管接頭，彎頭出水口方向與開孔方向一致。所述的籠裝浮球填料層18由鐵絲織成網(wǎng)籠，網(wǎng)籠呈圓柱狀，外徑與反應(yīng)器主體內(nèi)徑相同，網(wǎng)籠內(nèi)裝直徑為10 20mm浮球若干。所述的五管隔板7與5個延伸管6聯(lián)通，延伸管6內(nèi)徑均為20 30mm，延伸管6 中心間距為90 100mm，兩相鄰延伸管6與中心延伸管6夾角為90°，延伸管6長度50 70mm,由五管隔板7和延伸管6構(gòu)成氣室；在反應(yīng)器外側(cè)壁設(shè)置的集氣管17直管部分長度為120 140mm，彎管部分向上呈90°，長度為20 40mm。所述的雙效三相分離器9的兩支集氣罩之間縫隙的垂直距離為10 15mm，集氣罩截面為梯形，雙效三相分離器9在出水液面上方30 50mm處沿壁開2 4個通氣孔，通氣孔直徑為10 20mm。所述第一反應(yīng)區(qū)Bi、第二反應(yīng)區(qū)B2和雙效三相分離器9的直徑相同，三者高度之比為1:1:1。所述的溢流堰11為環(huán)形，環(huán)形內(nèi)徑為320mm，外徑為400mm，高度為40mm。所述的液封系統(tǒng)D的外壁高于出水液面20 40mm，液封管14在出水液面下40 50mmo[0032]本實用新型的工作過程如下安奇菌種富集擴培反應(yīng)器由有機玻璃和鋼板構(gòu)建，從下到上依次包括布水系統(tǒng)、 反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和液封系統(tǒng)。廢水經(jīng)布水系統(tǒng)進入第一反應(yīng)區(qū)，污泥和發(fā)酵液充分接觸，并對其中的污染物進行分解和轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生N2。由于五管隔板的阻擋作用，N2在第一反應(yīng)室內(nèi)積累并形成氣室，發(fā)酵液由五管隔板的延伸管上升進入第二反應(yīng)室，大部分污泥截留在第一反應(yīng)室，氣體由集氣管進行收集，并最終由頂端的排氣管排出。發(fā)酵液在第二反應(yīng)室的反應(yīng)過程和第一反應(yīng)室基本相同。發(fā)酵液由第二反應(yīng)室進入分離系統(tǒng)進行氣、液、固三相分離，氣體由排氣管排出，出水經(jīng)由溢流堰后排出，污泥返回反應(yīng)系統(tǒng)，氣、液、固三相通過三相分離器最終得到有效分離。液封系統(tǒng)有效防止外界空氣進入，由此保證了厭氧狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器主體從下到上包括布水系統(tǒng) (A)、反應(yīng)系統(tǒng)(B)、分離系統(tǒng)(C)和液封系統(tǒng)(D)；布水系統(tǒng)(A)底部設(shè)有底座(1)、支架 (21)和排泥管(2)，布水系統(tǒng)(A)中部設(shè)有旋流布水器(3)，旋流布水器(3)上設(shè)有穿孔管 (20)和進水管(4)；反應(yīng)系統(tǒng)(B)分為結(jié)構(gòu)相同上下放置的第一反應(yīng)區(qū)(Bi)和第二反應(yīng)區(qū) (B2)，第一反應(yīng)區(qū)(Bi)和第二反應(yīng)區(qū)(B2)從下到上均依次設(shè)有籠裝浮球填料層(18)、延伸管(6)、五孔隔板(19)和法蘭(7)，第一反應(yīng)區(qū)(Bi)和第二反應(yīng)區(qū)(B2)側(cè)壁上部和下部均設(shè)有取樣口(5)，第一反應(yīng)區(qū)(B 1)和第二反應(yīng)區(qū)(B2)側(cè)壁上部均設(shè)有集氣管(17) ’分離系統(tǒng)(C)內(nèi)設(shè)有雙效三相分離器(9)，雙效三相分離器(9)由兩支倒置漏斗狀集氣罩和直筒組合而成，雙效三相分離器直筒外壁中部設(shè)有回流管(10)，回流管(10)上方分離系統(tǒng)(C) 