本實用新型涉及一種廢水處理領域，尤其是涉及一種生物脫氮反應器。

背景技術：

生物脫氮主要為三個反應過程，分別為氨化反應、硝化反應、反硝化反應；在氨化菌作用下，有機氮被分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，這一過程稱為氨化過程，氨化過程很容易進行。硝化反應由好氧自養(yǎng)型微生物完成，在有氧狀態(tài)下，利用無機碳為碳源將NH₄⁺化成NO₂^-，然后再氧化成NO₃^-的過程。硝化過程可以分成兩個階段。第一階段是由亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽(NO₂^-)，第二階段由硝化菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO₃^-)。反硝化反應是在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮(N₂)的過程。反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，多屬于兼性細菌，在缺氧狀態(tài)時，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，以有機物(污水中的BOD成分)作為電子供體，提供能量并被氧化穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的反應裝置中反應階段混在一起進行，由于硝化反應和反硝化反應所使用的菌種和所需氧氣含量不同，自養(yǎng)硝化菌在大量有機物存在時，對氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的競爭不如好氧異養(yǎng)菌從而致使反應器內(nèi)異養(yǎng)菌成為優(yōu)勢菌種；而反硝化反應需要有機碳源作為電子供體完成脫氮過程。因此硝化和反硝化菌生理機制的差異導致了生物脫氮反應器的不同組合，如將硝化與反硝化由同一污泥來完成的單污泥工藝和不同污泥完成的雙污泥工藝。前者通過交替的好氧和厭氧段來實現(xiàn)。后者則通過使用分離的硝化和反硝化反應器來實現(xiàn)。

MBBR工藝(移動床生物膜反應器，也被稱為流化床工藝)已經(jīng)成為一種頻繁使用的污水生物脫氮的手段。MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提高了處理效果。

但MBBR工藝存在以下缺點：

1、通常是在曝氣條件下，其DO保持在4～6mg/L，以保證填料在MBBR池翻滾起來充分與水體接觸，所以需要大量的動力消耗。

2、因為有充分的好氧狀態(tài)，MBBR池體內(nèi)能實現(xiàn)好的硝化效果，出水硝酸鹽濃度高，幾乎不能進行反硝化，并不能完成脫氮的過程。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種生物脫氮反應器，通過將好氧區(qū)、厭氧區(qū)和缺氧區(qū)分開合理布局，且在攪拌裝置的作用下將廢水在各區(qū)域間不斷交替反應，來實現(xiàn)反應器快速高效的完成廢水的生物脫氮的整個過程。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出如下技術方案：其包括設有底板和頂板的殼體，其特征在于：所述殼體內(nèi)部從下至上依次設有厭氧區(qū)，好氧區(qū)，出水區(qū)，所述好氧區(qū)內(nèi)部設有與所述好氧區(qū)相通的缺氧區(qū)，所述厭氧區(qū)和所述好氧區(qū)之間設有第一隔板，所述好氧區(qū)和所述出水區(qū)之間設有第二隔板，所述第一隔板上設有第一通孔，所述第二隔板上設有第二通孔，所述厭氧區(qū)設置有進水口。

優(yōu)選地，所述反應器還包括設置在殼體上的攪拌裝置，所述攪拌裝置包括動力源和與所述動力源相連接的攪拌葉片，所述攪拌葉片伸入所述缺氧區(qū)內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述反應器內(nèi)還設有懸浮的生物填料。

優(yōu)選地，所述生物填料為椰殼纖維材料制成的新型生物填料。

優(yōu)選地，所述好氧區(qū)內(nèi)部設有曝氣管，所述曝氣管設置在所述缺氧區(qū)的外圍。

優(yōu)選地，所述缺氧區(qū)由圓形套筒圍成。

優(yōu)選地，所述殼體為圓形筒體，且所述圓形套筒與所述圓形套筒橫截面為同心圓。

優(yōu)選地，所述第一通孔設置在所述缺氧區(qū)的正下方。

優(yōu)選地，所述厭氧區(qū)設有第一排泥口，所述好氧區(qū)設有第二排泥口。

本實用新型的有益效果是：

1、生物填料在該反應器中利用上升流、機械攪拌及曝氣作用；一直處于流化狀態(tài)，不見使污水與填料上的生物膜廣泛而頻繁多次的接觸，而且填料在流化過程中切割分散氣泡，使得布氣趨于均勻，氧利用率也得到了提高；懸浮填料受到氣流、水流的沖刷，老化的膜能自動脫落，隨出水帶走，保證了膜的活性，促進了新陳代謝。

2、與傳統(tǒng)的雙泥反應器相比，反應器結構的合理設計大大節(jié)約了空間。

3、通過慢速攪拌和少量曝氣實現(xiàn)該反應器的厭氧、缺氧、好氧三種狀態(tài)的交換更替，提高了生物脫氮的氨化、硝化、反硝化反應過程，大大節(jié)省了動力。

附圖說明

圖1是本實用新型生物脫氮反應器的結構示意圖。

附圖標記：1、殼體，2、厭氧區(qū)，3、好氧區(qū)，4、缺氧區(qū)，5、出水區(qū)，6、攪拌裝置，7、套筒，8、生物填料，11、頂板，12、底板，13、第一隔板，14、第二隔板，21、進水口，22、第一排泥口，31、曝氣管，32、第二排泥口，51、出水口，61、攪拌葉片，62、動力源，131、第一通孔，141、第二通孔。

