[发明专利]一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法

说明书

本发明公开了一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法，装置包括由下至上依次连通的布水排泥装置、反应装置和三相分离装置；反应装置内部由下至上依次设有厌氧氨氧化区，内三相分离区、内布水区和短程反硝化区。废水经过厌氧氨氧化区去除氨氮和亚硝氮，随后在内三相分离区分离，气体经集气装置积累后在短程反硝化区脉冲释气，液体通过内布水区进入短程反硝化区；短程反硝化区设有固态碳源，脉冲释气产生的动力可促进流态扰动和固态碳源释放；废水通过短程反硝化区将硝氮转化为亚硝氮并回流至厌氧氨氧化区。本发明充分利用各反应特性，采用自产气扰动强化固态碳源释放效率，提高短程反硝化和厌氧氨氧化工艺功能协同，实现高效经济生物脱氮。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法。

背景技术

厌氧氨氧化是一种新型脱氮工艺，指在厌氧条件下以氨为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气的自养生物过程。相较于传统硝化-反硝化工艺，基于厌氧氨氧化的新型脱氮工艺可显著降低由于曝气而消耗的能耗，节省有机碳源，削减剩余污泥产量，降低温室气体排放，具有绿色高效、节能降耗的优点，是废水生物脱氮的升级技术。厌氧氨氧化过程需要亚硝酸盐作为反应基质，而含氮废水中氮素通常以氨氮和硝氮的形式存在，因此如何提供稳定的亚硝酸盐成为厌氧氨氧化过程亟需突破的关键问题。

短程反硝化是反硝化过程的第一步反应，是硝酸盐在电子受体(通常为有机物)作用下还原成亚硝酸盐的生物过程。短程反硝化可为厌氧氨氧化提供反应所需的亚硝酸盐，同时厌氧氨氧化中产生的硝酸盐又可以作为短程反硝化的反应物，实现协同脱氮。短程反硝化过程所需的有机碳源，通常以液体形式提供，但液态碳源存在成本高、碳源投加调控难等问题，如若投加量少，硝酸盐无法完全还原为亚硝酸盐；若投加量多，发生全程反硝化，且出水有机物浓度超标。

固态碳源是一类具有大分子结构、有机物释放速率较缓慢的固体类碳源，通常需要在在水相中解聚后才能为微生物所利用。利用固态碳源的缓释性，为短程反硝化过程提供有机物作为电子供体的同时可控制水体中有机物含量。常见的固态碳源有PHB、PCL、PLA等人工合成高聚物和玉米芯、稻杆、稻壳等天然物质，若使用农业废弃物作为固态碳源，碳源成本几乎为零，实现以废治废。但固态碳源在利用过程中存在碳源释放效率偏低的问题，因此，本发明拟采用厌氧氨氧化过程产生的氮气，通过结构设计使其收集并脉冲式释放，产生扰动流态，强化固态碳源释放效率，提高短程反硝化反应效率和亚硝酸盐积累率，从而有望增强短程反硝化-厌氧氨氧化耦合工艺的总体脱氮效率，实现经济高效生物脱氮，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置及方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种自强化固态碳源释放的高效脱氮装置，包括由下至上依次连通的布水排泥装置、反应装置和三相分离装置；

所述布水排泥装置为下部逐渐缩小且具有内腔的结构，底部开设排泥口，内腔中设有用于均匀分布污水的第一布水器，第一布水器通过进水管与外部连通；