CN104944684A - 半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器及其反应工艺和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，将半硝化区设置在反应器筒体的下部，将厌氧氨氧化区设置在半硝化区的上方，并在半硝化区和厌氧氨氧化区之间的过渡区设置三相分离器，在运行时，通过对废水上流速度和含氧气体曝气量进行控制，可以使得废水在半硝化区内升流的过程中将大部分氧气都消耗殆尽；并且由于本发明所述反应装置，在所述厌氧氨氧化区底端设置有二氧化碳曝气装置，二氧化碳曝气装置通入的二氧化碳气体一方面能够调节废水pH值，使其适宜于后续的厌氧氨氧化反应，另一方面可以在厌氧氨氧化区底部形成一个二氧化碳层，进一步将半硝化区内上流废水中的氧阻隔在厌氧氨氧化区的下部，保证了厌氧氨氧化区的厌氧环境。

Description

半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器及其反应工艺和系统

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种新型的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器以及基于该反应器的反应工艺和反应系统。

技术背景

随着社会经济的发展、城镇化进程的推进和人民生活水平的提高，大量的含氮污染物进入自然水体中，从而导致水体中的氨氮含量过高。目前，氨氮已成为水体污染的重要污染物之一，过量的氨氮会引起水体的富营养化，从而严重影响了工业生产与居民的日常生活。因此，为了防治和控制水体的富营养化，必须采用有效手段对废水中的含氮污染物进行处理。对于高氨氮的有机废水，传统的去除方法有氨吹脱、生物硝化反硝化、化学沉淀法等，这些方法虽然能够除去水体中的大部分氨氮，但是却存在能耗大、处理费用高、容易给环境造成二次污染等诸多缺点。

为了降低能耗、节约处理成本，自上世纪90年代起逐渐兴起了一种新型高效生物脱氮工艺-半硝化-厌氧氨氧化(Anammox)脱氮工艺。厌氧氨氧化脱氮是利用亚硝酸盐作为电子受体氧化氨氮，利用无机碳作为碳源，从而实现自养生物脱氮的目的。由于这一脱氮工艺无需进行碱度补偿和投加有机碳源，因此与传统脱氮工艺相比，有效节约了大量能源和运行成本。现有技术中，中国专利文献CN103693738A公开了一种复合式半硝化-厌氧氨氧化自养脱氮反应器，该反应器由上下两段堆叠而成。其中上段采用固定床反应器，在该区段设置有生物膜组件，形成生物膜好氧区，在生物膜好氧区设有环形微孔曝气管，沿反应器的内壁均匀进行曝气，在生物膜好氧区的中轴位置还设置有导气管；下段则采用流化床反应器，在所述流化床反应器中设置有搅拌器，游离态的颗粒污泥通过搅拌桨的机械搅拌作用实现流态化效果；在固定床反应器和流化床反应器之间的中部过渡区设置有三相分离器，三相分离器由集气罩和导流板组成，其中集气罩通过夹板固定于反应器内壁。该复合式半硝化-厌氧氨氧化反应器在运行过程中，废水先由反应器底端进入并通过集气罩和导流板之间的缝隙进入生物膜好氧区内导流管外的区域，在生物膜好氧区完成半硝化过程，完成半硝化的废水再由导流管的内部回流至流化床反应器，在流化床反应器内进行厌氧氨氧化反应，从而实现废水的半硝化-厌氧氨氧化处理，该反应器由于采用了固定床下置流化床的型式，和单独使用固定床反应器相比，有效提高了传质效率和污泥浓度，提高了氨氮的去除效率。

虽然上述现有技术中的复合式半硝化-厌氧氨氧化反应器能够有效实现氨氮的高效脱除并降低工艺的能耗和成本，但其仍旧存在问题在于：上述复合式半硝化-厌氧氨氧化反应器由于采用了一体化设计，将半硝化和厌氧氨氧化工艺集中在一个反应器中进行。在运行过程中，在生物膜好氧区完成半硝化过程的废水再由导流管的内部回流至流化床反应器，从而使得废水在反应器内形成了内循环。然而，废水由导流管向下流动的过程中会携带一部分氧气和氨氧化菌，从而使得位于下部的流化床反应器并不只是单一进行厌氧氨氧化反应，这种设置方式虽然在一定程度上提高了下部反应区域中厌氧氨氧化污泥的的抗冲击负荷能力，但同时也降低了厌氧氨氧化反应的效率，从而限制了其氨氮去除能力。

