本實用新型涉及厭氧反應(yīng)器裝置，具體涉及利用水體土著反硝化細(xì)菌去除富營養(yǎng)化水體中重金屬和硝態(tài)氮的一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置。

背景技術(shù)：

天然水體富營養(yǎng)化和重金屬污染一直是當(dāng)前最常見的復(fù)合污染。富營養(yǎng)化是當(dāng)前常規(guī)污染中的重要表現(xiàn)，隨著人類對環(huán)境資源開發(fā)利用活動日益增加，特別是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模發(fā)展，大量含有氮、磷營養(yǎng)元素的污水排入附近的天然水體，增加了這些水體的營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷量，其本質(zhì)問題是水體生物多樣性的破壞，由此造成系統(tǒng)喪失自我維持、自我調(diào)節(jié)的能力與系統(tǒng)平衡失穩(wěn)，加速了水體富營養(yǎng)化的速度。而且在污水的排放過程中，污染物重金屬在水體水體中的存留也日益增多，重金屬在水體中的存留、積累及遷移性等特點增加了水體重金屬凈化的難度。同時，由于重金屬有來源廣、殘留時間長、具有積累性、不可降解、能沿食物鏈轉(zhuǎn)移等特點，不僅危害著漁業(yè)水環(huán)境和水生生物，也危害人類健康。因此迫切需要對硝態(tài)氮和重金屬復(fù)合污染的水體水體進(jìn)行治理和修復(fù)。

現(xiàn)有的對于受污染水體的治理方法，可以分為物理法、化學(xué)法、生物法、生態(tài)修復(fù)四大類，并且很多水處理方法工藝流程已經(jīng)很成熟，但對于水體、河流等開放水體的治理存在著很大的局限性。因此，從經(jīng)濟(jì)成本及資源化等角度出發(fā)，探索經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能環(huán)保的水體重金屬凈化方法及裝置是當(dāng)前水體重金屬污染治理的難點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置。

一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置，包括進(jìn)水干管、出水干管、內(nèi)回流管、泵、蓄電池、光電控制器、逆變器和發(fā)電機；所述的厭氧反應(yīng)器包括反應(yīng)釜、電加熱組件和太陽能光伏組件，厭氧反應(yīng)器頂部設(shè)置有單向排氣閥；所述反應(yīng)釜為豎直設(shè)置的密閉罐體，反應(yīng)釜分為反應(yīng)釜上部、反應(yīng)釜中部和反應(yīng)釜下部，反應(yīng)釜上部內(nèi)設(shè)置三相分離器，反應(yīng)釜上部設(shè)置有出水口，所述的出水口與所述的出水干管連接；所述的反應(yīng)釜中部內(nèi)設(shè)有填充格；反應(yīng)釜下部內(nèi)設(shè)置有布水器，布水器通過所述的泵與所述的進(jìn)水干管連接，所述的進(jìn)水干管與出水干管之間設(shè)置有所述的內(nèi)回流管；所述的厭氧反應(yīng)器側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有空心夾層，所述的電加熱組件設(shè)置在空心夾層內(nèi)并均勻分布在厭氧反應(yīng)器側(cè)壁上；所述太陽能光伏組件與所述的蓄電池連接，蓄電池與所述的光電控制器連接，光電控制器與逆變器連接，逆變器與所述的發(fā)電機的控制系統(tǒng)連接，發(fā)電機與電加熱組件和泵連接。

而且，所述的填充格徑向設(shè)置為10～30個，軸向設(shè)置為15～40個，填充格主要功能是填充填料。

而且，所述的出水干管上設(shè)置有出水調(diào)節(jié)閥，出水干管的另一端連接待深度處理池入口；所述的進(jìn)水干管上設(shè)置有進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，進(jìn)水干管的另一端連接待好氧池出口；所述的內(nèi)回流管上設(shè)置有回流調(diào)節(jié)閥。

而且，所述的反應(yīng)釜上部和反應(yīng)釜下部的外表面是圓弧形，反應(yīng)釜上部和反應(yīng)釜下部高0.2～0.4m，底部高0.2～0.4m；反應(yīng)釜中部為圓柱形，直徑為0.5～1m，高1～3m。

而且，所述的填充料的密填總高度為反應(yīng)釜總高度的75％～90％，填充料與反應(yīng)釜頂部的距離為反應(yīng)釜總高度的10％～25％。

而且，所述的電加熱組件由n組并聯(lián)的電熱絲構(gòu)成，10≤n≤40，電熱絲在豎直方向上呈S型，并且電熱絲整體沿反應(yīng)釜軸向環(huán)繞呈環(huán)狀。

