一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器。光催化电子供应区设电子供体进料口，水平折流板、阶梯折流墙和电子供体回流口；光催化短程硝酸盐还原区设硝氮进料口、水平折流板、阶梯折流墙和溢流口；上述两区的阶梯折流墙互连形成密闭光催化室；光催化室设灯光抽屉、灯管和电源接口；溢流口右侧即厌氧氨氧化区，每个反应隔室均包含L型折流板和挡液板；厌氧氨氧化区与分离区通过末端反应隔室的右侧挡液板隔开；分离区中部设回流口，上端设安全口，区内设聚偏二氟乙烯（PDVF）出水膜组件；各区顶端均设排气口。本实用新型专利技术具有脱氮完全、电子利用率高，反应效率快等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及脱氮反应器。尤其涉及一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器。
技术介绍
《2013中国环境状况公报》显示，废水氨氮排放量达245.7万吨。污染所致的湖泊“水华”及近海“赤潮”频频发生，已危及农业、渔业、旅游业等诸多行业，并对饮水卫生和食品安全构成严重威胁。废水氮素排放是引发水体富营养化，造成水体生态系统紊乱的重要致因，废水脱氮已成为环境保护的当务之急。与传统脱氮工艺相比，厌氧氨氧化（Anammox）工艺具有容积效率高、供氧能耗省、污泥产量少、不需外加碳源等优点，特别适用于高浓度氨氮废水的脱氮处理。2002年，世界上第一个生产性Anammox反应器已于在荷兰鹿特丹市城市污水处理厂投入运行，用于处理厌氧污泥消化液，其容积氮去除速率高达9.5 kg/(m3·d)，显示出诱人的应用前景。然而，对于同时含氨氮和硝氮废水的控制，单一的Anammox工艺难以奏效。就Anammox反应而言，氨和亚硝酸盐反应约产生10%NO3-(1)，无法完成完全脱氮。因此，开发脱除氨氮和硝氮的组合工艺具有重要的现实意义。NH4+ +1.32NO2- +0.066HCO3- +0.13H+→1.02N2 + 0.26NO3- +0.066CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O      （1）以厌氧氨氧化反应为基础，以半镀铜的n型半导体材料TiO2为光催化剂，在光照条件下，TiO2能形成价带和导带，分别形成氧化端和还原端；利用TiO2的这种性质，以及金属铜对电子的有效捕获能力，可构建光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化工艺，在厌氧条件下实现硝氮和氨氮的同步脱除。在完成同步去除氨氮和硝氮的同时，本技术解决了反硝化脱氮电子利用率不高的问题，减少了电子供体的消耗，实现了有效电子利用率的最大化。该脱氮工艺具有高效、低耗、脱氮完全等优势。电子供体+ NO3-  → NO2-+CO2                                                  （2）。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有脱氮技术的不足，提供一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器。卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，从左到右依次为光催化电子供应区、光催化短程硝酸盐还原区、厌氧氨氧化区和分离区；光催化电子供应区底端设电子供体进料口，上部设有电子供体回流口，区内设三组阶梯折流墙和三组水平折流板；光催化短程硝酸盐还原区底端设硝氮进料口，上部设有溢流口，光催化短程硝酸盐还原区内对称设有与光催化电子供应区内相对应的三组阶梯折流墙和三组水平折流板；光催化电子供应区和光催化短程硝酸盐还原区区之间的隔墙两侧相对应的一对阶梯折流墙相连形成一密闭光催化室；光催化室内设灯光抽屉、灯管和电源接口；溢流口右侧设有厌氧氨氧化区；厌氧氨氧化区内分设两个反应隔室，每个隔室包含下向流室和上向流室，其中下向流室右侧壁为L型折流板，上向流室右侧壁为挡液板；厌氧氨氧化区与分离区通过第二反应隔室的右侧挡液板隔开；分离区中部设回流口，上部设安全口，区内设一出水膜组件，一出水膜组件通过出水管外连出水泵；回流口通过回流泵与硝氮进料口相通，电子供体回流口与电子供体进料口相通；各区顶端均设排气口。