环流澄清器及其应用的制作方法

1.本发明涉及废水或污水的净化处理设备技术领域，尤其涉及一种环流澄清器及其应用。


背景技术：

2.高氨氮废水是工业废水中处理难度较大的废水，如何高效、经济、低碳处理高氨氮废水是全球环保领域重点的研究方向之一。厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation,anammox）可在不加碳源的条件下实现自养脱氮，高效低耗、环境友好，被称为迄今为止最高效的生物脱氮技术。
3.由于厌氧氨氧化反应所需的电子受体亚硝态氮在水体中不常见，而短程硝化工艺可以提供稳定的亚硝态氮来源，因此短程硝化-厌氧氨氧化（partial nitrification-anammox，pn/a）组合工艺被应用于总氮的去除。然而，高效低耗的脱氮能力并没有使厌氧氨氧化技术在高氨氮废水处理的工程应用中得到广泛应用。
4.目前，短程硝化-厌氧氨氧化工艺大致分为两段式和一段式两种。两段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺需要两个运行条件不同的反应器。第一段通过控制好氧段的反应条件（温度、ph值、溶解氧等），将含氨氮废水反应控制在短程硝化阶段，约一半的氨氮转化为亚硝态氮，与剩余的氨氮进入厌氧段，在厌氧氨氧化菌（anaob）的作用下转化为氮气完成废水生物脱氮，两段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺中，第一段亚硝态氮和氨氮的比例难以控制，是工艺运行的难点。
5.一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺是在一个反应器中同时进行亚硝化和厌氧氨氧化反应，通过氨氧化菌（aob）和anaob共同作用实现氨氮的去除。首先aob利用环境中的溶解氧将氨氮转化为亚硝态氮，与此同时anaob利用生成的亚硝态氮与环境中的氨氮进行厌氧氨氧化反应，将氨氮和亚硝态氮转化为氮气。其基础设施成本较低，控制难度相对较低，因此比两段式工艺的应用更为广泛。
6.一段式工艺中，aob和anaob这两种菌共同发挥着重要作用，aob发生短程硝化作用，将氨氮转化生成亚硝酸盐，anaob将氨氮和亚硝氮转化为氮气，起到脱氮的作用。可见，anaob、aob的生物量稳定是pn/a实现高效脱氮、稳定运行的关键因素。但aob生长相对较快，倍增时间一般在10天左右，而anaob生长很慢，倍增一般在20-30天。由此一段式工艺存在的问题，一方面在于，aob生长快于anaob会发生更多的短程硝化作用，将氨氮转化为亚硝氮，而这部分亚硝氮又来不及被anaob消耗掉；另一方面，产生的氮气带动污泥上浮，同时带动anaob随出水排出流失；导致亚硝氮不断积累，进而又对anaob产生抑制作用，最终导致整个系统崩溃。
7.因此，针对一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺，保证aob和anaob良好的互利共生关系，同时实现对anaob的有效截留，是实现其稳定运行至关重要的条件。


技术实现要素：

8.本发明提供一种环流澄清器及其应用，该环流澄清器带有脱气单元，适于应用在水处理设备中，尤其适于一段式短程硝化-厌氧氨氧化反应器中。解决了现有技术中气液固分离过程，脱气时气体常常带动污泥、菌种等物质上浮、随水排出，尤其是在一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺中，氨氮和亚硝氮转化为氮气后，氮气带动anaob随出水排出流失，使得亚硝氮不断积累，进而对anaob产生抑制作用，存在导致反应系统崩溃风险的问题。
