申請日2017.09.27

　　公開(公告)日2017.12.19

　　IPC分類號C02F3/30; C02F3/34; C02F3/28; C02F101/16

　　摘要

　　本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污水生物除氮反應(yīng)器及其使用方法。主要技術(shù)方案如下：一種污水生物除氮反應(yīng)器，為流化床和滴流床組成的連通一體結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器底部設(shè)有支腿，所述的反應(yīng)器外均環(huán)設(shè)電加熱帶;所述的流化床內(nèi)填充限氧載體，所述限氧載體的上方為氣液分離器;所述的流化床底部為空氣進(jìn)口，所述的空氣進(jìn)口處設(shè)有氣體分布器，所述流化床的一側(cè)設(shè)有為污水進(jìn)口;本發(fā)明在充分利用了流化床傳質(zhì)效率高，滴流床重復(fù)利用生物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，滿足了兩種反應(yīng)對氧濃度的不同需求，還減少生物菌體流失并降低設(shè)備能量投入。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污水生物除氮反應(yīng)器，其特征在于，為流化床和滴流床組成的連通一體結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器底部設(shè)有支腿(10)，所述的反應(yīng)器外均環(huán)設(shè)電加熱帶(8);

　　所述的流化床區(qū)域內(nèi)填充限氧載體(7)，所述限氧載體(7)的上方為氣液分離器(6);所述的流化床底部為空氣進(jìn)口(11)，所述的空氣進(jìn)口(11)處設(shè)有氣體分布器(9)，所述流化床的一側(cè)設(shè)有為污水進(jìn)口(12);

　　所述的滴流床內(nèi)填充厭氧載體(2)，所述厭氧載體(2)的上方為污水分布器(3)，所述污水分布器(3)連接溢流沿(4)，所述溢流沿(4)的上方使用密封蓋(5)密封，所述厭氧載體(2)的下方為污水區(qū)，所述的污水區(qū)一側(cè)設(shè)有污水出口(1);

　　所述的限氧載體(7)和厭氧載體(2)上掛有厚度為0.2-0.8毫米的生物膜。

　　2.如權(quán)利要求1所述的污水生物除氮反應(yīng)器，其特征在于，所述的厭氧載體(2)為無紡布。

　　3.如權(quán)利要求1所述的污水生物除氮反應(yīng)器，其特征在于，所述的限氧載體(7)和厭氧載體(2)體積填充率為50%。

　　4.如權(quán)利要求1所述的污水生物除氮反應(yīng)器，其特征在于，所述的限氧載體(7)上的生物膜A是在半硝化反應(yīng)器中經(jīng)過40天掛膜培養(yǎng)得到，所述的厭氧載體(2)上的生物膜B是在厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過200天掛膜培養(yǎng)得到。

　　5.如權(quán)利要求1所述的污水生物除氮反應(yīng)器，其特征在于，所述的氣液分離器(6)為四棱錐臺結(jié)構(gòu)，錐面設(shè)有開孔。

　　6.一種利用權(quán)利要求1所述的污水生物除氮反應(yīng)器進(jìn)行除氮的方法，

　　其特征在于，包括如下步驟：

　　S1.污水經(jīng)污水進(jìn)口(12)進(jìn)入流化床區(qū)，生物膜A對污水中氨氮進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下式(Ⅰ)：

　　2NH4++3O2→2NO2-+4H+ (Ⅰ);

　　S2.經(jīng)氣體分布器(9)進(jìn)入的空氣將限氧載體(7)和污水體流態(tài)化，并由氣液分離器(6)溢出;調(diào)節(jié)流化床內(nèi)的pH至7.5-8.0，及溶解氧濃度低于2.0mg/L，將污水中50-55%的氨氮氧化，氧化反應(yīng)后的污水在流化床頂部經(jīng)過溢流沿(4)、污水分布器(3)進(jìn)入滴流區(qū)，在滴流區(qū)生物膜B的作用下，污水中剩余的氨氮和步驟(1)氧化反應(yīng)生成的亞硝氮反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下式(Ⅱ)：

　　經(jīng)過(Ⅱ)式反應(yīng)后的污水在污水區(qū)積累，從污水出口(1)溢流出。

　　說明書

　　一種污水生物除氮反應(yīng)器及其使用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污水生物除氮反應(yīng)器及其使用方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　流化床反應(yīng)器是通過液體的流態(tài)化狀態(tài)使液體中的固體顆粒在液體中保持懸浮狀態(tài)，以達(dá)到強(qiáng)化傳質(zhì)的目的。實(shí)現(xiàn)流態(tài)化的能量通常由高速流動(dòng)的液體或氣體提供。由于流化床具有傳質(zhì)效果好，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于廢水處理過程。其主要設(shè)計(jì)參數(shù)是床層膨脹比、適宜的流體速度、汽固兩項(xiàng)的密度差等。由于流化床的流態(tài)化能量多數(shù)由氣體提供，其在好氧過程中應(yīng)用較普遍，而在厭氧過程中的應(yīng)用受到限制。

　　滴流床是固定床的一種，特點(diǎn)是液體在床層表面形成細(xì)流而通過床層向下流動(dòng)。雖然床層未能完全浸沒于液體中，但纖維體床層可以處于飽和狀態(tài)。固定床反應(yīng)器的特點(diǎn)是可以反復(fù)利用床層和床層表面附著的生物體，結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計(jì)和加工，被廣泛應(yīng)用于厭氧工藝過程。

