[发明专利]一种新型一体化脱氮装置及应用

说明书

本发明涉及一种新型一体化脱氮装置及应用，属于氨氮处理技术领域。本发明提供的新型一体化脱氮装置，具有体积小、投资基建费用低、启动迅速、耐环境冲击力强；处理过程中能够将氨氮主要转化为氮气、去除效率高；另外装置体系的pH可稳定、无需添加酸碱、铁素可以循环利用无需连续投加、曝气需求低、处理成本低。

技术领域

本发明属于氨氮处理技术领域，涉及一种新型一体化脱氮装置，还公开了一种一体化脱氮方法。

背景技术

氮素污染是造成水体富营养化的主要因素之一，氮素的控制一直是污水处理的目标，高效低成本的脱氮处理方式是污水脱氮处理技术的核心追求。氨氮作为氮素中主要污染物，其去除方式一般通过氧化作用完成，其电子受体可以是氧气，如硝化作用中的好氧氨氧化过程；可以是亚硝酸盐，如亚硝酸型的厌氧氨氧化作用。最新的研究发现，有些微生物可以利用三价铁在厌氧条件下作为电子受体对氨氮进行氧化，称为厌氧铁氨氧化作用。与传统硝化-反硝化过程相比，厌氧铁氨氧化作用无需曝气，可以极大的降低能耗，与亚硝酸型的厌氧氨氧化菌相比，厌氧铁氨氧化菌对温度和重金属的敏感性较低，三价铁的供应也比亚硝酸盐简单，操作更加方便。

目前，厌氧铁氨氧化菌被发现的都是自养型的铁氨氧化菌，被分离纯化出的菌种极少，而铁氨氧化菌(一种卓贝尔氏菌)可以在厌氧条件下利用有机物和三价铁对氨氮进行氧化，是一种异养型的铁氨氧化菌。与自养型的铁氨氧化菌相比该菌生长迅速，无需大型的培养装置来提高处理负荷，污水中有机物不会抑制氨氮去除效率，耐受环境冲击能力更强，反应器可以快速启动；反应产物主要为氮气，几乎没有氮氧化物积累，反应更加彻底；适应pH值范围为中性和碱性，比偏酸性要求的自养菌更加实用，而且碱性pH值可以保证三价铁和二价铁处于难溶状态，不容易流失，不会增加出水色度造成二次污染；该菌本身既可以厌氧铁氨氧化也可以好氧氨氧化和反硝化，不受溶氧抑制，可以在溶氧状态多变的一体化设备中稳定存活。该菌的发现和应用是本发明的核心基础。

好氧氨氧化指利用氧气将氨氮进行氧化的过程，目前发现的都属于硝化过程，包括自养硝化和异养硝化。亚铁反硝化是指在厌氧或缺氧条件下，利用二价铁作为电子供体，二价铁氧化为三价铁，同时硝酸盐和亚硝酸盐还原的过程，该过程无需有机物参与，是一种自养反硝化。

铁氨氧化技术虽然拥有众多优势，但由于厌氧铁氨氧化过程中三价铁会被还原为二价铁，如果不及时补充足够的三价铁，会导致氨氮去除率大幅下降，且二价铁的流失会造成二次污染，连续投加三价铁又会增加处理成本。因此，需要构建三价铁的还原和二价铁的氧化循环过程。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种新型一体化脱氮装置；本发明的目的之二在于提供一种一体化脱氮方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种新型一体化脱氮装置，所述装置采用中空管将其分为中间的好氧区和四周的厌氧区，所述中空管为顶端敞口式；

所述装置好氧区的底部设有排空口，所述装置的顶部为开口状态；

所述中空管的高度为所述装置高度的2/3，所述装置的上部设置有倾斜的回流区，所述装置的好氧区底部设置有与气泵连接的曝气装置，所述装置的顶部侧壁设置有出水孔，所述装置的底部侧壁设置有进水孔。

优选的，所述装置中还含有填料和菌种；所述填料由聚氨酯填料与Fe(OH)₃粉末按1:5～20，L:g的体积质量比充分混合而成；

所述菌种包括异养铁氨氧化菌、好氧氨氧化菌和亚铁反硝化菌；

所述异养铁氨氧化菌、好氧氨氧化菌和亚铁反硝化菌的接种量皆为1～10％。

进一步优选的，所述聚氨酯填料的密度为50～100g/cm³，规格为(10～50)×(10～50)×(5～50)mm。

进一步优选的，所述异养铁氨氧化菌种为卓贝尔氏菌。