專利名稱：一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及單級自養(yǎng)脫氮工藝的改進(jìn)，具體涉及一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的無紡布包裹與生物載體填料填充相組合的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，屬于環(huán)境保護(hù)、水處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，大量含氮化合物排放進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化加劇，廢水中氨氮的脫除引起了人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的全程硝化-反硝化生物脫氮工藝主要通過亞硝化細(xì)菌將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，接著硝化細(xì)菌將亞硝酸鹽氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，然后反硝化細(xì)菌將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮并最終轉(zhuǎn)化為氮氣逸出，以達(dá)到脫氮的目的。傳統(tǒng)的全程硝化-反硝化生物脫氮工藝運(yùn)行性能穩(wěn)定，脫氮效果良好，一直以來都被國內(nèi)外廣泛使用，但其存在工藝流程長、占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點。因此，近年來，高效低耗的脫氮技術(shù)(如單級自養(yǎng)脫氮工藝)已成為含氮廢水脫氮處理研究及應(yīng)用的執(zhí)占。單級自養(yǎng)脫氮工藝(One-StageAutotrophic Nitrogen Removal Process,OSANRP)是在單一反應(yīng)器中通過控制生化反應(yīng)條件主要是限制氧濃度，由自養(yǎng)菌完成NH4+至N2的全部轉(zhuǎn)化過程。單級自養(yǎng)脫氮現(xiàn)象被國內(nèi)外眾多研究者發(fā)現(xiàn)后被冠以不同的工藝名稱，并提出了其中由NH4+至N2轉(zhuǎn)化去除的各種機(jī)理假說，其中最具代表性的有微環(huán)境和微生態(tài)兩種機(jī)理解釋。目前單級自養(yǎng)脫氮工藝的微環(huán)境解釋機(jī)理已普遍被研究者認(rèn)可并予以證實，即單級自養(yǎng)脫氮工藝是使自養(yǎng)型好氧氨氧化細(xì)菌(Ammonium Oxidation Bacteria,A0B)和厭氧氨氧化細(xì)菌(Anaerobic Ammonium Oxidation Bacteria, ΑΑ0Β)在一個生境中共存，并于同一個反應(yīng)器中進(jìn)行短程硝化和厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation,ΑΝΑΜΜ0Χ)的稱合。在氧限制條件下(溶解氧Dissolved Oxygen, DO一般小于1.0 mg/L), AOB和AAOB共同協(xié)作，NH4+-N被AOB部分轉(zhuǎn)化為Ν02__Ν，接著在AAOB的作用下以產(chǎn)生的Ν02__Ν作為電子受體將剩余的NH4+-N轉(zhuǎn)化為N2去除。其主要的代表工藝有CANON (CompletelyAutotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite)工藝和 OLAND 工藝。單級自養(yǎng)脫氮工藝及其運(yùn)行系統(tǒng)是污水脫氮研究的一個新興方向，同時也是污水生物脫氮領(lǐng)域的新興工藝，與傳統(tǒng)全程硝化-反硝化生物脫氮工藝相比，具有工藝流程簡短、能耗低、剩余污泥排放量少，并由于該工藝只需在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，節(jié)省了基建投資和占地費(fèi)用等優(yōu)點。 由于運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的關(guān)鍵菌種之一的AAOB生長速率極低，其最大比生長速率一般小于0.09 d-1，所以要求運(yùn)行該工藝的反應(yīng)器應(yīng)具有很好的生物附著能力和較大的生物量。DO濃度的控制也是該工藝運(yùn)行的關(guān)鍵，能方便、有效地控制反應(yīng)器中的D0，提高氧氣的傳質(zhì)效率，是運(yùn)行OSANRP的反應(yīng)器所必須具備的。