[發(fā)明專利]生物脫氮耦合N2O回收一體化反應(yīng)器及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910349698.0
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN109970199A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 厲巍;沈循宇;諸葛楊煬;劉勇弟
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F101/16;C02F101/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種生物脫氮耦合N₂O回收一體化反應(yīng)器及其方法。反應(yīng)器中，布水區(qū)設(shè)有進(jìn)水布水器和底部排泥管；反應(yīng)區(qū)由三個(gè)模塊構(gòu)成，第一模塊為厭氧消化產(chǎn)甲烷區(qū)，上部設(shè)有三相分離段和進(jìn)氣管，進(jìn)氣管上端設(shè)曝氣頭，第二模塊為短程硝化區(qū)，第三模塊為短程反硝化產(chǎn)N₂O區(qū)，均內(nèi)置生物掛膜組合填料，依次串聯(lián)于第一模塊上面；三相分離區(qū)由外到內(nèi)依次設(shè)外中內(nèi)三個(gè)筒體，外筒體段外側(cè)設(shè)出水口和溢流堰，中筒體段設(shè)螺旋導(dǎo)葉，使污泥下落，水流方向往上，達(dá)到泥水分離目的，內(nèi)筒體段上部設(shè)集氣口，側(cè)邊設(shè)出水管。本發(fā)明將短程硝化反硝化脫氮與能源氣體捕集有機(jī)結(jié)合，將反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為能源加以利用，三相分離器可實(shí)現(xiàn)氣、液、固三相的有效分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物脫氮反應(yīng)器，尤其涉及一種生物脫氮耦合N₂O回收一體化反應(yīng)器及其方法。

背景技術(shù)

目前，氮污染所致的水體富營養(yǎng)化十分嚴(yán)重，湖泊“水華”及近海“赤潮”時(shí)有發(fā)生，越演越烈，已危害農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等諸多行業(yè)，并對飲水衛(wèi)生和食品安全構(gòu)成巨大威脅。人類為了控制氮素污染以工程手段強(qiáng)化氮素循環(huán)中的硝化作用和反硝化作用。在20世紀(jì)，人們以硝化作用和反硝化作用為基礎(chǔ)，構(gòu)建了生物脫氮的技術(shù)體系。近十幾年來，以短程硝化反硝化工藝為標(biāo)志的一批新型生物脫氮技術(shù)的問世，又大大豐富了生物脫氮技術(shù)的內(nèi)容。

短程硝化反硝化工藝?yán)孟跛峋蛠喯跛峋趧?dòng)力學(xué)特性上的固有差異，控制硝化反應(yīng)只進(jìn)行到NO₂^—階段，造成大量的NO₂^—累積，然后就進(jìn)行反硝化反應(yīng)。但是在傳統(tǒng)反硝化反應(yīng)的過程中，會產(chǎn)生副產(chǎn)物N₂O。N₂O是一種強(qiáng)溫室氣體，造成全球變暖的潛勢大約為CO₂的310倍。同時(shí)它也是一種強(qiáng)氧化劑和潛在的可再生能源，1molCH₄與N₂O燃燒產(chǎn)生的能量比1molCH₄與O₂增加30％。因此，若能靈活捕集廢水處理系統(tǒng)中的能源氣體，將會有效實(shí)現(xiàn)水體可持續(xù)氮去除和能量回收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是在對有機(jī)廢水實(shí)現(xiàn)高效生物脫氮的同時(shí)捕集廢水處理系統(tǒng)中的能源氣體，由此提供一種生物脫氮耦合N₂O回收一體化反應(yīng)器。

本發(fā)明具體采用的技術(shù)方案如下：

一種生物脫氮耦合N₂O回收一體化反應(yīng)器，該反應(yīng)器本體從下到上依次分為布水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)；

所述布水區(qū)位于反應(yīng)器本體下部，主體為水流混合分布室，底部設(shè)有排泥管，水流混合分布室中設(shè)喇叭形的下漸擴(kuò)進(jìn)水布水器，下漸擴(kuò)進(jìn)水布水器和進(jìn)水管相連，且布水口朝下，布水區(qū)上部與反應(yīng)區(qū)下部連通；

所述反應(yīng)區(qū)位于反應(yīng)器本體中部，由下至上分為第一模塊、第二模塊和第三模塊；第一模塊下部通過橫隔網(wǎng)與水流混合分布室分隔；第一模塊上部設(shè)有三相分離段，包括分隔板、回流管和排氣管，分隔板滿布于橫截面上，回流管和排氣管均設(shè)置于分隔板上，連通分隔板上下空間；回流管和排氣管均伸出分隔板下底面，且回流管底部低于排氣管；排氣管側(cè)壁與進(jìn)氣管連通，排氣管位于分隔板上方的頂端設(shè)曝氣頭；第二模塊和第三模塊中均安裝有填料支架，填料支架上均內(nèi)置固定有生物掛膜組合填料；第一模塊、第二模塊和第三模塊依次垂直串聯(lián)連通；

所述三相分離區(qū)位于反應(yīng)器本體上部，由內(nèi)筒體段、中筒體段和外筒體段從內(nèi)到外同軸嵌套而成，外筒體段與反應(yīng)區(qū)銜接連通；三相分離區(qū)頂部通過封頭密封，封頭上開設(shè)有集氣口；中筒體段頂部敞口并低于封頭內(nèi)頂面，底部開口位置設(shè)有防混錐，防混錐的錐頭朝上，防混錐底面?zhèn)缺谂c中筒體段底部開口之間存在環(huán)形的縫隙；內(nèi)筒體段頂部固定于封頭上，底部敞口；內(nèi)筒體段和中筒體段之間的環(huán)形區(qū)域中設(shè)有若干朝同一方向傾斜的斜板，斜板沿環(huán)形區(qū)域周向均勻分布形成使水流離心旋轉(zhuǎn)的螺旋導(dǎo)葉；外筒體段外側(cè)設(shè)溢流堰，內(nèi)筒體段側(cè)壁通過出水管連通溢流堰，溢流堰下端設(shè)有出水口。