[发明专利]一种一体化全程自养脱氮装置

说明书

本发明提供一种一体化全程自养脱氮装置，属于废水生物脱氮技术领域，包括反应装置本体，本体内部设置有颗粒污泥室和厌氧污泥‑生物膜室，颗粒污泥室由下至上依次设有进水布水器、曝气管和分隔板，厌氧污泥‑生物膜室由上至下分别设有悬挂填料层、堆积填料层和出水室，厌氧污泥‑生物膜室环绕设置在颗粒污泥室外侧，颗粒污泥室中部设有分隔板，上部设有集气罩，集气罩上设第一出气口，颗粒污泥室内壁上部设有与厌氧污泥‑生物膜室相通的环形溢流口，厌氧污泥‑生物膜室内壁上部连接有缓冲器和布水器，顶部开设有第二出气口，本发明的装置启动时间短，能有效截留污泥，营造好氧和厌氧环境，提高系统生物量和多样性，占地面积少，水体处理效果好。

技术领域

本发明属于废水生物脱氮技术领域，具体涉及一种一体化全程自养脱氮装置。

背景技术

氮素污染易导致水体富营养化现象，对自然环境及人体健康造成了严重威胁。为提高水环境质量，保障人们的健康和生态系统的健康发展，生物脱氮日益受到国内外社会的广泛关注。传统的生物脱氮技术主要基于硝化反硝化工艺，在硝化阶段经由氨氧化菌（AOB）将氨氮转化为亚硝酸盐，再由亚硝酸盐氧化菌（NOB）转化为硝酸盐；并在后续反硝化过程中由反硝化菌以有机物为碳源将硝化阶段产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气从而实现脱氮的目的。传统生物脱氮工艺运行性能稳定，但在处理高氨氮低C/N废水时常因缺乏碳源而限制了脱氮性能，需额外添加有机物，从而提高了运行成本且易造成二次污染风险，不利于系统安全经济的运行。近年来随着脱氮理论和实践得到突破进展，一些新型生物脱氮工艺正在逐渐成型并开始大量研究并投入应用，结合了短程硝化和厌氧氨氧化工艺优势的新型脱氮工艺技术全程自养脱氮工艺便是其中非常重要的一种，但是由于污泥沉淀性能的影响，采用活性污泥法运行的全程自养脱氮工艺需要较长的启动时间且脱氮性能和运行稳定性受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种启动时间短，能有效截留污泥，营造好氧和厌氧环境，提高系统生物量和多样性，占地面积少，水体处理效果好的一种一体化全程自养脱氮装置。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种一体化全程自养脱氮装置，包括反应装置本体，本体内部设置有颗粒污泥室和厌氧污泥-生物膜室，颗粒污泥室由下至上依次设有进水布水器、曝气管和分隔板，厌氧污泥-生物膜室由上至下分别设有悬挂填料层、堆积填料层和出水室，厌氧污泥-生物膜室环绕设置在颗粒污泥室外侧，颗粒污泥室由分隔板分成上下两部分，上部设有集气罩，集气罩端面设有第一出气口，颗粒污泥室内壁上部设有与厌氧污泥-生物膜室相通的环形溢流口，厌氧污泥-生物膜室内壁上部连接有缓冲器和布水器，顶部开设有第二出气口，本体可用有机玻璃、钢材或钢筋混凝土构建，高氨氮废水由进水布水器进入，该装置运行过程中无需外加碳源物质，有效克服传统硝化-反硝化工艺需要有机电子供体支持反硝化的问题，利用集气罩来降低颗粒污泥室内的氧气泄漏量，提高颗粒污泥室内水体中的溶氧量，利用溢流口将水体转送至厌氧污泥-生物膜室并降低水体中的氧容量，之后通过氧氨氧化细菌作用，以水中的NH₄⁺-N为电子供体，亚硝酸盐为电子受体直接生成N₂，实现绿色脱氮的目的。装置全程使用过程中由于集气罩和分隔板的设置能有效节约曝气能耗，同时缩短了生物脱氮的工艺流程，剩余污泥和二氧化碳的排放量极少，使装置的运行成本明显降低，采用颗粒污泥室和厌氧污泥-生物膜室来营造好氧和厌氧微环境多样性实现在本体中富集功能菌群好氧氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌进而提高系统生物量和多样性，最终实现加速启动全程自养脱氮装置。

优选的，集气罩为圆锥台状，最小直径面与本体顶面平齐，最大直径面面积小于颗粒污泥室横向截面积，两者之间形成的间隙为过流口，集气罩的最大直径面位置低于溢流口，集气罩设置在颗粒污泥室内部上方，圆锥台状的集气罩有益于将曝气管输入颗粒污泥室内的氧气集中于集气罩下方避免氧气过多的泄漏，减小曝气消耗同时保持颗粒污泥室内水体中的溶氧量，利于好氧氨氧化细菌在颗粒污泥表面及水体中的生长，使其富集于颗粒污泥室内提高对水体中氨氮转化亚硝酸盐氮的效率，并可在颗粒污泥内部形成厌氧区有利于厌氧氨氧化，同时设置溢流口的位置来避免水体填充满集气罩内部空间。