所述的光催化电子供应区、光催化短程硝酸盐还原区、厌氧氨氧化区和分离区四区的高度比为1:1:1:1，宽度比为1:1:1:1，长度比为1：1：(0.5~2)：(0.3~1)。所述的三对阶梯折流墙的间距相等，间距为反应器高度的1/5~1/7，由下至上第一对阶梯折流墙底部距反应器底端的距离为反应器高度的1/5~1/7，每对折流墙连成的光催化室占光催化电子供应区和光催化短程硝酸盐还原区总体积的1/24~5/24。所述的光催化电子供应区的左侧设有的三组水平折流板中，由下至上第三对水平折流板距反应器顶端的距离为反应器高度的1/5~1/6，相邻的阶梯折流墙与水平折流板的间距为反应器高度的1/5~1/6。所述的阶梯折流墙采用0.1cm~8cm透光性绝缘材料，其外表均匀涂布一层厚度为1nm~100μm的TiO2半导体催化膜，在光催化短程硝酸盐还原区阶梯折流墙外表面的TiO2半导体催化膜之上镀有一层厚度为1μm~100μm的电镀铜层。所述的灯光抽屉以抽拉形式内嵌于光催化室内，灯管呈纵列并联排列于灯光抽屉内，电源连接口位于每个灯光抽屉外部。所述的L型折流板的折角为45~60度，折角伸入上向流室横截面中心处；L型折流板底端距反应器底端的距离与折角处距左挡液板的距离相等；L型折流板将每个反应隔室分为下向流室与上向流室，两者宽度之比为1：(3~5)。所述的电子供体回流口所处高度为反应器高度的7/8~8/9，溢流口所处高度为反应器高度的5/6~6/7，挡液板顶端所处高度为反应器高度的3/4~4/5，安全口所处高度为反应器高度的10/11~11/12，回流口所处高度为反应器高度的2/3~7/10，即五个位置的相对高低顺序为安全口、电子供体回流口、溢流口、挡液板顶端和回流口。所述的光催化电子供应区、光催化短程硝酸盐还原区、厌氧氨氧化区的两个隔室和分离区顶端分别设有一个排气口，其直径为20 mm~50 mm，排气口与电子供体回流口、安全口、回流口的直径比为1：(1~2)：(1~2)：(1~2)。所述的出水膜组件的膜材料为聚偏二氟乙烯，平均孔径为0.005μm~1μm，膜丝内径为0.6 mm~0.9 mm，膜丝外径为1.0 mm~1.5 mm，膜丝身长为反应器高的1/2~2/3，膜底距反应器底的距离为反应器总高度的1/5~1/4，膜顶比安全口低50 mm~100 mm。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1）光催化短程反硝化速度快，产物NO2-选择性高，电子利用率是现有技术的1.5~2倍。2）采用玻璃材料作为固化TiO2半导体催化剂的载体，增加了TiO2半导体催化剂持久性，无需净水与催化剂的分离步骤。3）采用TiO2半导体催化膜表面镀铜的方式，增强了电子定向流动性，提高了反应效率。4）光源组采用抽拉式设计，更换便捷，提高了设备运行效率。5）水流由导流板引导上下折流前进，逐个通过反应室内的颗粒污泥床层，延长了厌氧颗粒污泥在厌氧氨氧化区的停留时间，维持了反应器的高效运行。6）采用PDVF高效分离液、固相，保证了出水水质。附图说明图1是卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器结构示意图；图2是本技术的光催化室横截面图；图3是本技术的A、B段连接处纵截面图；图中：电子供体进料口1、阶梯折流墙2、水平折流板3、电子供体回流口4、排气口5溢流口6、L型折流板7、挡液板8、硝氮进料口9、回流泵10、回流口11、出水口12、安全口13、出水膜组件14、出水泵15。