[實用新型]一種化學-生物聯合去除硝氮和氨氮的反應器

有效

• 申請號: 201520210819.0
• 申請日: 2015-04-09
• 公開（公告）號: CN204625433U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 鄭平;厲巍;陳俊杰;王東豪;李晨旭;林瀟羽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及脫氮反應器。尤其涉及一種化學-生物聯合去除硝氮和氨氮的反應器。

背景技術

《2013中國環境狀況公報》顯示，廢水氨氮排放量達245.7萬噸。污染所致的湖泊“水華”及近海“赤潮”頻頻發生，已危及農業、漁業、旅游業等諸多行業，并對飲水衛生和食品安全構成嚴重威脅。廢水氮素排放是水體富營養化的重要致因，廢水脫氮已成為環境保護的當務之急。

與傳統脫氮工藝相比，厭氧氨氧化(Anammox)工藝具有容積效率高、供氧能耗省、污泥產量少、不需外加碳源等優點，特別適用于高濃度氨氮廢水的脫氮處理。2002年，世界上第一個生產性Anammox反應器已于在荷蘭鹿特丹市城市污水處理廠投入運行，用于處理厭氧污泥消化液，其容積氮去除速率高達9.5kg/(m3·d)，顯示出誘人的應用前景。

然而，對于同時含硝氮廢水的控制，單一的Anammox工藝難以奏效。就Anammox反應而言，氨和亞硝酸鹽反應約產生10％NO₃^-(1)，無法完成完全脫氮。因此，開發脫除氨氮和硝氮的組合工藝具有重要的現實意義。

NH₄⁺+1.32NO₂^-+0.066HCO₃^-+0.13H⁺→1.02N₂+0.26NO₃^-+

0.066CH₂O_0.5N_0.15+2.03H₂O??(1)

以厭氧氨氧化反應為基礎，結合化學催化短程反硝化工藝(式2)，可構建化學-生物聯合去除硝氮和氨氮工藝，在厭氧條件下實現硝氮和氨氮的同步脫除。該工藝以H₂為電子供體，以多孔陶瓷(α-Al₂O₃)膜為催化劑載體，利用金屬催化劑Pd-Cu，實現化學催化短程反硝化，無需外加碳源，在完成去除硝氮和氨氮的同時，解決了反硝化脫氮中的碳源不足問題。該脫氮工藝具有高效、低耗、脫氮完全等優勢。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種化學-生物聯合去除硝氮和氨氮的反應器。

化學-生物聯合去除硝氮和氨氮的反應器從下到上包括布水區、短程反硝化區、厭氧氨氧化區和分離區；布水區從下到上依次設排泥管、回流-進水管；短程反硝化區與布水區直接相連，短程反硝化區下端設H₂進氣管，與復合多孔陶瓷催化柱組相通，旁設支撐架固定復合多孔陶瓷催化柱組，上端設H₂循環管，外接H₂回收泵，并與H₂進氣管相連；短程反硝化區與厭氧氨氧化區通過法蘭相連，并設一個三孔隔板，板上安有三根導液管；厭氧氨氧化區下部設有支撐篩板、上部設有阻泥篩板，厭氧氨氧化區與分離區通過法蘭相連，另設一個雙孔隔板，板上分別安有導流管和導泥管；分離區側壁從下到上依次設排泥口、溢流槽和出水管，分離區中央設雙效三相分離器，雙效三相分離器中部側壁設回流管，并穿過分離區側壁，頂端設可拆卸的液封集氣罩。

所述的短程反硝化區與厭氧氨氧化區的截面積比為1:1，高度比為1：(1～1.5)，復合多孔陶瓷催化柱組的體積占短程反硝化區總體積的1/4～1/2。

所述的H₂進氣管聯通H₂曝氣主管,伸入反應器橫截面圓心處，通過九根H₂曝氣支管與九根圓柱型多孔陶瓷催化柱相連，多孔陶瓷催化柱的直徑為短程反硝化區截面直徑的1/8～1/4，高度為短程反硝化區高度的1/3～2/3，呈三行三列矩陣式均勻排列，柱頂封閉，其支撐層材料為孔隙率30％-40％，平均孔徑在1μm-100μm的α-Al₂O₃。

所述的多孔陶瓷催化柱的側壁外表面為均勻涂布的雙金屬Pd-Cu催化劑膜層，厚度為1nm-100μm。

所述的導液管、導流管、導泥管和厭氧氨氧化區截面的內徑比為1：1：1：(4～8)，長度比為1：1：(0.9～1)：(6～9)；導液管呈正三角形分布在三孔隔板上，向下伸入短程反硝化區的長度為其總長的7/8～9/10。