CN103896395A - 一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器 - Google Patents

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李祥
袁怡
李勇
潘杨
李大鹏
李雪艳
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Abstract

本发明公开了一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，包括主反应区、上部三相分离器和气升室，主反应区内部从下而上依次是污泥流化区、中部生物膜区、上部生物膜区，主反应区外部从下而上依次是底部进水口、进气口、上部出水口；三相分离器区内部从下而上依次包括生物膜区和集气室，所述三相分离器外部是沉淀区。采用本装置可以实现单一反应器内亚硝化与厌氧氨氧化分区培养，从而避免了一些环境因子对厌氧氨氧化菌与亚硝化菌的影响，并通过自回流功能实现了各区的结合，实现废水自养生物脱氮。

Description

一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器
技术领域
本发明涉及一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器。 
背景技术
近年来，厌氧氨氧化作为一种新型的生物脱氮技术，因具有高脱氮效率，低处理成本，而受到众多研究者的青睐。厌氧氨氧化是指在厌氧的条件下厌氧氨氧化菌利用氨氮作为电子供体，亚硝氮作为电子受体进行生物反应，并将其转化为氮气的过程。这个过程无需氧气与有机碳源，极大地降低了动力和能源的消耗。但是厌氧氨氧化需要亚硝酸盐作为基质，在进行厌氧氨氧化反应之前需要将废水中的氨氮进行部分亚硝化。然而亚硝化细菌与厌氧氨氧化菌存在一些生理特性差异，因此采用联合工艺处理高氨氮废水时，如何实现亚硝化与厌氧氨氧化的衔接变得非常重要。 
目前已报道的一些部分亚硝化、厌氧氨氧化联合工艺主要有两种形式：一种是将两种微生物单独培养，通过连接实现废水半亚硝化-厌氧氨氧化，例如：SBR+厌氧类反应器、SHARON+厌氧类反应器；另一种是通过限制一些控制因数实现两种微生物在同一反应器内混合培养，例如CANON反应器。将其运用在亚硝化-厌氧氨氧化方面主要突出以下几个问题：（1）由于硝化细菌具有较强的适应性，将亚硝化菌单独放置在反应器内培养易引起硝化细菌生长，从而影响亚硝化效果长久稳定的运行；（2）由于厌氧氨氧化菌是严格厌氧菌，而亚硝化菌是好氧菌，将其放置在单一反应器，若不进行分区，无论如何限氧，溶解氧都会对厌氧氨氧化菌的脱氮功能产生影响；（3）无论采用两个反应器隔离培养，还是采用单一反应器培养，其出水溶解氧较低，需要对出水进行复氧；（4）厌氧氨氧化是一个pH值增大的反应，亚硝化是一个pH值减小的反应，采用两个反应器时需要分别加酸碱调节pH值。 
针对目前亚硝化-厌氧氨氧化联合工艺所存在的缺陷及亚硝化菌与厌氧氨氧化菌所具有的特性，本设计试图在单一反应器内分区，保证相互生长环境不受影响，同时又实现亚硝化与厌氧氨氧化的一体化。将亚硝化过程的尾气用于气升，实现亚硝化区与厌氧氨氧化区自回流。实验证明，据此发明的反应器有利于高氨氮废水实现自养生物脱氮，能够避免pH值对反应器的冲击；避免高氮浓度的冲击。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器。 
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 
一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，包括主反应区、上部三相分离器和气升室，主反应区内部从下而上依次是污泥流化区、中部生物膜区、上部生物膜区，主反应区外部从下而上依次是底部进水口、进气口、上部出水口；三相分离器区内部从下而上依次包括生物膜区和集气室，所述三相分离器外部是沉淀区；所述反应器污泥流化区内置驱动装置；所述反应器本体外侧设有气升室，其内设置回流管与所述反应器底部污泥流化区相连，设置亚硝化液导流管与所述上部生物膜区相连，设置导气管与所述集气室相连。
进一步的，所述污泥流化区安装的驱动装置大小由污泥区污泥所需要的流化状态及搅拌的强度有关。 
进一步的，所述气升室设置所述导气管、所述导流管和所述回流管。 
进一步的，所述上部生物膜区为好氧亚硝化，所述中部生物膜区设置为厌氧氨氧化，所述下部污泥流化区包含亚硝化和厌氧氨氧化，所述上部生物膜区体积涵盖了所述集气室内液面以下至曝气器进口部分，所述部分放置填料，且所述污泥流化区，中部生物膜区和上部生物膜区体积比依据厌氧氨氧化能力及厌氧氨氧化所需亚硝酸盐的亚硝化能力确定。 
本发明的有益效果是: 
本发明避免了溶解氧等不利因素对厌氧氨氧化污泥活性的影响；同时利用气升实现亚硝化区与厌氧氨氧化区联通，实现两区酸碱度的相互补充及高氨氮废水自养生物脱氮过程；另外由于亚硝化区设置在反应器上方，满足废水出水溶解氧的要求。
