[发明专利]折流式厌氧生物巢一体化脱氮除碳装置及脱氮除碳工艺

说明书

本发明公开了折流式厌氧生物巢一体化脱氮除碳装置及脱氮除碳工艺。包括装置主体、槽板和折流板；槽板连接在装置主体中将其内部分隔成Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段和Ⅳ段腔室；Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段腔室呈顺次排列且连通，Ⅳ段腔室位于Ⅰ段腔室的一侧；折流板连接在装置主体中用于引导污水进入各段腔室；Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段腔室设有用于净化水质和微生物附着的填料堆；Ⅳ段腔室中设有生物质分离装置和曝气装置，生物质分离装置的两端分别与槽板和折流板连接，Ⅳ段腔室中的水可透过生物质分离装置流入Ⅰ段腔室；Ⅰ段腔室设有进水口；Ⅲ段腔室中设有回流出水口和排水口；Ⅳ段腔室中设有回流进水口。本发明装置结构简单，节约成本和能耗，且实现了污水的高效处理。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种折流式厌氧生物巢一体化脱氮除碳装置及脱氮除碳工艺。

背景技术

目前，市政污水处理多采用活性污泥法，生物质在这些系统中以悬浮形式存在，其典型工艺有氧化沟、厌氧/缺氧/好氧(A2O)等，不过这些工艺存在着曝气能耗高、工艺流程长、投资成本高、水力停留时间与固体停留时间不匹配、剩余污泥产量大、维护过程复杂等缺陷。与之并存的生物膜法则可以借助微生物在填料堆表面形成生物膜，实现水力停留时间和固体停留时间的分离。生物膜受传质等因素的影响，在空间上具有分层现象，可将活性污泥法中的厌氧/缺氧(A/O)或厌氧/缺氧/好氧(A2O)功能集成到单一反应单元中，不需要污泥回流等步骤，实现工艺的简化。生物膜法中比较典型工艺的有生物转盘、生物接触氧化和曝气生物滤池等。这些工艺在一定程度上克服了活性污泥法的很多缺陷，也为生长缓慢的自养菌(如硝化菌)创造了聚集的条件，使生物相更加多样化。不过，生物法也存在一个共性的缺点，即受传质、载体理化性质、水力冲击、微生物与载体界面局部酸化/生物产气等因素的影响，生物膜的有效厚度一般很少超过2mm，脱落现象制约了工艺的效能。

相比于上述好氧工艺，厌氧工艺的优势表现在耗能小、剩余污泥产量少、运行和维护成本低等方面。此外，厌氧工艺还能实现能量回收。连续搅拌反应器系统(CSTRs)是一种典型的厌氧工艺，广泛用于高强度工业废水处理，但也仅限于可生化降解的食品、饮料等废水。实现高效厌氧处理需要满足水力停留时间和固体停留时间的分离，实现生物质的长时间持留。依据生物质在反应器中的停留方式，高效厌氧反应器大致分为固定生物膜、悬浮式生长和混合式三种。其中，上流式厌氧污泥床(UASB-悬浮式)反应器占有很大比例。理想的厌氧工艺除了要有效截留生物质外，还要有效改善细菌活性及其充分混合，保证细菌和底物之间的充分接触。在众多的厌氧工艺中，折流式厌氧反应器(ABR)最具代表性。在结构方面，它设计简单，无可以移动部分，无须机械搅拌，建造成本低，不易堵塞，有效减小污泥床膨胀现象，投资和运行成本低。在生物质方面，对生物质的沉降性方面没有特殊要求，产泥量少，固体停留时间长，生物质停留不需要固定填料堆，也不需要特殊的气体或污泥分离。在运行方面，水力停留时间短，对水体抗冲击负荷适应性强。折流式厌氧反应器(ABR)主要的优点还表现在纵向上的产酸和产甲烷过程分离，保证了不同菌群在各自适宜的条件下生长、发挥功能。折流式厌氧反应器(ABR)的独特模式避免其他系统的局限性如厌氧滤池和UASB的堵塞风险和污泥床的膨胀。折流式厌氧反应器(ABR)也有自身缺陷，即为了保证液体和气体上流流速，构建的反应器池体一般较浅，此外还存在均匀布水问题。据报道，活性污泥工艺与生物膜反应器结合可强化系统的稳定性。为抵消上述弱势，工程研究中开始把填料堆引入折流式厌氧反应器(ABR)的隔断和腔室中，强化厌氧处理的效能。

折流式厌氧反应器(ABR)不仅可以处理高强度污水，也可以处理低强度的市政污水。通过ABR与生物膜反应器结合实现真正意义上的工程应用，亟待解决大多生物处理工艺面临的问题：(1)现有填料堆上形成的生物膜有效厚度只有几毫米且易脱落，直接影响到工艺的污水处理效果；(2)厌氧呼吸过程产能较低，导致细胞产率过低，附着于填料堆上的生物量有限；(3)鲜有简化工艺在无外加碳源的条件下实现深度脱氮。

发明内容