本實用新型的有益效果：

(1)本實用新型工藝簡單，占地面積小，運行管理方便，投資和運行費用低，適應(yīng)條件范圍廣，可在各種天然水體甚至人工水體的生態(tài)修復(fù)中廣泛應(yīng)用。

(2)本技術(shù)中涉及的一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置，最外層為太陽能光伏組件，主要用于將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲存在太陽能蓄電池內(nèi)，再通過光電控支器轉(zhuǎn)化為直流電能信號，直流電信號可直接利用于直流電器，也可以進(jìn)入逆變器在轉(zhuǎn)化為交流負(fù)載去供應(yīng)交流電器，再通過發(fā)電機控制系統(tǒng)為太陽能光伏組件下層的電加熱組件提供電能，電加熱組件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，電加熱組件在罐體表面全部覆蓋，可以有效地做到厭氧反應(yīng)器內(nèi)液體受熱均勻，為微生物提供適宜的溫度，便于微生物的生長，微生物的活性和菌群數(shù)得到保障，罐體內(nèi)的生物活性污泥就能具有較好的吞噬水中有機物進(jìn)行分解的作用，對水體進(jìn)行穩(wěn)定的厭氧凈化，同時，發(fā)電機控制系統(tǒng)為泵提供電能，以實現(xiàn)該裝置的自循環(huán)和正常運行時的穩(wěn)定狀態(tài)。對于現(xiàn)存在的其他形式的保溫方法，所安裝的太陽能光伏組件和電加熱組件有著明顯的優(yōu)勢，無需能耗、無污染、無運行成本、通用性好，不僅綠色環(huán)保，且不破壞某些水體具有的景觀功能。因此，該裝置使用條件很廣，除了寒冷地帶常年不見陽光的地方不能使用，免維護(hù)使用后不造成二次污染，是真正的清潔能源，能源質(zhì)量高，獲得能源的時間短。系統(tǒng)一次性投資可保持連續(xù)供電20年。

附圖說明

圖1為本實用新型的示意圖。

其中：1為厭氧反應(yīng)器，2為出水口，3為出水干管，4為反應(yīng)釜上部，5為反應(yīng)釜中部，6為反應(yīng)釜下部，7為出水調(diào)節(jié)閥，8為深度處理池，8-1為深度處理池入口，9為好氧池，9-1為好氧池入口，10為進(jìn)水調(diào)節(jié)閥，11為進(jìn)水干管，12為回流調(diào)節(jié)閥，13為內(nèi)回流管，14為泵，15為填充格，16為布水器，17為三價鐵氧化物及重金屬排出口，18為蓄電池，19為光電控制器，20為發(fā)電機，21為逆變器，22為反應(yīng)釜，23為太陽能光伏組件，24為空心夾層，25為反應(yīng)釜，26為三相分離器，27為單向排氣口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。

一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置，包括厭氧反應(yīng)器1、進(jìn)水干管11、出水干管3、內(nèi)回流管13、泵14、蓄電池18、光電控制器19、逆變器21和發(fā)電機20；所述的厭氧反應(yīng)器包括反應(yīng)釜25、電加熱組件23和太陽能光伏組件22，厭氧反應(yīng)器頂部設(shè)置有單向排氣閥27；所述反應(yīng)釜為豎直設(shè)置的密閉罐體，反應(yīng)釜分為反應(yīng)釜上部4、反應(yīng)釜中部5和反應(yīng)釜下部6，反應(yīng)釜上部內(nèi)設(shè)置三相分離器26，反應(yīng)釜上部設(shè)置有出水口2，所述的出水口與所述的出水干管3連接，所述的反應(yīng)釜中部內(nèi)設(shè)有填充格15，填充格充滿反硝化細(xì)菌活化填充料，反應(yīng)釜下部內(nèi)設(shè)置有布水器16，布水器通過所述的泵14與所述的進(jìn)水干管11連接，所述的進(jìn)水干管與出水干管之間設(shè)置有所述的內(nèi)回流管13；所述的厭氧反應(yīng)器側(cè)壁內(nèi)設(shè)置有空心夾層24，所述的電加熱組件設(shè)置在空心夾層24內(nèi)并均勻分布在厭氧反應(yīng)器側(cè)壁上；所述太陽能光伏組件與所述的蓄電池18連接，蓄電池與所述的光電控制器19連接，光電控制器與逆變器21連接，逆變器與所述的發(fā)電機20的控制系統(tǒng)連接，發(fā)電機與電加熱組件和泵連接。

