[发明专利]污水脱氮反应器及其控制方法

说明书

本发明提供了污水脱氮反应器及其控制方法，该反应器包括依次连通的脱氧池和脱氮池，脱氧池中设置海绵铁滤床，用于使得进入脱氮池的污水溶解氧满足缺氧环境要求。脱氮池中包括设置于池内上部的接触滤床，和设置于池内底部膜池中的超滤膜，脱氮池的顶部开设甲烷气体进气口，使进入所述脱氮池内的污水以甲烷气体为碳源和电子供体，经过所述接触滤床和超滤膜后对污水进行脱氮。本发明能利用污水、污泥及其他有机废弃物的厌氧反应过程产生的低品位甲烷气体作为碳源，实现污水的脱氮，减少了温室气体甲烷的排放，降低了运行碳源药剂的成本。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种污水脱氮反应器及其控制方法。

背景技术

水体中的氮、磷营养元素是引起水体富营养化的主要诱因。其中，水体中的氮主要来自排入水体的污水。因此，去除污水中的氮是改善水环境的重要途径。

目前，污水处理脱氮的主流工艺采用缺氧-好氧生物脱氮方法，其主要包括三个步骤：第一步，含氮有机化合物在微生物的作用下首先分解转化为氨态氮，即“氨化反应”；第二步，在好氧条件下，硝化菌把氨氮转化为硝酸盐，即“硝化反应”；第三步，在缺氧条件下，反硝化菌以污水中的有机物(碳源)为电子受体，把硝酸盐转化为氮气，从污水中去除，即“反硝化反应”。根据生物脱氮的原理，当待处理的污水中的碳氮比不足时，需要加入有机碳源，才能有效脱氮。常见的有机碳源包括乙酸钠、葡萄糖、甲醇等药剂。其不足首先在于，投加的购置药剂增大了污水处理的运行成本。其次，为了充分脱氮，有机碳源的投加往往存在投加过量的风险，造成出水COD或BOD超标。

甲烷是一种值得关注的温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。污水、污泥及其他有机废弃物的生物处理过程是甲烷气体的重要人为排放源，值得关注。甲烷的利用途径主要是作为燃料，直接利用其燃烧产生的热能或进一步转化为电能。但其规模化利用往往需要一定规模，并需要昂贵的提纯设备和高昂的运行成本。

近年来，研究人员通过厌氧甲烷氧化反硝化的富集物，证实了自然界存在厌氧甲烷氧化反硝化过程。该过程为污水的脱氮处理提供了一条理论上可行的工艺路线，但该领域目前仍处于机理和小试研究阶段，尚无可靠的脱氮反应器及运行方法。其困难至少包括：厌氧甲烷氧化微生物对厌氧环境要求较为严格，常规工艺富集困难，甲烷在液相中传质不足等。

发明内容

本发明的目的是提供一种污水脱氮反应器及其控制方法，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

污水脱氮反应器，包括脱氧池和脱氮池，所述脱氧池中设置海绵铁滤床，所述脱氧池的出水口与脱氮池的进水口通过排放管路连接，使脱氧池中经过海绵铁滤床脱除了溶解氧后的污水进入所述脱氮池中；所述脱氮池中包括设置于池内上部的接触滤床，和设置于池内底部膜池中的超滤膜，所述脱氮池的顶部开设甲烷气体进气口，使进入所述脱氮池内的污水以甲烷气体为碳源和电子供体，经过所述接触滤床和超滤膜后对污水进行脱氮。

进一步地，所述脱氧池内还包括内循环管路、溶解氧传感器和第一液位计，所述溶解氧传感器对脱氧池内污水中的氧气含量进行采集，所述第一液位计对脱氧池内的液位信息进行采集，所述内循环管路上设置循环阀。

进一步地，所述脱氮池内还包括循环布水管路和第二液位计，所述循环布水管路连通所述脱氮池的出水口和进水口，所述脱氮池的进水口连接布水管，使进入所述脱氮池内的污水均匀分布至所述接触滤床上，且循环布水管路上设置循环布水泵，使进入所述脱氮池内的污水在脱氮池内反复循环布水；所述第二液位计对脱氮池内的液位信息进行采集；

所述脱氮池内还设置压力计，并在所述甲烷气体进气口上配设压力调节阀，使进入所述脱氮池的甲烷气体的绝对压力保持在1个大气压。