9.本发明是通过以下技术方案实现的发明目的，提供一种环流澄清器，设置有出水单元，还设置有脱气单元，所述脱气单元包括从上至下依次排布的第一脱气部和第二脱气部；所述出水单元布置在所述第一脱气部远离所述环流澄清器内壁的一侧；所述脱气单元与环流澄清器内壁之间形成有向下流动通道，所述第二脱气部向所述出水单元一侧的空间内形成有向上流动通道，气体通过所述第一脱气部排出；所述脱气单元下方与环流澄清器底部之间形成有环流沉淀区。
10.优选的，还包括排泥单元，所述排泥单元包括排泥管路、回收部和回流管路，所述排泥管路的一端连接至出水单元底部，另一端连接至回收部；所述回流管路用于将回收部中的清液回流至环流澄清器中；所述回流管路的一端连通所述环流澄清器的进水管，另一端连通至所述回收部的出液口。
11.优选的，还包括环流调节装置，通过所述环流调节装置调节环流沉淀区的进液通量和/或混合液上升流速。
12.优选的，沿所述环流澄清器纵向布置，所述第一脱气部的截面呈倒梯形或矩形的容纳空间，所述第二脱气部的截面呈三角形的容纳空间，所述第一脱气部下端与所述第二脱气部上端之间形成中间部，所述中间部形成有向上流动通道。
13.优选的，所述出水单元包括集水槽和出水管，所述集水槽连接在第一脱气部上，所述出水管连接集水槽的底部，并且其末端延伸至所述环流澄清器的外部，液体进入到第一脱气部后，经所述集水槽进入到出水管，再经所述出水管排出所述环流澄清器。
14.优选的，所述第一脱气部上端还设置有排气部，气体经所述排气部排出。
15.优选的，沿所述环流澄清器横向布置，所述第一脱气部的截面呈竖向线型，所述第二脱气部的截面呈斜向线型，且所述第一脱气部的底部与第二脱气部的顶部连接，所述第二脱气部的底部向所述环流澄清器中心处倾斜，所述两个所述第二脱气部之间形成有向上流动通道，且两个所述第二脱气部的底部之间形成有向上流动入口。
16.优选的，所述出水单元包括集水槽和出水管，所述集水槽设置在两个所述第一脱气部之间，所述出水管连接集水槽的底部，并且其末端延伸至所述环流澄清器的外部，液体进入到第一脱气部后流入所述集水槽，经所述出水管排出所述环流澄清器。
17.优选的，还包括排渣管路，所述排渣管路的进渣口一端与所述环流澄清器的排气部连通，出渣口一端连通所述环流澄清器的进水管。
18.本发明还提供所述的环流澄清器在一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器中的应用。
19.优选的，将至少一个所述环流澄清器布置在反应器内的上方，所述环流澄清器底部与反应器内部连通处形成有环流沉淀区；调节所述环流沉淀区的进液通量和混合液的上升流速，从而将不同沉降性能的污泥进行分离。
20.有益效果：本发明提供的环流澄清器，设置有脱气单元，形成特定气液固的流动通道，从而降低反应器内产生的氮气对环流澄清器内活性污泥的扰动，实现气体的有效分离、排出以及污泥混合液的泥水分离；与此同时，在此环流澄清器内，通过调整混合液的循环流速，可以实现对不同泥龄、不同形态活性污泥中微生物的有效分离，调控不同菌群微生物比例，实现多种微生物的协同工作。对环流澄清器在污水生物脱氮领域的应用提供了更多的可能性。
21.本发明提供的一体式短程硝化-厌氧氨氧化反应器，设置有该环流澄清器，有效避免了当氨氮和亚硝态氮被anaob转化为氮气后，氮气对anaob产生气浮作用，导致部分anaob随出水排出造成anaob的大量损失，导致出水悬浮物增加和反应器内anaob的损失，从而造成反应器脱氮效率下降的问题。
22.本发明环流澄清器在一体式短程硝化-厌氧氨氧化反应器中的应用，通过环流澄清器的环流结构，即环流沉淀区的布置，有助于厌氧氨氧化颗粒污泥的形成，同时有助于短程硝化菌和厌氧氨氧化菌与水体中氨氮的充分混合，高效传质，提高污水中的总氮的去除率。
附图说明
