一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置。裝置包括反應罐和種子罐兩部分，由外設流加管連接；從下到上，反應罐依次設有排泥區、布水區、反應區和三相分離區，種子罐依次設有儲液區、育種區和蓄能區。反應罐中廢水由進水口泵入，經布水區進入反應區進行鐵鹽脫氮；氣液固混合物于三相分離區分離；老化污泥經排泥口排出。種子罐中培養液由儲液區進入育種區，種泥代謝產氣，氣壓使得蓄能區加液管液面上升，形成壓差。打開流加管閥門，壓差推動育種區污泥進入反應罐。該裝置將種泥培育和廢水脫氮分區，可各自優化；種子罐自身產氣蓄能，驅動種泥流加，無需外動力；反應罐不斷補充高活性污泥，脫氮高效穩定。
【專利說明】
一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置。
【背景技術】
[0002]自1996年實施“一控雙達標”政策以來，我國廢水有機物含量得到有效控制，氮素污染上升為主要環境問題。根據2014年中國環境公報顯示，年氨氮排放量達238.5萬噸，地表水氨氮含量依然超標，水體富營養化嚴重，水體氮素去除依然是亟待解決的重大環保問題。
[0003]傳統反硝化技術多采用有機物作為電子供體，而對于低C/N比廢水的處理，額外添加有機物不僅增加投資成本，也極易造成二次污染。探尋新型反硝化電子供體，研發自養反硝化技術勢在必行。
[0004]利用亞鐵鹽進行自養脫氮是近二十年的重大發現，它有效避免了二次污染，同時產生可用于廢水除磷的三價鐵。然而，三價鐵極易沉淀，中性條件下即可形成鐵氧化物或鐵氫氧化物等致密高鐵鹽化合物聚集在細胞表面，阻礙細胞與外界進行物質交流，使細胞逐漸失活，甚至死亡。目前已見報道的鐵鹽脫氮反應裝置的最高基質去除速率僅為0.16±
0.01kg_N/(m3d)，遠遠低于傳統異養反硝化技術的去除速率。破解鐵鹽脫氮活性污泥“老化”問題，是研發高效鐵鹽脫氮技術的關鍵所在。
[0005]針對上述問題，本實用新型設計了自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，構建了鐵鹽脫氮種泥自流加方法，通過間歇式流加“新生”高效鐵鹽脫氮污泥，逐步取代反應裝置中“老化”鐵鹽脫氮污泥，實現反應裝置內部污泥的更新換代，保持反應裝置鐵鹽脫氮的高效性和穩定性。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，利用種泥自身產氣蓄能，實現菌種自流加;利用“新生”高效鐵鹽脫氮活性污泥取代“老化”鐵鹽脫氮活性污泥，實現裝置內部活性污泥的更新換代，保持反應裝置鐵鹽脫氮的尚效性。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型采用的具體技術方案如下:
[0008]—種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，裝置整體分為反應罐和種子罐兩部分，反應罐包括排泥區、布水區、反應區和三相分離區，種子罐包括儲液區、育種區和蓄能區，裝置具體包括第一排泥口、進水口、布水器、下取樣口、中取樣口、上取樣口、加泥口、流加管、側分離擋板、分離擋板、出水口、分離排氣口、第一排氣口、流加閥門、半球儲液器、交換管、第二排泥口、育種罐、濾網、第二排氣口、儲能管、蓄能罐和第三排氣口；
[0009]反應罐自下而上依次設有排泥區、布水區、反應區和三相分離區；排泥區下部設有第一排泥口，上部與布水區貫通;布水區下部罐體外壁設有進水口，內部中心處設有布水器，，進水口 2與布水器3相連，布水區Π上部與反應區貫通;反應區罐體外壁依次設有下取樣口、中取樣口和上取樣口，內部上端對稱設有加泥口，上部與三相分離區貫通;三相分離區罐體內壁設有側分離擋板，內部上端設置主分離擋板，主分離擋板上端連接分離排氣口，罐體外壁依次設有出水口和第一排氣口。
