一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置及其方法。装置包括反应罐和种子罐两部分，由外设流加管连接；从下到上，反应罐依次设有排泥区、布水区、反应区和三相分离区，种子罐依次设有储液区、育种区和蓄能区。反应罐中废水由进水口泵入，经布水区进入反应区进行铁盐脱氮；气液固混合物于三相分离区分离；老化污泥经排泥口排出。种子罐中培养液由储液区进入育种区，种泥代谢产气，气压使得蓄能区加液管液面上升，形成压差。打开流加管阀门，压差推动育种区污泥进入反应罐。该装置将种泥培育和废水脱氮分区，可各自优化；种子罐自身产气蓄能，驱动种泥流加，无需外动力；反应罐不断补充高活性污泥，脱氮高效稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置及其方法。
技术介绍
自1996年实施“一控双达标”政策以来，我国废水有机物含量得到有效控制，氮素污染上升为主要环境问题。根据2014年中国环境公报显示，年氨氮排放量达238.5万吨，地表水氨氮含量依然超标，水体富营养化严重，水体氮素去除依然是亟待解决的重大环保问题。传统反硝化技术多采用有机物作为电子供体，而对于低C/N比废水的处理，额外添加有机物不仅增加投资成本，也极易造成二次污染。探寻新型反硝化电子供体，研发自养反硝化技术势在必行。利用亚铁盐进行自养脱氮是近二十年的重大发现，它有效避免了二次污染，同时产生可用于废水除磷的三价铁。然而，三价铁极易沉淀，中性条件下即可形成铁氧化物或铁氢氧化物等致密高铁盐化合物聚集在细胞表面，阻碍细胞与外界进行物质交流，使细胞逐渐失活，甚至死亡。目前已见报道的铁盐脱氮反应装置的最高基质去除速率仅为0.16±0.01kg-N/(m3d)，远远低于传统异养反硝化技术的去除速率。破解铁盐脱氮活性污泥“老化”问题，是研发高效铁盐脱氮技术的关键所在。针对上述问题，本专利技术设计了自流加式高效铁盐脱氮反应装置，构建了铁盐脱氮种泥自流加方法，通过间歇式流加“新生”高效铁盐脱氮污泥，逐步取代反应装置中“老化”铁盐脱氮污泥，实现反应装置内部污泥的更新换代，保持反应装置铁盐脱氮的高效性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置，利用种泥自身产气蓄能，实现菌种自流加；利用“新生”高效铁盐脱氮活性污泥取代“老化”铁盐脱氮活性污泥，实现装置内部活性污泥的更新换代，保持反应装置铁盐脱氮的高效性。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置，装置整体分为反应罐和种子罐两部分，反应罐包括排泥区、布水区、反应区和三相分离区，种子罐包括储液区、育种区和蓄能区，装置具体包括第一排泥口、进水口、布水器、下取样口、中取样口、上取样口、加泥口、流加管、侧分离挡板、分离挡板、出水口、分离排气口、第一排气口、流加阀门、半球储液器、交换管、第二排泥口、育种罐、滤网、第二排气口、储能管、蓄能罐和第三排气口；反应罐自下而上依次设有排泥区、布水区、反应区和三相分离区；排泥区下部设有第一排泥口，上部与布水区贯通；布水区下部罐体外壁设有进水口，内部中心处设有布水器，，进水口2与布水器3相连，布水区Ⅱ上部与反应区贯通；反应区罐体外壁依次设有下取样口、中取样口和上取样口，内部上端对称设有加泥口，上部与三相分离区贯通；三相分离区罐体内壁设有侧分离挡板，内部上端设置主分离挡板，主分离挡板上端连接分离排气口，罐体外壁依次设有出水口和第一排气口。反应罐与种子罐隔断，通过外设流加管连接，流加管下端相接加泥口，中部设有流加阀门，上端相接第二排泥口。种子罐自下而上依次设有储液区、育种区和蓄能区；储液区下部设有半球储液器，半球储液器上端连接交换管，交换管顶端安装滤网并伸入育种区；育种区主体为育种罐，其下端固定在交换管中部侧壁，育种罐下部设有第二排泥口与流加管上端相接，育种罐上部罐体外壁设置第二排气口；蓄能区包括储能管、蓄能罐和第三排气口，储能管穿过育种罐，下端伸入半球储液器，上端连接蓄能罐，蓄能罐上部中心处设置第三排气口。作为优选，所述的反应罐和种子罐体积比为1:1；反应罐中排泥区、布水区、反应区和三相分离区的体积之比为1:1:10:6；种子罐中储液区、育种区和蓄能区的体积之比为1:1:1。