[发明专利]一体化高效生物反应器及其反应工艺

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及污水处理装置，具体涉及一体化高效生物反应器及其工艺。

技术背景

厌氧-缺氧-好氧工艺(A²O工艺)由于构造简单、总水力停留时间短、控制复杂性小、不易产生污泥膨胀等优点，被广泛应用在我国现有的城市污水处理厂中。但A²O工艺存在基质竞争、泥龄矛盾、总氮去除率难以提高等一些问题。短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷等技术可有效提高A²O工艺的处理效率。

通常认为，硝化是由两个阶段完成的，即氨氮首先氧化生成亚硝酸盐氮，参与完成该反应的是氨氧化菌(AOB)；亚硝酸盐氮进一步氧化生成硝酸盐氮，参与完成该反应的微生物是亚硝酸盐氧化菌(NOB)。虽然同属于好氧自养菌，但是AOB与NOB在生理特性等方面却存在很大的差异，因此可通过营造利于AOB生长而抑制NOB生长的生存环境，对这两类菌种进行筛选。从而将硝化反应控制在第一阶段，实现短程硝化。短程硝化反硝化的优越性在于：缩短了反应历程，NO₂^--N的反硝化速率高于NO₃^--N，提高了反硝化速率；缩短水力停留时间，反应容器相应减小；需氧量减小25%，耗能降低；节省37.5%反硝化碳源；减小了剩余污泥排放量。

传统理论认为氮的去除是通过硝化和反硝化这两个相互独立的过程实现的，由于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或兼氧(低氧)的条件下。但是近几年的研究表明，硝化和反硝化可在同一反应器中同时发生(尤其是在曝气池中发生)，许多实际运行中的曝气池中也常常发现远远超过同化作用可以产生的总氮损失，这一现象被称为同步硝化反硝化(SND)。同步硝化反硝化的优越性在于：提高总氮的去除率，打破了传统A²O反应器总氮去除率只能通过增大内回流比提高的限制；减小了回流污泥中的NO_ｘ^--N的浓度，缓解了脱氮除磷对基质的竞争矛盾。

传统理论认为磷的去除是通过聚磷菌(PAOs)厌氧释磷和好氧吸磷这两个过程实现的。但越来越多的研究表明，在厌氧/缺氧交替的运行条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物——反硝化聚磷菌(DPB)，它们可以利用O₂或者NO_ｘ^--N作为电子受体。应用反硝化除磷反应器处理城市污水时不仅可以节省30%的曝气量和50%COD的消耗量，而且还可减少约50%是剩余污泥产量，从而节省投资和运行费用。

因此，A²O工艺若能通过合理优化内部结构来实现短程硝化反硝化、同步硝化反硝化和反硝化除磷，将大大提高处理效率，同时实现节能降耗。另外，随着排放标准的不断提高和土地资源的紧缺，仅改良A²O工艺难以满足出水悬浮物(SS)的要求，需要与深度处理工艺的一体化组合布置，从而满足更高的出水水质和更小的占地面积的现实需求。

发明内容

技术问题

为了解决A²O工艺运行中存在的氮磷同步去除效果不佳、碳源不足以及能耗较高的问题，本发明提供一体化高效生物反应器及其反应工艺。

技术方案

本发明提供一体化高效生物反应器，所述反应器包括缺氧区、厌氧区、低氧区、低氧填料区、沉淀区、滤布过滤区和消毒区，

缺氧区侧壁设置进水管，缺氧区与厌氧区之间设置第一隔墙，在远离第一隔墙的两端的位置设置第一导流墙，在厌氧区内与缺氧区的水流方向逆向地设置变频潜水推流器；

厌氧区通过设在侧壁的过水孔与低氧区相连通，低氧区内与第一隔墙平行设置第二隔墙，在远离第二隔墙的两端的位置设置第二导流墙，在第二隔墙与厌氧区之间与变频潜水推流器逆向设置变频潜水推流器，低氧区内设置有微气泡曝气盘，低氧区出水部位设置在线溶氧仪和变频穿墙回流泵；

低氧区与低氧填料区之间设置拦截网格，低氧填料区内设置悬浮填料和微气泡曝气盘；

低氧填料区通过带网格过水孔与沉淀区相连通，低氧填料区出水部位设置在线氧化还原电位仪；

沉淀区与缺氧区相邻且在两者之间设置呈上下布置的滤布过滤区和消毒区，消毒区内设置消毒装置，底部设置出水管，沉淀区上部设置出水堰，沉淀区内部设置斜管且在底部设置排泥管，并且在底部设置变频穿墙回流泵与缺氧区相连通；