[发明专利]一种生物膜强化脱氮装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到水处理技术领域，特指一种生物膜强化脱氮装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展和城镇化进程加速推进，水体氮素污染日益严重，威胁到人们饮用水安全、人体以及环境和生态的健康。针对大量高含氮的生活污水和工业废水，生物脱氮是最为经济有效的污废水脱氮处理技术。

传统生物脱氮工艺一般包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。硝化作用是化能自养过程，一般分为两步进行，第一步由亚硝酸细菌将氨氮转化为亚硝酸盐；第二步由硝酸细菌进一步将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。这两类细菌统称为硝化细菌，它们利用无机碳化物加碳酸根、碳酸氢根和二氧化碳作为碳源，从氨、铵或亚硝氮的氧化反应中获得能量。反硝化作用也称脱氮作用，是指反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐或亚硝酸盐，释放出氮气的过程。硝化菌和反硝化菌对溶解氧需求差别很大，因而硝化和反硝化两个过程不能在时间和空间上同时进行。

新型厌氧氨氧化技术是在厌氧或缺氧的条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝氮作电子供体，将铵离子直接氧化为氮气的过程。厌氧氨氧化具有不需要投加有机碳源和碱、能耗小、无二次污染、污泥产量少等优点，受到了世界各国的关注与研究。然后，厌氧氨氧化菌对溶解氧和有机物非常敏感，工艺条件难以控制，还没有能够在实际用于主流脱氮工艺。

生物填料具有高强度、轻质、比表面积大、空隙率高的特点，能附着微生物生长繁殖，提高装置内微生物量。生物填料能吸附并且截留污水中悬浮物，并起到切割、阻挡气泡的作用，增加气泡在水体中的停留时间和气、液接触面积，提高传质效率，增强脱氮效果。

综上所述，通过在装置中添加生物填料，生物填料附着微生物生长繁殖，对污泥进行分区，优化反应控制条件，在装置内不同区域和生物填料内外层分别培养氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、厌氧氨氧化菌和反硝化细菌等多种脱氮微生物，在装置内同时发生硝化、短程硝化、反硝化、厌氧氨氧化等过程；此分区式设计可以优化微生物群落结构，强化脱氮优势种群，在一个反应器内实现亚硝酸盐的生产和消耗同时进行，缓解产物基质自抑制和产物抑制，强化脱氮效果。因此基于上述思路，本发明提供一种生物膜强化脱氮装置，在主反应器内部实现分层内循环，分区控制反应条件，利用生物填料支撑附着生物膜并优化微生态环境，具有体积小、占地面积减少、建造成本低、污泥浓度高且不易流失的优点。

发明内容

本发明要解决的问题在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、操作简单、易于控制、能耗低且长期运行性能稳定的生物膜强化脱氮装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种生物膜强化脱氮装置，其特征在于：一种生物膜强化脱氮装置，其特征在于：它主要由主反应器和沉淀池组成；所述主反应器主要由外筒、内腔I、内腔II和顶盖构成；所述外筒主要由顶部法兰、圆柱面、底板、出水立管、内侧支座、出水口和排泥口构成；所述外筒的内部上下分层；所述内腔I和内腔II为中心对称结构，且分别位于外筒内部的上层和下层；所述内腔I由中空圆柱面和外围固定支架构成；所述中空圆柱面两端开放不封闭；所述中空圆柱面的高度为外筒高度的1/6~1/3倍；所述中空圆柱面的外径为外筒外径的1/4~2/3倍；所述固定支架的外端嵌于支座内；所述内腔II从下至下依次由侧壁开孔的上圆柱面、中空的倒圆锥台面和下圆柱面构成；所述上圆柱面的外径为外筒外径的1/10~1/4倍；所述倒圆锥台面的上端直径与上圆柱面相同，下端直径与下圆柱面相同；所述下圆柱面的外径为外筒外径的1/2~4/5倍；所述下圆柱面的外侧面均布固定支架；所述固定支架的外端嵌于支座内；所述内腔II的高度为外筒高度的1/4~1/2倍；所述外筒的圆柱面的上部设置进水口，下部对称设置两根出水立管；所述出水立管伸至内腔II的下圆柱面以里位置，并直角延伸至内腔II的中部；所述圆柱面的内壁四周均匀布置两层或多层支座。

所述外筒和顶盖由顶部法兰连接；所述出水口连接沉淀池的进水口；所述内侧支座到底板的距离为圆柱面高度的1/4~2/3倍；所述内侧支座分布两层或多层，每层4~8个；所述底板的中心安装潜水搅拌器。

所述顶盖由法兰接口、检测口、进气口、排气口、污泥回流口构成；所述进气口延伸至上圆柱面的中心位置，设置有曝气口。

所述沉淀池由进水口、出水口和污泥排放口组成；所述污泥排放口连接顶盖的污泥回流口。

所述生物膜强化脱氮装置运行时，在外筒的内部填充10%-30%倍体积的生物填料；所述生物填料可支撑微生物附着生长，厌氧型脱氮微生物主要附着于生物填料的内部。