目前國內(nèi)外運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的反應(yīng)器主要有序批式反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、氣提式反應(yīng)器等，但這些反應(yīng)器在運(yùn)行中存在一些難以解決的問題，如序批式反應(yīng)器傳質(zhì)效率差，流化床反應(yīng)器運(yùn)行掛膜困難且掛膜不均勻，氣提式反應(yīng)器難于控制反應(yīng)條件等。[0005]生物轉(zhuǎn)盤是一種生物膜法處理技術(shù)。生物轉(zhuǎn)盤的盤片上可生長世代時間長的微生物(如ΑΑ0Β)，生物量大、具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，同時生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器還具有傳質(zhì)效果好、處理程度高、可控性強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡單、動力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用省等優(yōu)點，在污水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。采用生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝，可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、盤片浸沒率和反應(yīng)器蓋的開啟程度相結(jié)合的方法來有效地控制反應(yīng)器中的D0，同時提高氧氣的傳質(zhì)效率，增強(qiáng)反應(yīng)器的脫氮性能；另外，生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器中的盤片在機(jī)械力的作用下不斷轉(zhuǎn)動，盤片與水均勻接觸，其掛膜迅速且均勻。盤片材質(zhì)的選擇及其設(shè)計對于生物轉(zhuǎn)盤的處理效率至關(guān)重要。目前國內(nèi)外常用的盤片材料有波紋塑料板、玻璃鋼板、不銹鋼、泡沫塑料等，這些盤片在實際應(yīng)用中大多顯示出盤片形狀單一、比表面積小、掛膜性能差、單位體積盤片的生物量較少、處理效率低、使用壽命短等缺點，從而嚴(yán)重地影響了生物轉(zhuǎn)盤的處理效率。由于AAOB生長緩慢，生長條件苛亥IJ，所以要求生物轉(zhuǎn)盤的盤片具有較強(qiáng)的生物附著能力，同時為了保證運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤的脫氮效率，還要求盤片具有較大的比表面積進(jìn)而具有較大的生物膜量，所以選擇以上材料制作盤片的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器都不宜用于運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝。AAOB最佳生長溫度為3(T43°C，這就需要運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的反應(yīng)器具有易于控制溫度的裝置；D0的控制也是影響運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的反應(yīng)器脫氮效率的一個關(guān)鍵因素，微量的氧氣(〈0.5g/L)對AAOB產(chǎn)生可逆的抑制作用，特別在ΑΝΑΜΜ0Χ階段必須保證適宜于AAOB生長的厭氧環(huán)境，而普通的生物轉(zhuǎn)盤不具備溫度和氧氣調(diào)控的裝置，不宜用于運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝。為能更好地運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝，必須對普通的生物轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)及盤片進(jìn)行改進(jìn)，以營造一個適宜于運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的新型生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型提出一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，本生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器具有較強(qiáng)的生物附著能力和較大的生物膜量，且具備溫度和氧氣調(diào)控功能。