[发明专利]一种反硝化脱氮反应器及其脱氮方法

说明书

本发明提供了一种反硝化脱氮的反应器及其脱氮方法，以从上到下的顺序，包括：沉淀区、三相分离区、反应区和排泥区，其中：反应区设置在排泥区正上方并且与排泥区流体连通；三相分离区设置在反应区和沉淀区之间，并且分别与反应区和沉淀区流体连通；沉淀区设置在反应区正上方并且由释气室围绕，沉淀区和释气室都与三相分离区和反应区流体连通；其中，反应器的中心筒将反应区分为内部区域和外部区域。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，并且更具体地涉及一种反硝化脱氮反应器及其脱氮方法。

背景技术

随着经济发展，我国水体中由氮素引起的污染日益严重，国家及各省排放标准中，已经对氨氮和总氮排放指标进行严格控制，降低排水中总氮含量成为目前许多企业面临的问题。总氮在污水中，主要以有机氮、氨氮和(亚)硝态氮形式存在，其中(亚)硝态氮是总氮难以达标则主要原因。此外，在一些工业废水中，也含有大量硝态氮污染物，如国防工业炸药、煤制乙二醇、光伏行业单/多晶硅、钢铁及机械加工、催化剂生产等行业废水，由于生产过程产生或使用硝酸或硝酸盐等，废水中硝态氮的含量达到几百甚至上千mg/L，如何处理该类废水，成为目前解决废水总氮超标的重要环节。

由于硝态氮较稳定，一般混凝沉淀、氧化等方法无法去除，虽然对高浓度硝态氮废水，可通过离子交换或反渗透膜进行去除，但对进水要求较高，且会产生高浓盐水仍需进一步处理。

现有的脱氮技术存在以下缺陷：

传统生物脱氮技术，主要采用A/O(缺氧/好氧)或SBR(序批式间歇活性污泥法)生化工艺，通过生物硝化反硝化作用进行，在好氧条件下，通过硝化菌，将氨氮转化为NO3-或NO2-，然后在缺氧环境下，通过兼性厌氧反硝化菌，将水中的NO3-或NO2-代替O2(氧气)作为电子受体，将NO3-或NO2-通过反硝化过程，还原为N2的过程。但对于含高硝态氮工业废水，如煤制乙二醇、光伏行业单/多晶硅等含有废水，其中总氮主要以NO3-N形式存在，氨氮含量较少，采用传统的A/O工艺无法对其进行有效处理，且由于进水总氮处理负荷低，造成池体体积较大，占地面积大，反应过程中温度控制成本较高，耐冲击负荷能力差，难以满足要求。

因此，对高浓度硝态氮废水，目前一般采用反硝化脱氮反应器/塔进行处理，采用封闭或半封闭形式严格控制其缺氧环境，强化反硝化菌的反硝化过程，达到对高浓度NO3-N的处理目的。

但现有常见的反硝化脱氮反应器/塔，受到内部流速、泥水混合状态、菌种等限制，在现场运行中，实际脱氮效果较差，存在的主要问题如下：

(1)反应器内水流状态

由于废水中(亚)硝态氮浓度较高，而高浓度(亚)硝态氮浓度会对反硝化菌产生抑制作用，阻碍反硝化反应的正常进行，因此，如何保证反应器内部流动状态，防止短流情况发生，使污泥与污水处于均匀混合状态，成为保证脱氮效果的关键。

(2)回流循环量大

为改善反应器内混合状态，一般采用大高径比反应器或增大回流量等方式，提高反应器内部流速，所需水泵扬程高，或者循环回流量为进水量的5-8倍，使整体脱氮工艺运行成本高，能耗大，在工程实际中，能耗费占运行费用中的40％～60％。

(3)气体分离差

由于反应器内上升流速快，且反硝化过程产生气泡较小，使气固液分离困难，常规三相分离器分离效果差，污泥沉降性差，造成出水悬浮物高，污泥流失、污泥活性差等问题，对反应器内反硝化生化过程产生不利影响。

(4)控制参数

反硝化过程需要在缺氧条件下进行，且反硝化为产碱过程，如何控制反硝化所需的温度、pH值、碳源等，成为保证反应器内反硝化过程正常进行的主要因素。

综上，急需一种经济而高效的去除水体中硝态氮的方法。

发明内容