[发明专利]一种生物脱氮污水处理装置及其快速启动方法

权利要求书

1.一种生物脱氮污水处理装置，其特征在于沿进水方向依次设有碳去除厌氧流化床反应器、厌氧流化管状膜反应器和氮去除流化床反应器；

所述碳去除厌氧流化床反应器包括流化室I和沉淀区I，流化室进水口I通过管道及进水蠕动泵I与污水池相连，流化室I内填充有颗粒载体I并投加负载产酸菌和产甲烷菌的活性污泥，该颗粒载体I为天然沸石珠或带有凹槽的塑料小球，流化室I顶部的流化室出水口I处设有与流化室I相通的沉淀区I，该沉淀区I顶部设有甲烷排放口I，沉淀区I一侧设有沉淀区出水口I；

所述厌氧流化管状膜反应器包括流化室II和沉淀区II，流化室进水口II通过管道及进水蠕动泵II与沉淀区出水口I相连，流化室II内填充有颗粒载体II，该颗粒载体II为天然沸石珠或带有凹槽的塑料小球，流化室II顶部的流化室出水口II处设有沉淀区II，流化室II与沉淀区II通过管状膜连通，该管状膜为多孔墙结构，是外径为1.2mm、内径为0.1μm、总膜表面积为0.08m²的中空纤维膜，沉淀区II顶部设有甲烷排放口II，沉淀区II一侧设有沉淀区出水口II；

所述氮去除流化床反应器包括流化室III和沉淀区III，流化室进水口III通过管道及进水蠕动泵III与沉淀区出水口II相连，流化室III内填充有颗粒载体III并由下至上依次投加负载硝化细菌的活性污泥和负载厌氧氨氧化菌的活性污泥，该颗粒载体III为天然沸石珠或带有凹槽的塑料小球，流化室III的底部设有曝气头，该曝气头通过气管与PLC控制装置相连，流化室III的下部和中部分别设有DO探头，流化室III顶部的流化室出水口III处设有与流化室III相通的沉淀区III，该沉淀区III顶部设有废气排放口，沉淀区III一侧设有沉淀区出水口III，该沉淀区出水口III通过管道与排污管道相连。

2.一种权利要求1所述的生物脱氮污水处理装置的快速启动方法，其特征在于具体过程为：

（1）污水首先在进水蠕动泵I的作用下从碳去除厌氧流化床反应器的流化室进水口I进入流化室I，通过调整进水蠕动泵I的流速使得流化室I内的颗粒载体I处于悬浮状态，流化室I内污水中的一部分COD在微生物胞外酶的作用下发生水解反应，将COD中的有机化合物分解为氨基酸、糖类和脂肪酸，在产酸菌的作用下发生产酸反应，将氨基酸、糖类和脂肪酸转化成主链上含有4个或少于4个碳的脂肪酸、H₂和CO₂，在产甲烷菌的作用下发生产甲烷反应，将主链上含有4个或少于4个碳的脂肪酸、H₂和CO₂转化成甲烷和CO₂，经水解反应、产酸反应和产甲烷反应后的污水经沉淀区I自由沉淀后从沉淀区出水口I排出，产生的甲烷和CO₂从甲烷排放口I排出并收集利用；

（2）从碳去除厌氧流化床反应器沉淀区出水口I排出的污水在进水蠕动泵II的作用下从厌氧流化管状膜反应器的流化室进水口II进入流化室II，通过调整进水蠕动泵II的流速使得流化室II内的颗粒载体II处于悬浮状态，用于自然清洗管状膜表面，运行过程中部分从碳去除厌氧流化床反应器流入的微生物在厌氧流化管状膜反应器内对污水进行二次处理，用于去除污水中的悬浮物和COD，处理后的污水经沉淀区II自由沉淀后从沉淀区出水口II排出，产生的甲烷和CO₂从甲烷排放口II排出并收集利用；

（3）从厌氧流化管状膜反应器沉淀区出水口II排出的污水在进水蠕动泵III的作用下从氮去除流化床反应器的流化室进水口III进入流化室III，通过调整进水蠕动泵III的流速使得流化室III内的颗粒载体III处于悬浮状态，污水流经流化室III底部向上1/5区域内，该区域内投加有负载硝化细菌的活性污泥，由PLC控制装置提供氧气以控制该区域的溶解氧浓度为0.1-0.5mg/L，水力停留时间为1-2天，在硝化细菌作用下发生短程硝化反应，将污水中部分NH₄⁺-N氧化成NO₂^--N，从而为厌氧氨氧化菌提供必需的NO₂^--N反应基质，通过PLC控制装置控制曝气量使溶解氧完全用于短程硝化反应，随后处于无氧环境下的污水流经流化室III底部向上1/5-3/5区域内，该区域内投加有负载厌氧氨氧化菌的活性污泥，在厌氧氨氧化菌作用下发生Anammox反应，以NH₄⁺-N为电子供体，以NO₂^--N为电子受体，直接将剩余NH₄⁺-N和NO₂^--N转化成N₂，N₂从废气排放口直接释放到大气中，处理后的污水经沉淀区III自由沉淀后从沉淀区出水口III排入排污管道。