[发明专利]反硝化除磷-厌氧氨氧化-短程硝化一体式折流反应设备

说明书

技术领域

本发明专利涉及一个低碳氮比废水和高碳氮磷浓度废水同步脱碳氮除磷的反应设备。属于水污染控制领域。

背景技术

近年来，随着经济的发展，工业、农业和城市生活污水中氮磷元素(尤其是氨氮)的含量越来越高。大量的氮磷废水未经适当处理直接排入水体，严重污染了水体环境，导致大量河流湖泊严重富营养化，沿海赤潮频繁发生，对人类健康也带来了严重危害，进一步加剧了我国水资源短缺的矛盾，严重制约着可持续发展战略的实施。其中最重要的污染物---氨氮来源广泛，含量大，除生活污水、畜禽养殖废水外，大量的工业废水，如炼油废水、食品工业废水、垃圾填埋场渗滤液、以及污泥脱水液等都含有大量的氨氮，很多种类的废水不仅氮磷含量高，而且多数情况下C/N比很低，给氨氮的无害化处理带来了很多困难。

传统的生物脱氮除磷方法在污水治理方面起到了一定的作用，但仍存在很多缺陷。如：氨氮完全硝化需消耗大量的氧，增加了动力消耗；对C/N比较低的废水或者高碳氮磷废水，需外加有机碳源；好氧生物除磷过程增加了动力消耗且会产生大量的剩余污泥；整个处理工艺流程较长，占地面积大且基建投资高等。

随着污水处理的不断深入研究，几种新型的生物脱氮除磷工艺近几年得到了发展和应用，主要包括：同步硝化反硝化工艺、短程硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺、全程自养脱氮工艺和反硝化除磷工艺，这些新工艺都具有降低能耗，节省碳源，污泥产量少占地小等优点。但仍然存在一些问题有待解决。如：大多数新工艺只强调对氮素的脱除，而对磷素的处理涉及较少，而且高浓度的磷素对厌氧氨氧化等工艺存在抑制作用；很多新工艺对废水水质条件要求苛刻，处理过程中废水中的化学需氧量(COD)不宜过高；处理设备构造和操作较复杂，生物持有量较低，运行不稳定，易受外界环境条件影响且设备中不同功能微生物容易相互影响，使得反应器处理效率低下，因此新工艺很难实现对低C/N比废水和高碳氮磷废水的碳氮磷同步去除。

因此，针对目前低C/N比废水和高碳氮磷废水处理难度高的情况，研究和开发结构简单、多功能、低耗高效、易操作管理、运行稳定、能够实现同步脱碳氮除磷的新型反应设备和新技术，已成为污水脱碳氮除磷处理发展的必然途径。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种能够实现低碳氮比废水和高碳氮磷废水的同步脱氮除磷的折流反应设备。本发明专利具有生物相分离特性，可实现反硝化除磷、厌氧氨氧化和短程 硝化三种功能微生物的有效协同，将反硝化除磷技术、厌氧氨氧化技术和短程硝化技术耦合，集中体现了反硝化除磷技术、厌氧氨氧化技术和短程硝化技术三种工艺的优点，同时在厌氧氨氧化和短程硝化这两种自养功能微生物格室中设置填料层、在反硝化除磷微生物功能格室中培养颗粒污泥以有效提高生物持有量。本发明专利通过设置回流装置保证反应设备的稳定高效运行并可平衡设备中酸碱度，最终成功实现废水中碳、氮、磷元素的同步去除，相比于其他处理设备具有绝对优势。本发明专利具有处理效率高，结构简单，运行稳定，操作灵活，容积利用率高，生物持有量高，节省曝气量，剩余污泥量少，无需外加有机碳源和碱度以及运行费用较低等优点。

本发明专利设置有3种微生物功能格室(反硝化除磷功能格室、厌氧氨氧化功能格室和短程硝化功能格室)和1个沉淀室，设备的长、宽、高之比为：26∶25∶5。单元格室有效容积与沉淀室有效容积之比为4∶1。格室由一个下流室一个上流室组成，下流室宽度与上流室宽度之比为5∶23。每个上流室右侧壁上沿高度平均设有取样口，顶部设有集气管，通往上流室的挡板下部的边缘有45°倾角(设置为圆角)的导流板布水，便于将水送至上流室的中心，格室底部两侧截取三角区，与底部呈45°夹角以减少水力死区，沉淀室长、宽、高之比为2∶2∶3，沉淀室底部设置为锥形以截留老化污泥和脱落的生物膜，优化出水效果。整个反应装置外部安装有加热装置，并由温控仪控制在35±1℃。

在厌氧氨氧化和短程硝化自养功能微生物格室中设置有填料层，短程硝化自养功能微生物格室底部设置有曝气管与曝气泵相连。短程硝化自养功能微生物格室上部和反硝化除磷功能微生物格室、厌氧氨氧化功能微生物格室的下部设有回流管与回流泵相连，使得短程硝化功能微生物格室为其他两格室提供反应所需的电子受体。人工模拟废水从配水箱泵入反应器，通过调节蠕动泵控制流量。整个系统利用在其表面上缠绕电阻丝的方式加热，通过温控仪使之保持恒温。反硝化除磷功能微生物格室底部设有排泥口，用阀门控制开关。

本发明专利的辅助部分

1.气体收集和传输装置