本實用新型實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下:一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，包括封閉的反應(yīng)容器，反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有若干生物盤片、曝氣裝置和內(nèi)加熱裝置，在反應(yīng)容器壁上設(shè)有出水口 ；其特征在于:所有生物盤片平行排布，在相鄰兩盤片間設(shè)有圓筒網(wǎng)，圓筒網(wǎng)直徑與盤片直徑匹配，圓筒網(wǎng)兩端固定在對應(yīng)的盤片上，一轉(zhuǎn)軸套筒從所有的盤片和圓筒網(wǎng)中心穿過；盤片采用高分子塑料制成并在其外包裹無紡布層；每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的兩端分別設(shè)有與盤片平行的生物膜保護(hù)網(wǎng)，生物膜保護(hù)網(wǎng)與無紡布層保持一定間距以保護(hù)無紡布上所掛的生物膜；圓筒網(wǎng)和兩生物膜保護(hù)網(wǎng)之間形成填料室，每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的填料室通過三個沿長度方向的填料室隔網(wǎng)在圓周方向等角度分隔為三個小填料室；每個小填料室內(nèi)填充有生物載體填料；所述出水口有多個且位于反應(yīng)容器壁上不同高度，每個出水口均帶有控制塞；在反應(yīng)容器頂端設(shè)有可開合的反應(yīng)器蓋，反應(yīng)器蓋上設(shè)有對反應(yīng)容器產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集的氣體收集裝置和帶控制塞的溶解氧控制孔。本生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器還包括位于反應(yīng)容器外的外加熱循環(huán)裝置，外加熱循環(huán)裝置包括加熱水箱和加熱水循環(huán)泵，加熱水箱、加熱水循環(huán)泵和反應(yīng)容器通過管道連接形成循環(huán)回路，在管道上設(shè)有水體流量計，加熱水箱中設(shè)有電加熱器，加熱水箱中的電加熱器和反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)加熱裝置分別與數(shù)顯溫控儀連接，通過調(diào)節(jié)數(shù)顯溫控儀的電流按鈕來調(diào)控加熱溫度，電加熱器加熱溫度大于內(nèi)加熱裝置加熱溫度。所述曝氣裝置包括依次連接的儲氣瓶、減壓閥、氣體流量計和曝氣管，曝氣管位于反應(yīng)容器底部，曝氣管上均勻分布有曝氣孔。所述轉(zhuǎn)軸套筒套在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置連接，轉(zhuǎn)軸套筒與轉(zhuǎn)軸固定可同步轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)軸套筒為高分子塑料套管。所述生物膜保護(hù)網(wǎng)與對應(yīng)的無紡布層的距離為5_。所述每個小填料室對應(yīng)的圓筒網(wǎng)上設(shè)置有可開合的門，門的面積為與其對應(yīng)的圓筒網(wǎng)面積的1/3左右，以打開該門能方便地更換生物載體填料。所述圓筒網(wǎng)、生物膜保護(hù)網(wǎng)和填料室隔網(wǎng)均為不銹鋼金屬網(wǎng)，該不銹鋼金屬網(wǎng)網(wǎng)孔小于生物載體填料大小以阻止生物載體填料通過，絲徑為廣1.6_。所述生物載體填料有效比表面積> 500m2/m3,直徑為Φ10ι πΓΦ60πιπι。本實用新型轉(zhuǎn)盤盤片采用高分子塑料制成并在其表面包裹一層無紡布(無紡布孔隙度大，表面粗糙，非常有利于微生物的附著生長和繁殖)，轉(zhuǎn)籠主體兩端設(shè)置有生物膜保護(hù)網(wǎng)層，以防止轉(zhuǎn)動過程中生物轉(zhuǎn)籠中的生物載體填料撞擊盤片上的生物膜而導(dǎo)致其脫落，轉(zhuǎn)籠內(nèi)填料室中填充較大比表面積的生物載體填料，這不但適宜于生長緩慢的AAOB和AOB的附著生長，而且大大增加了生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器內(nèi)的生物膜量，增強(qiáng)了生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器的脫氮性能。因此本實用新型具有以下有益效果:盤片及填料的掛膜周期短，填料的附著性能好，反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)混合均勻，傳質(zhì)效果良好；反應(yīng)器內(nèi)溶解氧易于控制，易于實現(xiàn)和控制培養(yǎng)AAOB的厭氧環(huán)境和實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的間歇好氧/厭氧環(huán)境，這不但適宜于生長緩慢的厭氧氨氧化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌的附著生長，而且大大增加了反應(yīng)器內(nèi)的生物膜量，增強(qiáng)了反應(yīng)器的脫氮性能，且節(jié)省運(yùn)行成本和能耗。