[0010]反應罐與種子罐隔斷，通過外設流加管連接，流加管下端相接加泥口，中部設有流加閥門，上端相接第二排泥口。
[0011 ]種子罐自下而上依次設有儲液區、育種區和蓄能區；儲液區下部設有半球儲液器，半球儲液器上端連接交換管，交換管頂端安裝濾網并伸入育種區；育種區主體為育種罐，其下端固定在交換管中部側壁，育種罐下部設有第二排泥口與流加管上端相接，育種罐上部罐體外壁設置第二排氣口；蓄能區包括儲能管、蓄能罐和第三排氣口，儲能管穿過育種罐，下端伸入半球儲液器，上端連接蓄能罐，蓄能罐上部中心處設置第三排氣口。
[0012]作為優選，所述的反應罐和種子罐體積比為1:1;反應罐中排泥區、布水區、反應區和三相分離區的體積之比為1:1:10:6;種子罐中儲液區、育種區和蓄能區的體積之比為1:1:1。
[0013]作為優選，所述的反應罐內第一排泥口垂直設置，口徑與反應罐的內徑之比為3:10，方便排泥。
[0014]作為優選，所述的反應罐內布水器側邊打孔，保證布水均勻，同時防止堵塞;孔呈長方形，長40mm，寬I Omm，孔與孔之間間距為8mm。
[0015]作為優選，所述的種子罐內儲能管高出育種罐94mm，高出部分占鐵鹽脫氮反應裝置總高的1/10。
[0016]作為優選，所述的流加管與育種罐底板垂直，夾角為90°。
[0017]本實用新型的有益效果是:I)反應裝置包括反應罐和種子罐兩部分，反應罐進行廢水脫氮，種子罐進行種泥培育，分區明確，可各自優化，方便操作;2)種子罐利用自身產氣蓄能，驅動種泥流加，設計巧妙，無需外動力，低耗節能;3)反應罐接收“新生”高活性鐵鹽脫氮種泥，淘汰“老化”低活性鐵鹽脫氮污泥，完成反應裝置內部活性污泥的更新換代，維持反應裝置鐵鹽脫氮的高效性和穩定性。
【附圖說明】
[0018]圖1是菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置剖面圖；
[0019]圖2是菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置種子罐(B)b-b截面圖；
[0020]圖3是菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置反應罐(A)a-a截面圖；
[0021]圖4是菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置布水器(3)剖面圖；
[0022]圖中:反應罐(A)、種子罐(B);排泥區(I)、布水區(Π)、反應區(ΙΠ)、三相分離區(IV)、儲液區(V)、育種區(VI)、蓄能區(W);第一排泥口(I)、進水口(2)、布水器(3)、下取樣口(4)、中取樣口(5)、上取樣口(6)、加泥口(7)、流加管(8)、側分離擋板(9)、分離擋板
(10)、出水口(11)、分離排氣口(12)、第一排氣口(13)、流加閥門(14)、半球儲液器(15)、交換管(16)、第二排泥口(17)、育種罐(18)、濾網(19)、第二排氣口(20)、儲能管(21)、蓄能罐
(22)、第三排氣口(23)。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。若沒有特殊說明或沖突，各優選實施方式可以任意組合。
[0024]如圖1、2、3、4所示，一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置。裝置整體分為反應罐A和種子罐B兩部分;反應罐A包括排泥區1、布水區Π、反應區ΙΠ和三相分離區IV，種子罐B包括儲液區V、育種區VI和蓄能區W，裝置具體來說包括第一排泥口 1、進水口 2、布水器3、下取樣口 4、中取樣口 5、上取樣口 6、加泥口 7、流加管8、側分離擋板9、分離擋板10、出水口
11、分離排氣口 12、第一排氣口 13、流加閥門14、半球儲液器15、交換管16、第二排泥口 17、育種罐18、濾網19、第二排氣口 20、儲能管21、蓄能罐22和第三排氣口 23。
