專利名稱：一種生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物反應(yīng)器領(lǐng)域，尤其涉及一種厭氧氨氧化細(xì)菌生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
廢水的脫氮達(dá)標(biāo)排放相當(dāng)困難，是世界性難題之一，而人們新近發(fā)現(xiàn)的厭氧氨氧化脫氮過(guò)程被認(rèn)為是解決這一問(wèn)題的最前景的技術(shù)。十多年前，荷蘭Delft大學(xué)在運(yùn)行三級(jí)生物脫氮流化床反應(yīng)器時(shí)發(fā)現(xiàn)了氮的未知途徑消失，經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)了 anammox細(xì)菌。鑒于其在廢水脫氮方面的極大應(yīng)用前景，許多人嘗試進(jìn)行anammox細(xì)菌的厭氧氨氧化脫氮 工藝研究，而厭氧氨氧化反應(yīng)器的研究與持續(xù)改進(jìn)亦是該技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要課題。厭氧氨氧化細(xì)菌污泥具有增殖速度慢，污泥增長(zhǎng)少，污泥易流失，脫氮效果不易維持的特性。為適應(yīng)厭氧氧化細(xì)菌污泥的特性，必須研究設(shè)計(jì)新型的生物反應(yīng)器，以解決厭氧氨氧化脫氮技術(shù)應(yīng)用中的技術(shù)難題。目前厭氧氨氧化反應(yīng)器存在泥水分離效果差、污泥流失較嚴(yán)重的問(wèn)題，導(dǎo)致反應(yīng)器脫氮效果整體不高，污泥量維持困難，菌種培養(yǎng)效果差；同時(shí)在控制和保持反應(yīng)器溫度方面存在欠缺，通常都不進(jìn)行溫度的控制和維持，這既不利于反應(yīng)區(qū)溫度保持穩(wěn)定，也使脫氮反應(yīng)速率和細(xì)菌增殖都存在一定問(wèn)題。現(xiàn)行所運(yùn)行的厭氧氨氧化反應(yīng)器有多種，基本都需要具備緩沖區(qū)、反應(yīng)室、三相分離區(qū)。專利申請(qǐng)(CN201058827)設(shè)置有三相分離器，具有一定的三相分離效果，對(duì)沉降性良好的污泥有較好的截留作用，但其對(duì)沉降性能差的污泥截留能力卻不足。實(shí)用新型專利申請(qǐng)(CN101863554A)設(shè)置有反應(yīng)室、三相分離室，但其三相分離室分區(qū)不明顯，分離室擋流板與漸擴(kuò)壁夾角較小，污泥流上浮嚴(yán)重時(shí)易造成堵塞，形成死角，還存在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作麻煩，操作困難的問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)需要設(shè)計(jì)一種既能實(shí)現(xiàn)泥、水、氣高效分離的生化反應(yīng)器，又要求反應(yīng)器還能使泥水充分混合，以便于細(xì)菌的生長(zhǎng)增殖和高效脫氮效果的維持，同時(shí)還應(yīng)使沉降性能好和沉降性能差的污泥均能有效截留，以最大限度地減少污泥流失；而且需要有溫度控制系統(tǒng)，以便能有效地調(diào)節(jié)反應(yīng)室內(nèi)溫度并保持反應(yīng)穩(wěn)定，使細(xì)菌較快增殖，以保證反應(yīng)器內(nèi)脫氮反應(yīng)的穩(wěn)定高效進(jìn)行，也便于滿足不同時(shí)期或種類的細(xì)菌對(duì)溫度和培養(yǎng)條件的不同要求，提供更方便有利的細(xì)菌培養(yǎng)及研究設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能實(shí)現(xiàn)快速增殖厭氧氨氧化細(xì)菌，具有完好的厭氧氨氧化脫氮效能，可高效地完成三相分離作用，溫度可控的升流式二級(jí)三相分離厭氧氨氧化生物反應(yīng)器。