[发明专利]一种前置反硝化自养生物脱氮的一体化反应器及脱氮方法

说明书

本发明公开了一种前置反硝化完全自养生物脱氮的一体化反应器及脱氮方法，属于废水生物处理脱氮技术领域，该反应器包括好氧区(3)、厌氧区(5)、气升装置和缺氧区(2)；所述缺氧区(2)位于好氧区(3)的外部，缺氧区(2)与好氧区(3)连通；所述缺氧区(2)的上部设有进水口(1)，进水口(1)与水泵连接；所述导流管(10)的两端分别与缺氧区(2)和沉淀区(7)连通，导气管(11)的一端与集气室(4)连通，另一端伸入导流管(10)位于缺氧区(2)的一端。该反应器及脱氮方法创造出有利于反硝化菌、亚硝化菌和厌氧氨氧化菌生长的环境，实现完全的自养生物脱氮。

技术领域

本发明属于废水生物处理脱氮技术领域，具体涉及一种前置反硝化自养生物脱氮的一体化反应器及脱氮方法。

背景技术

近年来，厌氧氨氧化作为一种新型的生物脱氮技术，因其具有高效的脱氮效能、无需有机物参与、处理成本低的特点而受到众多研究者的青睐。厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下厌氧氨氧化菌利用氨氮作为电子供体，亚硝氮作为电子受体进行生物反应，并转化生成氮气的过程。而亚硝化是指好氧的亚硝化菌利用分子氧将氨氮转化为亚硝氮的过程。通过控制参数的调控可以实现废水中氨氮部分转化为亚硝氮，以适应后续厌氧氨氧化过程中氨氮与亚硝酸的反应比例，俗称部分亚硝化。因此利用部分亚硝化反应与厌氧氨氧化反应结合可以实现高氨氮废水的自养生物脱氮。与传统的生物脱氮过程相比，部分亚硝化与厌氧氨氧化联合工艺可以降低氧气需求，脱氮效能高，极大地降低了动力和能源的消耗。

然而好氧产酸的亚硝化菌与产碱的厌氧氨氧化菌存在溶解氧、pH等生理特性差异，很难在单一反应器内充分发挥各自的优势。因此采用联合工艺处理高氨氮废水时，如何实现部分亚硝化与厌氧氨氧化的衔接变得非常重要。

目前已报道的部分亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺主要有两种形式：一种是将两种微生物放置在两个装置内单独培养，通过串联实现废水部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺联合，例如：SBR+厌氧类反应器、SHARON+厌氧类反应器。然而，由于亚硝化菌具有较强的适应性，将亚硝化功能单独放置在反应器内培养，易引起亚硝化菌生长，从而影响亚硝化效果长久稳定的运行；并且，厌氧氨氧化是一个pH值增大的反应，亚硝化是一个pH值减小的反应，采用亚硝化+厌氧氨氧化工艺需要分别加酸碱调节两个反应器的pH值，增加了工艺复杂性。

另一种是通过工艺条件控制实现两种微生物在同一反应器内混合培养，例如OLAND工艺、CANON工艺。然而，由于厌氧氨氧化菌是严格厌氧菌，而亚硝化菌需要供氧来维持其代谢功能，将两者混置在单一反应器中，无论如何限氧，溶解氧都会对厌氧氨氧化菌的脱氮效能产生影响。并且，这种工艺常通过间歇式曝气提供亚硝化的需氧和厌氧氨氧化的无氧条件，对曝气控制的要求高且较为复杂。

另外，部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在脱除氨氮的同时会产生11％硝酸盐，导致在处理高氨氮废水时很难达标排放。因此反硝化装置在脱氮过程中变得尤为重要。而传统的反硝化装置需要大量的有机物才能实现硝酸盐的去除。为此，利用存在水体中的有机物或者投加的电子供体，将此部分硝酸盐再次转化为亚硝酸盐，供厌氧氨氧化菌使用，可极大地减少能源的消耗。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种前置反硝化自养生物脱氮的一体化反应器及脱氮方法，创造出有利于反硝化菌、亚硝化菌和厌氧氨氧化菌生长的环境，实现完全的自养生物脱氮。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种前置反硝化自养生物脱氮的一体化反应器，该反应器包括好氧区3、厌氧区5和气升装置，其中，所述好氧区3包括下部的反应区14和上部由曝气尾气形成的集气室4，反应区14的下部设置有曝气装置8，曝气装置8与风机连接，好氧区3内驯化或者接种用于亚硝化的亚硝化菌；

所述厌氧区5位于好氧区3的内部，好氧区3与厌氧区5连通，厌氧区5的顶部设有沉淀区7，沉淀区7的上部设置有出水口9；厌氧区5内驯化或者接种用于厌氧氨氧化的厌氧氨氧化菌；