作为优选，所述的反应罐内第一排泥口垂直设置，口径与反应罐的内径之比为3:10，方便排泥。作为优选，所述的反应罐内布水器侧边打孔，保证布水均匀，同时防止堵塞；孔呈长方形，长40mm，宽10mm，孔与孔之间间距为8mm。作为优选，所述的种子罐内储能管高出育种罐94mm，高出部分占铁盐脱氮反应装置总高的1/10。作为优选，所述的流加管与育种罐底板垂直，夹角为90°。本专利技术的另一目的在于提供一种使用所述装置的菌种自流加方法，步骤如下：反应罐连续进水，含硝氮和亚铁的废水经进水口进入反应装置布水区，经布水器均匀布水后进入反应区完成铁盐脱氮；污泥随水流上浮，气液固混合物于三相分离区分离，污泥下沉，气体经分离排气口溢出，达标水经出水口排放；随着时间的推移，反应罐内铁盐脱氮污泥逐步“老化”，活性降低，铁盐脱氮效能下降，打开第一排泥口使反应罐下部“老化”污泥排出反应装置；种子罐采用续批培养，打开第二排气口，使育种区与大气连通；种泥培养液由蓄能罐加入，经储能管流入半球储液器，进而经交换管和滤网进入育种罐将种泥淹没，液面逐渐升至第二排气口下端，此时储能管与育种罐内液面持平；关闭第二排气口，育种罐完全密封，罐内种泥代谢产气，推动培养液经由交换管、半球储液器回流入储能管，使得储能管内液面上升，此时储能管内液面逐步高出育种罐内液面，形成势差；待储能管内液面上升至蓄能罐下端时，打开流加阀门，使“新生”种泥在压差作用下经流加管流入反应罐，完成菌种自流加过程；反应装置通过定期“排泥”和“加泥”，完成反应装置反应区铁盐脱氮污泥的更新换代，保证反应装置铁盐脱氮高效能。本专利技术的有益效果是：1)反应装置包括反应罐和种子罐两部分，反应罐进行废水脱氮，种子罐进行种泥培育，分区明确，可各自优化，方便操作；2)种子罐利用自身产气蓄能，驱动种泥流加，设计巧妙，无需外动力，低耗节能；3)反应罐接收“新生”高活性铁盐脱氮种泥，淘汰“老化”低活性铁盐脱氮污泥，完成反应装置内部活性污泥的更新换代，维持反应装置铁盐脱氮的高效性和稳定性。附图说明图1是菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置剖面图；图2是菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置种子罐(B)b-b截面图；图3是菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置反应罐(A)a-a截面图；图4是菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置布水器(3)剖面图；图中：反应罐(A)、种子罐(B)；排泥区(Ⅰ)、布水区(Ⅱ)、反应区(Ⅲ)、三相分离区(Ⅳ)、储液区(Ⅴ)、育种区(Ⅵ)、蓄能区(Ⅶ)；第一排泥口(1)、进水口(2)、布水器(3)、下取样口(4)、中取样口(5)、上取样口(6)、加泥口(7)、流加管(8)、侧分离挡板(9)、分离挡板(10)、出水口(11)、分离排气口(12)、第一排气口(13)、流加阀门(14)、半球储液器(15)、交换管(16)、第二排泥口(17)、育种罐(18)、滤网(19)、第二排气口(20)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置，其特征在于：装置由反应罐(A)和种子罐(B)组成，反应罐(A)包括排泥区(Ⅰ)、布水区(Ⅱ)、反应区(Ⅲ)和三相分离区(Ⅳ)，种子罐(B)包括储液区(Ⅴ)、育种区(Ⅵ)和蓄能区(Ⅶ)，装置具体包括第一排泥口(1)、进水口(2)、布水器(3)、下取样口(4)、中取样口(5)、上取样口(6)、加泥口(7)、流加管(8)、侧分离挡板(9)、分离挡板(10)、出水口(11)、分离排气口(12)、第一排气口(13)、流加阀门(14)、半球储液器(15)、交换管(16)、第二排泥口(17)、育种罐(18)、滤网(19)、第二排气口(20)、储能管(21)、蓄能罐(22)和第三排气口(23)；反应罐(A)自下而上依次设有排泥区(Ⅰ)、布水区(Ⅱ)、反应区(Ⅲ)和三相分离区(Ⅳ)；排泥区(Ⅰ)下部设有第一排泥口(1)，上部与布水区(Ⅱ)贯通；布水区(Ⅱ)下部罐体外壁设有进水口(2)，内部中心处设有