发明内容

本发明解决的是现有技术中的一体化半硝化-厌氧氨氧化反应器存在的半硝化反应区的菌群和溶解氧容易进入厌氧氨氧化反应区，从而导致厌氧氨氧化反应区的反应效率受到影响，从而限制其氨氮去除能力的技术问题。进而提供了一种能够显著提高厌氧氨氧化反应区反应效率、提高氨氮去除效果的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器。此外，本发明还提供了基于该半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的半亚硝化-厌氧氨氧化反应工艺以及一种废水氨氮脱除系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体，在所述反应器筒体的底部设置有废水进口，顶部设置有排水口和排气口；

其特征在于，在所述反应器筒体的内部由下到上依次设置有：

半硝化区，在所述半硝化区内设置有含氧气体曝气口，所述含氧气体曝气口靠近所述废水进口设置；在所述半硝化区内设置有BF填料；

过渡区，在所述过渡区设置有三相分离器；

厌氧氨氧化区，在所述厌氧氨氧化区内设置有无纺布填料，在所述厌氧氨氧化区内且位于所述厌氧氨氧化区的底端设置有二氧化碳曝气器；

其中，所述半硝化区、过渡区和所述厌氧氨氧化区的高度之比为(1-1.3)：1：(1.3-1.6)。

所述半硝化区、过渡区和所述厌氧氨氧化区的高度之比为1.2：1：1.5。

所述BF填料为沿所述半硝化区的中轴线螺旋缠绕设置的曲面填料；所述BF填料的直径与所述反应器筒体的直径之比为0.7-0.85；所述BF填料沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区的竖直高度之比为1:1；

所述无纺布填料包括多个无纺布组件，每个所述无纺布组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道。

所述二氧化碳曝气器为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向设置，位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向向外侧倾斜设置，所述倾斜的方向与竖直方向的夹角为45-55°，在所述二氧化碳曝气器和所述无纺布填料之间设置有石灰石。

在所述反应器筒体内、靠近所述二氧化碳曝气器设置有pH探头，所述pH探头位于所述二氧化碳曝气器的下方，与所述二氧化碳曝气器之间的间距为10cm。

在所述反应器筒体的壳体上设置有循环水夹层。

基于所述反应装置的半亚硝化-厌氧氨氧化反应工艺，包括：

废水由所述废水进口进入所述反应器筒体，控制废水进水中的氨氮浓度为270-960mg/L；并控制所述废水在所述反应器筒体内沿竖直方向上的上流速度为220-1040cm/h，所述废水在所述反应器筒体内的水力停留时间为18h-4h；

通过所述含氧气体曝气口通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述废水的进水量之体积比为(5-20):1，废水在所述半硝化区完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区进入所述厌氧氨氧化区，通过所述二氧化碳曝气器通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述废水的进水量之体积比为(3-5):1；废水在所述厌氧氨氧化区完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后出水由排水口排出。

一种废水氨氮处理系统，包括所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口连通设置有排水管道

厌氧反硝化反应器，与所述厌氧反硝化反应器的进水口连通设置有进水管道，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器的进水管道通过分流支管连通设置；所述厌氧反硝化反应器的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口连接设置。

在所述厌氧反硝化反应器的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口之间设置有pH调节池。

本发明所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，优点在于：

(1)本发明所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，将半硝化区设置在反应器筒体的下部，将厌氧氨氧化区设置在半硝化区的上方，并在半硝化区和厌氧氨氧化区之间设置三相分离器，在运行过程中，通过对废水的上流速度和含氧气体的曝气量进行控制，可以使得废水在半硝化区内升流的过程中将大部分氧气都消耗殆尽；并且由于本发明所述的反应装置，在所述厌氧氨氧化区的底端设置有二氧化碳曝气装置，二氧化碳曝气装置通入的二氧化碳气体一方面能够调节废水的pH值，使其适宜于后续的厌氧氨氧化反应，另一方面通过通入二氧化碳气体，可以在厌氧氨氧化区的底部设置一个二氧化碳层，从而进一步将半硝化区内上流废水中的氧阻隔在厌氧氨氧化区的下部，从而保证了厌氧氨氧化区的厌氧环境。此外，由于本发明采用了升流式反应器，半硝化区内脱落的污泥会在重力的作用下发生沉降，而不会随水流进入厌氧氨氧化区，从而有效提高了厌氧氨氧化的反应效率。实验证明，本发明所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器处理的废水中的氨氮脱除率高达95％以上。