本发明的原理是: 
通过反应器进气口进入空气，实现上部生物膜区亚硝化，同时将剩余的尾气收集入三相分离器的集气室，由导气管导入气升室形成气升，将亚消化液回流至反应器底部污泥流化区，与进水氨氮混合，满足中部生物膜区厌氧氨氧化微生物的需求。同时进水与回流所携带的溶解氧可以在污泥流化区被部分亚硝化细菌利用。从而避免溶解氧对厌氧氨氧化菌的影响。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。 
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 
图1为本发明的整体结构示意图。
图中标号说明：1、驱动装置，2、进水口，3、污泥流化区，4、中部生物膜区，5、亚硝化膜区，6、三相分离器，7、集气室，8、沉淀区，9、导气管，10、导流管，11、气升室，12、进气口，13、回流管，14、出水口。 
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来进一步说明本发明。 
本发明提出了一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器。参照图1所示，一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化反应器，包括主反应区、上部三相分离器6和气升室11，主反应区内部从下而上依次是污泥流化区3、中部生物膜区4、上部生物膜区5，主反应区外部从下而上依次是底部进水口2、进气口12、上部出水口14；三相分离器6区内部从下而上依次包括生物膜5区和集气室7，所述三相分离器6区外部是沉淀区；所述反应器污泥流化区设置驱动装置1；所述反应器本体外侧设有气升室11，其内设置回流管13与所述反应器底部污泥流化区3相连，设置亚硝化液导流管10与所述上部生物膜区5相连，设置导气管9与所述集气室7相连。 
进一步的，所述污泥流化区3驱动装置安装的大小由污泥区污泥所需要的流化状态及搅拌的强度有关。 
进一步的，所述气升室11设置所述导气管9、所述导流管10和所述回流管13。 
进一步的，所述上部生物膜区5为好氧亚硝化，所述中部生物膜区4设置为厌氧氨氧化，所述下部污泥流化区3包含亚硝化和厌氧氨氧化，所述上部生物膜区5体积涵盖了所述集气室7内液面以下至曝气器部分，所述部分放置填料，且所述污泥流化区3，中部生物膜区4和上部生物膜区5体积比依据厌氧氨氧化能力及厌氧氨氧化所需亚硝酸盐的亚硝化能力确定。 
优化的，在上述所述反应器原理的基础上，根据实验室小试装置，简述亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器的实现；首先所述反应器上部生物膜区5投加聚乙烯填料，所述反应器中部采用纤维膜，接种普通活性污泥，控制生化反应所需要的控制参数；通过机械搅拌保证膜与污泥混合，有利于生物膜快速形成；挂膜成功后，根据厌氧氨氧化菌和亚硝化细菌的生长条件，调节进气口的进气量，维持亚硝化区溶解氧浓度在适宜水平；同时通过控制进气量控制回流液的量，以满足厌氧氨氧化对基质生物需求；进水氨氮浓度随反应器内微生物富集程度逐步提高 
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，包括主反应区、上部三相分离器（6）和气升室（11），其特征在于，主反应区内部从下而上依次是污泥流化区（3）、中部生物膜区（4）、上部生物膜区（5），主反应区外部从下而上依次是底部进水口（2）、进气口（12）、上部出水口（14）；三相分离器（6）区内部从下而上依次包括生物膜区（5）和集气室（7），所述三相分离器（6）区外部是沉淀区（8）；所述反应器污泥流化区（3）内置驱动装置（1）；所述反应器本体外侧设有气升室（11），其内设置回流管（13）与所述反应器底部污泥流化区（3）相连，设置亚硝化液导流管（10）与所述上部生物膜区（5）相连，设置导气管（9）与所述集气室（7）相连。
2.根据权利要求1所述的新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，其特征在于，所述污泥流化区（3）安装的驱动装置大小由污泥区污泥所需要的流化状态及搅拌的强度有关。
3.根据权利要求1所述的新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，其特征在于，所述气升室（11）设置所述导气管（9）、所述导流管（10）和所述回流管（13）。
4.根据权利要求1所述的新型部分亚硝化的厌氧氨氧化一体化反应器，其特征在于，所述上部生物膜区（5）为好氧亚硝化，所述中部生物膜区（4）设置为厌氧氨氧化，所述下部污泥流化区（3）包含亚硝化和厌氧氨氧化，所述上部生物膜区（5）体积涵盖了所述集气室（7）内液面以下至曝气器部分，所述部分放置填料，且所述污泥流化区（3），中部生物膜区（4）和上部生物膜区（5）体积比依据厌氧氨氧化能力及厌氧氨氧化所需亚硝酸盐的亚硝化能力确定。
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