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是本實(shí)用新型生物反應(yīng)器，包括外形為豎立的長(zhǎng)方體反應(yīng)器本體及外圍水浴裝置，反應(yīng)器本體自下而上依次分為進(jìn)水緩沖區(qū)、升流式反應(yīng)室、一級(jí)三相分離區(qū)、二級(jí)三相分離區(qū)；進(jìn)水緩沖區(qū)底部通過(guò)止回閥與進(jìn)水管相連，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是一級(jí)三相分離區(qū)與二級(jí)三相分離區(qū)疊加組成的完整的三相分離體系，二級(jí)三相分離區(qū)上部?jī)蓚?cè)之間以導(dǎo)流管相連，其中一側(cè)連接出水管，頂部增加擋板，并設(shè)有出氣口 ；二級(jí)三相分離區(qū)下部端口與反應(yīng)室上部端口以熱熔技術(shù)相連，一級(jí)三相分離區(qū)上部以倒置的方式接于二級(jí)三相分離區(qū)下部?jī)?nèi)壁，其下部貼于反應(yīng)室上部?jī)?nèi)壁，因而能實(shí)現(xiàn)一級(jí)三相分離區(qū)與二級(jí)三相分離區(qū)的完好連接。所述的一級(jí)三相分離裝置為活動(dòng)型，其下部嵌套于升流式反應(yīng)室內(nèi)壁，上部延伸出兩耳，倒扣于二級(jí)三相分離裝置下端的內(nèi)壁，需要時(shí)可與反應(yīng)器主體分離，并能在一定范圍內(nèi)自由地上下調(diào)節(jié)位置，同時(shí)通過(guò)兩耳的長(zhǎng)度控制，還可用于調(diào)節(jié)反應(yīng)器的高度位置。收縮部分，截面積為開(kāi)口面積的1/3—3/5。所述的二級(jí)三相分離區(qū)與反應(yīng)器主體的總體積比為(O. 3-0. 5):1，其漸擴(kuò)壁與基準(zhǔn)水平面的夾角β為45° — 70°，內(nèi)部設(shè)置擋板，與基準(zhǔn)水平面的夾角Y為65° — 85°，外部 擋板與內(nèi)部擋板最高點(diǎn)與出水管高度持平，中間擋板高度與反應(yīng)器頂部持平。擋板底部與漸擴(kuò)壁內(nèi)壁間距為3 — 7cm。擋板為活動(dòng)型，以卡槽固定于二級(jí)三相分離器上，必要時(shí)可減少或增加，擋板間分區(qū)以導(dǎo)流管相通。所述一級(jí)三相分離區(qū)與二級(jí)三相分離區(qū)疊加組成的完整的三相分離體系，一級(jí)三相分離區(qū)為活動(dòng)式，可自由地上下調(diào)節(jié)位置，上部與二級(jí)三相分離區(qū)嵌套，下部與反應(yīng)區(qū)嵌套，從而使二級(jí)三相分離體系實(shí)現(xiàn)完好連接，使上升的污泥在一級(jí)三相分離區(qū)進(jìn)行初步分離的同時(shí)，在泥體上升速度降低后到達(dá)二級(jí)三相分離區(qū)，在二級(jí)三相分離區(qū)進(jìn)一步分離，同時(shí)在二級(jí)三相分離器上增加導(dǎo)流墻，使污泥回流更穩(wěn)定，三相分離效果顯著，污泥流失現(xiàn)象大大降低，污泥增殖速度明顯加快，脫氮效能高；外圍水浴裝置設(shè)有溫度控制系統(tǒng)，可以有效保持反應(yīng)器池體溫度恒定，并實(shí)現(xiàn)溫度可調(diào)可控，可滿足不同階段或不同菌種的溫度要求。本專利的優(yōu)點(diǎn)及有益效果I)三相分離效果好，污泥增長(zhǎng)快，脫氮效率高進(jìn)行厭氧氨氧化的細(xì)菌以顆粒污泥的形態(tài)存在，但由于其自身的特點(diǎn)，經(jīng)常發(fā)生污泥流失大、增殖速度慢、脫氮效果差的現(xiàn)象。本反應(yīng)器首先通過(guò)利用上升流的設(shè)計(jì)使泥水混合充分，保證了菌體與新泵入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)持續(xù)接觸，從而保證了細(xì)菌即污泥量的增長(zhǎng)，并實(shí)現(xiàn)氮的高效去除；其次是使在反應(yīng)區(qū)內(nèi)處于上升的厭氧氨氧化細(xì)菌泥水混合物首先進(jìn)入一級(jí)三相分離區(qū)，由于一級(jí)三相分離器的阻流作用，大部分泥水由于重力作用回落反應(yīng)室，氣體則由于浮力作用繼續(xù)上升經(jīng)由排氣孔實(shí)現(xiàn)初步分離，少量未能在三相分離區(qū)沉降的泥水再經(jīng)二級(jí)三相分離區(qū)擋流板的截留作用，泥、水、氣進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)最終分離，沉淀的泥水靠重力作用回流至升流式反應(yīng)室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)污泥的高效截留。