(2)本发明所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，进一步限定所述BF填料为沿所述半硝化区的中轴线螺旋缠绕设置的曲面填料；所述BF填料的直径与所述反应器筒体的直径之比为0.85-0.9；本发明通过将所述BF填料设置为螺旋缠绕设置的曲面填料，使得废水在所述半硝化区内的实际行程大幅度加大，提高了半硝化处理的效果；同时通过在所述二氧化碳曝气器和所述无纺布填料之间设置石灰石，原因在于石灰石释放出的钙离子有助于修复受损及死亡的厌氧氨氧化颗粒污，从而使得厌氧氨氧化区的处理效果也得以提升；并且加石灰石的添加能够减少二氧化碳气体的通入量，达到节省能源的目的。

本发明所述的废水氨氮处理系统，将厌氧氨氧化工艺与传统的A/O工艺相结合，降低了A/O工艺中硝化过程所需曝气量(约50％)；同时，厌氧反硝化反应器可利用原水中的有机物以及一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器出水中有机物，为异养反硝化菌的生长提供必要的养分，既节省了能源，有防止污染；另一方面，反硝化过程是产碱耗酸的，而硝化过程是产酸耗碱的，反硝化出水进入一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器，为部分亚硝化提供必要的碱度，从而节省了能源；此外，一体化部分亚硝化-厌氧氨氧化反应器出水的部分回流，可达到稀释原水的目的，减轻了进水高负荷的冲击；本发明将部分亚硝化与厌氧氨氧化过程浓缩到一个上流式反应器中进行，节省了空间，降低了能耗。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施案例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示是基于本发明所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水氨氮处理系统的示意图；

其中，附图标记为：

1-反应器筒体；2-半硝化区；3-厌氧氨氧化区；4-过渡区；5-BF填料；6-无纺布填料；7-三相分离器；8-取样口；9-废水进口；10-排水口；11-控制器；12-pH探头；13-厌氧反硝化反应器；14-进水管道；15-分流支管；16-pH调节池；17-石灰石；18-二氧化碳曝气器；19-排气口；20-含氧气体曝气口。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体1，在所述反应器筒体1的底部设置有废水进口9，顶部设置有排水口10和排气口19；在所述反应器筒体1的内部由下到上依次设置有半硝化区2、过渡区4和厌氧氨氧化区3，其中，所述半硝化区2、过渡区4和所述厌氧氨氧化区3的高度之比为1.3:1:1.6。

在所述半硝化区2内设置有含氧气体曝气口20，所述含氧气体曝气口20靠近所述进水口设置；在所述半硝化区2还设置有BF填料5；所述BF填料5为多根与所述半硝化区2的中轴线平行设置的柱面填料，在所述BF填料5上附着有半亚硝化菌；多根所述BF填料5的总的截面积与所述反应器筒体1的截面积之比为0.8；每根所述BF填料5沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区2的竖直高度之比为1:1；

在所述过渡区4设置有三相分离器7；

在所述厌氧氨氧化区3内设置有无纺布填料6，所述无纺布填料6包括多个无纺布组件，每个所述无纺布组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道，在所述无纺布组件的表面附着有厌氧氨氧化菌；所述无纺布填料6沿竖直方向上设置的高度与所述厌氧氨氧化区3的竖直高度之比为1:1。在所述厌氧氨氧化区3内且位于所述厌氧氨氧化区3的底端设置有二氧化碳曝气器18；所述二氧化碳曝气器18为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向和位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向均沿竖直方向设置。

在所述反应器筒体1内、靠近所述二氧化碳曝气器18设置有pH探头12，所述pH探头12位于所述二氧化碳曝气器18的下方，与所述二氧化碳曝气器18之间的间距为10cm。

此外，在本实施例所述反应器筒体1的壳体上还设置有循环水夹层，通过将恒温水域加热过的水通入所述循环水夹层中进行循环流动，从而保证反应所需的温度。

基于本实施例所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水氨氮处理系统，包括本实施例所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口10连通设置有排水管道；还包括厌氧反硝化反应器13，与所述厌氧反硝化反应器13的进水口连通设置有进水管道14，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14通过分流支管15连通设置；在所述厌氧反硝化反应器13的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9之间设置有pH调节池16。

