[实用新型]亚硝化－厌氧氨氧化耦合共生的生物脱氮反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于废水生物处理领域，涉及到利用亚硝化菌群和厌氧氨氧化菌群耦合共生处理中低浓度含氨废水的一种反应装置，它能有效地持留亚硝化-厌氧氨氧化耦合共生的微生物种群，并能达到较高的进水氨氮容积负荷和氨氮去除容积负荷。

背景技术

近年来，由于氮素的污染而导致的海洋、湖泊等水体的富营养化现象越来越严重，“水华”、“赤潮”等污染事件履见不鲜。对废水中氮素的脱除引起了国内外的广泛关注，鉴于物理化学的脱氮方法的高成本、污泥易转移等缺点，生物脱氮技术得到了迅速的发展。随着传统的硝化反硝化生物脱氮技术在市政污水、工业废水处理中的广泛应用，相应的产生了越来越多的问题，尤其是在含有高浓度氨氮的工业废水的处理上，完全硝化过程中较高的供氧消耗、反硝化过程中需投加大量的外加碳源，以及去除效率随进水氨氮负荷的提高而下降等缺点，使得人们关注的焦点开始转向节省能源和碳源的新型生物脱氮技术。目前的新型生物脱氮技术所采用的反应装置，包括流化床反应器、SBR反应器、气提反应器和固定床反应器等。

在实验室的研究中，流化床反应器成功的实现了厌氧氨氧化的新型生物脱氮反应。由于流化床需要培养出颗粒态的亚硝化或厌氧氨氧化污泥，或者借助于可流化的载体使亚硝化菌或厌氧氨氧化菌附着其上达到在反应器中流化态的运行方式，因此实现起来有一定的困难。并且由于传质的阻力大，使得反应的氨氮容积负荷率不高，使得反应装置的体积较大，而能够达到的去除负荷不高。流化床反应器多用于能够接种到成型的颗粒污泥的厌氧氨氧化反应器中。

SBR反应器中氮负荷率明显高于固定床和流化床，但低于气提反应器，由于SBR反应器是间歇运行，反应器的容积利用率不高，SBR反应器的曝气方式与传统活性污泥法相似，因此气液两相的接触传质方式决定了其所能达到的进水氨氮容积负荷受到限制。在高负荷情况下，仍然可能出现污泥流失的问题。

固定床反应器通过在反应器中添加填料的方式，使反应器运行在固定床的状态。亚硝化菌和厌氧氨氧化菌在填料表面附着生长，使得反应器对于污泥有较强的持留能力，在一定范围内有较好的脱氮效率。但由于气液传质方式和能力的限制，使得固定床反应器所能达到的氨氮容积负荷率不高。因此在较大的水力负荷或较高的浓度时，脱氮效率受到明显的影响。

气提式反应器是一种是用于气/液或气/液/固相过程的接触性反应装置，其独特的几何特性使其具有结构简单、造价低、易密封、能耗低、剪切应力低和混合好等优点。与SBR反应器相比，具有较高的气液传质效率。在实验室的实验中，能够达到较高的氨氮容积负荷率。但普通的气提式反应器在较高的进水量情况下，会引起分离沉降区中的泥水分离效果差，使得随出水流失的污泥量不断增加，对于较长的世代周期的厌氧氨氧化菌会产生致命性的影响。气提式反应中同时实现亚硝化与厌氧氨氧化过程时，会产生相互矛盾的影响，较高的亚硝化水平需要较大的供气量，从而可能使混合液的溶解氧升高到抑制厌氧氨氧化的水平，从而降低厌氧氨氧化菌的活性，使氮的去除能力受到限制。综上所述，在新型生物脱氮方面的技术多集中于厌氧氨氧化反应的试验装置的组成、启动方法以及菌种的培养方法等方面，对于能够应用于实际废水的脱氮生物处理方面的装置还存在不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种能符合实际应用的亚硝化-厌氧氨氧化耦合共生的生物脱氮反应装置，它能够促进并实现亚硝化-厌氧氨氧化耦合共生生物脱氮反应，在较大范围中变化的环境因素下适用，所需的控制性因素或控制条件少，易于稳定实现对高含氨废水的生物脱氮处理。这种装置对于温度、溶解氧、亚硝酸盐氮、进水的氨氮浓度、有机物浓度等因素的适应性更强，能够达到较高的容积去除负荷，易于实现工业化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在柱状的或长方体状的主体结构中设有由中心上升流区与外部环型下降流区组成的内循环反应区，固液分离沉降区，分离沉淀区及设置在本反应装置的上部、由中心筒向上延伸到本反应装置外的气液分离区，由进水桶、进水泵及设置在柱状的或长方体状的主体结构上的进水口所组成的该装置的进水区，空气泵及设置在柱状的或长方体状的主体结构上进气口组成的曝气区，在该装置的下部设置有剩余污泥排放口，上部设置有溢流口，在所述的的下降流区中部设置松散填料区，在所述分离沉淀区中设有密实填料区，将分离沉淀区分为密实填料区和沉降出水区，并在分离沉淀区上部设有出水堰，回流泵与回流进水口和回流取水口所组成的回流装置；