23.图1为本发明实施例1的一种实施方式的环流澄清器的结构示意图；图2为本发明实施例1的另一种实施方式的环流澄清器的结构示意图；图3为本发明实施例2的一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器的结构示意图一；图4为本发明实施例2的一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器的结构示意图二；图5为本发明实施例2的一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器的结构示意图三。
24.图示为：100-环流澄清器，1001-环流沉淀区，200-反应器，2001-曝气装置，2002-进水管道，10-出水单元，101-集水槽，102-出水管，20-脱气单元，201-第一脱气部，202-第二脱气部，203-中间部，204-排气部，205-向下流动通道，206-向上流动通道，30-排泥单元，301-排泥管路，302-回收部，303-回流管路，40-排渣管路。
具体实施方式
25.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
26.实施例1本实施例提供一种环流澄清器100，如图1-2所示，设置有出水单元10和脱气单元20，脱气单元20包括从上至下依次排布的第一脱气部201和第二脱气部202；本实施例脱气单元20优选设置为两组且相对排布；出水单元10布置在两个第一脱气部201之间；脱气单元20与环流澄清器100内壁之间形成有向下流动通道205，第二脱气部202向出水单元10一侧
的空间内形成有向上流动通道206，气体通过第一脱气部201排出；脱气单元20下方与环流澄清器100底部之间形成有环流沉淀区1001。通过调节进入环流沉淀区1001的混合液通量及上升流速，可将进入到环流沉淀区1001中不同沉降性能的污泥进行分离，沉降性较差的、例如絮状污泥就会上升进入到脱气单元中，沿向上流动通道流动，随出水进入到集水槽101中。
27.本实施例中，环流澄清器100还包括排泥单元30，排泥单元30包括排泥管路301和回收部302，排泥管路301的一端连接至出水单元10底部，另一端连接至回收部302。排泥单元30还包括回流管路303，用于将回收部302中的清液回流至环流澄清器100中，回流管路303的一端连通环流澄清器100的进水管，另一端连通至回收部302的上部。当进入到出水单元10中的絮体污泥泥位上升到设定位置后，通过排泥单元30进行排泥，关闭原水进水阀门和出水阀门，开启排泥阀门，出水单元10中收集的污泥通过排泥管路301排入到回收部302底部。
28.其中，一种优选的实施方式还设置排渣管路40，排渣管路40的进渣口一端与环流澄清器100的排气部204连通，出渣口一端连通环流澄清器100的进水管。进一步还可设置排渣泵，排渣管路40的出渣口一端连接排渣泵，并连接到环流澄清器100的进水管。为了防止第二脱气部202中产生大量的浮渣，通过定期开启排渣管路40，将排气部204的浮泥经过排渣泵切割破碎后，将气泡释放到水中再回流至环流澄清器100内。
29.进一步的，本实施例还包括环流调节装置，通过环流调节装置调节环流沉淀区1001的进液通量和/或混合液上升流速。环流调节装置可以是回流泵，安装在回流管路303上。污泥在回收部302中沉淀后，上清液通过回流泵经回流管路303回流至环流澄清器100内，通过不断循环，排出环流澄清器100中的絮体污泥。
30.进一步的，本实施例的回收部302可以设置沉淀区和储水区，含有絮状污泥的出水在沉淀区沉淀，然后沉淀出水后出来的上清液进入到储水区，之后循环流回环流澄清器100中用于增加上升流速。
31.一种实施方式中，如图1所示，沿环流澄清器100纵向布置，第一脱气部201的截面呈倒梯形或矩形的容纳空间，第二脱气部202的截面呈三角形的容纳空间，第一脱气部201下端与第二脱气部202上端之间形成中间部203，中间部203形成有向上流动通道。