[0025]反應罐A自下而上依次設有排泥區1、布水區Π、反應區ΙΠ和三相分離區IV;排泥區I下部設有第一排泥口 I，上部與布水區Π貫通;布水區Π下部罐體外壁設有進水口 2，內部中心處設有布水器3，，進水口 2與布水器3相連，布水區π上部與反應區m貫通;反應區m罐體外壁依次設有下取樣口 4、中取樣口 5和上取樣口 6，內部上端對稱設有加泥口 7，上部與三相分離區IV貫通;三相分離區IV罐體內壁設有側分離擋板9，內部上端設置主分離擋板10，主分離擋板10上端連接分離排氣口 12，罐體外壁依次設有出水口 11和第一排氣口 13。
[0026]反應罐A與種子罐B隔斷，通過外設流加管8連接，流加管8下端相接加泥口7，中部設有流加閥門14，上端相接第二排泥口 17。
[0027]種子罐B自下而上依次設有儲液區V、育種區VI和蓄能區W;儲液區V下部設有半球儲液器15，半球儲液器15上端連接交換管16，交換管16頂端安裝濾網19并伸入育種區VI;育種區VI主體為育種罐18，其下端固定在交換管16中部側壁，育種罐18下部設有第二排泥口 17與流加管8上端相接，育種罐18上部罐體外壁設置第二排氣口 20;蓄能區W包括儲能管21、蓄能罐22和第三排氣口 23，儲能管21穿過育種罐18，下端伸入半球儲液器15，上端連接蓄能罐22，蓄能罐22上部中心處設置第三排氣口 23。
[0028]上述各裝置的尺寸及比例可視實際情況進行設定。在本實施方式中，所述的反應罐A和種子罐B體積比為1:1;反應罐A中排泥區1、布水區Π、反應區ΙΠ和三相分離區IV的體積之比為1:1:10:6;種子罐B中儲液區V、育種區VI和蓄能區W的體積之比為1:1:1。所述的反應罐A內第一排泥口 I垂直設置，口徑與反應罐A的內徑之比為3:10，方便排泥。所述的反應罐A內布水器3側邊打孔，保證布水均勻，同時防止堵塞，且孔呈長方形，長40mm，寬10mm，孔與孔之間間距為8mm。所述的種子罐B內儲能管21高出育種罐1894mm，高出部分占鐵鹽脫氮反應裝置總高的1/10。所述的流加管8與育種罐18底板垂直，夾角α為90°。經過試驗，上述尺寸及比例能夠較好地完成本實用新型的試驗目的。
[0029]—種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置可采用玻璃鋼制作;所述的濾網19可采用不銹鋼制作。工作過程如下:反應罐A連續進水，含硝氮和亞鐵的廢水經進水口 2進入反應裝置布水區，經布水器3均勻布水后進入反應區m完成鐵鹽脫氮;污泥隨水流上浮，氣液固混合物于三相分離區IV分離，污泥下沉，氣體經分離排氣口 12溢出，達標水經出水口 11排放;隨著時間的推移，反應罐A內鐵鹽脫氮污泥逐步“老化”，活性降低，鐵鹽脫氮效能下降，打開第一排泥口 I使反應罐A下部“老化”污泥排出反應裝置;種子罐B采用續批培養，打開第二排氣口 20，使育種區VI與大氣連通;種泥培養液由蓄能罐22加入，經儲能管21流入半球儲液器15，進而經交換管16和濾網19進入育種罐18將種泥淹沒，液面逐漸升至第二排氣口 20下端，此時儲能管21與育種罐18內液面持平;關閉第二排氣口20，育種罐18完全密封，罐內種泥代謝產氣，推動培養液經由交換管16、半球儲液器15回流入儲能管21，使得儲能管21內液面上升，此時儲能管21內液面逐步高出育種罐18內液面，形成勢差;待儲能管21內液面上升至蓄能罐22下端時，打開流加閥門14，使“新生”種泥在壓差作用下經流加管8流入反應罐A，完成菌種自流加過程;反應裝置通過定期“排泥”和“加泥”，完成反應裝置反應區鐵鹽脫氮污泥的更新換代，保證反應裝置鐵鹽脫氮高效能。
【主權項】