具体实施方式如图1、2、3所示，一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，从左到右依次为光催化电子供应区A、光催化短程硝酸盐还原区B、厌氧氨氧化区C和分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，其特征在于反应器从左到右依次为光催化电子供应区（A）、光催化短程硝酸盐还原区（B）、厌氧氨氧化区（C）和分离区（D）；光催化电子供应区（A）底端设电子供体进料口（1），上部设有电子供体回流口（4），区内设三组阶梯折流墙（2）和三组水平折流板（3）；光催化短程硝酸盐还原区（B）底端设硝氮进料口（9），上部设有溢流口（6），光催化短程硝酸盐还原区（B）内对称设有与光催化电子供应区（A）内相对应的三组阶梯折流墙（2）和三组水平折流板（3）；光催化电子供应区（A）和光催化短程硝酸盐还原区（B）区之间的隔墙两侧相对应的一对阶梯折流墙（2）相连形成一密闭光催化室；光催化室内设灯光抽屉（2‑1）、灯管（2‑2）和电源接口（2‑3）；溢流口（6）右侧设有厌氧氨氧化区（C）；厌氧氨氧化区（C）内分设两个反应隔室，每个隔室包含下向流室和上向流室，其中下向流室右侧壁为L型折流板（7），上向流室右侧壁为挡液板（8）；厌氧氨氧化区（C）与分离区（D）通过第二反应隔室（C2）的右侧挡液板（8）隔开；分离区（D）中部设回流口（11），上部设安全口（13），区内设一出水膜组件（12），一出水膜组件（12）通过出水管（14）外连出水泵（15）；回流口（11）通过回流泵（10）与硝氮进料口（9）相通，电子供体回流口（4）与电子供体进料口（1）相通；各区顶端均设排气口（5）。...

【技术特征摘要】
1.一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，其特征在于反应器从左到右依次为光催化电子供应区（A）、光催化短程硝酸盐还原区（B）、厌氧氨氧化区（C）和分离区（D）；光催化电子供应区（A）底端设电子供体进料口（1），上部设有电子供体回流口（4），区内设三组阶梯折流墙（2）和三组水平折流板（3）；光催化短程硝酸盐还原区（B）底端设硝氮进料口（9），上部设有溢流口（6），光催化短程硝酸盐还原区（B）内对称设有与光催化电子供应区（A）内相对应的三组阶梯折流墙（2）和三组水平折流板（3）；光催化电子供应区（A）和光催化短程硝酸盐还原区（B）区之间的隔墙两侧相对应的一对阶梯折流墙（2）相连形成一密闭光催化室；光催化室内设灯光抽屉（2-1）、灯管（2-2）和电源接口（2-3）；溢流口（6）右侧设有厌氧氨氧化区（C）；厌氧氨氧化区（C）内分设两个反应隔室，每个隔室包含下向流室和上向流室，其中下向流室右侧壁为L型折流板（7），上向流室右侧壁为挡液板（8）；厌氧氨氧化区（C）与分离区（D）通过第二反应隔室（C2）的右侧挡液板（8）隔开；分离区（D）中部设回流口（11），上部设安全口（13），区内设一出水膜组件（12），一出水膜组件（12）通过出水管（14）外连出水泵（15）；回流口（11）通过回流泵（10）与硝氮进料口（9）相通，电子供体回流口（4）与电子供体进料口（1）相通；各区顶端均设排气口（5）。
2.根据权利要求1所述的一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的光催化电子供应区（A）、光催化短程硝酸盐还原区（B）、厌氧氨氧化区（C）和分离区（D）四区的高度比为1:1:1:1，宽度比为1:1:1:1，长度比为1：1：(0.5~2)：(0.3~1)。
3.根据权利要求1所述的一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的三对阶梯折流墙（2）的间距相等，间距为反应器高度的1/5~1/7，由下至上第一对阶梯折流墙（2）底部距反应器底端的距离为反应器高度的1/5~1/7，每对折流墙连成的光催化室占光催化电子供应区（A）和光催化短程硝酸盐还原区（B）总体积的1/24~5/24。
4.根据权利要求1所述的一种卧式光催化短程反硝化耦合厌氧氨氧化反应器，其特征在于所述的光催化电子供应区（A）的左侧设有的三组水平折流板（3）中，由下至上第三对水平折流板（3）距反应器顶端的距离为反应器高度的1/5~1/6，相邻的阶梯折流墙（2）与水平折流板（3）的间距为反应器高度的1/5~1/6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑平，厉巍，王东豪，陈俊杰，林潇羽，李晨旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33