基于本实施例所述废水氨氮处理系统的氨氮处理工艺包括如下步骤：

氨氮含量为800mg/L的废水原水通过所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14进入所述厌氧反硝化反应器13进行厌氧反硝化反应，完成厌氧反硝化反应的废水进入pH调节池16，在所述pH调节池16内将废水的pH调节至9.5；pH调节池16的出水通过半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9进入所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的反应器筒体1内，控制所述废水在所述反应器筒体1内沿竖直方向上的上流速度为1040cm/h，所述废水在所述反应器筒体1内的水力停留时间为4h；

通过所述含氧气体曝气口20通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为20:1，废水在所述半硝化区2完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区4进入所述厌氧氨氧化区3，通过所述二氧化碳曝气器18通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为5:1；废水在所述厌氧氨氧化区3完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后的出水由排水管道排出，其中厌氧氨氧化处理后的出水的一部分直接通过排水管道排至外部，另一部分则通过分流支管15回流至所述所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14，与废水原水混合后进入所述厌氧反硝化反应器13进行反应。

本发明所述废水氨氮处理系统在试运行阶段，通过调整废水原水的进水量以及所述厌氧氨氧化处理后的出水通过分流支管15回流的量，从而控制所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进水中的氨氮浓度为270-300mg/L。本实施例对完成厌氧氨氧化处理后的出水中的氨氮进行检测，为13.2mg/L，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的氨氮去除率达到95.1％。

实施例2

本实施例提供了一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体1，在所述反应器筒体1的底部设置有废水进口9，顶部设置有排水口10和排气口19；在所述反应器筒体1的内部由下到上依次设置有半硝化区2、过渡区4和厌氧氨氧化区3，其中，所述半硝化区2、过渡区4和所述厌氧氨氧化区3的高度之比为1.2:1:1.5。

在所述半硝化区2内设置有含氧气体曝气口20，所述含氧气体曝气口20靠近所述进水口设置；在所述半硝化区2还设置有BF填料5；所述BF填料5为多根与所述半硝化区2的中轴线平行设置的柱面填料，在所述BF填料5上附着有半亚硝化菌；多根所述BF填料5的总的截面积与所述反应器筒体1的截面积之比为0.8；每根所述BF填料5沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区2的竖直高度之比为1:1；

在所述过渡区4设置有三相分离器7；

在所述厌氧氨氧化区3内设置有无纺布填料6，所述无纺布填料6包括多个无纺布组件，每个所述无纺布组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道，在所述无纺布组件的表面附着有厌氧氨氧化菌；所述无纺布填料6沿竖直方向上设置的高度与所述厌氧氨氧化区3的竖直高度之比为1:1。在所述厌氧氨氧化区3内且位于所述厌氧氨氧化区3的底端设置有二氧化碳曝气器18；所述二氧化碳曝气器18为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向设置，位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向向外侧倾斜设置，所述倾斜的方向与竖直方向的夹角为55°。本实施例在所述二氧化碳曝气器18和所述无纺布填料6之间设置有石灰石17。

在所述反应器筒体1内、靠近所述二氧化碳曝气器18设置有pH探头12，所述pH探头12位于所述二氧化碳曝气器18的下方，与所述二氧化碳曝气器18之间的间距为10cm。

此外，在本实施例所述反应器筒体1的壳体上还设置有循环水夹层，通过将恒温水域加热过的水通入所述循环水夹层中进行循环流动，从而保证反应所需的温度。

基于本实施例所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水氨氮处理系统，包括本实施例所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口10连通设置有排水管道；还包括厌氧反硝化反应器13，与所述厌氧反硝化反应器13的进水口连通设置有进水管道14，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14通过分流支管15连通设置；在所述厌氧反硝化反应器13的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9之间设置有pH调节池16。

基于本实施例所述废水氨氮处理系统的氨氮处理工艺包括如下步骤：

氨氮含量为800mg/L的废水原水通过所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14进入所述厌氧反硝化反应器13进行厌氧反硝化反应，完成厌氧反硝化反应的废水进入pH调节池16，在所述pH调节池16内将废水的pH调节至9.5；pH调节池16的出水通过半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9进入所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的反应器筒体1内，控制所述废水在所述反应器筒体1内沿竖直方向上的上流速度为220cm/h，所述废水在所述反应器筒体1内的水力停留时间为18h；