32.进一步的，出水单元10包括集水槽101和出水管102，集水槽101连接在第一脱气部201上，出水管102连接集水槽101的底部，并且其末端延伸至环流澄清器100的外部，液体进入到第一脱气部201后进入到集水槽101中，再经出水管102排出所述环流澄清器100，其中，集水槽101上设置有溢流堰，液体通过溢流堰进入到集水槽101中。
33.此外，还可以在第一脱气部201上端设置排气部204，气体经排气部204排出。
34.另一种实施方式，如图2所示，沿所述环流澄清器100横向布置，第一脱气部201的截面呈竖向线型，第二脱气部202的截面呈斜向线型，且第一脱气部201的底部与第二脱气部202的顶部连接，第二脱气部202的底部向所述环流澄清器100中心处倾斜，两个所述第二脱气部202之间形成有向上流动通道，且两个第二脱气部202的底部之间形成有向上流动入口。其中，第一脱气部201与第二脱气部202之间的夹角为钝角。
35.实施例2本实施例提供一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器200，如图3至5所示，反应器200
内设置至少一个实施例1提供的环流澄清器100。除特殊说明外，该环流澄清器100与实施例1中记载一致，在此不再赘述。
36.其中一种实施方式，反应器200包括反应器本体，环流澄清器100设置在反应器本体内的上方，环流澄清器100的上端部与反应器本体的上端部平齐，环流澄清器100下端具有回流沉淀通道，反应器本体内的混合液通过回流沉淀通道进入到环流澄清器100中，反应器本体底部设置曝气装置2001和进水管道2002，废水从进水管道2002进入到反应器本体内部，在曝气装置2001的曝气作用下，反应器本体中的活性污泥充分混合，在两个环流澄清器100之间的上升通道向上提升，通过环流澄清器100的回流沉淀通道进入到环流澄清器100内部，在环流澄清器100的环流沉淀区1001进行泥水分离，絮状污泥从第一脱气部201进入到出水单元10的底部，经排泥单元30排出，并且回流至反应器200本体中，上清液经过第一脱气部201排出残余的气体，并经过出水单元10排出反应器200外。通过脱气单元的设置，防止向下流动分离的颗粒污泥带气泡后比重降低，随出水排出，从而更有效的实现污泥混合物的分离，如絮体污泥与颗粒污泥的分离。
37.在本实施例的反应器200中，通过环流调节装置调节环流沉淀区1001的进液通量和/或混合液上升流速。环流调节装置可以是回流泵，安装在回流管路303上。絮状污泥在回收部302中沉淀后，上清液通过回流泵经回流管路303回流至反应器200内，或者回流至反应器本体中，通过环流澄清器100的回流沉淀通道进入到环流澄清器100内部，利用回流泵增加上升流速，不断循环，排出环流澄清器100中的絮体污泥。
38.具体的，反应器中主要参与反应的两类细菌分别为氨氧化菌（aob）和厌氧氨氧化菌（anaob,俗称红菌）。其中，aob发生短程硝化作用，将氨氮转化生成亚硝酸盐；anaob是将氨氮和亚硝氮转化为氮气，起到脱氮的作用。反应器中，aob是以絮状污泥的形式存在，anaob主要是以颗粒污泥的形式存在。本实施例中，在环流沉淀区中调节混合液通量及上升流速，使得aob上升进入到脱气单元中，从第一脱气部201出水单元10的底部经排泥单元30排出，从而分离aob。由此避免了因aob生长相对较快，导致亚硝氮积累，进而对anaob产生抑制作用，最后导致整个系统崩溃。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.