同時(shí)二級(jí)三相分離器左右兩耳通過(guò)導(dǎo)流管的相連，使分離后的清水穩(wěn)定排出，實(shí)現(xiàn)泥、水、氣的高效分離，極大地減少污泥流失，保證了污泥數(shù)量；2)適應(yīng)能力強(qiáng)活動(dòng)式的一級(jí)三相分離器可實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)區(qū)大小的調(diào)節(jié)，適應(yīng)污泥量的變化，及與二級(jí)三相分離器的連接，因而使本反應(yīng)器除了對(duì)沉降性良好的污泥有很好的截留作用外，對(duì)沉降性能差的污泥亦能有良好的截留能力，并可適應(yīng)不同處于不同生長(zhǎng)階段或不同種類細(xì)菌的沉降性。3)回流系統(tǒng)穩(wěn)定在三相分離區(qū)經(jīng)過(guò)漸擴(kuò)壁與導(dǎo)流墻的左右，使污泥的回流系統(tǒng)保持穩(wěn)定。[0015]4)溫度控制穩(wěn)定可控能有效保持反應(yīng)室池體內(nèi)的溫度，適應(yīng)不同細(xì)菌培養(yǎng)時(shí)對(duì)溫度的需求，維持反應(yīng)器中厭氧氨氧化菌污泥量，保證厭氧氨氧化脫氮工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。5)池體簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便反應(yīng)器池體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，總體使用豎立的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，除可避免圓柱體結(jié)構(gòu)的制作困難問(wèn)題；升流式反應(yīng)室無(wú)多余組成部分，制作簡(jiǎn)單，操作方便。

圖I是升流式二級(jí)三相分離厭氧氨氧化生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.進(jìn)水緩沖區(qū)2.升流式反應(yīng)室3. —級(jí)三相分離裝置3-1. —級(jí)三相分離裝置雙耳 3-2. —級(jí)三相分離裝置收縮部分 4. 二級(jí)三相分離裝置 4-1.漸擴(kuò)壁4-2.擋板5.進(jìn)水管6.導(dǎo)流管7.出水管8.密封蓋板9.出水口 10.外圍水浴裝置10-1.溫度控制系統(tǒng)10-2.底部排水管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型具有明顯的四個(gè)分區(qū)。反應(yīng)器下部為四面棱錐體的進(jìn)水緩沖區(qū)1，在緩沖區(qū)I底部設(shè)有進(jìn)水管5，緩沖區(qū)I往上依次為方形的升流式反應(yīng)室2，一級(jí)三相分離裝置3，二級(jí)三相分離裝置4，在二級(jí)三相分離裝置4上部設(shè)有出水管7，頂部裝有密封蓋8并設(shè)有出氣口 9。厭氧氨氧化菌以顆粒污泥的形態(tài)存在于升流式反應(yīng)室2內(nèi)。反應(yīng)器主體外部設(shè)有水浴保溫套10，其長(zhǎng)寬為升流式反應(yīng)室2的I. 5—2倍，高度相等，保溫套10內(nèi)設(shè)有溫度控制裝置10-1，水浴保溫套10可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器池體溫度穩(wěn)定性與可控性。所述的棱錐體進(jìn)水緩沖區(qū)I的長(zhǎng)寬高比約為I: I: I. 5，下部斜面傾角為65° — 75°。