通过所述含氧气体曝气口20通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为5:1，废水在所述半硝化区2完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区4进入所述厌氧氨氧化区3，通过所述二氧化碳曝气器18通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为3:1；废水在所述厌氧氨氧化区3完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后的出水由排水管道排出，其中厌氧氨氧化处理后的出水的一部分直接通过排水管道排至外部，另一部分则通过分流支管15回流至所述所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14，与废水原水混合后进入所述厌氧反硝化反应器13进行反应。

本发明所述废水氨氮处理系统在试运行阶段，通过调整废水原水的进水量以及所述厌氧氨氧化处理后的出水通过分流支管15回流的量，从而控制所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进水中的氨氮浓度为270-300mg/L。本实施例对完成厌氧氨氧化处理后的出水中的氨氮进行检测，为11.1mg/L，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的氨氮去除率达到95.9％以上。

实施例3

本实施例提供了一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体1，在所述反应器筒体1的底部设置有废水进口9，顶部设置有排水口10和排气口19；在所述反应器筒体1的内部由下到上依次设置有半硝化区2、过渡区4和厌氧氨氧化区3，其中，所述半硝化区2、过渡区4和所述厌氧氨氧化区3的高度之比为1：1：1.3。

在所述半硝化区2内设置有含氧气体曝气口20，所述含氧气体曝气口20靠近所述进水口设置；在所述半硝化区2还设置有BF填料5；所述BF填料5为沿所述半硝化区2的中轴线螺旋缠绕设置的曲面填料，在所述BF填料5上附着有半亚硝化菌；所述BF填料5的直径与所述反应器筒体1的直径之比为0.85；所述BF填料5沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区2的竖直高度之比为1:1；

在所述过渡区4设置有三相分离器7；

在所述厌氧氨氧化区3内设置有无纺布填料6，所述无纺布填料6包括多个无纺布组件，每个所述无纺布组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道，在所述无纺布组件的表面附着有厌氧氨氧化菌；所述无纺布填料6沿竖直方向上设置的高度与所述厌氧氨氧化区3的竖直高度之比为1:1。在所述厌氧氨氧化区3内且位于所述厌氧氨氧化区3的底端设置有二氧化碳曝气器18；所述二氧化碳曝气器18为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向设置，位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向向外侧倾斜设置，所述倾斜的方向与竖直方向的夹角为45°。本实施例在所述二氧化碳曝气器18和所述无纺布填料6之间设置有石灰石17。

在所述反应器筒体1内、靠近所述二氧化碳曝气器18设置有pH探头12，所述pH探头12位于所述二氧化碳曝气器18的下方，与所述二氧化碳曝气器18之间的间距为10cm。

此外，在本实施例所述反应器筒体1的壳体上还设置有循环水夹层，通过将恒温水域加热过的水通入所述循环水夹层中进行循环流动，从而保证反应所需的温度。

基于本实施例所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水氨氮处理系统，包括本实施例所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口10连通设置有排水管道；还包括厌氧反硝化反应器13，与所述厌氧反硝化反应器13的进水口连通设置有进水管道14，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14通过分流支管15连通设置；在所述厌氧反硝化反应器13的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9之间设置有pH调节池16。

基于本实施例所述废水氨氮处理系统的氨氮处理工艺包括如下步骤：

氨氮含量为1000mg/L的废水原水通过所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14进入所述厌氧反硝化反应器13进行厌氧反硝化反应，完成厌氧反硝化反应的废水进入pH调节池16，在所述pH调节池16内将废水的pH调节至9；pH调节池16的出水通过半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9进入所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的反应器筒体1内，控制所述废水在所述反应器筒体1内沿竖直方向上的上流速度为300cm/h，所述废水在所述反应器筒体1内的水力停留时间为6h；

通过所述含氧气体曝气口20通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为6:1，废水在所述半硝化区2完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区4进入所述厌氧氨氧化区3，通过所述二氧化碳曝气器18通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为4:1；废水在所述厌氧氨氧化区3完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后的出水由排水管道排出，其中厌氧氨氧化处理后的出水的一部分直接通过排水管道排至外部，另一部分则通过分流支管15回流至所述所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14，与废水原水混合后进入所述厌氧反硝化反应器13进行反应。

本发明所述废水氨氮处理系统在试运行阶段，通过调整废水原水的进水量以及所述厌氧氨氧化处理后的出水通过分流支管15回流的量，从而控制所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进水中的氨氮浓度为270-300mg/L。本实施例对完成厌氧氨氧化处理后的出水中的氨氮进行检测，为9.4mg/L，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的氨氮去除率达到96.5％以上。