圖1-本實用新型整體結(jié)構(gòu)圖。圖2-生物轉(zhuǎn)籠結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-盤片和生物膜保護(hù)網(wǎng)的組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖4-轉(zhuǎn)籠主體部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖5-生物轉(zhuǎn)籠內(nèi)部填料室及其表面可開合的門結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-盤片；2_反應(yīng)容器；3_驅(qū)動裝置；4_轉(zhuǎn)軸套筒；5_溶解氧控制孔；6-反應(yīng)器蓋氣體收集裝置；8-氣孔；9_出水口 ；10_曝氣管；11_內(nèi)加熱裝置；12-生物載體填料；13-數(shù)顯溫控儀；14_加熱水箱；15_加熱水循環(huán)泵；16-不銹鋼架；17-氣體流量計；18-減壓閥；19-儲氣瓶，20-進(jìn)水箱；21_蠕動泵；22 -水體流量計；23_無紡布層；24_生物膜保護(hù)網(wǎng)；26_轉(zhuǎn)軸； 27_圓筒網(wǎng)；28_填料室；29_填料室隔網(wǎng)；30_可開合的門。
具體實施方式
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以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖1-圖5，本實用新型實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，包括封閉的用于污水處理的反應(yīng)容器2，反應(yīng)容器2安裝在不銹鋼架16上，反應(yīng)容器2通過進(jìn)水管道與進(jìn)水箱20連接，在該進(jìn)水管道上設(shè)有蠕動泵21，以周期性地將進(jìn)水箱中的污水泵入反應(yīng)容器中。反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有生物反應(yīng)所用的若干生物盤片1、曝氣裝置和內(nèi)加熱裝置11。在反應(yīng)容器2側(cè)壁上設(shè)有出水口 9，用于控制反應(yīng)容器內(nèi)污水量。所有生物盤片I平行排布，在相鄰兩盤片I間設(shè)有圓筒網(wǎng)27，即盤片比圓筒網(wǎng)數(shù)量多一個，圓筒網(wǎng)27直徑與盤片I直徑匹配，圓筒網(wǎng)27兩端固定在對應(yīng)的盤片I上。一轉(zhuǎn)軸套筒4從所有的盤片I和圓筒網(wǎng)27中心穿過，轉(zhuǎn)軸套筒4套在轉(zhuǎn)軸26上，轉(zhuǎn)軸26與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置3連接，轉(zhuǎn)軸26兩端通過軸承安裝在反應(yīng)容器2側(cè)壁上，轉(zhuǎn)軸套筒4與轉(zhuǎn)軸26用螺絲固定可同步轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)軸套筒4為高分子塑料套管，除了用于固定轉(zhuǎn)盤和填料室隔網(wǎng)，同時還能防止轉(zhuǎn)軸銹蝕。盤片I采用高分子塑料制成(經(jīng)打磨后的聚丙乙烯)并在其外包裹無紡布層23，無紡布孔隙度大，表面粗糙，非常有利于微生物的附著生長和繁殖。每個圓筒網(wǎng)27內(nèi)的兩端分別設(shè)有與盤片平行的生物膜保護(hù)網(wǎng)24，生物膜保護(hù)網(wǎng)24與無紡布層23保持一定間距(實際為5_)以保護(hù)無紡布上所掛的生物膜，即防止轉(zhuǎn)動過程中填料室中的生物載體填料撞擊盤片上的生物膜而導(dǎo)致其脫落。圓筒網(wǎng)27和其內(nèi)的兩生物膜保護(hù)網(wǎng)24之間形成填料室28，每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的填料室28通過三個沿長度方向的填料室隔網(wǎng)29在圓周方向等角度分隔為三個小填料室，即每個小填料室為橫截面為120°的扇面，每個小填料室內(nèi)填充有較大比表面積的生物載體填料12，大大增加了反應(yīng)器內(nèi)的生物膜量，進(jìn)而增強(qiáng)了反應(yīng)器的脫氮性能。