[实用新型]一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生化法污水处理技术领域，具体涉及处理污水时使用的一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮装置。

背景技术

我国氨氮污染状况日益严峻，排放量远远超出受纳水体的环境容量，由此带来的环境问题引起了各方的高度关注。“十二五”规划中，国家新增氨氮减排约束性指标，这不但对各污染源企业氨氮的排放设置了更高的门槛，也对污染治理工艺过程和技术水平提出了更高的要求。然而，传统的脱氮工艺多基于硝化-反硝化原理，虽在生物脱氮领域发挥了重要作用，但存在工艺流程长、能耗高等问题。因此，开发基于脱氮新思路、新技术的新型装置系统具有十分重要的意义。

近年来，许多国家加强了对生物脱氮的研究，并在理论和技术上都取得了一定突破。一种全新的生化反应——厌氧氨氧化（anaerobic ammonia oxidation,ANAMMOX）的发现，不仅革新了人们对氮素转换途径的认知，同时，作为硝化脱氮的捷径反应，也突破了传统硝化-反硝化的基本理论，缩短了反应路径，可节省由添加外部碳源、化学中和剂等操作造成的成本支出，被认为是一条经济、高效、可持续的脱氮路径。特别是一些耦合了半硝化反应的单级自养脱氮工艺，通过条件控制，使好氧氨氧化菌和厌氧氨氧化菌在一个生境中共存，于同一个反应器中进行短程硝化和厌氧氨氧化，实现全程自养生物脱氮。这些单级自养生物脱氮技术不仅弥补了传统硝化-反硝化工艺的缺陷，提高了脱氮效率，亦具有占地少、耗能低、剩余污泥产量少等优势，降低了废水处理成本，是未来极具潜力的脱氮技术之一。

目前，已报道的单级半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮工艺所用反应器几乎都来源于传统反应器，包括固定床反应器和流化床反应器两种型式，其运用在该类工艺中主要存在以下问题：

（1）固定床型式反应器有效提高了系统的生物滞留能力，但随着膜厚度的增加，易发生堵塞，影响传质效果；

（2）固定床反应器中反应的气体产物以大气泡的形式滞留于泥层间时，将阻碍基质流动及均匀分布；

（3）相比固定床而言，流化状态可使反应器内基质分布更加均匀，传质效果明显提高，但当气体产物阻滞于颗粒污泥中时，会造成颗粒污泥上浮或者流失，进而影响系统的处理效果。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提出一种适于高浓度氨氮废水处理使用的复合式半硝化-厌氧氨氧化装置，通过合理的反应器结构和运行方法，为功能菌群的生长和代谢提供适宜的空间条件，以获得更高的脱氮效率。该种装置的总体结构如附图1所示，主要由进水水箱、进水泵、反应器、沉淀池、恒温循环水箱、气泵、污泥回流泵、在线pH调节装置、进碱泵、加药箱、好氧区在线溶解氧测定仪、缺氧区在线溶解氧测定仪、搅拌控制器组成，反应器内部设置有生物膜组件、导气管、三相分离器、环形微孔曝气管、搅拌轴、搅拌桨。

所述进水水箱储存高浓度氨氮废水，并通过进水泵及进水管道与反应器连通，进水泵用于控制废水流量，沉淀池底部和污泥回流泵相连通，其上部通过管道同反应器相连通；气泵通过相应的管路与环形微孔曝气管相连，向反应器内供氧，pH调节装置通过进碱泵与加药箱相连，加药箱储存人工配置的碱液。

所述反应器宏观上由上下两段堆叠而成，每段均由内筒和外筒两个部分组成；上段采用固定床反应器型式，即在该区段设置生物膜组件，下段采用流化床反应器型式，恒温循环水箱通过管道与内筒、外筒间形成的中空空间连通，内外筒间注满恒温循环水，以保持反应器内的温度在预设范围之内；反应器的内筒在其垂直方向上存在溶解氧梯度，形成上部生物膜好氧区、下部颗粒污泥缺氧区；所述上部生物膜好氧区设有环形微孔曝气管，沿反应器内壁均匀曝气，并安装有好氧区在线溶解氧测定仪；所述中部过渡区设置三相分离器，三相分离器由集气罩、导流板组成，集气罩通过夹板固定于反应器内壁，并与导气管连通，导气管设置在反应器的中轴线上；所述下部颗粒污泥缺氧区采用流化床反应器型式，游离态的颗粒污泥通过搅拌桨的机械搅拌作用实现流态化的强化效果，缺氧区在线溶解氧测定仪的探头自上深入到此区域；反应器顶端设有安装导角，以其防止水流死角的产生。

前述中：所述反应器的高径比为4.2，上段固定床反应器、下段流化床反应器均占反应器总高度的50%，生物膜好氧区高度约为内筒高度的30%-40%，中部过渡区高度约为内筒高度的20%，颗粒污泥缺氧区高度约为内筒高度的40%-50%。