环流澄清器，设置有出水单元，其特征在于，还设置有脱气单元，所述脱气单元包括从上至下依次排布的第一脱气部和第二脱气部；所述出水单元布置在所述第一脱气部远离所述环流澄清器内壁的一侧；所述脱气单元与环流澄清器内壁之间形成有向下流动通道，所述第二脱气部向所述出水单元一侧的空间内形成有向上流动通道，气体通过所述第一脱气部排出；所述脱气单元下方与环流澄清器底部之间形成有环流沉淀区。2.根据权利要求1所述的环流澄清器，其特征在于，还包括排泥单元，所述排泥单元包括排泥管路、回收部和回流管路，所述排泥管路的一端连接至出水单元底部，另一端连接至回收部；所述回流管路用于将回收部中的清液回流至环流澄清器中；所述回流管路的一端连通所述环流澄清器的进水管，另一端连通至所述回收部的出液口。3.根据权利要求2所述的环流澄清器，其特征在于，还包括环流调节装置，通过所述环流调节装置调节环流沉淀区的进液通量和/或混合液上升流速。4.根据权利要求1至3任一项所述的环流澄清器，其特征在于，沿所述环流澄清器纵向布置，所述第一脱气部的截面呈倒梯形或矩形的容纳空间，所述第二脱气部的截面呈三角形的容纳空间，所述第一脱气部下端与所述第二脱气部上端之间形成中间部，所述中间部形成有向上流动通道。5.根据权利要求4所述的环流澄清器，其特征在于，所述出水单元包括集水槽和出水管，所述集水槽连接在第一脱气部上，所述出水管连接集水槽的底部，并且其末端延伸至所述环流澄清器的外部，液体进入到第一脱气部后，经所述集水槽进入到出水管，再经所述出水管排出所述环流澄清器。6.根据权利要求5所述的环流澄清器，其特征在于，所述第一脱气部上端还设置有排气部，气体经所述排气部排出。7.根据权利要求1至3任一项所述的环流澄清器，其特征在于，沿所述环流澄清器横向布置，所述第一脱气部的截面呈竖向线型，所述第二脱气部的截面呈斜向线型，且所述第一脱气部的底部与第二脱气部的顶部连接，所述第二脱气部的底部向所述环流澄清器中心处倾斜，两个所述第二脱气部之间形成有向上流动通道，且两个所述第二脱气部的底部之间形成有向上流动入口。8.根据权利要求7所述的环流澄清器，其特征在于，所述出水单元包括集水槽和出水管，所述集水槽设置在两个所述第一脱气部之间，所述出水管连接集水槽的底部，并且其末端延伸至所述环流澄清器的外部，液体进入到第一脱气部后流入所述集水槽，经所述出水管排出所述环流澄清器。9.根据权利要求6或8所述的环流澄清器，其特征在于，还包括排渣管路，所述排渣管路的进渣口一端与所述环流澄清器的排气部连通，出渣口一端连通所述环流澄清器的进水管。10.根据权利要求1-9任一项所述的环流澄清器在一体化短程硝化-厌氧氨氧化反应器中的应用。11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，将至少一个所述环流澄清器布置在反应器内的上方，所述环流澄清器底部与反应器内部连通处形成有环流沉淀区；调节所述环流沉淀区的进液通量和混合液的上升流速，从而将不同沉降性能的污泥进行分离。

技术总结
本发明公开了一种环流澄清器及其应用，涉及废水或污水的净化处理设备技术领域，设置有出水单元，还设置有脱气单元，脱气单元包括从上至下依次排布的第一脱气部和第二脱气部；出水单元布置在两个第一脱气部之间；脱气单元与环流澄清器内壁之间形成有向下流动通道，第二脱气部向出水单元一侧的空间内形成有向上流动通道，气体通过第一脱气部排出。本发明解决了现有技术中气液固分离过程，脱气时气体常常带动污泥、菌种等物质上浮、随水排出，尤其是在一段式短程硝化-厌氧氨氧化工艺中，氨氮和亚硝氮转化为氮气后，氮气带动AnAOB随出水排出流失，使得亚硝氮不断积累，进而对AnAOB产生抑制作用，存在导致反应系统崩溃风险的问题。存在导致反应系统崩溃风险的问题。存在导致反应系统崩溃风险的问题。


技术研发人员：王思琦 史绪川 陈福明 王艳青 刘淑杰
受保护的技术使用者：广东清研环境科技有限公司
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/9/6