而且，所述的出水干管上設(shè)置有出水調(diào)節(jié)閥7，出水干管的另一端連接深度處理池入口8-1；所述的進(jìn)水干管上設(shè)置有進(jìn)水調(diào)節(jié)閥10，進(jìn)水干管的另一端連接好氧池出口9-1；所述的內(nèi)回流管上設(shè)置有回流調(diào)節(jié)閥12。

而且，所述的反應(yīng)釜上部和反應(yīng)釜下部的外表面是圓弧形，反應(yīng)釜上部和反應(yīng)釜下部高0.2m，底部高0.2m；反應(yīng)釜中部為圓柱形，直徑為0.8m，高3m。

而且，所述的反硝化細(xì)菌活化填充料采用分格填充的辦法填充在反應(yīng)釜中部內(nèi)，密填總高度為反應(yīng)裝置總高度的85％，反硝化細(xì)菌活化填料與反應(yīng)釜頂部的距離為反應(yīng)裝置總高度的15％，工藝起始階段一次性投加量3000mg/L。

而且，所述的電加熱組件由35組并聯(lián)的電熱絲構(gòu)成，電熱絲在豎直方向上呈S型，并且電熱絲整體沿反應(yīng)釜軸向環(huán)繞呈環(huán)狀。

而且，所述的填充格徑向設(shè)置為13個，軸向設(shè)置為18個，填充格主要功能是填充填料；將按照以下制備方法制備的反硝化細(xì)菌活化填充料填充在上述一種應(yīng)用在處理單元中的太陽能厭氧反應(yīng)器裝置中：將質(zhì)量比為3：0.5：0.5：4的無機搭載體硅膠、無機絮凝物聚合氧化鋁、無機金屬鹽氯化鈉、活性炭，將其充分混合分散于70℃水中，待上述懸濁液冷卻至40℃，加入反硝化細(xì)菌激活劑(激活劑由氯化亞鐵、醋酸鈉、蛋白胨、酵母膏、葡萄糖、氯化鈉、瓊脂、硝酸鉀組成，各成分添加時質(zhì)量比依次為1：2：15：3：1：6：12：2；加入所述的反硝化細(xì)菌激活劑時體系須冷卻至30℃)，控制其與無機搭載體的比例為3，然后在充分?jǐn)嚢璧耐瑫r以3ml/min的速度滴入溶解于95℃水中的有機高分子聚合物聚乙烯醇，用于固定反硝化細(xì)菌激活劑于無機搭載體表面，最終實現(xiàn)有機高分子聚合物與無機搭載體的質(zhì)量比為0.5：8，待混合液冷卻至室溫沉淀后，棄去上清液，下部沉積物制得的特異性反硝化細(xì)菌活化填充料；填充料裝填完畢后，將該裝置與好氧池和深度處理池連接，運行該裝置，打開進(jìn)水調(diào)節(jié)閥和回流調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉出水調(diào)節(jié)閥，利用太陽能產(chǎn)生的動力從好氧池引入進(jìn)水(利用熒光定量PCR的方法測得好氧池進(jìn)水中土著反硝化細(xì)菌的數(shù)量為10⁶-10⁷copies/L)，實現(xiàn)工藝起始階段系統(tǒng)內(nèi)部的自循環(huán)，時間為24小時，在此階段反硝化細(xì)菌微生物進(jìn)行掛膜培養(yǎng)，控制水利停留時間為8小時，通過熒光定量PCR的方法，得到加入好氧池進(jìn)水反應(yīng)24h后反硝化細(xì)菌活化填充料中的反硝化細(xì)菌數(shù)量約為10⁷-10⁸copies/g(即土著反硝化細(xì)菌的數(shù)量實現(xiàn)10倍增長)；最后，保持進(jìn)水調(diào)節(jié)閥和回流調(diào)節(jié)閥打開，再打開出水調(diào)節(jié)閥，控制正常運行時進(jìn)水流量0.9m³/h，控制水力停留時間為9小時，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、出水調(diào)節(jié)閥和回流調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)出水比例和內(nèi)循環(huán)比例為400％。反硝化細(xì)菌在這個過程中不斷去除好氧池進(jìn)水中的硝態(tài)氮，并且氧化Fe²⁺形成Fe³⁺以無定形Fe³⁺礦物為主，菌體沉積物中無機組成以Fe為主，含有少量重金屬As⁵⁺，在Fe²⁺氧化殆盡的情況下NO₃^-的平均去除率可達(dá)40～60％，As的平均去除率可達(dá)40～70％。

以上對本實用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護(hù)范圍。