分隔為三個小填料室可以確保生物轉(zhuǎn)籠的穩(wěn)定性、填料的流化性和傳質(zhì)的均勻性。實際設(shè)計時，在轉(zhuǎn)軸套管上設(shè)有插槽，填料室隔網(wǎng)安裝在插槽中。本實用新型的圓筒網(wǎng)27、生物膜保護(hù)網(wǎng)24和填料室隔網(wǎng)29構(gòu)成生物轉(zhuǎn)籠。所述出水口 9有多個(實施例為4個)且位于反應(yīng)容器2壁上不同高度，每個出水口 9均帶有控制塞，這樣可以根據(jù)反應(yīng)進(jìn)程控制盤片不同的淹沒深度和出露高度。在反應(yīng)容器2頂端設(shè)有可開合的反應(yīng)器蓋6，反應(yīng)器蓋6上設(shè)有對反應(yīng)容器產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集的氣體收集裝置7，氣體收集裝置7上設(shè)有帶控制塞的控制孔8，需要收集氣體時，打開控制塞，氣體即進(jìn)入氣體收集裝置。反應(yīng)器蓋6上同時設(shè)置有帶控制塞的溶解氧控制孔5，當(dāng)需要厭氧培養(yǎng)AAOB發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)時，可塞緊控制塞使反應(yīng)器處于封閉狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生好氧氨氧化反應(yīng)時，打開膠塞，以便增加氧的傳質(zhì)速率。由于AAOB最佳生長溫度為3(T43°C，這就需要運(yùn)行單級自養(yǎng)脫氮工藝的反應(yīng)器具有易于控制溫度的裝置，上述內(nèi)加熱裝置11的目的就是使反應(yīng)容器內(nèi)的污水保持在適當(dāng)?shù)臏囟?。另外，由于污水處理效率問題，污水處理實際中往往存在對處理過的污水再循環(huán)回反應(yīng)容器進(jìn)行再處理的需要，因此本生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器還包括位于反應(yīng)容器外的兼有循環(huán)和外部加熱的外加熱循環(huán)裝置，外加熱循環(huán)裝置包括加熱水箱14和加熱水循環(huán)泵15，加熱水箱14、加熱水循環(huán)泵15和反應(yīng)容器2通過管道連接形成循環(huán)回路，在管道上設(shè)有水體流量計22，加熱水箱14中設(shè)有電加熱器，加熱水箱中的電加熱器和反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)加熱裝置11分別與數(shù)顯溫控儀13連接，通過調(diào)節(jié)數(shù)顯溫控儀的電流按鈕來調(diào)控加熱溫度(調(diào)控范圍為(T60°C)?？紤]到循環(huán)過程中的熱量散失和循環(huán)水與進(jìn)水箱中的污水混合時的溫度下降問題，本實用新型使電加熱器加熱溫度大于內(nèi)加熱裝置加熱溫度，這樣可確保循環(huán)水與進(jìn)水箱中污水在進(jìn)入反應(yīng)容器中開始混合時即達(dá)到需要溫度，在內(nèi)加熱裝置的恒定加熱下又能維持該溫度不變。通過數(shù)顯溫控儀可以實現(xiàn)水溫的自動控制，為微生物(主要是AOB和AAOB )營造一個適宜穩(wěn)定的生長和代謝環(huán)境。所述曝氣裝置包括依次連接的儲氣瓶19、減壓閥18、氣體流量計17和曝氣管10，曝氣管10位于反應(yīng)容器2底部,曝氣管10上均勻分布有曝氣孔。曝氣裝置一方面在于培養(yǎng)AAOB時曝氮氣創(chuàng)造適宜于其生長的厭氧環(huán)境，另一方面，在單級自養(yǎng)脫氮工藝的前段(即亞硝化階段)可以適量的曝入一定量的空氣，這既能增加氧氣的傳質(zhì)速率，又能形成氣體剪切力剪切轉(zhuǎn)盤上多余的生物膜。曝氣裝置與前述四個出水口及溶解氧控制孔配合，能很方便、容易的在生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器內(nèi)部實現(xiàn)適宜于單級自養(yǎng)脫氮工藝運(yùn)行的間歇好氧/厭氧條件。所述每個小填料室對應(yīng)的圓筒網(wǎng)27上設(shè)置有可開合的門30，門的面積為與其對應(yīng)的圓筒網(wǎng)面積的1/3左右，以打開該門能方便的更換生物載體填料。所述圓筒網(wǎng)27、生物膜保護(hù)網(wǎng)23和填料室隔網(wǎng)29均為不銹鋼金屬網(wǎng)，該不銹鋼金屬網(wǎng)網(wǎng)孔小于生物載體填料大小以阻止生物載體填料通過，絲徑為廣1.6_。所述生物載體填料有效比表面積> 500m2/m3,直徑為Φ10ι πΓΦ60πιπι。