升流式反應(yīng)室2下接進(jìn)水緩沖區(qū)I上端，上接二級(jí)三相分離區(qū)4下端，其高度占反應(yīng)器主體高度的2/3 — 3/5。一級(jí)三相分離裝置內(nèi)置于反應(yīng)室2與二級(jí)三相分離區(qū)4之間，為兩端開(kāi)口，中間收縮的兩端對(duì)稱型棱體，其總體長(zhǎng)寬高比為1:1 :(2 — 2.5)。二級(jí)三相分離區(qū)4直接接于升流式反應(yīng)室2之上，高度為反應(yīng)室2高度的1/3 —1/2，上端設(shè)有活動(dòng)型密封蓋8，密封蓋上設(shè)有出氣管9。所述的一級(jí)三相分離裝置3為活動(dòng)型，其下部嵌套于升流式反應(yīng)室2內(nèi)壁，上部延伸出兩耳3-1，倒扣于二級(jí)三相分離裝置下端的內(nèi)壁，需要時(shí)可與反應(yīng)器主體分離，同時(shí)通過(guò)兩耳3-1的長(zhǎng)度控制，可調(diào)節(jié)反應(yīng)器的高度位置。收縮部分3-2截面積為開(kāi)口面積的1/3—3/5 ο所述的二級(jí)三相分離區(qū)4與所述反應(yīng)器主體的總體積比為(O. 3-0. 5):1，其漸擴(kuò)壁4-1與基準(zhǔn)水平面的夾角β為45° — 70°，內(nèi)部設(shè)置擋板4-2共6塊，其與基準(zhǔn)水平面的夾角Y為65° — 85°，外側(cè)擋板與內(nèi)側(cè)擋板最高點(diǎn)與出水管高度持平，中間擋板高度與反應(yīng)器頂部持平。擋板底部與漸擴(kuò)壁內(nèi)壁間距為3 — 7cm。擋板為活動(dòng)型，以卡槽固定于二級(jí)三相分離器4上，必要時(shí)可減少或增加，擋板間分區(qū)以導(dǎo)流管6相通。所述外圍水浴保溫套10截面積為升流式反應(yīng)室2的I. 5-2倍，內(nèi)部放置溫度控制裝置10-1，可實(shí)現(xiàn)溫度控制的穩(wěn)定性與可控性。水浴保溫套10中的水可由保溫套上部開(kāi)口處注入，排水時(shí)可經(jīng)過(guò)底部排水管10-2排出。[0025]本實(shí)用新型用有機(jī)玻璃構(gòu)成，使用時(shí)，廢水由底部進(jìn)水管5進(jìn)入，流量為5ml/s，經(jīng)進(jìn)水緩沖區(qū)I進(jìn)入升流式反應(yīng)室2，與緩沖區(qū)I和反應(yīng)室2內(nèi)的厭氧氨氧化菌接觸反應(yīng)后，流經(jīng)一級(jí)三相分離區(qū)3、二級(jí)三相分離區(qū)4，最后從出水管7流出。產(chǎn)生的氮?dú)饨?jīng)一級(jí)三相分離區(qū)3、二級(jí)三相分離區(qū)4集中于二級(jí)三相分離區(qū)4頂部出氣管9排除，而泥水混合物于一級(jí)三相分離區(qū)3實(shí)現(xiàn)初步分離，分離效果達(dá)到70%，再經(jīng)二級(jí)三相分離區(qū)4實(shí)現(xiàn)最終分離，分離效果達(dá)到95%，沉淀的泥水靠重力作用回流至升流式反應(yīng)室2內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)污泥的高效截留，保證了反應(yīng)器內(nèi)污泥的數(shù)量。外圍水浴裝置10用于保持反應(yīng)器池體溫度，結(jié)合其內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)10-1，控制污泥溫度環(huán)境穩(wěn)定在32°C，以提高污泥的活性與產(chǎn)量。本實(shí)施例采用由兩級(jí)三相分離器疊加組成的三相分離體系，同時(shí)增加導(dǎo)流墻，使得該反應(yīng)器污泥回流更穩(wěn)定，三相分離效果顯著，污泥流失現(xiàn)象大大降低，污泥數(shù)量增加，脫氮效能較高；外圍水浴裝置添加了溫度控制系統(tǒng)，可以有效保持反應(yīng)器池體溫度穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)溫度可調(diào)可控，以適應(yīng)不同階段或不同菌種的溫度要求，提供更方便有利的培養(yǎng)及研 究條件。