具體實施方式

下面將結合本實用新型的附圖，對本實用新型實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。

結合圖1所示，本實用新型所揭示的生物脫氮反應器，用于處理廢水將廢水中的氮去除，反應器包括殼體1，殼體1上端設有頂板11，下端設有底板12，殼體1，頂板11和底板12形成一個密閉的空間，所述殼體1內(nèi)部設有兩個隔板，將殼體1內(nèi)部空間分為厭氧區(qū)2，好氧區(qū)3和出水區(qū)5；且每個隔板上設有通孔，使各區(qū)域間相互連通；在好氧區(qū)3內(nèi)部還設有缺氧區(qū)4，缺氧區(qū)4通過套筒7與好氧區(qū)3相隔開，套筒7的兩端為開口，使好氧區(qū)3和缺氧區(qū)4及厭氧區(qū)2三個區(qū)域相互連通，在厭氧區(qū)2設置有進水口21，廢水通過進水口21進入?yún)捬鯀^(qū)2中，進行氨化反應，反應后的廢水在水流壓力作用下經(jīng)過隔板上的通孔進入好氧區(qū)3和缺氧區(qū)，從而實現(xiàn)氨化，硝化，反硝化的過程。同時在反應器中加入生物填料8，加快氨化，硝化，反硝化的過程。

在好氧區(qū)3內(nèi)部設置有曝氣管31，為好氧區(qū)3的硝化菌提供充足的氧氣，加速硝化反應，在缺氧區(qū)4內(nèi)部設置有攪拌裝置6，慢速攪拌使水流帶動缺氧區(qū)4內(nèi)的懸浮的生物填料8在缺氧區(qū)4和好氧區(qū)3之間循環(huán)運動，從而使硝化反應和反硝化反應循環(huán)交替進行，加快反應速度，經(jīng)過反應處理后的水上升到出水區(qū)5，通過出水區(qū)5的出水口51排出。在厭氧區(qū)2設有第一排泥口22，好氧區(qū)3設有第二排泥口32，反應結束后產(chǎn)生的污泥可通過排泥口排出。

具體的反應如下：

好氧區(qū)內(nèi)的硝化反應：

NH₄⁺+3O₂-2NO₂^-+2H₂O+4H⁺；NO₂+0.5O₂-NO₃^-；

總反應為：NH₄⁺+2O₂-NO₃^-+H₂O+2H⁺，

缺氧區(qū)的反硝化反應：

NO₂^-+3H⁺-0.5N₂+H₂O；

NO₃^-+5H⁺-0.5N₂+H₂O。

由于微生物的存活繁殖受到各種因素的影響，為了更好的加速反應的進行，可在反應器內(nèi)部設置控溫系統(tǒng)、PH監(jiān)測系統(tǒng)等來創(chuàng)造適合微生物生產(chǎn)繁殖的環(huán)境。

本實用新型的一個優(yōu)選實施例，如圖1所示，反應器的殼體1優(yōu)選為圓形筒體，厭氧區(qū)2，好氧區(qū)3和出水區(qū)5通過隔板相互隔開，厭氧區(qū)2的和好氧區(qū)3之間的隔板為第一隔板13，好氧區(qū)3與出水區(qū)5間的隔板為第二隔板14，且在第一隔板13上設有第一通孔131，第二隔板14上設有第二通孔141，缺氧區(qū)4是由設置在好氧區(qū)3內(nèi)部的一個圓形套筒圍成，且套筒7與好氧區(qū)3相通，套筒7與圓形筒體同軸，優(yōu)選的，第一通孔131設置在所述缺氧區(qū)4的正下方。厭氧區(qū)2的進水口21優(yōu)選的設置在厭氧區(qū)2的最底端。

在圓形筒體的頂板11上固定設置有一攪拌裝置6，攪拌裝置包括動力源62和與動力源62相連接的攪拌葉片61，動力源62可選擇馬達，攪拌葉片61伸入缺氧區(qū)4內(nèi)，在馬達的帶動下，攪拌葉片61可在缺氧區(qū)4內(nèi)進行旋轉(zhuǎn)攪拌，從而促進水流的流動。

當厭氧區(qū)2內(nèi)的水流向上流動，首選進入缺氧區(qū)4，伸入缺氧區(qū)4內(nèi)部的攪拌葉片61，在動力源帶動下慢速的攪拌缺氧區(qū)4內(nèi)部的水，使水流緩慢流動，設置在反應器內(nèi)部的生物填料8在水流的帶動下，在缺氧區(qū)4和好氧區(qū)3之間循環(huán)運動，加速厭氧，好氧和缺氧的反應過程。

在好氧區(qū)3內(nèi)部，套筒7的外周設有曝氣管31，為好氧區(qū)3的好氧菌提供充足的氧氣，進一步加速反應速度。經(jīng)過氨化、硝化和反硝化反應后的水通過第二通孔141流進出水區(qū)5，在經(jīng)出水區(qū)5的出水口51排出，反應結束后產(chǎn)生的污泥可通過第一排泥口22和第二排泥口32排出，完成了整個反應的過程。

為了更好的加快反應速度，向反應器中加入新型的生物填料，新型的生物填料為椰殼纖維材料制成的。添加新型生物填料的反應器與傳統(tǒng)的載體相比，其在廢水處理工藝中可提供3000m2/m3的微生物表面負荷，遠遠超過傳統(tǒng)填料的微生物負荷；具有很高的去除率和可靠的運行穩(wěn)定性，填料致密的孔隙系統(tǒng)提供良好的條件給空隙中薄的生物膜建立，并且給予微生物從廢水獲得的營養(yǎng)的底物和充足的氧氣。此外，生物膜的厚度能長期保留通過水力剪切推動廢水填料的運動。

本實用新型的技術內(nèi)容及技術特征已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本實用新型的教示及揭示而作種種不背離本實用新型精神的替換及修飾，因此，本實用新型保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本實用新型的替換及修飾，并為本專利申請權利要求所涵蓋。