[发明专利]自循环自养脱氮生物反应器

说明书

本发明提供了一种自循环自养脱氮生物反应器，所述生物反应器主体为圆柱体结构，外套有环状回流环腔，所述生物反应器主体从下至上依次设有微孔曝气盘、旋转布水器、气体收集罩、厌氧布水罩、气体外排管、三相分离器、厌氧排气管。所述生物反应器主体侧壁从下至上依次设有回流筛孔板Ⅰ、进水管、好氧排泥管、厌氧排泥管、回流筛孔板Ⅱ、出水槽、出水管。整个生物反应器按功能分为好氧反应区、厌氧反应区、沉淀分离区、回流区。该自循环自养脱氮生物反应器具有良好的脱氮效能，且运行高效稳定，具有以下优点：1)污泥持留效果好，污泥浓度高。2)避免曝气过程对反应器脱氮性能不利影响。3)提高反应器整体脱氮性能。4)节约运行成本。

技术领域

本发明涉及一种污水生物脱氮反应器，属于污水脱氮生物处理领域，尤其涉及一种自循环自养脱氮生物反应器。

背景技术

随我国经济发展和人们生活水平的提高，大量工业污染排放、生活污水排放、农用化肥流失、畜禽业养殖污水排放、水产养殖污水排放等引起水体氨氮污染日趋严重，引发水体严重的富营养化，导致水生生物大量死亡，造成生态破坏及巨大经济损失；其还可诱发婴儿高铁血红蛋白症，并可转化成严重致癌物质，直接威胁人类健康。研发高效经济的氨氮处理技术已成为环境保护领域重要课题。

现脱氮技术多采用传统的硝化-反硝化工艺，氨氮先后经硝化、反硝化作用转化为氮气从而降解去除，其典型工艺包括三段式脱氮工艺、前置缺氧-好氧生物脱氮工艺、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺等。传统脱氮工艺需要大量曝气、补充碱度及大量有机碳源、流程过于复杂、运行成本高。短程硝化-厌氧氨氧化工艺为新型生物脱氮工艺，是一种最简捷的自养脱氮途径，具有无需有机碳源、节省碱度、适量曝气、低污泥产量等优点。

生物反应器是实现短程硝化-厌氧氨氧化工艺的核心设备，其构型直接影响短程硝化-厌氧氨氧化工艺的效能、运行稳定性等。现有短程硝化-厌氧氨氧化生物反应器包括分体式、一体式两种，一体式具有单体反应器内不同功能菌群协同共存，节省投资成本等特点而备受关注。但其存在厌氧氨氧化功能菌群易受曝气过程影响，致使整体脱氮能力提升受限；各功能菌群生态位强制重叠，存在对各自性能的制约，无法发挥各自最大潜能；需外加回流设备实现碱度回用平衡，增加处理成本及工艺能耗；沉降效果差导致生物体流失，生物量不高等不足。以上不足制约了一体式短程硝化-厌氧氨氧化生物反应器节能降耗、效能提升及工程应用推广。

发明内容

本发明的目的是克服现有一体式短程硝化-厌氧氨氧化生物反应器的不足，提供了一种自循环自养脱氮生物反应器。本发明通过设置隔离板实现短程硝化、厌氧氨氧化功能菌群生态位物理分隔，使各自发挥其最大潜能；通过直接外排曝气余气避免曝气过程对厌氧氨氧化功能微生物的不利影响；通过填充填料、设置三相分离器减少生物流失、增强沉淀效果，从而提高污泥浓度；通过设置回流环腔，利用重力自降与气体提升作用形成污水内部自循环，实现碱度的自回流与平衡。试验证明，据此开发的自循环自养脱氮生物反应器具有良好的脱氮效能，且运行高效稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明所述的自循环自养脱氮生物反应器为圆柱体结构，可由钢板或有机玻璃制作，可为污水脱氮生物处理一体化装置，也可为拼装式模块单体与其他不同的处理工艺构成复合型处理设施。自循环自养脱氮生物反应器包括生物反应器主体、进水管、旋转布水器、微孔曝气盘、气体收集罩、气体外排管、厌氧排气管、好氧排泥管、厌氧排泥管、厌氧布水罩、三相分离器、回流筛孔板Ⅰ、回流筛孔板Ⅱ、环状回流环腔、出水槽、出水管。生物反应器主体从下至上依次设有微孔曝气盘、旋转布水器、气体收集罩、厌氧布水罩、气体外排管、三相分离器、厌氧排气管。生物反应器主体侧壁从下至上依次设有回流筛孔板Ⅰ、进水管、好氧排泥管、厌氧排泥管、回流筛孔板Ⅱ、出水槽、出水管。生物反应器主体外套有环状回流环腔。自循环自养脱氮生物反应器按功能分区可分为好氧反应区、厌氧反应区、沉淀分离区、回流区。

所述自循环自养脱氮生物反应器中生物反应器主体高径比为5～10。好氧反应区与厌氧反应区直径相同，高度比为(1.5～2)：1。