布水器(3)，进水口(2)与布水器(3)相连，布水区(Ⅱ)上部与反应区(Ⅲ)贯通；反应区(Ⅲ)罐体外壁自下而上依次设有下取样口(4)、中取样口(5)和上取样口(6)，内部上端对称设有加泥口(7)，上部与三相分离区(Ⅳ)贯通；三相分离区(Ⅳ)罐体内壁设有侧分离挡板(9)，内部上端设置主分离挡板(10)，主分离挡板(10)上端连接分离排气口(12)，罐体外壁自下而上依次设有出水口(11)和第一排气口(13)；反应罐(A)与种子罐(B)隔断，通过外设流加管(8)连接，流加管(8)下端相接加泥口(7)，中部设有流加阀门(14)，上端相接第二排泥口(17)；种子罐(B)自下而上依次设有储液区(Ⅴ)、育种区(Ⅵ)和蓄能区(Ⅶ)；储液区(Ⅴ)下部设有半球储液器(15)，半球储液器(15)上端连接交换管(16)，交换管(16)顶端安装滤网(19)并伸入育种区(Ⅵ)；育种区(Ⅵ)主体为育种罐(18)，其下端固定在交换管(16)中部侧壁，育种罐(18)下部设有第二排泥口(17)与流加管(8)上端相接，育种罐(18)上部罐体外壁设置第二排气口(20)；蓄能区(Ⅶ)包括储能管(21)、蓄能罐(22)和第三排气口(23)，储能管(21)穿过育种罐(18)，下端伸入半球储液器(15)，上端连接蓄能罐(22)，蓄能罐(22)上部中心处设置第三排气口(23)。...

【技术特征摘要】
1.一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置，其特征在于：装置由反应罐(A)和种子罐
(B)组成，反应罐(A)包括排泥区(Ⅰ)、布水区(Ⅱ)、反应区(Ⅲ)和三相分离区(Ⅳ)，种子罐
(B)包括储液区(Ⅴ)、育种区(Ⅵ)和蓄能区(Ⅶ)，装置具体包括第一排泥口(1)、进水口(2)、
布水器(3)、下取样口(4)、中取样口(5)、上取样口(6)、加泥口(7)、流加管(8)、侧分离挡板
(9)、分离挡板(10)、出水口(11)、分离排气口(12)、第一排气口(13)、流加阀门(14)、半球储
液器(15)、交换管(16)、第二排泥口(17)、育种罐(18)、滤网(19)、第二排气口(20)、储能管
(21)、蓄能罐(22)和第三排气口(23)；
反应罐(A)自下而上依次设有排泥区(Ⅰ)、布水区(Ⅱ)、反应区(Ⅲ)和三相分离区(Ⅳ)；
排泥区(Ⅰ)下部设有第一排泥口(1)，上部与布水区(Ⅱ)贯通；布水区(Ⅱ)下部罐体外壁设
有进水口(2)，内部中心处设有布水器(3)，进水口(2)与布水器(3)相连，布水区(Ⅱ)上部与
反应区(Ⅲ)贯通；反应区(Ⅲ)罐体外壁自下而上依次设有下取样口(4)、中取样口(5)和上
取样口(6)，内部上端对称设有加泥口(7)，上部与三相分离区(Ⅳ)贯通；三相分离区(Ⅳ)罐
体内壁设有侧分离挡板(9)，内部上端设置主分离挡板(10)，主分离挡板(10)上端连接分离
排气口(12)，罐体外壁自下而上依次设有出水口(11)和第一排气口(13)；
反应罐(A)与种子罐(B)隔断，通过外设流加管(8)连接，流加管(8)下端相接加泥口
(7)，中部设有流加阀门(14)，上端相接第二排泥口(17)；
种子罐(B)自下而上依次设有储液区(Ⅴ)、育种区(Ⅵ)和蓄能区(Ⅶ)；储液区(Ⅴ)下部
设有半球储液器(15)，半球储液器(15)上端连接交换管(16)，交换管(16)顶端安装滤网
(19)并伸入育种区(Ⅵ)；育种区(Ⅵ)主体为育种罐(18)，其下端固定在交换管(16)中部侧
壁，育种罐(18)下部设有第二排泥口(17)与流加管(8)上端相接，育种罐(18)上部罐体外壁
设置第二排气口(20)；蓄能区(Ⅶ)包括储能管(21)、蓄能罐(22)和第三排气口(23)，储能管
(21)穿过育种罐(18)，下端伸入半球储液器(15)，上端连接蓄能罐(22)，蓄能罐(22)上部中
心处设置第三排气口(23)。
2.根据权利要求1所述的一种菌种自流加式高效铁盐脱氮反应装置，其特征在于反应
罐(A)和种子罐(B)体积比为1:1；反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑平，王茹，杨程，张萌，叶贞，许少怡，戴陈琳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33