權(quán)利要求1.一種生物反應(yīng)器，包括外形為豎立的長(zhǎng)方體反應(yīng)器本體及外圍水浴裝置，反應(yīng)器本體自下而上依次分為進(jìn)水緩沖區(qū)、升流式反應(yīng)室、一級(jí)三相分離區(qū)、二級(jí)三相分離區(qū)；進(jìn)水緩沖區(qū)底部通過(guò)止回閥與進(jìn)水管相連，其特征在于一級(jí)三相分離區(qū)與二級(jí)三相分離區(qū)疊加組成的完整的三相分離體系，二級(jí)三相分離區(qū)上部?jī)蓚?cè)之間以導(dǎo)流管相連，其中一側(cè)連接出水管，頂部增加擋板，并設(shè)有出氣口 ；二級(jí)三相分離區(qū)下部端口與反應(yīng)室上部端口以熱熔技術(shù)相連，一級(jí)三相分離區(qū)上部以倒置的方式接于二級(jí)三相分離區(qū)下部?jī)?nèi)壁，其下部貼于反應(yīng)室上部?jī)?nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述的一級(jí)三相分離區(qū)的分離裝置為活動(dòng)型，其位置可在一定范圍內(nèi)自由調(diào)整，其下部嵌套于升流式反應(yīng)區(qū)的內(nèi)壁，上部延伸出兩耳，倒扣于二級(jí)三相分離區(qū)下端的內(nèi)壁，需要時(shí)可與反應(yīng)器主體分離并可在一定范圍內(nèi)上下調(diào)整位置，同時(shí)通過(guò)兩耳的長(zhǎng)度控制，可調(diào)節(jié)反應(yīng)器的高度位置；收縮部分截面積為開(kāi)口面積的1/3 — 3/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述的二級(jí)三相分離區(qū)與所述反應(yīng)器主體的總體積比為(O. 3 — O. 5) :1，其漸擴(kuò)壁與基準(zhǔn)水平面的夾角β為45° — 70°，內(nèi)部設(shè)置擋板共6塊，其與基準(zhǔn)水平面的夾角Y為65°—85°，外部擋板與內(nèi)部擋板最高點(diǎn)與出水管高度持平，中間擋板高度與反應(yīng)器頂部持平，擋板底部與漸擴(kuò)壁內(nèi)壁間距為3—7cm ；擋板為活動(dòng)型，以卡槽固定于二級(jí)三相分離器上，必要時(shí)擋板數(shù)目可減少或增加，擋板間分區(qū)以導(dǎo)流管相通。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物反應(yīng)器，其特征在于所述的外圍水浴裝置，內(nèi)設(shè)溫度控制系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種生物反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體及外圍水浴裝置，其特征在于一級(jí)三相分離區(qū)與二級(jí)三相分離區(qū)疊加組成的完整的三相分離體系，二級(jí)三相分離區(qū)上部?jī)蓚?cè)之間以導(dǎo)流管相連，其中一側(cè)連接出水管，頂部增加擋板，并設(shè)有出氣口；二級(jí)三相分離區(qū)下部端口與反應(yīng)室上部端口以熱熔技術(shù)相連，一級(jí)三相分離區(qū)上部以倒置的方式接于二級(jí)三相分離區(qū)下部?jī)?nèi)壁，其下部貼于反應(yīng)室上部?jī)?nèi)壁。本反應(yīng)器能保持反應(yīng)器池體內(nèi)的溫度溫度在預(yù)設(shè)水平，可在高效脫氮的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)污泥生物量增殖，達(dá)到泥、水、氣三相的充分分離，最大限度地減少了污泥流失，維持反應(yīng)器中厭氧氨氧化菌污泥量，保證厭氧氨氧化脫氮工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C02F3/28GK202625926SQ20122023938
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者李天煜, 吳宇, 韋峰, 楊孔萍, 劉成良 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)