1.一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于:裝置由反應罐(A)和種子罐(B)組成，反應罐(A)包括排泥區(I)、布水區(Π)、反應區(m)和三相分離區(IV)，種子罐(B)包括儲液區(V)、育種區(VI)和蓄能區(W)，裝置具體包括第一排泥口(1)、進水口(2)、布水器(3)、下取樣口(4)、中取樣口(5)、上取樣口(6)、加泥口(7)、流加管(8)、側分離擋板(9)、分離擋板(10)、出水口(11)、分離排氣口(12)、第一排氣口(13)、流加閥門(14)、半球儲液器(15)、交換管(16)、第二排泥口(17)、育種罐(18)、濾網(19)、第二排氣口(20)、儲能管(21)、蓄能罐(22)和第三排氣口(23); 反應罐(A)自下而上依次設有排泥區(I)、布水區(Π)、反應區(ΙΠ)和三相分離區(IV);排泥區(I)下部設有第一排泥口(I)，上部與布水區(Π)貫通;布水區(Π)下部罐體外壁設有進水口(2)，內部中心處設有布水器(3)，進水口(2)與布水器(3)相連，布水區(Π)上部與反應區(m)貫通;反應區(m)罐體外壁自下而上依次設有下取樣口(4)、中取樣口(5)和上取樣口(6)，內部上端對稱設有加泥口(7)，上部與三相分離區(IV)貫通;三相分離區(IV)罐體內壁設有側分離擋板(9)，內部上端設置主分離擋板(10)，主分離擋板(10)上端連接分離排氣口( 12)，罐體外壁自下而上依次設有出水口( 11)和第一排氣口( 13); 反應罐(A)與種子罐(B)隔斷，通過外設流加管(8)連接，流加管(8)下端相接加泥口(7)，中部設有流加閥門(14)，上端相接第二排泥口( 17);種子罐(B)自下而上依次設有儲液區(V)、育種區(VI)和蓄能區(W);儲液區(V)下部設有半球儲液器(15)，半球儲液器(15)上端連接交換管(16)，交換管(16)頂端安裝濾網(19)并伸入育種區(VI);育種區(VI)主體為育種罐(18)，其下端固定在交換管(16)中部側壁，育種罐(18)下部設有第二排泥口(17)與流加管(8)上端相接，育種罐(18)上部罐體外壁設置第二排氣口(20);蓄能區(W)包括儲能管(21)、蓄能罐(22)和第三排氣口(23)，儲能管(21)穿過育種罐(18)，下端伸入半球儲液器(15)，上端連接蓄能罐(22)，蓄能罐(22)上部中心處設置第三排氣口(23)。2.根據權利要求1所述的一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于反應罐(A)和種子罐(B)體積比為1:1;反應罐(A)中排泥區(I)、布水區(Π)、反應區(m)和三相分離區(IV)的體積之比為1:1:10:6;種子罐(B)中儲液區(V)、育種區(VI)和蓄能區(W)的體積之比為1:1:1。3.根據權利要求1所述的一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于反應罐(A)內第一排泥口(I)垂直設置，口徑與反應罐(A)的內徑之比為3:10，方便排泥。4.根據權利要求1所述的一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于反應罐(A)內布水器(3)側邊打孔，保證布水均勻，同時防止堵塞;孔呈長方形，長40mm，寬10mm，孔與孔之間間距為8mm。5.根據權利要求1所述的一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于種子罐(B)內儲能管(21)高出育種罐(18)94_，高出部分占鐵鹽脫氮反應裝置總高的1/10。6.根據權利要求1所述的一種菌種自流加式高效鐵鹽脫氮反應裝置，其特征在于流加管(8)與育種罐(18)底板垂直，夾角α為90°。
【文檔編號】C02F3/34GK205472975SQ201620256317
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發明人】鄭平, 王茹, 楊程, 張萌, 葉貞, 許少怡, 戴陳琳
【申請人】浙江大學