实施例4

本实施例提供了一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体1，在所述反应器筒体1的底部设置有废水进口9，顶部设置有排水口10和排气口19；在所述反应器筒体1的内部由下到上依次设置有半硝化区2、过渡区4和厌氧氨氧化区3，其中，所述半硝化区2、过渡区4和所述厌氧氨氧化区3的高度之比为1.2:1:1.5。

在所述半硝化区2内设置有含氧气体曝气口20，所述含氧气体曝气口20靠近所述进水口设置；在所述半硝化区2还设置有BF填料5；所述BF填料5为沿所述半硝化区2的中轴线螺旋缠绕设置的曲面填料，在所述BF填料5上附着有半亚硝化菌；所述BF填料5的直径与所述反应器筒体1的直径之比为0.9；所述BF填料5沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区2的竖直高度之比为1:1；

在所述过渡区4设置有三相分离器7；

在所述厌氧氨氧化区3内设置有无纺布填料6，所述无纺布填料6包括多个无纺布组件，每个所述无纺布组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道，在所述无纺布组件的表面附着有厌氧氨氧化菌；所述无纺布填料6沿竖直方向上设置的高度与所述厌氧氨氧化区3的竖直高度之比为1:1。在所述厌氧氨氧化区3内且位于所述厌氧氨氧化区3的底端设置有二氧化碳曝气器18；所述二氧化碳曝气器18为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向设置，位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向向外侧倾斜设置，所述倾斜的方向与竖直方向的夹角为55°。本实施例在所述二氧化碳曝气器18和所述无纺布填料6之间设置有石灰石17。

在所述反应器筒体1内、靠近所述二氧化碳曝气器18设置有pH探头12，所述pH探头12位于所述二氧化碳曝气器18的下方，与所述二氧化碳曝气器18之间的间距为10cm。

此外，在本实施例所述反应器筒体1的壳体上还设置有循环水夹层，通过将恒温水域加热过的水通入所述循环水夹层中进行循环流动，从而保证反应所需的温度。

基于本实施例所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水氨氮处理系统，包括本实施例所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口10连通设置有排水管道；还包括厌氧反硝化反应器13，与所述厌氧反硝化反应器13的进水口连通设置有进水管道14，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14通过分流支管15连通设置；在所述厌氧反硝化反应器13的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9之间设置有pH调节池16。

基于本实施例所述废水氨氮处理系统的氨氮处理工艺包括如下步骤：

氨氮含量为1000mg/L的废水原水通过所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14进入所述厌氧反硝化反应器13进行厌氧反硝化反应，完成厌氧反硝化反应的废水进入pH调节池16，在所述pH调节池16内将废水的pH调节至9.5；pH调节池16的出水通过半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口9进入所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的反应器筒体1内，控制所述废水在所述反应器筒体1内沿竖直方向上的上流速度为300cm/h，所述废水在所述反应器筒体1内的水力停留时间为6h；

通过所述含氧气体曝气口20通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为6:1，废水在所述半硝化区2完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区4进入所述厌氧氨氧化区3，通过所述二氧化碳曝气器18通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比为4:1；废水在所述厌氧氨氧化区3完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后的出水由排水管道排出，其中厌氧氨氧化处理后的出水的一部分直接通过排水管道排至外部，另一部分则通过分流支管15回流至所述所述厌氧反硝化反应器13的进水管道14，与废水原水混合后进入所述厌氧反硝化反应器13进行反应。

本发明所述废水氨氮处理系统在试运行阶段，通过调整废水原水的进水量以及所述厌氧氨氧化处理后的出水通过分流支管15回流的量，从而控制所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进水中的氨氮浓度为270-300mg/L。本实施例对完成厌氧氨氧化处理后的出水中的氨氮进行检测，为8.3mg/L，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的氨氮去除率达到96.9％以上。

作为可选择的实施方式，在上述实施例1-4中，还可设置控制器11，所述控制器11与所述pH探头12连接设置，接受所述pH探头12传递的pH数据信息，从而调节所述二氧化碳曝气器18的曝气量。此外，为了检测运行过程中的水质指标，还可在半硝化区2和厌氧氨氧化区3设置取样口8。

需要说明的是，在上述实施例1-4中，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比，以及所述二氧化碳气体的通入量与所述反应器筒体1中废水的进水量之体积比中的“体积比”，是指标准大气压条件下气体与废水的体积比。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，包括：