　　自從厭氧氨氧化反應(yīng)被荷蘭科學(xué)家發(fā)現(xiàn)以來，一直是污水生物處理領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比其具有無需外加有機(jī)碳源、無需通氧和動(dòng)力消耗低等優(yōu)點(diǎn)，但其對環(huán)境嚴(yán)格的厭氧要求和繁殖率較低等特點(diǎn)也對其相關(guān)工藝過程的設(shè)備設(shè)計(jì)要求較高。

　　目前世界范圍內(nèi)厭氧氨氧化及其相關(guān)脫氮工藝先后取得了一定的進(jìn)展，如半硝化-厭氧氨氧化工藝和短程脫氮-厭氧氨氧化的兩級工藝。但兩級工藝的設(shè)備成本、占地空間、能源消耗等均較高。此外也有學(xué)者開發(fā)了將半硝化與厭氧氨氧化合二為一的單級工藝，但普遍存在脫氮效率低、啟動(dòng)周期長、反應(yīng)條件難控制等問題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種污水生物除氮反應(yīng)器，在充分利用了流化床傳質(zhì)效率高，滴流床重復(fù)利用生物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，滿足了兩種反應(yīng)對氧濃度的不同需求，還減少了生物菌體流失并降低了設(shè)備能量投入。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種污水生物除氮反應(yīng)器，為流化床和滴流床組成的連通一體結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器底部設(shè)有支腿，所述的反應(yīng)器外均環(huán)設(shè)電加熱帶;所述的流化床內(nèi)填充限氧載體，所述限氧載體的上方為氣液分離器;所述的流化床底部為空氣進(jìn)口，所述的空氣進(jìn)口處設(shè)有氣體分布器，所述流化床的一側(cè)設(shè)有為污水進(jìn)口;所述的滴流床內(nèi)填充厭氧載體，所述厭氧載體的上方為污水分布器，所述污水分布器連接溢流沿，所述溢流沿的上方使用密封蓋密封，所述厭氧載體的下方為污水區(qū)，所述的污水區(qū)一側(cè)設(shè)有污水出口;所述的限氧載體和厭氧載體掛有厚度為0.2-0.8毫米的生物膜。

　　進(jìn)一步的，所述的厭氧載體為無紡布。

　　進(jìn)一步的，所述的限氧載體和厭氧載體體積填充率為50%。

　　進(jìn)一步的，所述的限氧載體上的生物膜A是在半硝化反應(yīng)器中經(jīng)過40天掛膜培養(yǎng)得到，所述的厭氧載體上的生物膜B是在厭氧氨氧化反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過200天掛膜培養(yǎng)得到。

　　進(jìn)一步的，所述的氣液分離器為四棱錐臺結(jié)構(gòu)，錐面設(shè)有開孔。

　　本發(fā)明同時(shí)請求保護(hù)利用上述污水生物除氮反應(yīng)器進(jìn)行除氮的方法，包括如下步驟：

　　S1.污水經(jīng)污水進(jìn)口進(jìn)入流化床區(qū)，生物膜A對污水中氨氮進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下式(Ⅰ)：

　　2NH4++3O2→2NO2-+4H+ (Ⅰ);

　　S2.經(jīng)氣體分布器進(jìn)入的空氣將限氧載體和污水體流態(tài)化，并由氣液分離器溢出;調(diào)節(jié)流化床內(nèi)的pH至7.5-8.0，及溶解氧濃度低于2.0mg/L，將污水中50-55%的氨氮氧化，氧化反應(yīng)后的污水在流化床頂部經(jīng)過溢流沿、污水分布器進(jìn)入滴流區(qū)，在滴流區(qū)生物膜B的作用下，污水中剩余的氨氮和步驟(1)氧化反應(yīng)生成的亞硝氮反應(yīng)，

　　反應(yīng)方程式如下式(Ⅱ)：

　　經(jīng)過(Ⅱ)式反應(yīng)后的污水在污水區(qū)積累，從污水出口溢流出。

　　本發(fā)明的有益效果如下：

　　(1)本發(fā)明將流化床和滴流床的結(jié)構(gòu)在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)結(jié)合，營造適用于不同菌種生長的環(huán)境，運(yùn)行效果良好。

　　(2)在半硝化和厭氧氨氧化不同區(qū)域植入不同載體，首次在流化床區(qū)使用限氧載體，實(shí)現(xiàn)限氧區(qū)的流態(tài)化。在滴流床區(qū)使用常見的無紡布填料，簡單易得，易于形成固定床。

　　(3)反應(yīng)器外采用電加熱帶包被，可根據(jù)外界溫度變化選擇使用或撤下，便于靈活調(diào)整。

　　(4)在流化床出水口設(shè)置溢流區(qū)，可以對限氧區(qū)內(nèi)隨水流帶出的污泥在此區(qū)域進(jìn)行沉淀，定期收集，減少了污泥流失。

　　(5)在滴流區(qū)頂部設(shè)置污水分布器，保證水流可以均勻分散至固定床區(qū)的各個(gè)部分，保證反應(yīng)均勻進(jìn)行。

　　(6)在厭氧區(qū)頂部設(shè)密封蓋，營造厭氧環(huán)境，保證厭氧反應(yīng)順利進(jìn)行。

　　(7)在流化區(qū)上方設(shè)置氣液分離器，在保證氣泡溢出的同時(shí)液體和限氧載體不會溢出。