的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰(11)，三相分離器頂端上部設(shè)有排氣管(12)和集氣連接管(13)，分離系統(tǒng)(C)下部漸擴管部分設(shè)有排泥管(8)，分離系統(tǒng)(C)上部外側(cè)壁設(shè)有液封系統(tǒng)(D)； 液封系統(tǒng)(D)從下到上依次設(shè)有排渣管(16)、液封管(14)和出水管(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的旋流布水器(3)的中部為餅狀結(jié)構(gòu)，其直徑為進水管直徑的2 4倍；在旋流布水器(3)四周均勻設(shè)置6 8根穿孔管(20)，穿孔管(20)上分成相等的3 5個管段，在每個管段上的孔口大小相同，開孔個數(shù)為2 3個，孔口間距相等，且在水流方向上相鄰兩段上的孔口直徑依次變大，穿孔管(20)側(cè)壁單側(cè)開孔，在穿孔管(20)末端設(shè)一彎管接頭，彎頭出水口方向與開孔方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的籠裝浮球填料層(18)由鐵絲織成網(wǎng)籠，網(wǎng)籠呈圓柱狀，外徑與反應(yīng)器主體內(nèi)徑相同，網(wǎng)籠內(nèi)裝直徑為10 20mm浮球若干。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的五管隔板 (7)與5個延伸管(6)聯(lián)通，延伸管(6)內(nèi)徑均為20 30mm，延伸管(6)中心間距為90 100mm，兩相鄰延伸管(6)與中心延伸管(6)夾角為90°，延伸管(6)長度50 70mm，由五管隔板(7)和延伸管(6)構(gòu)成氣室；在反應(yīng)器外側(cè)壁設(shè)置的集氣管(17)直管部分長度為 120 140mm，彎管部分向上呈90°，長度為20 40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的雙效三相分離器(9)的兩支集氣罩之間縫隙的垂直距離為10 15mm，集氣罩截面為梯形，雙效三相分離器(9)在出水液面上方30 50mm處沿壁開2 4個通氣孔，通氣孔直徑為10 20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述第一反應(yīng)區(qū) (Bi)、第二反應(yīng)區(qū)(B2)和雙效三相分離器(9)的直徑相同，三者高度之比為1 1 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的溢流堰 (11)為環(huán)形，環(huán)形內(nèi)徑為320mm，外徑為400mm，高度為40mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，其特征在于所述的液封系統(tǒng) (D)的外壁高于出水液面20 40mm，液封管(14)在出水液面下40 50mm。
專利摘要本實用新型公開了一種安奇菌種富集擴培反應(yīng)器，反應(yīng)器主體從下到上包括布水系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和液封系統(tǒng)。布水系統(tǒng)包含進水管和旋流布水器；反應(yīng)系統(tǒng)包括主反應(yīng)區(qū)和輔反應(yīng)區(qū)；分離系統(tǒng)包含三相分離器和沉淀區(qū)。本實用新型的主要優(yōu)點是1)獨特的旋流布水器，保證進水均勻；2)籠裝浮球填料有助于持留污泥和加速反應(yīng)器啟動；3)五管隔板強化傳質(zhì)效果，減少死區(qū)面積；4)分段集氣消除“氣涌”現(xiàn)象，促進污泥顆?；?)雙效三相分離器實現(xiàn)氣、液、固的有效分離；6)兩級反應(yīng)區(qū)串聯(lián)，可限制基質(zhì)返混，提高處理效率。
文檔編號C02F3/28GK201971677SQ20102054609
公開日2011年9月14日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者丁爽, 張吉強, 鄭平 申請人:浙江大學(xué)