圆筒形的反应器筒体(1)，在所述反应器筒体(1)的底部设置有废水进口(9)，顶部设置有排水口(10)和排气口(19)；

其特征在于，在所述反应器筒体(1)的内部由下到上依次设置有：

半硝化区(2)，在所述半硝化区(2)内设置有含氧气体曝气口(20)，所述含氧气体曝气口(20)靠近所述废水进口(9)设置；在所述半硝化区(2)内设置有BF填料(5)；

过渡区(4)，在所述过渡区(4)设置有三相分离器(7)；

厌氧氨氧化区(3)，在所述厌氧氨氧化区(3)内设置有无纺布填料(6)，在所述厌氧氨氧化区(3)内且位于所述厌氧氨氧化区(3)的底端设置有二氧化碳曝气器(18)；

其中，所述半硝化区(2)、过渡区(4)和所述厌氧氨氧化区(3)的高度之比为(1-1.3)：1：(1.3-1.6)。

2.根据权利要求1所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，所述半硝化区(2)、过渡区(4)和所述厌氧氨氧化区(3)的高度之比为1.2：1：1.5。

3.根据权利要求1或2所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，所述BF填料(5)为沿所述半硝化区(2)的中轴线螺旋缠绕设置的曲面填料；所述BF填料(5)的直径与所述反应器筒体(1)的直径之比为0.7-0.85；所述BF填料(5)沿竖直方向上设置的高度与所述半硝化区(2)的竖直高度之比为1:1。

4.根据权利要求1或2或3所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，所述无纺布填料(6)包括多个无纺布组件，每个所述无纺布 组件均沿竖直方向设置，每两个相邻的所述无纺布组件之间形成液体通道。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，所述二氧化碳曝气器(18)为多孔管分布器，在所述多孔管分布器的上表面和下表面均设置有二氧化碳曝气孔；其中，位于多孔管分布器上表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向设置，位于多孔管分布器下表面上的二氧化碳曝气孔的出气方向沿竖直方向向外侧倾斜设置，所述倾斜的方向与竖直方向的夹角为45-55°，在所述二氧化碳曝气器(18)和所述无纺布填料(6)之间设置有石灰石(17)。

6.根据权利要求5所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，在所述反应器筒体(1)内、靠近所述二氧化碳曝气器(18)设置有pH探头(12)，所述pH探头(12)位于所述二氧化碳曝气器(18)的下方，与所述二氧化碳曝气器(18)之间的间距为10cm。

7.根据权利要求1-6任一所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，其特征在于，在所述反应器筒体(1)的壳体上设置有循环水夹层。

8.基于权利要求1所述反应装置的半亚硝化-厌氧氨氧化反应工艺，包括：

废水由所述废水进口(9)进入所述反应器筒体(1)，控制废水进水中的氨氮浓度为270-960mg/L；并控制所述废水在所述反应器筒体(1)内沿竖直方向上的上流速度为220-1040cm/h，所述废水在所述反应器筒体(1)内的水力停留时间为18h-4h；

通过所述含氧气体曝气口(20)通入含氧气体，所述含氧气体的通入量以氧气计与所述废水的进水量之体积比为(5-20):1，废水在所述半硝化区(2)完成半硝化处理；

完成半硝化处理后的废水经过渡区(4)进入所述厌氧氨氧化区(3)， 通过所述二氧化碳曝气器(18)通入二氧化碳气体，所述二氧化碳气体的通入量与所述废水的进水量之体积比为(3-5):1；废水在所述厌氧氨氧化区(3)完成厌氧氨氧化处理，完成厌氧氨氧化处理后出水由排水口(10)排出。

9.一种废水氨氮处理系统，其特征在于，包括：权利要求1-7任一所述的半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器，与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水口(10)连通设置有排水管道

厌氧反硝化反应器(13)，与所述厌氧反硝化反应器(13)的进水口连通设置有进水管道(14)，所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的排水管道与所述厌氧反硝化反应器(13)的进水管道(14)通过分流支管(15)连通设置；所述厌氧反硝化反应器(13)的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口(9)连接设置。

10.根据权利要求9所述的废水氨氮处理系统，其特征在于，在所述厌氧反硝化反应器(13)的出水口与所述半亚硝化-厌氧氨氧化组合式反应器的废水进口(9)之间设置有pH调节池(16)。