以下介紹一個反應(yīng)器實施例及污水處理效果:生物轉(zhuǎn)籠長度為60mm，盤片直徑為150mm，盤片總面積為0.35m2，包裹的無紡布層厚度為5mm，盤片上生物膜保護(hù)網(wǎng)與無紡布的距離為5mm，金屬網(wǎng)孔徑為4.75mm，絲徑1mm，目數(shù)為5目，轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器的有效容積為20L，轉(zhuǎn)籠內(nèi)填充青島思普潤水處理有限公司研發(fā)生產(chǎn)的生物載體填料SPR-1 (其有效比表面積為500m2/m3)，填充率為30%，轉(zhuǎn)速為2 4r/min，單位面積的最大生物量可達(dá)0.2^0.25kg/ m2，生物體的附著率可達(dá)97% 99%，當(dāng)浸沒率為80%，HRT=116h時，該反應(yīng)器的最大氮去除負(fù)荷可達(dá)4.2kg NH4+-N/L.d，TN去除率可達(dá)80%以上。本反應(yīng)器的使用方法和工作過程:生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器在運(yùn)行OSANRP的整個過程中，先向填料室28中填充具有較大比表面的生物載體填料12。在厭氧條件下培養(yǎng)AAOB時，打開位置最高的出水口 9，其余出水口關(guān)閉，同時用控制塞塞緊氣體收集裝置上的氣孔8，當(dāng)反應(yīng)容器底部曝入一定量的氮氣排凈反應(yīng)容器內(nèi)空氣時，用控制塞塞緊溶解氧控制孔5，此時盤片I完全浸入污水中，整個反應(yīng)容器內(nèi)形成了一個完全適宜于AAOB生長的厭氧環(huán)境。與此同時，在驅(qū)動裝置3的作用下，轉(zhuǎn)軸4帶動轉(zhuǎn)籠一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤充分與`反應(yīng)容器中的污水接觸，這有助于轉(zhuǎn)盤和填料掛膜均勻、提高基質(zhì)的傳質(zhì)效率。當(dāng)生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器中AAOB達(dá)到一定的菌體濃度后，向反應(yīng)器中接種Α0Β，此時打開溶解氧控制孔5的控制塞，改用相對位置較低的出水口 9出水，反應(yīng)容器內(nèi)污水液面下降，轉(zhuǎn)盤下部浸入污水中，上部暴露在空氣中。此時可視處理情況逐漸降低曝氣量或停止曝氣，當(dāng)停止曝氣運(yùn)行正常后即可打開氣體收集裝置收集反應(yīng)生成逸出的氣體便于研究反應(yīng)器的脫氮效率。當(dāng)轉(zhuǎn)盤I和轉(zhuǎn)籠轉(zhuǎn)入污水中時，轉(zhuǎn)盤上和轉(zhuǎn)籠內(nèi)填料上生物膜吸附污水中的反應(yīng)底物(NH4+),完成厭氧氨氧化過程；當(dāng)轉(zhuǎn)盤I和圓筒轉(zhuǎn)出污水時，空氣中的氧不斷擴(kuò)散進(jìn)入轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)籠內(nèi)填料上的生物膜中，完成亞硝化過程。這樣轉(zhuǎn)盤上的生物膜不斷交替的浸入污水中和暴露在空氣中，實現(xiàn)了單級自養(yǎng)脫氮。同時還可調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速和出水口位置來控制亞硝化和厭氧氨氧化反應(yīng)進(jìn)程。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，包括封閉的反應(yīng)容器(2)，反應(yīng)容器(2 )內(nèi)設(shè)有若干生物盤片(1)、曝氣裝置和內(nèi)加熱裝置，在反應(yīng)容器(2 )壁上設(shè)有出水口(9);其特征在于:所有生物盤片(1)平行排布，在相鄰兩盤片(1)間設(shè)有圓筒網(wǎng)(27)，圓筒網(wǎng)直徑與盤片直徑匹配，圓筒網(wǎng)(27)兩端固定在對應(yīng)的盤片(1)上，一轉(zhuǎn)軸套筒(4)從所有的盤片和圓筒網(wǎng)中心穿過；盤片采用高分子塑料制成并在其外包裹無紡布層(23);每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的兩端分別設(shè)有與盤片平行的生物膜保護(hù)網(wǎng)(24)，生物膜保護(hù)網(wǎng)(24)與無紡布層(23)保持一定間距以保護(hù)無紡布上所掛的生物膜；圓筒網(wǎng)(27)和兩生物膜保護(hù)網(wǎng)(24)之間形成填料室(28)，每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的填料室(28)通過三個沿長度方向的填料室隔網(wǎng)(29)在圓周方向等角度分隔為三個小填料室；每個小填料室內(nèi)填充有生物載體填料(12);所述出水口(9)有多個且位于反應(yīng)容器(2)壁上不同高度，每個出水口(9)均帶有控制塞；在反應(yīng)容器(2 )頂端設(shè)有可開合的反應(yīng)器蓋(6 )，反應(yīng)器蓋(6 )上設(shè)有對反應(yīng)容器產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集的氣體收集裝置(7 )和帶控制塞的溶解氧控制孔(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:本生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器還包括位于反應(yīng)容器外的外加熱循環(huán)裝置，外加熱循環(huán)裝置包括加熱水箱(14)和加熱水循環(huán)泵(15)，加熱水箱(14)、加熱水循環(huán)泵(15)和反應(yīng)容器通過管道連接形成循環(huán)回路，在管道上設(shè)有水體流量計(22)，加熱水箱中設(shè)有電加熱器，加熱水箱中的電加熱器和反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)加熱裝置分別與數(shù)顯溫控儀(13)連接，通過調(diào)節(jié)數(shù)顯溫控儀的電流按鈕來調(diào)控加熱溫度，電加熱器加熱溫度大于內(nèi)加熱裝置加熱溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述曝氣裝置包括依次連接的儲氣瓶(19)、減壓閥(18)、氣體流量計(17)和曝氣管(10)，曝氣管(10)位于反應(yīng)容器(2)底部，曝氣管上均勻分布有曝氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)軸套筒(4)套在轉(zhuǎn)軸(26)上，轉(zhuǎn)軸(26)與驅(qū)動其轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置(3)連接，轉(zhuǎn)軸套筒(4)與轉(zhuǎn)軸(26)固定可同步轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)軸套筒(4)為高分子塑料套管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述生物膜保護(hù)網(wǎng)(24)與對應(yīng)的無紡布層(23)的距離為5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述每個小填料室對應(yīng)的圓筒網(wǎng)上設(shè)置有可開合的門(30)，門的面積為與其對應(yīng)的圓筒網(wǎng)面積的1/3，打開該門能方便的更換生物載體填料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述圓筒網(wǎng)(27)、生物膜保護(hù)網(wǎng)(24)和填料室隔網(wǎng)(29)均為不銹鋼金屬網(wǎng)，該不銹鋼金屬網(wǎng)網(wǎng)孔小于生物載體填料大小以阻止生物載體填料通過，絲徑為1-1.6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，其特征在于:所述生物載體填料(12)有效比表面積≥500m2/m3，直徑為Φ10mm-Φ60mm。
專利摘要本實用新型公開了一種實現(xiàn)單級自養(yǎng)脫氮工藝的生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器，反應(yīng)容器內(nèi)設(shè)有若干生物盤片、曝氣裝置和內(nèi)加熱裝置，在反應(yīng)容器壁上設(shè)有出水口。相鄰兩盤片間設(shè)有圓筒網(wǎng)，圓筒網(wǎng)固定在盤片上，轉(zhuǎn)軸套筒從所有的盤片和圓筒網(wǎng)中心穿過。盤片采用高分子塑料制成并在其外包裹無紡布層；每個圓筒網(wǎng)內(nèi)的兩端分別設(shè)有生物膜保護(hù)網(wǎng)。所述出水口有多個且位于反應(yīng)容器壁上不同高度；在反應(yīng)容器頂端設(shè)有可開合的反應(yīng)器蓋，反應(yīng)器蓋上設(shè)有氣體收集裝置和溶解氧控制孔。本實用新型盤片及填料的掛膜周期短，填料的附著性能好，反應(yīng)器內(nèi)基質(zhì)混合均勻，傳質(zhì)效果良好；反應(yīng)器內(nèi)溶解氧易于控制，增強(qiáng)了反應(yīng)器的脫氮性能，且節(jié)省運(yùn)行成本和能耗。
文檔編號C02F3/28GK203007015SQ201320027129
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者方芳, 朱友利, 郭勁松, 張呈, 楊艷清, 武文會, 劉智萍, 周安興 申請人:重慶大學(xué)